Theo quan điểm của hóa học, propan là một hiđrocacbon no, có tính chất đặc trưng của ankan. Tuy nhiên, trong một số lĩnh vực sản xuất, propan được hiểu là hỗn hợp của hai chất - propan và butan. Tiếp theo, chúng tôi sẽ cố gắng tìm ra propan là gì và tại sao nó lại được trộn với butan.
Cấu trúc của phân tử
Mỗi phân tử propan bao gồm ba nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng các liên kết đơn đơn giản và tám nguyên tử hydro. Nó có công thức phân tử C3H8. Các liên kết C-C trong propan là cộng hóa trị không phân cực, nhưng trong cặp C-H, cacbon có độ âm điện lớn hơn một chút và kéo đôi electron chung về phía chính nó, điều đó có nghĩa là liên kết cộng hóa trị có cực. Phân tử có cấu trúc ngoằn ngoèo do nguyên tử cacbon ở trạng thái liên kết sp3. Tuy nhiên, theo quy luật, phân tử được cho là tuyến tính.
Có bốn nguyên tử cacbon trong phân tử butan С4Н10, và nó có hai đồng phân: n-butan (có một cấu trúc tuyến tính) và isobutan (cócấu trúc phân nhánh). Thông thường, chúng không tách rời khi nhận mà tồn tại dưới dạng hỗn hợp.
Tính chất vật lý
Propan là một chất khí không màu và không mùi. Nó hòa tan rất kém trong nước, nhưng nó hòa tan tốt trong cloroform và dietyl ete. Nó tan chảy ở tpl=-188 ° С, và sôi ở tkip=-42 ° С. Nó trở nên nổ khi nồng độ của nó trong không khí vượt quá 2%.
Tính chất vật lý của propan và butan rất gần nhau. Cả hai butan cũng ở trạng thái khí ở điều kiện bình thường và không mùi. Thực tế không hòa tan trong nước, nhưng tương tác tốt với các dung môi hữu cơ.
Các đặc điểm sau của các hydrocacbon này cũng rất quan trọng trong ngành công nghiệp:
- Mật độ (tỷ lệ khối lượng trên thể tích của một vật thể). Khối lượng riêng của hỗn hợp propan-butan lỏng phần lớn được xác định bởi thành phần của hydrocacbon và nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, sự giãn nở thể tích xảy ra và khối lượng riêng của chất lỏng giảm. Với áp suất ngày càng tăng, thể tích của propan lỏng và butan bị nén.
- Độ nhớt (khả năng chống lại lực cắt của các chất ở trạng thái khí hoặc lỏng). Nó được xác định bởi lực kết dính của các phân tử trong chất. Độ nhớt của hỗn hợp lỏng của propan với butan phụ thuộc vào nhiệt độ (khi tăng thì độ nhớt giảm), nhưng sự thay đổi áp suất ít ảnh hưởng đến đặc tính này. Mặt khác, khí sẽ tăng độ nhớt của chúng khi nhiệt độ tăng.
Tìm kiếm trong tự nhiên và có được các phương pháp
Các nguồn tự nhiên chính của propan là dầu vàcác mỏ khí đốt. Nó được chứa trong khí tự nhiên (từ 0,1 đến 11,0%) và trong khí dầu mỏ đồng hành. Khá nhiều butan thu được trong quá trình chưng cất dầu - tách nó thành các phần nhỏ, dựa trên điểm sôi của các thành phần của nó. Trong số các phương pháp hóa học của quá trình lọc dầu, quá trình crackinh xúc tác có tầm quan trọng lớn nhất, trong đó chuỗi các ankan phân tử cao bị phá vỡ. Trong trường hợp này, propan tạo thành khoảng 16-20% tất cả các sản phẩm ở dạng khí của quá trình này:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3―> СΗ3-СΗ2-СΗ3+ СН2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Một lượng lớn khí propan được tạo thành trong quá trình hydro hóa các loại than đá và nhựa than đá, chúng đạt tới 80% thể tích của tất cả các loại khí được tạo ra.
