Do ponto de vista da química, o propano é um hidrocarboneto saturado com propriedades típicas dos alcanos. No entanto, em algumas áreas de produção, o propano é entendido como uma mistura de duas substâncias - propano e butano. Em seguida, tentaremos descobrir o que é propano e por que ele é misturado com butano.
A estrutura da molécula
Cada molécula de propano consiste em três átomos de carbono ligados entre si por ligações simples simples e oito átomos de hidrogênio. Tem a fórmula molecular C3H8. As ligações C-C no propano são apolares covalentes, mas no par C-H, o carbono é um pouco mais eletronegativo e puxa levemente o par de elétrons comum para si, o que significa que a ligação é polar covalente. A molécula tem uma estrutura em ziguezague devido ao fato de que os átomos de carbono estão em um estado de hibridização sp3. Mas, como regra, diz-se que a molécula é linear.
Há quatro átomos de carbono na molécula de butano С4Н10, e tem dois isômeros: n-butano (tem uma estrutura linear) e isobutano (temestrutura ramificada). Muitas vezes, eles não se separam no recebimento, mas existem como uma mistura.
Propriedades físicas
Propano é um gás incolor e inodoro. Dissolve-se muito mal em água, mas dissolve-se bem em clorofórmio e éter dietílico. Ele derrete em tpl=-188 °С, e ferve em tkip=-42 °С. Torna-se explosivo quando sua concentração no ar excede 2%.
As propriedades físicas do propano e do butano são muito próximas. Ambos os butanos também têm um estado gasoso em condições normais e são inodoros. Praticamente insolúvel em água, mas interage bem com solventes orgânicos.
As seguintes características desses hidrocarbonetos também são importantes na indústria:
- Densidade (a razão entre a massa e o volume de um corpo). A densidade das misturas líquidas de propano-butano é amplamente determinada pela composição de hidrocarbonetos e temperatura. À medida que a temperatura aumenta, ocorre a expansão volumétrica e a densidade do líquido diminui. Com o aumento da pressão, o volume de propano e butano líquidos é comprimido.
- Viscosidade (a capacidade de substâncias em estado gasoso ou líquido de resistir a forças de cisalhamento). É determinado pelas forças de adesão das moléculas nas substâncias. A viscosidade de uma mistura líquida de propano com butano depende da temperatura (com seu aumento, a viscosidade diminui), mas uma mudança na pressão tem pouco efeito sobre essa característica. Os gases, por outro lado, aumentam sua viscosidade com o aumento da temperatura.
Encontrar na natureza e obter métodos
As principais fontes naturais de propano são o petróleo ecampos de gás. Está contido em gás natural (de 0,1 a 11,0%) e em gases de petróleo associados. Muito butano é obtido no processo de destilação do óleo - separando-o em frações, com base nos pontos de ebulição de seus componentes. Dos métodos químicos de refino de petróleo, o craqueamento catalítico é de maior importância, durante o qual a cadeia de alcanos de alto peso molecular é quebrada. Neste caso, o propano forma cerca de 16-20% de todos os produtos gasosos deste processo:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ 2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 ―> СΗ3-СΗ2-СΗ3 + СН 2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Grandes quantidades de propano são formadas durante a hidrogenação de vários tipos de carvão e alcatrão, chegando a 80% do volume de todos os gases produzidos.
Também é comum obter propano pelo método de Fischer-Tropsch, que se baseia na interação de CO e H2 na presença de vários catalisadores em temperatura elevada e pressão:
nCO + (2n + 1)Η2 ―> C Η2n+2 + nΗ2O
3CO + 7Η2 ―> C3Η8 + 3Η 2O
Os volumes industriais de butano também são isolados durante o processamento de petróleo e gás por métodos físicos e químicos.
Propriedades Químicas
De características estruturais de moléculasdependem das propriedades físicas e químicas do propano e do butano. Por serem compostos saturados, as reações de adição não são características deles.
1. reações de substituição. Sob a ação da luz ultravioleta, o hidrogênio é facilmente substituído por átomos de cloro:
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 ―> CH3-CH(Cl)-CH3 + HCl
Quando aquecido com uma solução de ácido nítrico, o átomo de H é substituído pelo grupo NO2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3 + ΗNO 3 ―> СΗ3-СΗ (NO2)-СΗ3 + H2O
2. Reações de clivagem. Quando aquecido na presença de níquel ou paládio, dois átomos de hidrogênio são separados com a formação de uma ligação múltipla na molécula:
CΗ3-CΗ2-CΗ3 ―> CΗ 3-СΗ=СΗ2 + Η2
3. reações de decomposição. Quando uma substância é aquecida a uma temperatura de cerca de 1000°C, ocorre o processo de pirólise, que é acompanhado pela quebra de todas as ligações químicas presentes na molécula:
C3H8 ―> 3C + 4H2
4. reações de combustão. Esses hidrocarbonetos queimam com uma chama não fumegante, liberando uma grande quantidade de calor. O propano é conhecido por muitas donas de casa que usam fogões a gás. A reação produz dióxido de carbono e vapor de água:
C3N8 + 5O2―> 3CO 2 + 4H2O
A combustão do propano em condições de f alta de oxigênio leva ao aparecimento de fuligem e à formação de moléculas de monóxido de carbono:
2C3H8 + 7O2―> 6SO + 8H 2O
C3H8 + 2O2―> 3C + 4H2O
Aplicativo
Propano é usado ativamente como combustível, pois 2202 kJ / mol de calor são liberados durante sua combustão, este é um valor muito alto. No processo de oxidação, muitas substâncias necessárias para a síntese química são obtidas a partir do propano, por exemplo, álcoois, acetona, ácidos carboxílicos. É necessário obter nitropropanos usados como solventes.
Como propulsor utilizado na indústria alimentícia, possui o código E944. Misturado com isobutano, é usado como um refrigerante moderno e ecológico.
Mistura propano-butano
Tem muitas vantagens sobre outros combustíveis, incluindo o gás natural:
- alta eficiência;
- retorno fácil ao estado gasoso;
- boa evaporação e combustão à temperatura ambiente.
Propano atende totalmente a essas qualidades, mas os butanos evaporam um pouco pior quando a temperatura cai para -40°C. Os aditivos ajudam a corrigir essa deficiência, sendo o melhor o propano.
A mistura propano-butano é usada para aquecimento e cozimento, para soldagem a gás de metais e corte-os, como combustível para veículos e para produtos químicossíntese.
