Vanuit die oogpunt van chemie is propaan 'n versadigde koolwaterstof met tipiese eienskappe van alkane. In sommige gebiede van produksie word propaan egter verstaan as 'n mengsel van twee stowwe - propaan en butaan. Vervolgens sal ons probeer uitvind wat propaan is en hoekom dit met butaan gemeng word.
Die struktuur van die molekule
Elke propaanmolekule bestaan uit drie koolstofatome wat aan mekaar gekoppel is deur eenvoudige enkelbindings, en agt waterstofatome. Dit het die molekulêre formule C3H8. Die C-C-bindings in propaan is kovalent nie-polêr, maar in die C-H-paar is koolstof effens meer elektronegatief en trek die gewone elektronpaar effens na homself toe, wat beteken dat die binding kovalent polêr is. Die molekule het 'n sigsagstruktuur as gevolg van die feit dat koolstofatome in 'n toestand van sp3-hibridisasie is. Maar as 'n reël word gesê dat die molekule lineêr is.
Daar is vier koolstofatome in die butaanmolekule С4Н10, en dit het twee isomere: n-butaan (het 'n lineêre struktuur) en isobutaan (hetvertakte struktuur). Dikwels skei hulle nie by ontvangs nie, maar bestaan as 'n mengsel.
Fisiese eienskappe
Propane is 'n kleurlose en reuklose gas. Dit los baie swak in water op, maar dit los goed op in chloroform en diëtieleter. Dit smelt by tpl=-188 °С, en kook by tkip=-42 °С. Dit word plofbaar wanneer sy konsentrasie in die lug 2% oorskry.
Die fisiese eienskappe van propaan en butaan is baie na aan mekaar. Beide butane het ook 'n gasvormige toestand onder normale toestande en is reukloos. Feitlik onoplosbaar in water, maar interaksie goed met organiese oplosmiddels.
Die volgende kenmerke van hierdie koolwaterstowwe is ook belangrik in die bedryf:
- Digtheid (die verhouding van massa tot volume van 'n liggaam). Die digtheid van vloeibare propaan-butaanmengsels word grootliks bepaal deur die samestelling van koolwaterstowwe en temperatuur. Soos die temperatuur styg, vind volumetriese uitsetting plaas, en die digtheid van die vloeistof neem af. Met toenemende druk word die volume vloeibare propaan en butaan saamgepers.
- Viskositeit (die vermoë van stowwe in 'n gasvormige of vloeibare toestand om skuifkragte te weerstaan). Dit word bepaal deur die kragte van adhesie van molekules in stowwe. Die viskositeit van 'n vloeibare mengsel van propaan met butaan hang van temperatuur af (met die verhoging daarvan neem die viskositeit af), maar 'n verandering in druk het min effek op hierdie eienskap. Gasse, aan die ander kant, verhoog hul viskositeit met toenemende temperatuur.
Vind in die natuur en verkry metodes
Die belangrikste natuurlike bronne van propaan is olie engasvelde. Dit is vervat in aardgas (van 0,1 tot 11,0%) en in geassosieerde petroleumgasse. Heelwat butaan word verkry in die proses van distillasie van olie - dit skei in fraksies, gebaseer op die kookpunte van sy komponente. Van die chemiese metodes van olieraffinering is katalitiese kraking van die grootste belang, waartydens die ketting van hoë-molekulêre alkane gebreek word. In hierdie geval vorm propaan ongeveer 16-20% van alle gasvormige produkte van hierdie proses:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ 2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 ―> СΗ3-СΗ2-СΗ3 + СН 2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Groot hoeveelhede propaan word gevorm tydens die hidrogenering van verskeie tipes steenkool en steenkoolteer, dit bereik 80% van die volume van alle gasse wat geproduseer word.
Dit is ook wydverspreid om propaan te verkry deur die Fischer-Tropsch-metode, wat gebaseer is op die interaksie van CO en H2 in die teenwoordigheid van verskeie katalisators by verhoogde temperatuur en druk:
nCO + (2n + 1)Η2 ―> C Η2n+2 + nΗ2O
3CO + 7Η2 ―> C3Η8 + 3Η 2O
Industriële volumes butaan word ook geïsoleer tydens olie- en gasverwerking deur fisiese en chemiese metodes.
Chemiese eienskappe
Van strukturele kenmerke van molekuleshang af van die fisiese en chemiese eienskappe van propaan en butaan. Aangesien hulle versadigde verbindings is, is addisiereaksies nie kenmerkend van hulle nie.
1. vervangingsreaksies. Onder die werking van ultravioletlig word waterstof maklik deur chlooratome vervang:
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 ―> CH3-CH(Cl)-CH3 + HCl
Wanneer dit met 'n oplossing van salpetersuur verhit word, word die H-atoom vervang deur die NO-groep2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3 + ΗNO 3 ―> СΗ3-СΗ (NO2)-СΗ3 + H2O
2. Splitsingsreaksies. Wanneer verhit word in die teenwoordigheid van nikkel of palladium, word twee waterstofatome afgesplit met die vorming van 'n meervoudige binding in die molekule:
CΗ3-CΗ2-CΗ3 ―> CΗ 3-СΗ=СΗ2 + Η2
3. ontbindingsreaksies. Wanneer 'n stof tot 'n temperatuur van ongeveer 1000 ° C verhit word, vind die piroliseproses plaas, wat gepaard gaan met die breek van alle chemiese bindings wat in die molekule teenwoordig is:
C3H8 ―> 3C + 4H2
4. verbrandingsreaksies. Hierdie koolwaterstowwe brand met 'n nie-rokerige vlam, wat 'n groot hoeveelheid hitte vrystel. Watter propaan is bekend aan baie huisvroue wat gasstowe gebruik. Die reaksie produseer koolstofdioksied en waterdamp:
C3N8 + 5O2―> 3CO 2 + 4H2O
Verbranding van propaan in toestande van gebrek aan suurstof lei tot die voorkoms van roet en die vorming van koolstofmonoksiedmolekules:
2C3H8 + 7O2-> 6SO + 8H 2O
C3H8 + 2O2-> 3C + 4H2O
Aansoek
Propane word aktief as brandstof gebruik, aangesien 2202 kJ / mol hitte vrygestel word tydens die verbranding, dit is 'n baie hoë syfer. In die proses van oksidasie word baie stowwe wat nodig is vir chemiese sintese uit propaan verkry, byvoorbeeld alkohole, asetoon, karboksielsure. Dit is nodig om nitropropane te verkry wat as oplosmiddels gebruik word.
As 'n dryfmiddel wat in die voedselbedryf gebruik word, het die kode E944. Vermeng met isobutaan, word dit as 'n moderne, omgewingsvriendelike koelmiddel gebruik.
Propaan-butaanmengsel
Dit het baie voordele bo ander brandstowwe, insluitend aardgas:
- hoë doeltreffendheid;
- maklike terugkeer na gasvormige toestand;
- goeie verdamping en verbranding by omgewingstemperatuur.
Propane voldoen ten volle aan hierdie eienskappe, maar butaan verdamp ietwat erger wanneer die temperatuur tot -40°C daal. Bymiddels help om hierdie tekort reg te stel, waarvan die beste propaan is.
Propaan-butaanmengsel word gebruik vir verhitting en kook, vir gassweis van metale en die sny daarvan, as brandstof vir voertuie en vir chemikalieësintese.
