Պրոպան. քիմիական հատկություններ, կառուցվածք, արտադրություն, կիրառություն

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 17:49

Պրոպանը օրգանական միացություն է, հոմոլոգ շարքի ալկանների երրորդ ներկայացուցիչը։ Սենյակային ջերմաստիճանում այն անգույն և առանց հոտի գազ է։ Պրոպանի քիմիական բանաձևն է C₃H_{8: Հրդեհի և պայթյունի վտանգ. Այն ունի փոքր թունավորություն: Այն ունի մեղմ ազդեցություն նյարդային համակարգի վրա և ունի թմրամիջոցների հատկություն։}

շենք

Պրոպանը հագեցած ածխաջրածին է՝ բաղկացած երեք ածխածնի ատոմներից։ Այդ իսկ պատճառով այն ունի կոր ձև, սակայն կապի առանցքների շուրջ մշտական պտույտի պատճառով կան մի քանի մոլեկուլային կոնֆորմացիաներ։ Մոլեկուլում կապերը կովալենտ են՝ C-C ոչ բևեռային, C-H թույլ բևեռային։ Դրա պատճառով դրանք դժվար է կոտրվել, և նյութը բավականին դժվար է մտնել քիմիական ռեակցիաների մեջ: Սա սահմանում է պրոպանի բոլոր քիմիական հատկությունները: Այն չունի իզոմերներ։ Պրոպանի մոլային զանգվածը 44,1 գ/մոլ է։

Ստացման եղանակներ

Պրոպանը գրեթե երբեք արհեստականորեն չի սինթեզվում արդյունաբերության մեջ: Բնական գազից և նավթից մեկուսացվում է թորման միջոցով։ Դրա համար կանհատուկ արտադրական միավորներ.

Լաբորատորիայում պրոպանը կարելի է ստանալ հետևյալ քիմիական ռեակցիաներով.

1. Պրոպենի հիդրոգենացում. Այս ռեակցիան տեղի է ունենում միայն ջերմաստիճանի բարձրացման ժամանակ և կատալիզատորի առկայության դեպքում (Ni, Pt, Pd):



2. Ալկանային հալոգենիդների վերականգնում. Տարբեր հալոգենիդները օգտագործում են տարբեր ռեակտիվներ և պայմաններ:



3. Վուրցի սինթեզ. Դրա էությունն այն է, որ հալոակլկանի երկու մոլեկուլները կապվում են մեկի մեջ՝ արձագանքելով ալկալային մետաղի հետ։



4. Բութիրաթթվի և դրա աղերի դեկարբոքսիլացում.

Պրոպանի ֆիզիկական հատկություններ

Ինչպես արդեն նշվեց, պրոպանը անգույն և անհոտ գազ է։ Այն անլուծելի է ջրի և այլ բևեռային լուծիչների մեջ: Բայց այն լուծվում է որոշ օրգանական նյութերի մեջ (մեթանոլ, ացետոն և այլն): -42, 1 °C-ում հեղուկանում է, իսկ -188 °C-ում դառնում պինդ։ Դյուրավառ, քանի որ օդի հետ ձևավորում է դյուրավառ և պայթուցիկ խառնուրդներ։

Պրոպանի քիմիական հատկությունները

Նրանք ներկայացնում են ալկանների բնորոշ հատկությունները:

1. Կատալիտիկ ջրազրկում. Իրականացվում է 575 °C ջերմաստիճանում քրոմի (III) օքսիդի կամ ալյումինի կատալիզատորի միջոցով։



2. Հալոգենացում. Քլորացումը և բրոմացումը պահանջում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում կամ բարձր ջերմաստիճան:Քլորը հիմնականում փոխարինում է արտաքին ջրածնի ատոմին, թեև որոշ մոլեկուլներում միջինը փոխարինվում է։ Ջերմաստիճանի բարձրացումը կարող է հանգեցնել 2-քլորոպրոպանի բերքատվության ավելացման: Քլորոպրոպանը կարող է հետագայում հալոգենացվել՝ առաջացնելով դիքլորոպրոպան, տրիքլորպրոպան և այլն:

Հալոգենացման ռեակցիաների մեխանիզմը շղթայական է: Լույսի կամ բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ հալոգենի մոլեկուլը քայքայվում է ռադիկալների։ Նրանք փոխազդում են պրոպանի հետ՝ նրանից խլելով ջրածնի ատոմը։ Արդյունքում ձևավորվում է ազատ կտրվածք: Այն փոխազդում է հալոգենի մոլեկուլի հետ՝ կրկին կոտրելով այն ռադիկալների։

