Propán

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Propán
Propán
Propán
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec C3H8
Fyzikálne vlastnosti
Molekulová hmotnosť 44,0962 g/mol
Teplota topenia −187,7 °C
Teplota varu −42,1 °C
Kritický bod 96,6 °C
4,25 MPa
Hustota 1,83 kg/m3 (plyn)
0,5077 kg/l (kvapalina)
Rozpustnosť vo vode: 0,1 g/cm3 (37,8°C)
Teplota vzplanutia -104°C
Teplota samovznietenia 493 °C – 604 °C
Bezpečnosť
Európska klasifikácia látok
Hrozby
Mimoriadne horľavá látka
Mimoriadne
horľavá
(F+)
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
1
0
 
Ďalšie informácie
Číslo CAS 74-98-6
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.

Propán je nasýtený uhľovodík, tretí člen homologického radu alkánov. Za normálnych podmienok je to bezfarebný horľavý plyn bez zápachu. Je ťažší (1,55-krát) ako vzduch, dá sa však jednoducho skvapalniť a udržať v kvapalnom stave aj nie príliš vysokým tlakom. V zmesi so vzduchom, obsahujúcej 2,1 až 9,5 % propánu, ľahko exploduje. Je súčasťou bežne používanej vykurovacej zmesi uhľovodíkov označovanej ako propán-bután.

Príprava[upraviť | upraviť zdroj]

Priemyselne sa pripravuje frakčným skvapaľňovaním ropných plynov produkujúcich sa pri rafinácii ropy. Oddeľuje sa aj vymrazovaním pri rafinácii zemného plynu pred distribúciou do rozvodného systému, aby sa zabránilo jeho kondenzácii v potrubiach.

V laboratóriu je ho možné pripraviť rôznymi spôsobmi, napr. pôsobením jodovodíku na propanol

CH3CH2CH2OH + 2 HI → CH3CH2CH3 + I2 + H2O,

prípadne redukciou jódpropánu (propyljodidu) zinkom vo vodnom prostredí

CH3CH2 CH2I + Zn + H2O → CH3CH2CH3 + Zn2+ + I + OH.

Inou možnosťou je redukcia acetónu napr. zinkom v koncentrovanej kyseline chlorovodíkovej

CH3COCH3 + 2 Zn + 4 HCl → CH3CH2CH3 + 2 ZnCl2 + H2O.

Vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Geometria molekúl propánu[upraviť | upraviť zdroj]

Pri propáne pozorujeme podobne ako pri iných uhľovodíkoch takmer voľnú otáčavosť okolo väzieb C—C medzi susednými uhlíkmi v molekule. V dôsledku toho môže molekula propánu dosahovať rôzne usporiadania v priestore. Tieto rôzne priestorové konfigurácie molekúl všeobecne nazývame konformácie a molekulu v určitej konformácii nazývame konformér. V molekulách propánu sa môžu nezávisle na sebe meniť dva uhly natočenia, nazývané torzné uhly – a to torzný uhol θ1-2, ktorý zvierajú roviny C—C—H a H—C—C definované vodíkmi na susedných uhlíkoch 1 a 2, a torzný uhol θ2-3 na druhej dvojici susedných uhlíkov. Pretože sa vodíkové atómy a vzájomne neviazané atómy vo dvojici vodík–uhlík vzájomne odpudzujú, je potenciálna energia konforméru s θ1-2 = 0º (tzv. „zákrytová“ konformácia) vyššia, než v prípade hodnoty uhlu θ1-2 = 60º (tzv. zošikmená konformácia), a to o 14 kJ/mol. Podobne je to pri otáčaní okolo druhej väzby C—C. Preto pri normálnej teplote väčšina molekúl propánu (až 99 %) bude mať konformáciu blízku hodnotám oboch torzných uhlov θ = 60º, 180º alebo 300º (v rozmedzí ±30º), pričom všetkých týchto deväť konformácií bude energeticky rovnocenných (budú i geometricky nerozlíšiteľné, ak by jednotlivé vodíky neboli rôznymi izotopmi). Tieto najstabilnejšie konformácie majú symetriu zodpovedajúcu bodovej skupine C2v,

Tepelná kinetická energia molekúl pri normálnej teplote (20 °C) je 3,7 kJ/mol, čiže porovnateľne veľká s energetickou bariérou brániacou voľnej rotácii okolo väzby C—C. Preto za týchto podmienok jeden konformér spontánne prechádza do iného, pričom doba potrebná na prechod (pretočenie) z jednej konformácie do druhej je rádovo 10−11 s.

