Propan je organická sloučenina, třetí zástupce alkanů v homologní řadě. Při pokojové teplotě je to bezbarvý plyn bez zápachu. Chemický vzorec propanu je C3H8. Nebezpečí požáru a výbuchu. Má malou toxicitu. Má mírný účinek na nervový systém a má narkotické vlastnosti.
Building
Propan je nasycený uhlovodík sestávající ze tří atomů uhlíku. Z tohoto důvodu má zakřivený tvar, ale díky neustálé rotaci kolem vazebných os existuje několik molekulárních konformací. Vazby v molekule jsou kovalentní: C-C nepolární, C-H slabě polární. Z tohoto důvodu je obtížné je rozbít a látka je poměrně obtížné vstoupit do chemických reakcí. Tím se nastaví všechny chemické vlastnosti propanu. Nemá žádné izomery. Molární hmotnost propanu je 44,1 g/mol.
Metody získávání
Propan se v průmyslu téměř nikdy nesyntetizuje uměle. Ze zemního plynu a ropy se izoluje destilací. Pro toto existujíspeciální výrobní jednotky.
V laboratoři lze propan získat následujícími chemickými reakcemi:
- Hydrogenace propenu. K této reakci dochází pouze při zvýšení teploty a v přítomnosti katalyzátoru (Ni, Pt, Pd).
- Snížení obsahu alkanhalogenidů. Různé halogenidy používají různá činidla a podmínky.
- Wurtzova syntéza. Jeho podstatou je, že se dvě haloaclkanové molekuly spojí do jedné a reagují s alkalickým kovem.
- Dekarboxylace kyseliny máselné a jejích solí.
Fyzikální vlastnosti propanu
Jak již bylo zmíněno, propan je bezbarvý plyn bez zápachu. Je nerozpustný ve vodě a dalších polárních rozpouštědlech. Ale rozpouští se v některých organických látkách (methanol, aceton a další). Při -42, 1 °C zkapalní a při -188 °C ztuhne. Hořlavý, protože se vzduchem tvoří hořlavé a výbušné směsi.
Chemické vlastnosti propanu
Představují typické vlastnosti alkanů.
- Katalytická dehydrogenace. Provádí se při 575 °C za použití oxidu chromitého nebo oxidu hlinitého jako katalyzátoru.
- Halogenace. Chlorace a bromace vyžadují ultrafialové záření nebo zvýšenou teplotu. Chlor nahrazuje převážně vnější atom vodíku, i když v některých molekulách je nahrazen prostřední. Zvýšení teploty může vést ke zvýšení výtěžku 2-chlorpropanu. Chlorpropan lze dále halogenovat za vzniku dichlorpropanu, trichlorpropanu a tak dále.
Mechanismus halogenačních reakcí je řetězový. Působením světla nebo vysoké teploty se molekula halogenu rozkládá na radikály. Interagují s propanem a odebírají z něj atom vodíku. V důsledku toho se vytvoří volný řez. Interaguje s molekulou halogenu a opět ji rozkládá na radikály.
Bromace probíhá stejným mechanismem. Jodizaci lze provádět pouze speciálními činidly obsahujícími jód, protože propan neinteraguje s čistým jódem. Při interakci s fluorem dochází k explozi, vzniká polysubstituovaný derivát propanu.
Nitrace může být provedena zředěnou kyselinou dusičnou (Konovalovova reakce) nebo oxidem dusnatým (IV) při zvýšené teplotě (130-150 °C).
Sulfonová oxidace a sulfochlorace se provádí UV světlem.
Spalovací reakce propanu: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
Je také možné provádět mírnější oxidaci pomocí určitých katalyzátorů. Spalovací reakce propanu bude odlišná. V tomto případě se získá propanol, propanal nebo kyselina propionová.kyselina. Kromě kyslíku lze jako oxidační činidla použít peroxidy (nejčastěji peroxid vodíku), oxidy přechodných kovů, sloučeniny chrómu (VI) a manganu (VII).
Propan reaguje se sírou za vzniku isopropylsulfidu. K tomu se jako katalyzátory používají tetrabromethan a bromid hlinitý. Reakce probíhá při 20 °C po dobu dvou hodin. Výtěžek reakce je 60 %.
Se stejnými katalyzátory může reagovat s oxidem uhelnatým (I) za vzniku isopropylesteru kyseliny 2-methylpropanové. Reakční směs po reakci musí být ošetřena isopropanolem. Takže jsme zvážili chemické vlastnosti propanu.
Aplikace
Propan se díky své dobré hořlavosti používá v každodenním životě a průmyslu jako palivo. Může být také použit jako palivo pro automobily. Propan hoří téměř při 2000°C, proto se používá pro svařování a řezání kovů. Propanové hořáky ohřívají bitumen a asf alt při stavbě silnic. Často se ale na trhu nepoužívá čistý propan, ale jeho směs s butanem (propan-butan).
I když se to může zdát zvláštní, našel uplatnění také v potravinářském průmyslu jako přísada E944. Díky svým chemickým vlastnostem se tam propan používá jako rozpouštědlo pro vůně a také pro úpravu olejů.
Jako chladivo R-290a se používá směs propanu a isobutanu. Je účinnější než starší chladiva a je také šetrná k životnímu prostředí, protože nepoškozuje ozónovou vrstvu.
Skvělá aplikacepropan nalezený v organické syntéze. Používá se k výrobě polypropylenu a různých druhů rozpouštědel. Při rafinaci ropy se používá k odasf altování, tedy snížení podílu těžkých molekul v bitumenové směsi. To je nezbytné pro recyklaci starého asf altu.
