Какими химическими свойствами обладает пропан

Пропан, получение, свойства, химические реакции.

Пропан, C3H8 – органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Образуется также при крекинге нефтепродуктов.

Пропан, формула, газ, характеристики

Физические свойства пропана

Химические свойства пропана

Получение пропана

Химические реакции – уравнения получения пропана

Применение и использование пропана

Пропан, формула, газ, характеристики:

Пропан (лат. propanum) –  органическое вещество класса алканов, состоящий из трех атомов углерода и восьми атомов водорода.

Химическая формула пропана C3H8, рациональная формула CH3CH2CH3. Изомеров не имеет.

Строение молекулы:

Пропан – бесцветный газ, без вкуса и запаха. Однако в пропан, используемый в качестве технического газа, могут добавляться  одоранты – вещества, имеющие резкий неприятный запах для предупреждения его утечки.

В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа.

Образуется также при крекинге нефтепродуктов., в т.ч. сланцевой нефти.

Также содержится в сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).

Пожаро- и взрывоопасен.

Не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Пропан по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

Физические свойства пропана:

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства пропана:

Пропан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства пропана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. 1. каталитическое дегидрирование пропана:

CH3-CH2-CH3 → CH2=CH-CH3 + H2 (kat = Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3, to = 575 °C).

2. 2. галогенирование пропана:

CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

CH3-CH2-CH3 + I2 → CH3-CHI-CH3 + HI (hv или повышенная to).

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы пропана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный пропил  CH3-CH·-CH3, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома:

Br2 → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

CH3-CH2-CH3 + Br· → CH3-CH·-CH3 + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;

CH3-CH·-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH3 + Br·;

CH3-CH·-CH3 + Br· → CH3-CHBr-CH3; – обрыв цепи реакции галогенирования.

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование пропана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

CH3-CHBr-CH3 + Br2 → CH3-CBr2-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

и т.д.

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

3. 3. нитрование пропана:

См. нитрование этана.

4. 4. окисление (горение) пропана:

При избытке кислорода:

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O.

Горит желтым пламенем.

При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО2) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (в различном виде, в т.ч. в виде графена, фуллерена и пр.) либо их смесь.

5. 5. сульфохлорирование пропана:

C3H8 + SO2 + Cl2 → C3H7-SO2Cl + … (hv).

6. 6. сульфоокисление пропана:

2C3H8 + 2SO2 + О2 → 2C3H7-SO2ОН (повышенная to).

Получение пропана. Химические реакции – уравнения получения пропана:

Так как пропан в достаточном количестве содержится в природном газе, попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке.

Пропан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. гидрирования непредельных углеводородов, например, пропена:

CH3-CH=CH2 + H2 → CH3-CH2-CH3 (kat = Ni, Pt или Pd, повышенная to).

2. 2. восстановления галогеналканов:

C3H7I + HI → C3H8 + I2 (повышенная to);

C3H7Br + H2 → C3H8 + HBr.

3. 3. взаимодействия галогеналканов с металлическим щелочным металлом, например, натрием (реакция Вюрца):

C2H5Br + СH3Br + 2Na → CH3-CH2-CH3 + 2NaBr;

C2H5CI + СH3Cl + 2Na → CH3-CH2-CH3 + 2NaCl.

Суть данной реакции в том, что две молекулы галогеналкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.

4. 4. декарбоксилирования масляной кислоты и ее солей:

C3H7-COOH + NaOH → C3H8 + Na2CO3 (повышенная to);

C3H7-COONa + NaOH → C3H8 + NaHCO3.

Применение и использование пропана:

– в качестве топлива в быту для приготовления пищи, транспортных средствах, в отопительных приборах и т.п. Как топливо пропан более удобен, чем метан. Пропан сжижается при комнатной температуре и давлении 12-15 атмосфер, что делает возможным его хранение и транспортировку как в обычных, так и более легких – композитных баллонах;

– для проведения различных технологических операций, например, газопламенных работ;

– как сырье в химической промышленности для производства других химических веществ, например, растворителей, полипропилена;

– в пищевой промышленности как пищевая добавка E944, используемая в качестве пропеллента;

– как хладагент в холодильниках, холодильных камерах, холодильных установках и системах кондиционирования воздуха. Используется в смеси с изобутаном. В отличие от других хладагентов данная смесь не разрушает озоновый слой.

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

карта сайта

газовая газ редуктор газовый баллон метан пропан этан бутан пропен цена купить реакции 1 4 50 3 какой кислород вещество авто температура кг воздух вода
заправка баллонов пропаном
сколько литров стоимость сгорание уравнение реакций давление смесь расход объем литр пропана
сжиженный пропан

Коэффициент востребованности
6 934

Пропан — это органическое соединение, третий представитель алканов в гомологическом ряду. При комнатной температуре он представляет собой газ без цвета и запаха. Химическая формула пропана – C3H8. Пожаро- и взрывоопасен. Обладает небольшой токсичностью. Он оказывает слабое воздействие на нервную систему и обладает наркотическими свойствами.