Chemické reakcie propánu[upraviť | upraviť zdroj]

S nadbytkom vzduchu (kyslíku) sa propán spaľuje na vodu a oxid uhličitý

2 C3H8 + 10 O2 → 6 CO2 + 8 H2O.

Pri menšom množstve kyslíku vzniká namiesto oxidu uhličitého oxid uhoľnatý

2 C3H8 + 7 O2 → 6 CO + 8 H2O,

pri jeho nedostatku sa propán spaľuje iba na vodu a uhlík (sadze)

2 C3H8 + 4 O2 → 6 C + 8 H2O.

Citlivou oxidáciou môže byť premenený na kyselinu propionovú

C3H8 + 3 O2 → CH3CH2COOH + H2O.

Zahrievaním na vysokú teplotu okolo 900 °C v zmesi s vodnou parou (proces nazývaný hydrokrakovanie) sa z molekuly propánu odštepuje vodík a vzniká zmes nasýtených a nenasýtených uhľovodíkov (alkénov) a to najviac etán, etén a propén.

Napriek tomu, že ide o hydrokrakovanie veľmi jednoduchej molekuly, obsahujúcej iba tri uhlíkové atómy, možných produktov je veľa.

Reakciou propánu s chlórom vzniká zmes chlórovaných derivátov; v prvom stupni potom zmes 1-chlórpropánu a 2-chlórpropánu

CH3CH2CH3 + Cl2 → CH3CH2CH2Cl + HCl

a

CH3CH2CH3 + Cl2 → CH3CHClCH3 + HCl.

Reakcia má radikálový reťazový charakter. Je inicializovaná zahriatím alebo svetlom (najmä ultrafialovým) a môže prebiehať explozívne.

Fyziologické vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Pri vdýchnutí má slabšie narkotické účinky. Väčšie koncentrácie vo vzduchu môže viesť k zaduseniu, pretože vďaka svojej vyššej hustote môže vytesniť kyslík potrebný k dýchaniu.

Výskyt v prírode[upraviť | upraviť zdroj]

Nachádza sa rozpustený v rope, menej ho obsahuje zemný plyn. Spektroskopicky sa preukázal jeho výskyt v atmosfére mesiaca Titanu. Je tiež jednou z molekúl nachádzajúcich sa v medzihviezdnych plynových oblakoch.

Použitie[upraviť | upraviť zdroj]

Propán je významnou energetickou surovinou, predovšetkým v zmesi s ďalšími uhľovodíkmi: butánom, izobutánom, buténom, but-2-énom a propénom, ktorá sa obyčajne nazýva propán-bután a používa sa hlavne v domácnostiach ako zdroj tepla na kúrenie alebo pri príprave teplých jedál (varenie, grilovanie...), ale aj pri tepelnom spracovaní rôznych materiálov (tavenie, zváranie, spájkovanie). Jeho zloženie závisí na priemyslových normách jednotlivých štátov. V oblastiach s vyššou priemernou teplotou obyčajne obsahuje menší podiel propánu ako v chladnejších oblastiach; obsah propánu kolíše od 25 do 90 %. Podobná zmes uhľovodíkov obsahujúcich propán, ale väčšinou vo väčšom zastúpení, sa používa ako pohonná látka pre spaľovacie motory. Obyčajne sa označuje skratkou LPG (z angl. Liquefied petroleum gases – skvapalnené ropné plyny). Jeho spaľovanie je ekologickejšie ako použitie bežného benzínu alebo motorovej nafty.

Propán je súčasťou hnacích plynov v aerosolových bombičkách. Používa sa tiež v chladiarenstve ako teplonosné médium.

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]