პროპანი არის ორგანული ნაერთი, ალკანების მესამე წარმომადგენელი ჰომოლოგიურ სერიაში. ოთახის ტემპერატურაზე ეს არის უფერო და უსუნო აირი. პროპანის ქიმიური ფორმულა არის C3H8. ხანძრის და აფეთქების საშიშროება. მას აქვს მცირე ტოქსიკურობა. რბილად მოქმედებს ნერვულ სისტემაზე და აქვს ნარკოტიკული თვისებები.
შენობა
პროპანი არის გაჯერებული ნახშირწყალბადი, რომელიც შედგება სამი ნახშირბადის ატომისგან. ამ მიზეზით, მას აქვს მოხრილი ფორმა, მაგრამ ბმის ღერძების გარშემო მუდმივი ბრუნვის გამო, არსებობს რამდენიმე მოლეკულური კონფორმაცია. ბმები მოლეკულაში კოვალენტურია: C-C არაპოლარული, C-H სუსტად პოლარული. ამის გამო, ისინი ძნელად იშლება და ნივთიერება საკმაოდ რთულია ქიმიურ რეაქციებში შესვლა. ეს ადგენს პროპანის ყველა ქიმიურ თვისებას. მას არ აქვს იზომერები. პროპანის მოლური მასა არის 44,1 გ/მოლ.
მოპოვების მეთოდები
პროპანი თითქმის არასოდეს არ სინთეზდება ხელოვნურად ინდუსტრიაში. იგი იზოლირებულია ბუნებრივი აირისა და ნავთობისგან დისტილაციით. ამისათვის არსებობსსპეციალური საწარმოო ერთეულები.
ლაბორატორიაში პროპანის მიღება შესაძლებელია შემდეგი ქიმიური რეაქციებით:
- პროპენის ჰიდროგენიზაცია. ეს რეაქცია ხდება მხოლოდ ტემპერატურის მატებისას და კატალიზატორის თანდასწრებით (Ni, Pt, Pd).
- ალკანის ჰალოიდების რედუქცია. სხვადასხვა ჰალოიდები იყენებენ განსხვავებულ რეაგენტებსა და პირობებს.
- ვურცის სინთეზი. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ჰალოაკლკანის ორი მოლეკულა ერთდება და რეაგირებს ტუტე მეტალთან.
- ბუტირიუმის მჟავისა და მისი მარილების დეკარბოქსილაცია.
პროპანის ფიზიკური თვისებები
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, პროპანი არის უფერო და უსუნო აირი. წყალში და სხვა პოლარულ გამხსნელებში უხსნადია. მაგრამ ის იხსნება ზოგიერთ ორგანულ ნივთიერებაში (მეთანოლი, აცეტონი და სხვა). -42, 1 °C-ზე თხევადდება, ხოლო -188 °C-ზე ხდება მყარი. აალებადი, რადგან ჰაერთან ერთად ქმნის აალებადი და ფეთქებადი ნარევებს.
პროპანის ქიმიური თვისებები
ისინი წარმოადგენენ ალკანების ტიპურ თვისებებს.
- კატალიზური დეჰიდროგენაცია. ხორციელდება 575 °C ტემპერატურაზე ქრომის (III) ოქსიდის ან ალუმინის კატალიზატორის გამოყენებით.
- ჰალოგენაცია. ქლორირება და ბრომი მოითხოვს ულტრაიისფერ გამოსხივებას ან ამაღლებულ ტემპერატურას.ქლორი უპირატესად ცვლის გარე წყალბადის ატომს, თუმცა ზოგიერთ მოლეკულაში შუა ცვლის. ტემპერატურის მატებამ შეიძლება გამოიწვიოს 2-ქლოროპროპანის მოსავლიანობის ზრდა. ქლოროპროპანის შემდგომი ჰალოგენიზაცია შესაძლებელია დიქლოროპროპანის, ტრიქლოროპროპანის და ა.შ.
ჰალოგენაციის რეაქციების მექანიზმი ჯაჭვურია. სინათლის ან მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედებით ჰალოგენის მოლეკულა იშლება რადიკალებად. ისინი ურთიერთქმედებენ პროპანთან, ართმევენ მისგან წყალბადის ატომს. შედეგად, იქმნება თავისუფალი ჭრილი. ის ურთიერთქმედებს ჰალოგენის მოლეკულასთან და კვლავ არღვევს მას რადიკალებად.
