Propan
Propan je nasycený uhlovodík, třetí člen homologické řady alkanů. Za normálních podmínek jde o bezbarvý hořlavý plyn bez zápachu, výrazně těžší (1,55krát) než vzduch, dá se však snadno zkapalnit a udržet v kapalném stavu již nepříliš vysokým tlakem. Ve směsi se vzduchem, obsahující 2,1 až 9,5 % propanu, snadno exploduje. Je součástí běžně používané topné směsi uhlovodíků, označované jako propanbutan (viz též butan).
| Propan | |
|---|---|
 Strukturní vzorec | |
 Prostorový model | |
| Obecné | |
| Systematický název | propan |
| Funkční vzorec | H3C-CH2-CH3 |
| Sumární vzorec | C3H8 |
| Vzhled | bezbarvý plyn bez zápachu |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 74-98-6 |
| EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) | 200-827-9 |
| Indexové číslo | 601-003-00-5 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 44,096 2 g/mol |
| Teplota tání | −187,7 °C / 86,15 K |
| Teplota varu | −44,5 °C / 231,15 K (1 013 hPa) |
| Hustota | 0,582 g/cm³ (kapalina, −42,1 °C, 1 013 hPa) 2,423 kg/m³ (plyn, − 42,1 °C, 1 013 hPa) |
| Kritická teplota Tk | 96,6 °C |
| Kritický tlak pk | 4,25 MPa |
| Rozpustnost ve vodě | 0,08 g/l (25 °C ) |
| Bezpečnost | |
 GHS02 Nebezpečí[1] | |
| H-věty | H220 |
| R-věty | R12 |
| S-věty | (S2) S9 S16 |
| NFPA 704 |  4
1
0
|
| Teplota vznícení | 470 °C |
Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Příprava
editovatPrůmyslově se připravuje frakčním zkapalňováním ropných plynů, odpadajících při rafinaci ropy. Odděluje se také vymražováním při rafinaci zemního plynu před jeho distribucí do rozvodného systému, aby se zabránilo jeho kondenzaci v potrubích.
V laboratoři jej lze připravit řadou způsobů, např. působením jodovodíku na propanol
- CH3CH2CH2OH 2 HI → CH3CH2CH3 I2 H2O,
případně redukcí jodpropanu (propyljodidu) zinkem ve vodném prostředí
- CH3CH2 CH2I Zn H2O → CH3CH2CH3 Zn I− OH−.
Jinou možností je redukce acetonu např. zinkem v koncentrované kyselině chlorovodíkové
- CH3COCH3 2 Zn 4 HCl → CH3CH2CH3 2 ZnCl2 H2O.
Jinou, málo používanou metodou, je tepelný rozklad kyseliny máselné
- CH3CH2CH2COOH → CH3CH2CH3 CO2.
Vlastnosti
editovatGeometrie molekul propanu
editovatU propanu existuje stejně jako u jiných uhlovodíků téměř volná otáčivost kolem vazeb C—C mezi sousedními uhlíky v molekule. V důsledku toho může molekula propanu nabývat různých uspořádání v prostoru. Tyto různé prostorové konfigurace molekul obecně nazýváme konformace a molekulu, mající určitou konformaci, nazýváme konformer. U molekul propanu se mohou nezávisle na sobě měnit dva úhly natočení, zvané torzní úhly a to torzní úhel θ1-2, který svírají roviny C—C—H a H—C—C definované vodíky na sousedních uhlících 1 a 2, a torzní úhel θ2-3 na druhé dvojici sousedních uhlíků. Protože se vodíkové atomy a vzájemně nevázané atomy ve dvojici vodík–uhlík vzájemně odpuzují, je potenciální energie konforméru s θ1-2 = 0° (tzv. „zákrytová“ konformace) vyšší, než v případě hodnoty úhlu θ1-2 = 60° (tzv. nezákrytová konformace) a to o 14 kJ/mol. Podobně tomu je při otáčení kolem druhé vazby C—C. Proto za normální teploty většina molekul propanu (až 99 %) bude mít konformaci blízkou hodnotám obou torzních úhlů θ = 60°, 180° nebo 300° (v rozmezí ±30°), přičemž všech těchto devět konformací bude energeticky rovnocenných (budou i geometricky nerozlišitelné, pokud by jednotlivé vodíky nebyly různými izotopy). Tyto nejstabilnější konformace mají symetrii odpovídající bodové grupě C2v,
Tepelná kinetická energie molekul za normální teploty (20 °C) je 3,7 kJ/mol, tedy srovnatelně velká s energetickou bariérou, bránící volné rotaci kolem vazby C—C. Proto za těchto podmínek jeden konformer spontánně přechází v jiný, přičemž doba, potřebná pro přechod (přetočení) z jedné konformace do druhé, je řádově 10−11 s.[zdroj?]
