Il propano è un composto organico, il terzo rappresentante degli alcani nella serie omologa. A temperatura ambiente è un gas incolore e inodore. La formula chimica del propano è C3H8. Pericolo di incendio ed esplosione. Ha poca tossicità. Ha un lieve effetto sul sistema nervoso e ha proprietà narcotiche.
Edificio
Il propano è un idrocarburo saturo costituito da tre atomi di carbonio. Per questo motivo ha una forma curva, ma a causa della rotazione costante attorno agli assi di legame, sono presenti diverse conformazioni molecolari. I legami nella molecola sono covalenti: C-C non polare, C-H debolmente polare. Per questo motivo, sono difficili da rompere ed è piuttosto difficile che la sostanza entri in reazioni chimiche. Questo imposta tutte le proprietà chimiche del propano. Non ha isomeri. La massa molare del propano è 44,1 g/mol.
Metodi per ottenere
Il propano non viene quasi mai sintetizzato artificialmente nell'industria. È isolato dal gas naturale e dal petrolio per distillazione. Per questo ci sonounità di produzione speciali.
In laboratorio, il propano può essere ottenuto dalle seguenti reazioni chimiche:
- Idrogenazione del propene. Questa reazione avviene solo quando la temperatura aumenta ed in presenza di un catalizzatore (Ni, Pt, Pd).
- Riduzione degli alogenuri alcani. Alogenuri differenti utilizzano reagenti e condizioni differenti.
- Sintesi di Wurtz. La sua essenza è che due molecole di haloaclkane si legano in una, reagendo con un metallo alcalino.
- Decarbossilazione dell'acido butirrico e dei suoi sali.
Proprietà fisiche del propano
Come già accennato, il propano è un gas incolore e inodore. È insolubile in acqua e altri solventi polari. Ma si dissolve in alcune sostanze organiche (metanolo, acetone e altre). A -42,1 °C si liquefa ea -188 °C diventa solido. Infiammabile, poiché forma miscele infiammabili ed esplosive con l'aria.
Proprietà chimiche del propano
Rappresentano proprietà tipiche degli alcani.
- Deidrogenazione catalitica. Effettuato a 575 °C utilizzando un catalizzatore di ossido di cromo (III) o di allumina.
- Alogenazione. La clorazione e la bromurazione richiedono radiazioni ultraviolette o temperature elevate. Il cloro sostituisce prevalentemente l'atomo di idrogeno esterno, sebbene in alcune molecole venga sostituito quello centrale. Un aumento della temperatura può portare ad un aumento della resa di 2-cloropropano. Il cloropropano può essere ulteriormente alogenato per formare dicloropropano, tricloropropano e così via.
Il meccanismo delle reazioni di alogenazione è a catena. Sotto l'azione della luce o dell' alta temperatura, la molecola dell'alogeno si decompone in radicali. Interagiscono con il propano, sottraendogli un atomo di idrogeno. Di conseguenza, si forma un taglio libero. Interagisce con la molecola dell'alogeno, rompendola ancora in radicali.
La brominazione avviene con lo stesso meccanismo. La iodizzazione può essere eseguita solo con speciali reagenti contenenti iodio, poiché il propano non interagisce con lo iodio puro. Quando si interagisce con il fluoro, si verifica un'esplosione, si forma un derivato del propano polisostituito.
La nitrazione può essere effettuata con acido nitrico diluito (reazione di Konovalov) o ossido nitrico (IV) a temperatura elevata (130-150 °C).
L'ossidazione solfonica e la solfoclorurazione vengono eseguite con luce UV.
Reazione di combustione del propano: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
È anche possibile eseguire un'ossidazione più blanda utilizzando determinati catalizzatori. La reazione di combustione del propano sarà diversa. In questo caso si ottengono propanolo, propanale o acido propionico.acido. Oltre all'ossigeno, come agenti ossidanti possono essere utilizzati perossidi (il più delle volte perossido di idrogeno), ossidi di metalli di transizione, composti di cromo (VI) e manganese (VII).
Il propano reagisce con lo zolfo per formare solfuro di isopropile. Per questo, come catalizzatori vengono utilizzati tetrabromoetano e bromuro di alluminio. La reazione procede a 20°C per due ore. La resa di reazione è del 60%.
Con gli stessi catalizzatori, può reagire con il monossido di carbonio (I) per formare estere isopropilico dell'acido 2-metilpropanoico. La miscela di reazione dopo la reazione deve essere trattata con isopropanolo. Quindi, abbiamo considerato le proprietà chimiche del propano.
Applicazione
Grazie alla sua buona infiammabilità, il propano viene utilizzato nella vita di tutti i giorni e nell'industria come combustibile. Può essere utilizzato anche come carburante per auto. Il propano brucia a quasi 2000°C, motivo per cui viene utilizzato per la saldatura e il taglio dei metalli. I bruciatori di propano riscaldano il bitume e l'asf alto nella costruzione di strade. Ma spesso il mercato non utilizza propano puro, ma la sua miscela con butano (propano-butano).
Per quanto strano possa sembrare, ha trovato applicazione anche nell'industria alimentare come additivo E944. Per le sue proprietà chimiche, il propano viene utilizzato come solvente per le fragranze e anche per il trattamento degli oli.
Come refrigerante R-290a viene utilizzata una miscela di propano e isobutano. È più efficiente dei refrigeranti più vecchi ed è anche rispettoso dell'ambiente in quanto non impoverisce lo strato di ozono.
Grande applicazionepropano presente nella sintesi organica. Viene utilizzato per produrre polipropilene e vari tipi di solventi. Nella raffinazione del petrolio, viene utilizzato per il deasph alting, cioè la riduzione della proporzione di molecole pesanti nella miscela di bitume. Ciò è necessario per il riciclaggio del vecchio asf alto.
