Propán je organická zlúčenina, tretí zástupca alkánov v homologickej sérii. Pri izbovej teplote je to bezfarebný plyn bez zápachu. Chemický vzorec propánu je C3H8. Nebezpečenstvo požiaru a výbuchu. Má malú toxicitu. Má mierny účinok na nervový systém a má narkotické vlastnosti.
Building
Propán je nasýtený uhľovodík pozostávajúci z troch atómov uhlíka. Z tohto dôvodu má zakrivený tvar, ale vďaka neustálemu otáčaniu okolo osí väzieb existuje niekoľko molekulárnych konformácií. Väzby v molekule sú kovalentné: C-C nepolárne, C-H slabo polárne. Z tohto dôvodu je ťažké ich rozbiť a látka je dosť ťažké vstúpiť do chemických reakcií. To určuje všetky chemické vlastnosti propánu. Nemá žiadne izoméry. Molárna hmotnosť propánu je 44,1 g/mol.
Spôsoby získania
Propán sa v priemysle takmer nikdy umelo nesyntetizuje. Zo zemného plynu a ropy sa izoluje destiláciou. Na to existujúšpeciálne výrobné jednotky.
V laboratóriu možno propán získať nasledujúcimi chemickými reakciami:
- Hydrogenácia propénu. K tejto reakcii dochádza iba pri zvýšení teploty a v prítomnosti katalyzátora (Ni, Pt, Pd).
- Redukcia halogenidov alkánov. Rôzne halogenidy používajú rôzne činidlá a podmienky.
- Wurtzova syntéza. Jeho podstatou je, že dve molekuly haloaclkánu sa viažu do jednej a reagujú s alkalickým kovom.
- Dekarboxylácia kyseliny maslovej a jej solí.
Fyzikálne vlastnosti propánu
Ako už bolo spomenuté, propán je plyn bez farby a zápachu. Je nerozpustný vo vode a iných polárnych rozpúšťadlách. Ale rozpúšťa sa v niektorých organických látkach (metanol, acetón a iné). Pri -42, 1 °C sa skvapalňuje a pri -188 °C tuhne. Horľavý, pretože so vzduchom vytvára horľavé a výbušné zmesi.
Chemické vlastnosti propánu
Predstavujú typické vlastnosti alkánov.
- Katalytická dehydrogenácia. Uskutočňuje sa pri 575 °C s použitím oxidu chrómu (III) alebo oxidu hlinitého ako katalyzátora.
- Halogenizácia. Chlorácia a bromácia vyžadujú ultrafialové žiarenie alebo zvýšenú teplotu. Chlór nahrádza prevažne vonkajší atóm vodíka, hoci v niektorých molekulách je nahradený stredný. Zvýšenie teploty môže viesť k zvýšeniu výťažku 2-chlórpropánu. Chlórpropán môže byť ďalej halogenovaný za vzniku dichlórpropánu, trichlórpropánu atď.
Mechanizmus halogenačných reakcií je reťazový. Pôsobením svetla alebo vysokej teploty sa molekula halogénu rozkladá na radikály. Interagujú s propánom a odoberajú z neho atóm vodíka. V dôsledku toho sa vytvorí voľný rez. Interaguje s molekulou halogénu a opäť ju rozkladá na radikály.
Bromácia prebieha rovnakým mechanizmom. Jodizácia sa môže vykonávať iba špeciálnymi činidlami obsahujúcimi jód, pretože propán neinteraguje s čistým jódom. Pri interakcii s fluórom dochádza k výbuchu, vzniká polysubstituovaný derivát propánu.
Nitrácia sa môže vykonávať zriedenou kyselinou dusičnou (Konovalovova reakcia) alebo oxidom dusnatým (IV) pri zvýšenej teplote (130-150 °C).
Sulfónová oxidácia a sulfochlorácia sa vykonáva UV svetlom.
Reakcia spaľovania propánu: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
Je tiež možné vykonať miernejšiu oxidáciu pomocou určitých katalyzátorov. Reakcia spaľovania propánu bude iná. V tomto prípade sa získa propanol, propanal alebo kyselina propiónová.kyselina. Okrem kyslíka možno ako oxidačné činidlá použiť peroxidy (najčastejšie peroxid vodíka), oxidy prechodných kovov, zlúčeniny chrómu (VI) a mangánu (VII).
Propán reaguje so sírou za vzniku izopropylsulfidu. Na tento účel sa ako katalyzátory používajú tetrabrómetán a bromid hlinitý. Reakcia prebieha pri teplote 20 °C počas dvoch hodín. Výťažok reakcie je 60 %.
S rovnakými katalyzátormi môže reagovať s oxidom uhoľnatým (I) za vzniku izopropylesteru kyseliny 2-metylpropánovej. Reakčná zmes po reakcii musí byť ošetrená izopropanolom. Takže sme zvážili chemické vlastnosti propánu.
Aplikácia
Pre svoju dobrú horľavosť sa propán používa v každodennom živote a priemysle ako palivo. Dá sa použiť aj ako palivo do áut. Propán horí pri takmer 2000°C, preto sa používa na zváranie a rezanie kovov. Propánové horáky ohrievajú bitúmen a asf alt pri stavbe ciest. Na trhu sa však často nepoužíva čistý propán, ale jeho zmes s butánom (propán-bután).
Aj keď sa to môže zdať zvláštne, našiel uplatnenie aj v potravinárskom priemysle ako prísada E944. Pre svoje chemické vlastnosti sa tam propán používa ako rozpúšťadlo pre vonné látky a tiež na úpravu olejov.
Ako chladivo R-290a sa používa zmes propánu a izobutánu. Je efektívnejšie ako staršie chladivá a je tiež šetrné k životnému prostrediu, pretože nepoškodzuje ozónovú vrstvu.
Skvelá aplikáciapropán nachádzajúci sa v organickej syntéze. Používa sa na výrobu polypropylénu a rôznych druhov rozpúšťadiel. Pri rafinácii ropy sa používa na odasf altovanie, teda zníženie podielu ťažkých molekúl v bitúmenovej zmesi. Je to nevyhnutné pre recykláciu starého asf altu.
