Propán

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
Bezpečnosť Európska klasifikácia látok Hrozby Mimoriadne horľavá (F+) NFPA 704 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.
Chemický portál

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 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

Priemyselne sa pripravuje frakčným skvapalňovaním ropných plynov, vznikajúcich 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 jodovodíka 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

Geometria molekúl propánu

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 od seba meniť dva uhly natočenia, nazývané torzné uhly – a to torzný uhol θ_1-2, ktorý zvierajú roviny C—C—H a H—C—C definované vodíkmi na susedných uhlíkoch 1 a 2, a torzný uhol θ_2-3 na druhej dvojici susedných uhlíkov. Pretože sa vodíkové atómy a vzájomne neviazané atómy vo dvojici vodík–uhlík vzájomne odpudzujú, je potenciálna energia konforméru s θ_1-2 = 0º (tzv. „zákrytová“ konformácia) vyššia, než v prípade hodnoty uhlu θ_1-2 = 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 C_2v,

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

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

2 C₃H₈ + 10 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O.

Pri menšom množstve kyslíka 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 ho možno premeniť na kyselinu propiónovú:

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

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

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

Použitie

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 na varenie, ale aj pri tepelnom spracovaní rôznych materiálov (tavenie, zváranie, spájkovanie). Jeho zloženie závisí od priemyselných noriem jednotlivých štátov. V oblastiach s vyššou priemernou teplotou obyčajne obsahuje menší podiel propánu než 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 aerosólových bombičkách. Používa sa tiež v chladiarenstve ako teplonosné médium.

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Propán