Chemické reakce propanu
editovat
S nadbytkem vzduchu (kyslíku) se propan spaluje na vodu a oxid uhličitý
- C3H8 5 O2 → 3 CO2 4 H2O.
Při menším množství kyslíku vzniká místo oxidu uhličitého oxid uhelnatý
- 2 C3H8 7 O2 → 6 CO 8 H2O,
při jeho nedostatku se propan spaluje pouze na vodu a uhlík (saze)
- 2 C3H8 4 O2 → 6 C 8 H2O.
Citlivou oxidací může být přeměněn na kyselinu propionovou
- 2 C3H8 3 O2 → 2 CH3CH2COOH 2 H2O.
Zahříváním na vysokou teplotu kolem 900 °C ve směsi s vodní parou (proces zvaný hydrokrakování) se z molekuly propanu odštěpuje vodík a vzniká směs nasycených a nenasycených uhlovodíků (alkenů tj. olefinů) a to zejména ethan, ethen (ethylen) a propen (propylen) podle následujícího schématu
Přestože se jedná o hydrokrakování velmi jednoduché molekuly, obsahující pouze tři uhlíkové atomy, je vidět, že možných produktů je značné množství. Je však třeba podotknout, že pouze rekombinační reakce označené ve schématu červenou hvězdičkou jsou významné a přispívají k celkovému výsledku více než 95 %.
Reakcí propanu s chlorem vzniká směs chlorovaných derivátů; v prvním stupni pak směs 1-chlorpropanu (propylchloridu) a 2-chlorpropanu (isopropylchloridu)
- CH3CH2CH3 Cl2 → CH3CH2CH2Cl HCl
a
- CH3CH2CH3 Cl2 → CH3CHClCH3 HCl.
Reakce má radikálový řetězový charakter. Je iniciována zahřátím nebo světlem (zejména ultrafialovým) a může probíhat bouřlivě, až explozivně.
Fyziologické vlastnosti
editovatPři vdechnutí má slabě narkotické účinky. Větší koncentrace ve vzduchu může vést k zadušení, protože díky své vyšší hustotě může vytěsnit vzduch potřebný k dýchání.
Výskyt v přírodě
editovatNachází se rozpuštěný v ropě. V menší míře je obsažen v zemním plynu.
Spektroskopicky byl prokázán v atmosféře Saturnova měsíce Titanu.
Je též jednou z molekul nacházejících se v mezihvězdných plynových oblacích.
Použití
editovatPropan je významnou energetickou surovinou, především ve směsi s dalšími uhlovodíky, butanem, butenem a propenem (včetně jejich izomerů), která se obvykle nazývá propan-butan a používá se zejména v domácnostech a malých provozovnách jako zdroj tepla k vytápění nebo při přípravě teplých jídel (vaření, grilování atp.), též při tepelném zpracování různých materiálů (tavení, svařování, pájení). Obdobná směs uhlovodíků obsahující propan, ale obvykle ve větším zastoupení, se používá jako pohonná látka pro spalovací motory. Ve směsi s butanem může být součástí náplně zapalovačů.
Složení směsi kolísá a závisí na průmyslových normách jednotlivých států. V oblastech s vyšší průměrnou teplotou obvykle obsahuje menší podíl propanu než v oblastech studenějších; obsah propanu kolísá od 25 do 90 %. Například v Česku se může měnit složení směsi v závislosti na roční době.
Především v automobilovém průmyslu je místo označení propan-butan směs obvykle označována zkratkou LPG[pozn. 1] (ve Francii, Itálii a několika dalších zemích GPL, v Německu též Flüssiggas). Při spalování LPG vznikají nižší emise než použití obvyklého benzinu nebo motorové nafty.[2]
Propan je součástí hnacích plynů v aerosolových rozprašovačích (sprejích), kde nahradil dříve používané freony poškozující ozonovou vrstvu.
Propan se používá také v chladírenství jako ekologické chladivo nepoškozující ozonovou vrstvu, označení R290.
Historie
editovatPropan poprvé izoloval americký chemik Walter O. Snelling z amerického státního báňského úřadu U. S. Bureau of Mines v roce 1910 jako těkavou součást benzinu.[zdroj?]
Původ jména
editovatJméno propan bylo odvozeno od názvu kyseliny propionové, se kterou má stejný počet uhlíkových atomů v molekule.
Odkazy
editovatPoznámky
editovat- ↑ z angl. Liquefied petroleum gases – zkapalněný ropný plyn
Reference
editovat- ↑ a b Propane. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Základní informace o LPG a o jízdě na zkapalněný ropný plyn
Externí odkazy
editovat
Obrázky, zvuky či videa k tématu propan na Wikimedia Commons 
Slovníkové heslo propan ve Wikislovníku- ŠlápniNaPlyn.cz – portál o vozidlech s pohonem na LPG, CNG a bioplyn
