Propan er en organisk forbindelse, den tredje repræsentant for alkaner i den homologe serie. Ved stuetemperatur er det en farveløs og lugtfri gas. Den kemiske formel for propan er C3H8. Brand- og eksplosionsfare. Det har ringe toksicitet. Det har en mild effekt på nervesystemet og har narkotiske egenskaber.
Bygning
Propan er et mættet kulbrinte bestående af tre kulstofatomer. Af denne grund har den en buet form, men på grund af den konstante rotation omkring bindingsakserne er der flere molekylære konformationer. Bindingerne i molekylet er kovalente: C-C upolær, C-H svagt polær. På grund af dette er de svære at bryde, og stoffet er ret svært at indgå i kemiske reaktioner. Dette sætter alle propans kemiske egenskaber. Det har ingen isomerer. Den molære masse af propan er 44,1 g/mol.
Metoder til at opnå
Propan syntetiseres næsten aldrig kunstigt i industrien. Det er isoleret fra naturgas og olie ved destillation. For dette er derspecielle produktionsenheder.
I laboratoriet kan propan opnås ved følgende kemiske reaktioner:
- Hydrogenering af propen. Denne reaktion finder kun sted, når temperaturen stiger og i nærværelse af en katalysator (Ni, Pt, Pd).
- Reduktion af alkanhalogenider. Forskellige halogenider bruger forskellige reagenser og betingelser.
- Wurtz-syntese. Dens essens er, at to haloacclkan-molekyler binder sig til ét og reagerer med et alkalimetal.
- Decarboxylering af smørsyre og dens s alte.
Propans fysiske egenskaber
Som allerede nævnt er propan en farveløs og lugtfri gas. Det er uopløseligt i vand og andre polære opløsningsmidler. Men det opløses i nogle organiske stoffer (methanol, acetone og andre). Ved -42, 1 °C bliver det flydende, og ved -188 °C bliver det fast. Brandfarlig, da den danner brændbare og eksplosive blandinger med luft.
Kemiske egenskaber ved propan
De repræsenterer typiske egenskaber for alkaner.
- Katalytisk dehydrogenering. Udføres ved 575 °C under anvendelse af en chrom(III)oxid- eller aluminiumoxidkatalysator.
- Halogenering. Klorering og bromering kræver ultraviolet stråling eller forhøjet temperatur. Klor erstatter overvejende det ydre brintatom, selvom det i nogle molekyler er det midterste. En stigning i temperaturen kan føre til en stigning i udbyttet af 2-chlorpropan. Chlorpropan kan yderligere halogeneres til dannelse af dichlorpropan, trichlorpropan og så videre.
Mekanismen for halogeneringsreaktioner er kæde. Under påvirkning af lys eller høj temperatur nedbrydes halogenmolekylet til radikaler. De interagerer med propan og fjerner et brintatom fra det. Som et resultat dannes et frit snit. Det interagerer med halogenmolekylet og nedbryder det igen i radikaler.
Bromering sker ved den samme mekanisme. Jodisering kan kun udføres med specielle jodholdige reagenser, da propan ikke interagerer med rent jod. Ved vekselvirkning med fluor sker der en eksplosion, der dannes et polysubstitueret propanderivat.
Nitrering kan udføres med fortyndet salpetersyre (Konovalov-reaktion) eller nitrogenoxid (IV) ved forhøjet temperatur (130-150 °C).
Sulfonoxidation og sulfoklorering udføres med UV-lys.
Propanforbrændingsreaktion: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
Det er også muligt at udføre mildere oxidation ved hjælp af visse katalysatorer. Forbrændingsreaktionen af propan vil være anderledes. I dette tilfælde opnås propanol, propanal eller propionsyre.syre. Ud over oxygen kan peroxider (oftest hydrogenperoxid), overgangsmetaloxider, chrom (VI) og mangan (VII) forbindelser anvendes som oxidationsmidler
Propan reagerer med svovl og danner isopropylsulfid. Til dette anvendes tetrabromethan og aluminiumbromid som katalysatorer. Reaktionen fortsætter ved 20 °C i to timer. Reaktionsudbyttet er 60%.
Med de samme katalysatorer kan den reagere med carbonmonoxid (I) og danne isopropylester af 2-methylpropansyre. Reaktionsblandingen efter reaktionen skal behandles med isopropanol. Så vi har overvejet propans kemiske egenskaber.
Application
På grund af sin gode brændbarhed bruges propan i hverdagen og industrien som brændstof. Det kan også bruges som brændstof til biler. Propan brænder ved næsten 2000°C, hvorfor det bruges til svejsning og skæring af metal. Propanbrændere opvarmer bitumen og asf alt i vejbyggeri. Men ofte bruger markedet ikke ren propan, men dets blanding med butan (propan-butan).
Hvor mærkeligt det end kan virke, har det også fundet anvendelse i fødevareindustrien som et tilsætningsstof E944. På grund af dets kemiske egenskaber bruges propan der som opløsningsmiddel til duftstoffer og også til behandling af olier.
En blanding af propan og isobutan bruges som kølemiddel R-290a. Det er mere effektivt end ældre kølemidler og er også miljøvenligt, da det ikke nedbryder ozonlaget.
Fantastisk applikationpropan fundet i organisk syntese. Det bruges til at fremstille polypropylen og forskellige slags opløsningsmidler. Ved olieraffinering bruges det til deasf altering, det vil sige at reducere andelen af tunge molekyler i bitumenblandingen. Dette er nødvendigt for genanvendelse af gammel asf alt.