Người ta cũng phổ biến phương pháp thu được propan bằng phương pháp Fischer-Tropsch, phương pháp này dựa trên sự tương tác của CO và H2với sự có mặt của các chất xúc tác khác nhau ở nhiệt độ cao và áp lực:
nCO + (2n + 1) Η2―> C Η2n + 2+ nΗ2O
3CO + 7Η2―> C3Η8+ 3Η2O
Lượng butan công nghiệp cũng được phân lập trong quá trình chế biến dầu khí bằng các phương pháp vật lý và hóa học.
Tính chất hóa học
Từ đặc điểm cấu tạo của phân tửphụ thuộc vào tính chất vật lý và hóa học của propan và butan. Vì chúng là các hợp chất bão hòa nên phản ứng cộng không phải là đặc trưng của chúng.
1. các phản ứng thay thế. Dưới tác dụng của tia cực tím, hydro dễ dàng bị thay thế bởi các nguyên tử clo:
CH3-CH2-CH3+ Cl2―> CH3-CH (Cl) -CH3+ HCl
Khi đun nóng với dung dịch axit nitric, nguyên tử H được thay thế bằng nhóm NO2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3+ Η KHÔNG3―> СΗ3-СΗ (KHÔNG2) - СΗ3+ H2O
2. Các phản ứng phân cắt. Khi đun nóng với sự có mặt của niken hoặc palladi, hai nguyên tử hydro bị tách ra với sự hình thành nhiều liên kết trong phân tử:
CΗ3-CΗ2-CΗ3―> CΗ3-СΗ=СΗ2+ Η2
3. các phản ứng phân hủy. Khi một chất được đun nóng đến nhiệt độ khoảng 1000 ° C, quá trình nhiệt phân xảy ra, kéo theo sự phá vỡ tất cả các liên kết hóa học có trong phân tử:
C3H8―> 3C + 4H2
4. các phản ứng cháy. Các hiđrocacbon này cháy với ngọn lửa không khói, tỏa ra một nhiệt lượng lớn. Khí propan là gì được nhiều bà nội trợ sử dụng bếp gas biết đến. Phản ứng tạo ra khí cacbonic và hơi nước:
C3N8+ 5O2―> 3CO2+ 4H2O
Đốt propan trong điều kiện thiếu oxy dẫn đến sự xuất hiện của muội than và hình thành các phân tử cacbon monoxit:
2C3H8+ 7O2―> 6SO + 8H 2O
C3H8+ 2O2―> 3C + 4H 2O
Đơn
Propan được sử dụng tích cực làm nhiên liệu, vì 2202 kJ / mol nhiệt được giải phóng trong quá trình đốt cháy, đây là một con số rất cao. Trong quá trình oxi hóa, propan thu được nhiều chất cần thiết cho quá trình tổng hợp hóa học, ví dụ như rượu, axeton, axit cacboxylic. Cần phải thu được nitropropan dùng làm dung môi.
Là chất đẩy dùng trong công nghiệp thực phẩm, có mã E944. Được pha trộn với isobutan, nó được sử dụng như một chất làm lạnh hiện đại, thân thiện với môi trường.
Hỗn hợp propan-butan
Nó có nhiều ưu điểm hơn so với các nhiên liệu khác, kể cả khí tự nhiên:
- hiệu quả cao;
- dễ dàng trở về trạng thái khí;
- bay hơi và cháy tốt ở nhiệt độ môi trường.
Propane hội tụ đầy đủ những phẩm chất này, nhưng butanes bay hơi có phần kém hơn khi nhiệt độ xuống -40 ° C. Các chất phụ gia giúp khắc phục sự thiếu hụt này, trong đó tốt nhất là propan.
Hỗn hợp propan-butan được sử dụng để sưởi ấm và nấu ăn, hàn khí và cắt kim loại, làm nhiên liệu cho xe cộ và hóa chấttổng hợp.
