Desde el punto de vista de la química, el propano es un hidrocarburo saturado con propiedades típicas de los alcanos. Sin embargo, en algunas áreas de producción, el propano se entiende como una mezcla de dos sustancias: propano y butano. A continuación, intentaremos averiguar qué es el propano y por qué se mezcla con butano.
La estructura de la molécula
Cada molécula de propano consta de tres átomos de carbono unidos entre sí por enlaces simples simples y ocho átomos de hidrógeno. Tiene la fórmula molecular C3H8. Los enlaces C-C en el propano son covalentes no polares, pero en el par C-H, el carbono es ligeramente más electronegativo y atrae ligeramente al par de electrones común hacia sí mismo, lo que significa que el enlace es polar covalente. La molécula tiene una estructura en zigzag debido al hecho de que los átomos de carbono están en un estado de hibridación sp3. Pero, por regla general, se dice que la molécula es lineal.
Hay cuatro átomos de carbono en la molécula de butano С4Н10, y tiene dos isómeros: n-butano (tiene una estructura lineal) e isobutano (tieneestructura ramificada). A menudo, no se separan al recibirlos, sino que existen como una mezcla.
Propiedades físicas
El propano es un gas incoloro e inodoro. Se disuelve muy mal en agua, pero se disuelve bien en cloroformo y éter dietílico. Se funde a tpl=-188 °С, y hierve a tkip=-42 °С. Se vuelve explosivo cuando su concentración en el aire supera el 2%.
Las propiedades físicas del propano y el butano son muy parecidas. Ambos butanos también tienen un estado gaseoso en condiciones normales y son inodoros. Prácticamente insoluble en agua, pero interactúa bien con disolventes orgánicos.
Las siguientes características de estos hidrocarburos también son importantes en la industria:
- Densidad (la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo). La densidad de las mezclas líquidas de propano y butano está determinada en gran medida por la composición de los hidrocarburos y la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, se produce una expansión volumétrica y disminuye la densidad del líquido. Al aumentar la presión, el volumen de propano líquido y butano se comprime.
- Viscosidad (la capacidad de las sustancias en estado gaseoso o líquido para resistir fuerzas de corte). Está determinado por las fuerzas de adhesión de las moléculas en las sustancias. La viscosidad de una mezcla líquida de propano con butano depende de la temperatura (con su aumento, la viscosidad disminuye), pero un cambio en la presión tiene poco efecto sobre esta característica. Los gases, por otro lado, aumentan su viscosidad al aumentar la temperatura.
Búsqueda en la naturaleza y métodos de obtención
Las principales fuentes naturales de propano son el petróleo ycampos de gas Está contenido en el gas natural (del 0,1 al 11,0%) y en los gases de petróleo asociados. Se obtiene una gran cantidad de butano en el proceso de destilación del petróleo, separándolo en fracciones, en función de los puntos de ebullición de sus componentes. De los métodos químicos de refinación de petróleo, el craqueo catalítico es el de mayor importancia, durante el cual se rompe la cadena de alcanos de alto peso molecular. En este caso, el propano forma alrededor del 16-20 % de todos los productos gaseosos de este proceso:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ 2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 ―> СΗ3-СΗ2-СΗ3 + СН 2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Grandes cantidades de propano se forman durante la hidrogenación de varios tipos de carbón y alquitrán de hulla, alcanzan el 80% del volumen de todos los gases producidos.
También está muy extendida la obtención de propano por el método Fischer-Tropsch, que se basa en la interacción del CO y el H2 en presencia de diversos catalizadores a temperatura y temperatura elevadas. presión:
nCO + (2n + 1)Η2 ―> C Η2n+2 + nΗ2O
3CO + 7Η2 ―> C3Η8 + 3Η 2O
Los volúmenes industriales de butano también se aíslan durante el procesamiento de petróleo y gas mediante métodos físicos y químicos.
Propiedades químicas
De las características estructurales de las moléculasdependen de las propiedades físicas y químicas del propano y el butano. Como son compuestos saturados, las reacciones de adición no son características de ellos.
1. reacciones de sustitución. Bajo la acción de la luz ultravioleta, el hidrógeno se reemplaza fácilmente por átomos de cloro:
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 ―> CH3-CH(Cl)-CH3 + HCl
Cuando se calienta con una solución de ácido nítrico, el átomo de H es reemplazado por el grupo NO2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3 + ΗNO 3 ―> СΗ3-СΗ (NO2)-СΗ3 + H2O
2. Reacciones de escisión. Cuando se calienta en presencia de níquel o paladio, dos átomos de hidrógeno se separan con la formación de un enlace múltiple en la molécula:
CΗ3-CΗ2-CΗ3 ―> CΗ 3-СΗ=СΗ2 + Η2
3. reacciones de descomposición. Cuando una sustancia se calienta a una temperatura de unos 1000 °C, se produce el proceso de pirólisis, que va acompañado de la ruptura de todos los enlaces químicos presentes en la molécula:
C3H8 ―> 3C + 4H2
4. reacciones de combustión. Estos hidrocarburos se queman con una llama que no produce humo, liberando una gran cantidad de calor. Lo que el propano es conocido por muchas amas de casa que usan estufas de gas. La reacción produce dióxido de carbono y vapor de agua:
C3N8 + 5O2―> 3CO 2 + 4H2O
La combustión de propano en condiciones de f alta de oxígeno provoca la aparición de hollín y la formación de moléculas de monóxido de carbono:
2C3H8 + 7O2―> 6SO + 8H 2O
C3H8 + 2O2―> 3C + 4H2O
Solicitud
El propano se usa activamente como combustible, ya que se liberan 2202 kJ/mol de calor durante su combustión, esta es una cifra muy alta. En el proceso de oxidación, muchas sustancias necesarias para la síntesis química se obtienen del propano, por ejemplo, alcoholes, acetona, ácidos carboxílicos. Es necesario obtener nitropropanos utilizados como disolventes.
Como propulsor utilizado en la industria alimentaria, tiene el código E944. Mezclado con isobutano, se utiliza como un refrigerante moderno y respetuoso con el medio ambiente.
Mezcla de propano y butano
Tiene muchas ventajas sobre otros combustibles, incluido el gas natural:
- alta eficiencia;
- fácil retorno al estado gaseoso;
- buena evaporación y combustión a temperatura ambiente.
El propano cumple plenamente con estas cualidades, pero los butanos se evaporan un poco peor cuando la temperatura desciende a -40°C. Los aditivos ayudan a corregir esta deficiencia, el mejor de los cuales es el propano.
La mezcla de propano y butano se usa para calentar y cocinar, para soldar y cortar metales con gas, como combustible para vehículos y para productos químicos.síntesis.