Строение

Пропан — это предельный углеводород, состоящий из трех атомов углерода. По этой причине он имеет изогнутую форму, но из-за постоянного вращения вокруг осей связей существует несколько молекулярных конформаций. Связи в молекуле ковалентные: С-С неполярные, C-H слабополярные. Из-за этого их сложно разорвать, а вещество довольно трудно вступает в химические реакции. Это и задает все химические свойства пропана. Изомеров у него нет. Молярная масса пропана – 44,1 г/моль.

Способы получения

В промышленности пропан почти не синтезируют искусственно. Его выделяют из природного газа и нефти с помощью перегонки. Для этого существуют специальные производственные установки.

В лаборатории пропан можно получить следующими химическими реакциями:

1. Гидрирование пропена. Данная реакция идет только при повышении температуры и при наличии катализатора (Ni, Pt, Pd).

   

2. Восстановление галогенидов алканов. Для разных галогенидов применяются разные реагенты и условия.

   

3. Синтез Вюрца. Его суть в том, что две молекулы галогенаклкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.

   

4. Декарбоксилирование масляной кислоты и ее солей.

   

Физические свойства пропана

Как уже упоминалось, пропан — это газ без цвета и запаха. Он не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых органических веществах (метанол, ацетон и другие). При – 42,1 °C сжижается, а при − 188 °C становится твердым. Огнеопасен, так как образует с воздухом легковоспламеняющиеся и взрывоопасные смеси.

Химические свойства пропана

Они представляют собой типичные свойства алканов.

1. Каталитическое дегидрирование. Осуществляется при 575 °C с использованием катализатора оксида хрома (III) или оксида алюминия.

   

2. Галогенирование. Для хлорирования и бромирования нужно ультрафиолетовое излучение или повышенная температура. Хлор преимущественно замещает крайний атом водорода, хотя в некоторых молекулах происходит замещение среднего. Повышение температуры может привести к увеличению доли выхода 2-хлорпропана. Хлорпропан может галогенироваться и дальше с образованием дихлорпропана, трихлорпропана и так далее.

Механизм реакций галогенирования — цепной. Под действием света или высокой температуры молекула галогена распадается на радикалы. Они вступают во взаимодействие с пропаном, отнимая у него атом водорода. В результате этого образуется свободный пропил. Он взаимодействует с молекулой галогена, вновь разбивая ее на радикалы.

Бромирование происходит по такому же механизму. Йодирование можно осуществлять только специальными йодсодержащими реагентами, так как пропан не взаимодействует с чистым йодом. При взаимодействии с фтором происходит взрыв, образуется полизамещенное производное пропана.

Нитрование может осуществятся разбавленной азотной кислотой (реакция Коновалова) или оксидом азота (IV) при повышенной температуре (130-150 °C).

Сульфоокисление и сульфохлорирование осуществляется при УФ-свете.

Реакция горения пропана: C3H8+ 5O2 → 3CO2 + 4H2O.

Можно провести и более мягкое окисление, используя определенные катализаторы. Реакция горения пропана будет другой. В этом случае получают пропанол, пропаналь или пропионовую кислоту. В качестве окислителей, кроме кислорода, могут использоваться перекиси (чаще всего перекись водорода), оксиды переходных металлов, соединения хрома (VI) и марганца (VII).

Пропан реагирует с серой с образованием изопропилсульфида. Для этого в качестве катализаторов используется тетрабромэтан и бромид алюминия. Реакция идет при 20 °C в течение двух часов. Выход реакции составляет 60 %.

С теми же катализаторами может реагировать с оксидом углерода (I) с образованием изопропилового эфира 2-метилпропановой кислоты. Реакционная смесь после реакции должна быть обработана изопропанолом. Итак, мы рассмотрели химические свойства пропана.

Применение

Из-за хорошей горючести пропан находит применение в быту и промышленности как топливо. Он может быть использован также в качестве горючего для автомобилей. Пропан горит с температурой почти 2000° C, поэтому его используют для сварки и резки металла. Пропановыми горелками разогревают битум и асфальт в дорожном строительстве. Но зачастую на рынке используется не чистый пропан, а его смесь с бутаном (пропан-бутан).

Как ни странно, но нашел он применение и в пищевой промышленности как добавка Е944. Благодаря своим химическим свойствам пропан используется там в качестве растворителя ароматизаторов, а также для обработки масел.

Смесь пропана и изобутана используется как хладагент R-290a. Он более эффективен, чем старые хладагенты, и также является экологически чистым, так как не разрушает озоновый слой.

Большое применение пропан нашел в органическом синтезе. Его используют для получения полипропилена и различного рода растворителей. В нефтепереработке его используют для деасфальтизации, то есть уменьшения доли тяжелых молекул в битумной смеси. Это необходимо для вторичного использования старого асфальта.