Химия тұрғысынан пропан - алкандарға тән қасиеттері бар қаныққан көмірсутек. Дегенмен, өндірістің кейбір салаларында пропан екі заттың - пропан мен бутанның қоспасы ретінде түсініледі. Әрі қарай пропанның не екенін және оның бутанмен неліктен араласатынын анықтауға тырысамыз.
Молекуланың құрылымы
Әр пропан молекуласы бір-бірімен қарапайым дара байланыс арқылы байланысқан үш көміртек атомынан және сегіз сутегі атомынан тұрады. Оның C3H8 молекулалық формуласы бар. Пропандағы С-С байланыстары ковалентті полярлы емес, бірақ С-Н жұбында көміртегі аздап электртеріс және кәдімгі электронды жұпты өзіне қарай аздап тартады, бұл байланыс ковалентті полярлы екенін білдіреді. Молекула көміртегі атомдары sp3-гибридтену күйінде болуына байланысты иректелген құрылымға ие. Бірақ, әдетте, молекула сызықтық деп айтылады.
Бутан молекуласында төрт көміртек атомы бар С4Н10 және оның екі изомері бар: n-бутан (бар сызықтық құрылым) және изобутан (бартармақталған құрылым). Көбінесе олар алған кезде бөлінбейді, бірақ қоспа түрінде болады.
Физикалық қасиеттері
Пропан – түссіз және иіссіз газ. Суда өте нашар ериді, бірақ хлороформда және диэтил эфирінде жақсы ериді. Ол tpl=-188 °С температурада ериді, ал tkip=-42 °С температурада қайнайды. Ауадағы концентрациясы 2%-дан асса, ол жарылғыш болады.
Пропан мен бутанның физикалық қасиеттері өте жақын. Екі бутан да қалыпты жағдайда газ тәрізді күйге ие және иіссіз. Суда іс жүзінде ерімейді, бірақ органикалық еріткіштермен жақсы әрекеттеседі.
Өнеркәсіпте бұл көмірсутектердің келесі сипаттамалары да маңызды:
- Тығыздық (дененің массасының көлеміне қатынасы). Сұйық пропан-бутан қоспаларының тығыздығы негізінен көмірсутектердің құрамымен және температурамен анықталады. Температура көтерілген сайын көлемдік кеңею жүреді, ал сұйықтықтың тығыздығы төмендейді. Қысым артқан сайын сұйық пропан мен бутан көлемі қысылады.
- Тұтқырлық (газ немесе сұйық күйдегі заттардың ығысу күштеріне қарсы тұру қабілеті). Ол заттардағы молекулалардың адгезия күштерімен анықталады. Пропанның бутанмен сұйық қоспасының тұтқырлығы температураға байланысты (оның жоғарылауымен тұтқырлық төмендейді), бірақ қысымның өзгеруі бұл сипаттамаға аз әсер етеді. Газдар, керісінше, температура көтерілген сайын тұтқырлығын арттырады.
Табиғаттан табу және алу әдістері
Пропанның негізгі табиғи көздері мұнай жәнегаз кен орындары. Ол табиғи газда (0,1-ден 11,0%-ға дейін) және ілеспе мұнай газдарында болады. Мұнайды айдау процесінде - оның құрамдас бөліктерінің қайнау температурасына негізделген фракцияларға бөлу кезінде айтарлықтай көп бутан алынады. Мұнай өңдеудің химиялық әдістерінің ішінде жоғары молекулалы алкандар тізбегі үзілетін каталитикалық крекингтің маңызы зор. Бұл жағдайда пропан осы процестің барлық газ тәрізді өнімдерінің шамамен 16-20% құрайды:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ 2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 ―> СΗ3-СΗ2-СΗ3 + СН 2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Көмірдің және көмір шайырының әртүрлі түрлерін гидрлеу кезінде көп мөлшерде пропан түзіледі, олар барлық өндірілетін газдар көлемінің 80% жетеді.
Сондай-ақ жоғары температурада және әртүрлі катализаторлардың қатысуымен СО мен H2 әрекеттесуіне негізделген Фишер-Тропш әдісімен пропан алу кеңінен таралған. қысым:
nCO + (2n + 1)Η2 ―> C Η2n+2 + nΗ2O
3CO + 7Η2 ―> C3Η8 + 3Η 2O
Бутанның өнеркәсіптік көлемі де мұнай мен газды өңдеу кезінде физикалық және химиялық әдістермен оқшауланады.
Химиялық қасиеттері
Молекулалардың құрылымдық ерекшеліктеріненпропан мен бутанның физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты. Олар қаныққан қосылыстар болғандықтан, қосу реакциялары оларға тән емес.
1. алмастыру реакциялары. Ультракүлгін сәуленің әсерінен сутегі хлор атомдарымен оңай ауыстырылады:
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 ―> CH3-CH(Cl)-CH3 + HCl
Азот қышқылының ерітіндісімен қыздырғанда Н атомы NO тобына ауыстырылады2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3 + ΗNO 3 ―> СΗ3-СΗ (NO2)-СΗ3 + H2O
2. Бөліну реакциялары. Никель немесе палладий қатысында қыздырғанда екі сутегі атомы бөлініп, молекулада көптік байланыс түзіледі:
CΗ3-CΗ2-CΗ3 ―> CΗ 3-СΗ=СΗ2 + Η2
3. ыдырау реакциялары. Зат шамамен 1000 ° C температураға дейін қыздырылған кезде, молекуладағы барлық химиялық байланыстардың үзілуімен бірге жүретін пиролиз процесі жүреді:
C3H8 ―> 3C + 4H2
4. жану реакциялары. Бұл көмірсутектер түтінсіз жалынмен жанып, көп мөлшерде жылу бөледі. Қандай пропан газ плиталарын қолданатын көптеген үй шаруасындағы әйелдерге белгілі. Реакция көмірқышқыл газы мен су буын шығарады:
C3N8 + 5O2―> 3CO 2 + 4H2O
Оттегінің жетіспеушілігі жағдайында пропанның жануы күйенің пайда болуына және көміртегі тотығы молекулаларының түзілуіне әкеледі:
2C3H8 + 7O2―> 6SO + 8H 2O
C3H8 + 2O2―> 3C + 4H2O
Қолданба
Пропан отын ретінде белсенді түрде пайдаланылады, өйткені оның жануы кезінде 2202 кДж/моль жылу бөлінеді, бұл өте жоғары көрсеткіш. Тотығу процесінде пропаннан химиялық синтезге қажетті көптеген заттар алынады, мысалы, спирттер, ацетон, карбон қышқылдары. Еріткіш ретінде қолданылатын нитропропандарды алу қажет.
Тамақ өнеркәсібінде қолданылатын отын ретінде E944 коды бар. Изобутанмен араласқан ол заманауи, экологиялық таза хладагент ретінде пайдаланылады.
Пропан-бутан қоспасы
Оның басқа отындарға, соның ішінде табиғи газға қарағанда көптеген артықшылықтары бар:
- жоғары тиімділік;
- газ күйіне оңай оралу;
- қоршаған орта температурасында жақсы булану және жану.
Пропан бұл қасиеттерге толығымен жауап береді, бірақ температура -40°C дейін төмендегенде бутандар біршама нашар буланады. Қоспалар бұл тапшылықты түзетуге көмектеседі, олардың ішіндегі ең жақсысы пропан.
Пропан-бутан қоспасы қыздыру мен пісіруге, металдарды газбен дәнекерлеуге және кесуге, көліктерге отын ретінде және химиялық заттарға қолданылады.синтез.
