Propan là một hợp chất hữu cơ, đại diện thứ ba của ankan trong dãy đồng đẳng. Ở nhiệt độ phòng, nó là một chất khí không màu và không mùi. Công thức hóa học của propan là C3H8. Nguy cơ cháy nổ. Nó có ít độc tính. Nó có tác động nhẹ đến hệ thần kinh và có đặc tính gây mê.
Tòa nhà
Propan là một hiđrocacbon no bao gồm ba nguyên tử cacbon. Vì lý do này, nó có hình dạng cong, nhưng do sự quay liên tục xung quanh các trục liên kết, nên có một số cấu trúc phân tử. Các liên kết trong phân tử là cộng hóa trị: C-C không phân cực, C-H phân cực yếu. Bởi vì điều này, chúng khó bị phá vỡ và chất khá khó tham gia vào các phản ứng hóa học. Điều này thiết lập tất cả các tính chất hóa học của propan. Nó không có đồng phân. Khối lượng mol của propan là 44,1 g / mol.
Phương pháp đạt được
Propane hầu như không bao giờ được tổng hợp nhân tạo trong công nghiệp. Nó được phân lập từ khí đốt tự nhiên và dầu bằng cách chưng cất. Đối với điều này cóđơn vị sản xuất đặc biệt.
Trong phòng thí nghiệm, propan có thể thu được bằng các phản ứng hóa học sau:
- Hiđro hoá propen. Phản ứng này chỉ xảy ra khi nhiệt độ tăng và có mặt chất xúc tác (Ni, Pt, Pd).
- Giảm halogenua ankan. Các halogen khác nhau sử dụng các thuốc thử và điều kiện khác nhau.
- Wurtz Tổng hợp. Bản chất của nó là hai phân tử haloaclkan liên kết thành một, phản ứng với một kim loại kiềm.
- Khử cacboxyl hóa của axit butyric và các muối của nó.
Tính chất vật lý của propan
Như đã đề cập, propan là một chất khí không màu và không mùi. Nó không hòa tan trong nước và các dung môi phân cực khác. Nhưng nó hòa tan trong một số chất hữu cơ (metanol, axeton và những chất khác). Ở -42, 1 ° C nó hóa lỏng, và ở -188 ° C nó trở nên rắn. Dễ cháy, vì nó tạo thành hỗn hợp dễ cháy và nổ với không khí.
Tính chất hóa học của propan
Chúng đại diện cho các tính chất điển hình của ankan.
- Xúc tác khử hydro. Được thực hiện ở 575 ° C bằng chất xúc tác crom (III) oxit hoặc nhôm.
- Halogenation. Quá trình clo hóa và brom hóa đòi hỏi bức xạ tia cực tím hoặc nhiệt độ cao. Clo thay thế chủ yếu nguyên tử hydro bên ngoài, mặc dù trong một số phân tử, nguyên tử ở giữa được thay thế. Sự tăng nhiệt độ có thể dẫn đến tăng sản lượng của 2-cloropan. Chloropropan có thể tiếp tục được halogen hóa để tạo thành dichloropropan, trichloropropan, v.v.
Cơ chế của phản ứng halogen hóa là dây chuyền. Dưới tác dụng của ánh sáng hoặc nhiệt độ cao, phân tử halogen bị phân hủy thành các gốc. Chúng tương tác với propan, lấy đi một nguyên tử hydro từ nó. Kết quả là, một vết cắt tự do được hình thành. Nó tương tác với phân tử halogen, một lần nữa phá vỡ nó thành các gốc.
Quá trình brom hóa xảy ra theo cùng một cơ chế. Quá trình iốt hóa chỉ có thể được thực hiện bằng thuốc thử đặc biệt có chứa iốt, vì propan không tương tác với iốt tinh khiết. Khi tương tác với flo, một vụ nổ xảy ra, một dẫn xuất propan đa thế được tạo thành.
Nitrat hóa có thể được thực hiện bằng axit nitric loãng (phản ứng Konovalov) hoặc oxit nitric (IV) ở nhiệt độ cao (130-150 ° C).
Quá trình oxy hóa sulfonic và sulphochlorination được thực hiện bằng tia UV.
Phản ứng đốt cháy propan: C3H8+ 5O2→ 3CO 2+ 4H2O.
Cũng có thể thực hiện quá trình oxy hóa nhẹ hơn bằng cách sử dụng một số chất xúc tác. Phản ứng cháy của propan sẽ khác. Trong trường hợp này, thu được propanol, propanal hoặc axit propionic.axit. Ngoài oxy, peroxit (thường là hydro peroxit), oxit kim loại chuyển tiếp, hợp chất crom (VI) và mangan (VII) có thể được sử dụng làm chất oxy hóa.
Propane phản ứng với lưu huỳnh để tạo thành isopropyl sulfide. Đối với điều này, tetrabromoethane và nhôm bromide được sử dụng làm chất xúc tác. Phản ứng tiến hành ở 20 ° C trong hai giờ. Hiệu suất phản ứng là 60%.
Với cùng chất xúc tác, nó có thể phản ứng với cacbon monoxit (I) để tạo thành isopropyl este của axit 2-metylpropanoic. Hỗn hợp sau phản ứng phải được xử lý bằng isopropanol. Vì vậy, chúng tôi đã xem xét các tính chất hóa học của propan.
Đơn
Vì tính dễ cháy tốt, propan được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày và công nghiệp làm nhiên liệu. Nó cũng có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho ô tô. Propan cháy ở gần 2000 ° C, đó là lý do tại sao nó được sử dụng để hàn và cắt kim loại. Đầu đốt propan đốt nóng bitum và nhựa đường trong xây dựng đường. Nhưng trên thị trường thường không sử dụng propan nguyên chất mà là hỗn hợp của nó với butan (propan-butan).
Thật kỳ lạ, nó cũng đã được ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm như một chất phụ gia E944. Do tính chất hóa học của nó, propan được sử dụng ở đó như một dung môi cho nước hoa và cũng để xử lý dầu.
Hỗn hợp propan và isobutan được sử dụng làm chất làm lạnh R-290a. Nó hiệu quả hơn các chất làm lạnh cũ hơn và cũng thân thiện với môi trường vì nó không làm suy giảm tầng ôzôn.
Ứng dụng tuyệt vờipropan được tìm thấy trong tổng hợp hữu cơ. Nó được sử dụng để sản xuất polypropylene và các loại dung môi. Trong quá trình lọc dầu, nó được sử dụng để tách pha, tức là làm giảm tỷ lệ các phân tử nặng trong hỗn hợp bitum. Điều này là cần thiết để tái chế nhựa đường cũ.