ბრომირება ხდება იგივე მექანიზმით. იოდიზაცია შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ სპეციალური იოდის შემცველი რეაგენტებით, რადგან პროპანი არ ურთიერთქმედებს სუფთა იოდთან. ფტორთან ურთიერთქმედებისას ხდება აფეთქება, წარმოიქმნება პოლიშემცვლელი პროპანის წარმოებული.
ნიტრაცია შეიძლება განხორციელდეს განზავებული აზოტის მჟავით (კონოვალოვის რეაქცია) ან აზოტის ოქსიდით (IV) მომატებულ ტემპერატურაზე (130-150 °C).
სულფონური დაჟანგვა და სულფოქლორირება ხდება ულტრაიისფერი შუქით.
პროპანის წვის რეაქცია: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
ასევე შესაძლებელია უფრო მსუბუქი დაჟანგვის განხორციელება გარკვეული კატალიზატორების გამოყენებით. პროპანის წვის რეაქცია განსხვავებული იქნება. ამ შემთხვევაში მიიღება პროპანოლი, პროპანალი ან პროპიონის მჟავა.მჟავა. ჟანგბადის გარდა, პეროქსიდები (ყველაზე ხშირად წყალბადის ზეჟანგი), გარდამავალი ლითონის ოქსიდები, ქრომის (VI) და მანგანუმის (VII) ნაერთები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჟანგვის აგენტებად.
პროპანი რეაგირებს გოგირდთან და წარმოქმნის იზოპროპილ სულფიდს. ამისთვის კატალიზატორად გამოიყენება ტეტრაბრომეთანი და ალუმინის ბრომიდი. რეაქცია გრძელდება 20 °C ტემპერატურაზე ორი საათის განმავლობაში. რეაქციის გამოსავლიანობაა 60%.
იგივე კატალიზატორებით, მას შეუძლია რეაგირება ნახშირბადის მონოქსიდთან (I) 2-მეთილპროპანომჟავას იზოპროპილესტერის წარმოქმნით. რეაქციის შემდეგ რეაქციის ნარევი უნდა დამუშავდეს იზოპროპანოლით. ასე რომ, ჩვენ განვიხილეთ პროპანის ქიმიური თვისებები.
აპლიკაცია
კარგი აალებადი გამო პროპანი გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ინდუსტრიაში, როგორც საწვავი. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მანქანების საწვავად. პროპანი იწვის თითქმის 2000°C ტემპერატურაზე, რის გამოც გამოიყენება ლითონის შესადუღებლად და ჭრისთვის. პროპანის სანთურები ათბობენ ბიტუმს და ასფალტს გზის მშენებლობაში. მაგრამ ხშირად ბაზარი არ იყენებს სუფთა პროპანს, არამედ მის ნარევს ბუტანთან (პროპან-ბუტანთან).
რაც არ უნდა უცნაურად ჩანდეს, მან ასევე იპოვა გამოყენება კვების მრეწველობაში, როგორც დანამატი E944. მისი ქიმიური თვისებებიდან გამომდინარე, პროპანს იყენებენ, როგორც გამხსნელად სუნამოების და ასევე ზეთების სამკურნალოდ.
პროპანისა და იზობუტანის ნარევი გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი R-290a. ის უფრო ეფექტურია ვიდრე ძველი მაცივრები და ასევე ეკოლოგიურად სუფთაა, რადგან არ ანადგურებს ოზონის შრეს.
შესანიშნავი აპლიკაციაორგანულ სინთეზში ნაპოვნი პროპანი. იგი გამოიყენება პოლიპროპილენის და სხვადასხვა სახის გამხსნელების დასამზადებლად. ნავთობის გადამუშავებაში მას იყენებენ დეასფალტირებისთვის, ანუ ბიტუმის ნარევში მძიმე მოლეკულების პროპორციის შესამცირებლად. ეს აუცილებელია ძველი ასფალტის გადამუშავებისთვის.
