Dari sudut pandang kimia, propana adalah hidrokarbon jenuh dengan sifat khas alkana. Namun, di beberapa area produksi, propana dipahami sebagai campuran dua zat - propana dan butana. Selanjutnya, kita akan mencoba mencari tahu apa itu propana dan mengapa dicampur dengan butana.
Struktur molekul
Setiap molekul propana terdiri dari tiga atom karbon yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan tunggal sederhana, dan delapan atom hidrogen. Ia memiliki rumus molekul C3H8. Ikatan C-C dalam propana adalah kovalen non-polar, tetapi pada pasangan C-H, karbon sedikit lebih elektronegatif dan sedikit menarik pasangan elektron yang sama ke arah dirinya sendiri, yang berarti bahwa ikatan tersebut kovalen polar. Molekul ini memiliki struktur zigzag karena atom karbon berada dalam keadaan hibridisasi sp3. Tetapi, sebagai suatu peraturan, molekul tersebut dikatakan linier.
Ada empat atom karbon dalam molekul butana С4Н10, dan memiliki dua isomer: n-butana (memiliki struktur linier) dan isobutana (memilikistruktur bercabang). Seringkali, mereka tidak terpisah saat diterima, tetapi ada sebagai campuran.
Sifat fisik
Propana adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Ini larut sangat buruk dalam air, tetapi larut dengan baik dalam kloroform dan dietil eter. Meleleh pada tpl=-188 °С, dan mendidih pada tkip=-42 °С. Itu menjadi eksplosif ketika konsentrasinya di udara melebihi 2%.
Sifat fisik propana dan butana sangat dekat. Kedua butana juga memiliki keadaan gas dalam kondisi normal dan tidak berbau. Praktis tidak larut dalam air, tetapi berinteraksi dengan baik dengan pelarut organik.
Karakteristik hidrokarbon berikut ini juga penting dalam industri:
- Kerapatan (perbandingan massa dengan volume benda). Kepadatan campuran propana-butana cair sangat ditentukan oleh komposisi hidrokarbon dan suhu. Ketika suhu naik, ekspansi volumetrik terjadi, dan densitas cairan berkurang. Dengan meningkatnya tekanan, volume propana cair dan butana dikompresi.
- Viskositas (kemampuan zat dalam keadaan gas atau cair untuk menahan gaya geser). Itu ditentukan oleh kekuatan adhesi molekul dalam zat. Viskositas campuran cair propana dengan butana tergantung pada suhu (dengan kenaikannya, viskositas menurun), tetapi perubahan tekanan memiliki sedikit pengaruh pada karakteristik ini. Gas, di sisi lain, meningkatkan viskositasnya dengan meningkatnya suhu.
Menemukan di alam dan mendapatkan metode
Sumber alami utama propana adalah minyak danladang gas. Itu terkandung dalam gas alam (dari 0,1 hingga 11,0%) dan dalam gas minyak bumi terkait. Cukup banyak butana diperoleh dalam proses penyulingan minyak - memisahkannya menjadi fraksi, berdasarkan titik didih komponennya. Dari metode kimia penyulingan minyak, perengkahan katalitik adalah yang paling penting, di mana rantai alkana bermolekul tinggi terputus. Dalam hal ini, propana membentuk sekitar 16-20% dari semua produk gas dari proses ini:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ 2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 > 3-СΗ2-СΗ3 + 2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Propana dalam jumlah besar terbentuk selama hidrogenasi berbagai jenis batubara dan tar batubara, mereka mencapai 80% dari volume semua gas yang dihasilkan.
Mendapatkan propana dengan metode Fischer-Tropsch juga tersebar luas, yang didasarkan pada interaksi CO dan H2 dengan adanya berbagai katalis pada suhu tinggi dan tekanan:
nCO + (2n + 1)Η2 > C Η2n+2 + nΗ2O
3CO + 7Η2 > C3Η8 + 3Η 2O
Volume industri butana juga diisolasi selama pemrosesan minyak dan gas dengan metode fisik dan kimia.
Sifat kimia
Dari fitur struktural molekultergantung pada sifat fisik dan kimia propana dan butana. Karena merupakan senyawa jenuh, reaksi adisi bukanlah karakteristiknya.
1. reaksi substitusi. Di bawah aksi sinar ultraviolet, hidrogen mudah digantikan oleh atom klorin:
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 > CH3-CH(Cl)-CH3 + HCl
Jika dipanaskan dengan larutan asam nitrat, atom H digantikan oleh gugus NO2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3 + TIDAK 3 > 3-СΗ (TIDAK2)-СΗ3 + H2O
2. Reaksi pembelahan. Ketika dipanaskan dengan adanya nikel atau paladium, dua atom hidrogen terpecah dengan pembentukan ikatan rangkap dalam molekul:
CΗ3-CΗ2-CΗ3 ―> CΗ 3-СΗ=СΗ2 + 2
3. reaksi dekomposisi. Ketika suatu zat dipanaskan sampai suhu sekitar 1000 ° C, proses pirolisis terjadi, yang disertai dengan pemutusan semua ikatan kimia yang ada dalam molekul:
C3H8 > 3C + 4H2
4. reaksi pembakaran. Hidrokarbon ini terbakar dengan nyala api yang tidak berasap, melepaskan sejumlah besar panas. Apa propana diketahui banyak ibu rumah tangga yang menggunakan kompor gas. Reaksi menghasilkan karbon dioksida dan uap air:
C3N8 + 5O2―> 3CO 2 + 4H2O
Pembakaran propana dalam kondisi kekurangan oksigen menyebabkan munculnya jelaga dan pembentukan molekul karbon monoksida:
2C3H8 + 7O2―> 6SO + 8H 2O
C3H8 + 2O2―> 3C + 4H 2O
Aplikasi
Propana secara aktif digunakan sebagai bahan bakar, karena 2202 kJ / mol panas dilepaskan selama pembakarannya, ini adalah angka yang sangat tinggi. Dalam proses oksidasi, banyak zat yang diperlukan untuk sintesis kimia diperoleh dari propana, misalnya, alkohol, aseton, asam karboksilat. Penting untuk mendapatkan nitropropana yang digunakan sebagai pelarut.
Sebagai propelan yang digunakan dalam industri makanan, memiliki kode E944. Dicampur dengan isobutana, digunakan sebagai refrigeran modern yang ramah lingkungan.
Campuran propana-butana
Ini memiliki banyak keunggulan dibandingkan bahan bakar lain, termasuk gas alam:
- efisiensi tinggi;
- mudah kembali ke keadaan gas;
- penguapan dan pembakaran yang baik pada suhu sekitar.
Propana sepenuhnya memenuhi kualitas ini, tetapi butana menguap agak lebih buruk ketika suhu turun hingga -40 °C. Aditif membantu memperbaiki kekurangan ini, yang terbaik adalah propana.
Campuran propana-butana digunakan untuk pemanasan dan memasak, untuk pengelasan gas logam dan pemotongannya, sebagai bahan bakar untuk kendaraan dan bahan kimiasintesis.
