پروپان یک ترکیب آلی، سومین نماینده آلکان ها در سری همولوگ است. در دمای اتاق، گازی بی رنگ و بی بو است. فرمول شیمیایی پروپان C3H8 است. خطر آتش سوزی و انفجار. سمیت کمی دارد. اثر ملایمی روی سیستم عصبی دارد و خاصیت مخدر دارد.
ساختمان
پروپان یک هیدروکربن اشباع است که از سه اتم کربن تشکیل شده است. به همین دلیل دارای شکل منحنی است، اما به دلیل چرخش ثابت حول محورهای پیوند، ترکیبات مولکولی متعددی وجود دارد. پیوندهای موجود در مولکول کووالانسی هستند: C-C غیر قطبی، C-H قطبی ضعیف. به همین دلیل، شکستن آنها دشوار است و ورود مواد به واکنش های شیمیایی بسیار دشوار است. این همه خواص شیمیایی پروپان را تنظیم می کند. ایزومر ندارد. جرم مولی پروپان 44.1 گرم در مول است.
روش های به دست آوردن
پروپان تقریباً هرگز به طور مصنوعی در صنعت سنتز نمی شود. با تقطیر از گاز طبیعی و نفت جدا می شود. برای این وجود داردواحدهای تولیدی ویژه.
در آزمایشگاه، پروپان را می توان با واکنش های شیمیایی زیر به دست آورد:
- هیدروژناسیون پروپن. این واکنش تنها در صورت افزایش دما و در حضور یک کاتالیزور (Ni, Pt, Pd) رخ می دهد.
- کاهش آلکان هالیدها. هالیدهای مختلف از معرف‌ها و شرایط متفاوتی استفاده می‌کنند.
- سنتز ورتز. ماهیت آن این است که دو مولکول هالواکلکان به یک مولکول متصل می شوند و با یک فلز قلیایی واکنش می دهند.
- دکربوکسیلاسیون اسید بوتیریک و نمک های آن.
خواص فیزیکی پروپان
همانطور که قبلا ذکر شد، پروپان یک گاز بی رنگ و بی بو است. در آب و دیگر حلال های قطبی نامحلول است. اما در برخی از مواد آلی (متانول، استون و غیره) حل می شود. در دمای 42- 1 درجه سانتیگراد مایع و در 188- درجه سانتیگراد جامد می شود. قابل اشتعال، زیرا با هوا مخلوط های قابل اشتعال و انفجاری ایجاد می کند.
خواص شیمیایی پروپان
آنها خواص معمولی آلکان ها را نشان می دهند.
- هیدروژن زدایی کاتالیستی. در دمای 575 درجه سانتی گراد با استفاده از اکسید کروم (III) یا کاتالیزور آلومینا انجام می شود.
- هالوژناسیون. کلر زنی و برماسیون به اشعه ماوراء بنفش یا دمای بالا نیاز دارد.کلر به طور عمده جایگزین اتم هیدروژن بیرونی می شود، اگرچه در برخی مولکول ها اتم میانی جایگزین می شود. افزایش دما می تواند منجر به افزایش بازده 2-کلروپروپان شود. کلروپروپان می تواند بیشتر هالوژنه شود تا دی کلروپروپان، تری کلروپروپان و غیره را تشکیل دهد.
مکانیسم واکنش های هالوژناسیون زنجیره ای است. تحت تأثیر نور یا دمای بالا، مولکول هالوژن به رادیکال ها تجزیه می شود. آنها با پروپان برهم کنش می کنند و یک اتم هیدروژن را از آن می گیرند. در نتیجه یک برش آزاد تشکیل می شود. با مولکول هالوژن تعامل می کند و دوباره آن را به رادیکال می شکند.
برماسیون با همین مکانیسم اتفاق می افتد. یدسازی را فقط می توان با معرف های مخصوص حاوی ید انجام داد، زیرا پروپان با ید خالص تعامل ندارد. هنگام تعامل با فلوئور، یک انفجار رخ می دهد، یک مشتق پروپان چند جایگزین تشکیل می شود.
نیتراسیون را می توان با اسید نیتریک رقیق (واکنش Konovalov) یا اکسید نیتریک (IV) در دمای بالا (130-150 درجه سانتیگراد) انجام داد.
اکسیداسیون سولفونیک و سولفوکلرینه کردن با نور UV انجام می شود.
واکنش احتراق پروپان: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
همچنین می توان با استفاده از کاتالیزورهای خاص اکسیداسیون ملایم تری انجام داد. واکنش احتراق پروپان متفاوت خواهد بود. در این حالت پروپانول، پروپانال یا اسید پروپیونیک به دست می آید.اسید. علاوه بر اکسیژن، پراکسیدها (اغلب پراکسید هیدروژن)، اکسیدهای فلزات واسطه، ترکیبات کروم (VI) و منگنز (VII) می توانند به عنوان عوامل اکسید کننده استفاده شوند.
پروپان با گوگرد واکنش داده و ایزوپروپیل سولفید را تشکیل می دهد. برای این کار از تترابروموتان و برومید آلومینیوم به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. واکنش در دمای 20 درجه سانتیگراد به مدت دو ساعت ادامه می یابد. بازده واکنش 60% است.
با همان کاتالیزورها، می تواند با مونوکسید کربن (I) واکنش داده و ایزوپروپیل استر 2-متیل پروپانوئیک اسید را تشکیل دهد. مخلوط واکنش پس از واکنش باید با ایزوپروپانول درمان شود. بنابراین، ما خواص شیمیایی پروپان را در نظر گرفتیم.
برنامه
پروپان به دلیل قابلیت اشتعال خوب در زندگی روزمره و صنعت به عنوان سوخت استفاده می شود. همچنین می توان از آن به عنوان سوخت خودرو استفاده کرد. پروپان تقریباً در دمای 2000 درجه سانتی گراد می سوزد، به همین دلیل است که از آن برای جوشکاری و برش فلز استفاده می شود. مشعل های پروپان، قیر و آسفالت را در راه سازی گرم می کنند. اما اغلب در بازار از پروپان خالص استفاده نمی شود، بلکه از مخلوط آن با بوتان (پروپان بوتان) استفاده می شود.
ممکن است عجیب به نظر برسد، اما به عنوان یک افزودنی E944 در صنایع غذایی نیز کاربرد پیدا کرده است. پروپان به دلیل خواص شیمیایی آن به عنوان حلال برای عطرها و همچنین برای درمان روغن ها استفاده می شود.
مخلوطی از پروپان و ایزوبوتان به عنوان مبرد R-290a استفاده می شود. این مبرد نسبت به مبردهای قدیمی کارآمدتر است و همچنین دوستدار محیط زیست است زیرا لایه ازن را تخریب نمی کند.
برنامه عالیپروپان موجود در سنتز آلی برای تولید پلی پروپیلن و انواع حلال ها استفاده می شود. در پالایش نفت، برای آسفالت زدایی، یعنی کاهش نسبت مولکول های سنگین در مخلوط قیر استفاده می شود. این برای بازیافت آسفالت قدیمی ضروری است.