Բրոմինացումը տեղի է ունենում նույն մեխանիզմով։ Յոդացումը կարող է իրականացվել միայն յոդ պարունակող հատուկ ռեագենտներով, քանի որ պրոպանը չի փոխազդում մաքուր յոդի հետ: Ֆտորի հետ փոխազդեցության ժամանակ տեղի է ունենում պայթյուն, ձևավորվում է բազմփոխարինված պրոպանի ածանցյալ:

Նիտրացումը կարող է իրականացվել նոսր ազոտաթթվով (Կոնովալովի ռեակցիա) կամ ազոտի օքսիդով (IV) բարձր ջերմաստիճանում (130-150 °C):

Սուլֆոնային օքսիդացումն ու սուլֆոքլորացումը կատարվում է ուլտրամանուշակագույն լույսով։

Պրոպանի այրման ռեակցիա՝ C₃H₈+ 5O₂ → 3CO ₂ + 4H_2O.

Հնարավոր է նաև ավելի մեղմ օքսիդացում իրականացնել որոշակի կատալիզատորների միջոցով: Պրոպանի այրման ռեակցիան տարբեր կլինի։ Այս դեպքում ստացվում է պրոպանոլ, պրոպանալ կամ պրոպիոնաթթու։թթու. Բացի թթվածնից, որպես օքսիդացնող նյութեր կարող են օգտագործվել պերօքսիդներ (առավել հաճախ՝ ջրածնի պերօքսիդ), անցումային մետաղների օքսիդներ, քրոմ (VI) և մանգան (VII) միացություններ։

Պրոպանը փոխազդում է ծծմբի հետ՝ առաջացնելով իզոպրոպիլ սուլֆիդ: Դրա համար որպես կատալիզատոր օգտագործվում են տետրաբրոմեթան և ալյումինի բրոմիդ։ Ռեակցիան շարունակվում է 20 °C ջերմաստիճանում երկու ժամ: Ռեակցիայի ելքը 60% է։

Նույն կատալիզատորներով այն կարող է փոխազդել ածխածնի մոնօքսիդի հետ (I)՝ ձևավորելով 2-մեթիլպրոպանաթթվի իզոպրոպիլ էսթեր: Ռեակցիայից հետո ռեակցիայի խառնուրդը պետք է մշակվի իզոպրոպանոլով: Այսպիսով, մենք դիտարկել ենք պրոպանի քիմիական հատկությունները։

Դիմում

Լավ դյուրավառության պատճառով պրոպանն օգտագործվում է առօրյա կյանքում և արդյունաբերության մեջ՝ որպես վառելիք: Այն կարող է օգտագործվել նաև որպես վառելիք մեքենաների համար։ Պրոպանը այրվում է գրեթե 2000°C ջերմաստիճանում, այդ իսկ պատճառով այն օգտագործվում է մետաղի եռակցման և կտրման համար։ Պրոպանի այրիչները տաքացնում են բիտումը և ասֆալտը ճանապարհաշինության մեջ: Բայց հաճախ շուկան օգտագործում է ոչ թե մաքուր պրոպան, այլ դրա խառնուրդը բութանի հետ (պրոպան-բութան):

Որքան էլ տարօրինակ թվա, այն նաև կիրառություն է գտել սննդի արդյունաբերության մեջ որպես հավելում E944: Իր քիմիական հատկությունների շնորհիվ պրոպանն այնտեղ օգտագործվում է որպես օծանելիքի լուծիչ, ինչպես նաև յուղերի բուժման համար։

Պրոպանի և իզոբութանի խառնուրդն օգտագործվում է որպես սառնագենտ R-290a: Այն ավելի արդյունավետ է, քան հին սառնագենտները և նաև էկոլոգիապես մաքուր է, քանի որ չի քայքայում օզոնային շերտը:

Հիանալի հավելվածօրգանական սինթեզում հայտնաբերված պրոպան: Այն օգտագործվում է պոլիպրոպիլեն և տարբեր տեսակի լուծիչներ արտադրելու համար։ Նավթի վերամշակման մեջ այն օգտագործվում է դասֆալտացման համար, այսինքն՝ նվազեցնելով ծանր մոլեկուլների մասնաբաժինը բիտումի խառնուրդում։ Սա անհրաժեշտ է հին ասֆալտի վերամշակման համար։