البروبان مركب عضوي ، الممثل الثالث للألكانات في السلسلة المتجانسة. في درجة حرارة الغرفة ، إنه غاز عديم اللون والرائحة. الصيغة الكيميائية للبروبان هي C3H8. خطر الحريق والانفجار. لها سمية قليلة. له تأثير خفيف على الجهاز العصبي وله خصائص مخدرة.
مبنى
البروبان هو هيدروكربون مشبع يتكون من ثلاث ذرات كربون. لهذا السبب ، لها شكل منحني ، ولكن بسبب الدوران المستمر حول محاور الرابطة ، هناك العديد من التوافقات الجزيئية. الروابط في الجزيء تساهمية: C-C غير قطبية ، C-H ضعيفة القطبية. وبسبب هذا ، يصعب تكسيرها ، ومن الصعب إلى حد ما دخول المادة في تفاعلات كيميائية. هذا يحدد جميع الخصائص الكيميائية للبروبان. ليس لديها أيزومرات. الكتلة المولية للبروبان 44.1 جم / مول.
طرق الحصول على
يكاد لا يتم تصنيع البروبان بشكل مصطنع في الصناعة. يتم عزله عن الغاز الطبيعي والنفط بالتقطير. لهذا هناكوحدات انتاج خاصة.
في المختبر ، يمكن الحصول على البروبان من خلال التفاعلات الكيميائية التالية:
- هدرجة البروبين. يحدث هذا التفاعل فقط عندما ترتفع درجة الحرارة وبوجود محفز (Ni، Pt، Pd).
- الحد من هاليدات الألكان. تستخدم الهاليدات المختلفة كواشف وشروط مختلفة.
- Wurtz التوليف. جوهرها هو أن جزيئين هالواكلكان يرتبطان في واحد ، ويتفاعلان مع معدن قلوي.
- نزع الكربوكسيل من حمض الزبد وأملاحه.
الخصائص الفيزيائية للبروبان
كما ذكرنا سابقًا ، البروبان غاز عديم اللون والرائحة. إنه غير قابل للذوبان في الماء والمذيبات القطبية الأخرى. لكنه يذوب في بعض المواد العضوية (الميثانول والأسيتون وغيرها). عند درجة حرارة -42 ، 1 درجة مئوية تسيل ، وعند درجة حرارة -188 درجة مئوية تصبح صلبة. قابل للاشتعال لأنه يشكل خلائط قابلة للاشتعال والانفجار مع الهواء.
الخصائص الكيميائية للبروبان
إنها تمثل الخصائص النموذجية للألكانات.
- نزع الهيدروجين التحفيزي. نفذت عند 575 درجة مئوية باستخدام أكسيد الكروم (III) أو محفز الألومينا.
- الهالوجين. تتطلب المعالجة بالكلور والمعالجة بالبروم أشعة فوق بنفسجية أو درجة حرارة مرتفعة.يحل الكلور في الغالب محل ذرة الهيدروجين الخارجية ، على الرغم من استبدال الذرات الوسطى في بعض الجزيئات. يمكن أن تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة محصول 2-كلوروبروبان. يمكن زيادة الهلجنة الكلوروبروبان لتشكيل ثنائي كلورو بروبان وثلاثي كلوروبروبان وما إلى ذلك.
آلية تفاعلات الهالوجين هي سلسلة. تحت تأثير الضوء أو درجة الحرارة المرتفعة ، يتحلل جزيء الهالوجين إلى جذور. يتفاعلون مع البروبان ، ويأخذون منه ذرة الهيدروجين. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل قطع مجاني. يتفاعل مع جزيء الهالوجين ، ويقسمه مرة أخرى إلى جذور.
يحدث البروم بنفس الآلية. لا يمكن إجراء المعالجة باليود إلا باستخدام كواشف خاصة تحتوي على اليود ، لأن البروبان لا يتفاعل مع اليود النقي. عند التفاعل مع الفلور ، يحدث انفجار ، يتشكل مشتق بروبان متعدد الاستبدال.
يمكن إجراء النترات باستخدام حمض النيتريك المخفف (تفاعل كونوفالوف) أو أكسيد النيتريك (IV) عند درجة حرارة مرتفعة (130-150 درجة مئوية).
يتم إجراء أكسدة السلفونيك والكلور بالكبريتات باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية.
تفاعل احتراق البروبان: C3H8+ 5O2→ 3CO2+ 4H2O.
من الممكن أيضًا إجراء أكسدة أكثر اعتدالًا باستخدام محفزات معينة. سيكون تفاعل احتراق البروبان مختلفًا. في هذه الحالة ، يتم الحصول على بروبانول أو بروبانال أو حمض البروبيونيك.حامض. بالإضافة إلى الأكسجين ، يمكن استخدام البيروكسيدات (غالبًا بيروكسيد الهيدروجين) وأكاسيد المعادن الانتقالية والكروم (VI) ومركبات المنغنيز (VII) كعوامل مؤكسدة.
يتفاعل البروبان مع الكبريت لتكوين كبريتيد الأيزوبروبيل. لهذا الغرض ، يتم استخدام رباعي البروم إيثان وبروميد الألومنيوم كمحفزات. يستمر التفاعل عند 20 درجة مئوية لمدة ساعتين. مردود التفاعل 60٪
باستخدام نفس المحفزات ، يمكن أن يتفاعل مع أول أكسيد الكربون (I) لتكوين إستر الأيزوبروبيل لحمض 2-ميثيل بروبانويك. يجب معالجة خليط التفاعل بعد التفاعل باستخدام الأيزوبروبانول. لذلك ، نظرنا في الخصائص الكيميائية للبروبان.
التطبيق
بسبب قابليته للاشتعال الجيدة ، يستخدم البروبان في الحياة اليومية والصناعة كوقود. يمكن استخدامه أيضًا كوقود للسيارات. يحترق البروبان عند درجة حرارة 2000 درجة مئوية تقريبًا ، وهذا هو سبب استخدامه في اللحام وقطع المعادن. تعمل مواقد البروبان على تسخين البيتومين والأسفلت في تشييد الطرق. لكن في كثير من الأحيان لا يستخدم السوق البروبان النقي ، ولكن خليطه مع البيوتان (البروبان - البيوتان).
غريبًا كما قد يبدو ، فقد وجد أيضًا تطبيقًا في صناعة المواد الغذائية كمادة مضافة E944. نظرًا لخصائصه الكيميائية ، يستخدم البروبان هناك كمذيب للعطور وأيضًا لمعالجة الزيوت.
خليط من البروبان والأيزوبيوتان يستخدم كمبرد R-290a. إنه أكثر كفاءة من المبردات القديمة كما أنه صديق للبيئة لأنه لا يستنفد طبقة الأوزون.
تطبيق رائعالبروبان الموجود في التخليق العضوي. يتم استخدامه لإنتاج مادة البولي بروبيلين وأنواع مختلفة من المذيبات. في تكرير النفط ، يتم استخدامه لإزالة الأسفلت ، أي تقليل نسبة الجزيئات الثقيلة في خليط البيتومين. هذا ضروري لإعادة تدوير الأسفلت القديم.
