Пропан C3H8 – это предельный углеводород, содержащий три атома углерода в углеродной цепи. Бесцветный газ без вкуса и запаха, нерастворим в воде и не смешивается с ней.
Гомологический ряд пропана
Все алканы — вещества, схожие по физическим и химическим свойствам, и отличающиеся на одну или несколько групп –СН2– друг от друга. Такие вещества называются гомологами, а ряд веществ, являющихся гомологами, называют гомологическим рядом.
Самый первый представитель гомологического ряда алканов – метан CH4. , или Н–СH2–H.
Продолжить гомологический ряд можно, последовательно добавляя группу –СН2– в углеводородную цепь алкана.
Название алкана
Формула алкана
Метан
CH4
Этан
C2H6
Пропан
C3H8
Бутан
C4H10
Пентан
C5H12
Гексан
C6H14
Гептан
C7H16
Октан
C8H18
Нонан
C9H20
Декан
C10H22
Общая формула гомологического ряда алканов CnH2n+2.
Первые четыре члена гомологического ряда алканов – газы, C5–C17 – жидкости, начиная с C18 – твердые вещества.
Строение пропана
В молекулах алканов встречаются химические связи C–H и С–С.
Связь C–H ковалентная слабополярная, связь С–С – ковалентная неполярная. Это одинарные σ-связи. Атомы углерода в алканах образуют по четыре σ-связи. Следовательно, гибридизация атомов углерода в молекулах алканов – sp 3 :
При образовании связи С–С происходит перекрывание sp 3 -гибридных орбиталей атомов углерода:
При образовании связи С–H происходит перекрывание sp 3 -гибридной орбитали атома углерода и s-орбитали атома водорода:
Четыре sp 3 -гибридные орбитали атома углерода взаимно отталкиваются, и располагаются в пространстве так, чтобы угол между орбиталями был максимально возможным.
Поэтому четыре гибридные орбитали углерода в алканах направлены в пространстве под углом 109 о 28′ друг к другу:
Это соответствует тетраэдрическому строению.
Например, в молекуле пропана C3H8 атомы водорода располагаются в пространстве в вершинах тетраэдров, центрами которых являются атомы углерода. При этом углеродный скелет образует угол, т.е. геометрия молекулы — уголковая или V-образная.
Изомерия пропана
Для пропана не характерно наличие изомеров – ни структурных (изомерия углеродного скелета, положения заместителей), ни пространственных.
Химические свойства пропана
Пропан – предельный углеводород, поэтому он не может вступать в реакции присоединения.
Для пропана характерны реакции:
Разрыв слабо-полярных связей С – Н протекает только по гомолитическому механизму с образованием свободных радикалов.
Поэтому для пропана характерны радикальные реакции.
Пропан устойчив к действию сильных окислителей (KMnO4, K2Cr2O7 и др.), не реагирует с концентрированными кислотами, щелочами, бромной водой.
1. Реакции замещения
В молекулах алканов связи С–Н более доступны для атаки другими частицами, чем менее прочные связи С–С.
1.1. Галогенирование
Пропан реагирует с хлором и бромом на свету или при нагревании.
При хлорировании пропана образуется смесь хлорпроизводных.
Например, при хлорировании пропана образуются 1-хлорпропан и 2-хлопропан:
Бромирование протекает более медленно и избирательно.
Избирательность бромирования: сначала замещается атом водорода у третичного атома углерода, затем атом водорода у вторичного атома углерода, и только затем первичный атом.
С третичный–Н > С вторичный–Н > С первичный–Н
Например, при бромировании пропана преимущественно образуется 2-бромпропан:
Хлорпропан может взаимодействовать с хлором и дальше с образованием дихлорпропана, трихлорпропана, тетрахлорпропана и т.д.
1.2. Нитрование пропана
Пропан взаимодействует с разбавленной азотной кислотой по радикальному механизму, при нагревании и под давлением. Атом водорода в пропане замещается на нитрогруппу NO2.
Например. При нитровании пропана образуется преимущественно 2-нитропропан:
2.Дегидрирование пропана
Дегидрирование – это реакция отщепления атомов водорода.
В качестве катализаторов дегидрирования используют никель Ni, платину Pt, палладий Pd, оксиды хрома (III), железа (III), цинка и др.
При дегидрировании алканов, содержащих от 2 до 4 атомов углерода в молекуле, разрываются связи С–Н у соседних атомов углерода и образуются двойные и тройные связи.
Например, п ри дегидрировании пропана образуются пропен (пропилен) или пропин:
3. Окисление пропана
Пропан – слабополярное соединение, поэтому при обычных условиях он не окисляется даже сильными окислителями (перманганат калия, хромат или дихромат калия и др.).
3.1. Полное окисление – горение
Пропан горит с образованием углекислого газа и воды. Реакция горения пропана сопровождается выделением большого количества теплоты.
Уравнение сгорания алканов в общем виде:
При горении пропана в недостатке кислорода может образоваться угарный газ СО или сажа С.
Получение пропана
1. Взаимодействие галогеналканов с металлическим натрием (реакция Вюрца)
Это один из лабораторных способов получения алканов. При этом происходит удвоение углеродного скелета.
При проведении синтеза со смесью разных галогеналканов образуется смесь разных алканов.
Например, при взаимодействии хлорметана и хлорэтана с натрием помимо пропана образуются этан и бутан.
Реакция Дюма — это взаимодействие солей карбоновых кислот с щелочами при сплавлении.
R–COONa + NaOH→R–H + Na2CO3
Декарбоксилирование — это отщепление (элиминирование) молекулы углекислого газа из карбоксильной группы (-COOH) или органической кислоты или карбоксилатной группы (-COOMe) соли органической кислоты.
При взаимодействии бутаноата натрия с гидроксидом натрия при сплавлении образуются пропан и карбонат натрия:
CH3–CH2 – CH2 –COONa + NaOH→CH3–CH2– CH3 + Na2CO3
3. Гидрирование алкенов и алкинов
Пропан можно получить из пропилена или припина:
При гидрировании пропена образуется пропан:
При полном гидрировании пропина также образуется пропан:
4. Синтез Фишера-Тропша
Из синтез-газа (смесь угарного газа и водорода) при определенных условиях (катализатор, температура и давление) можно получить различные углеводороды:
Это промышленный процесс получения алканов.
Из угарного газа и водорода можно получить пропан:
5. Получение пропана в промышленности
В промышленности пропан получают из нефти, каменного угля, природного и попутного газа . При переработке нефти используют ректификацию, крекинг и другие способы.
Источник
Что делать если замерзла вода в газовом баллоне
Проблема некачественного газа преследует нас постоянно. Иногда из-за плохого топлива забиваются и выходят из строя форсунки. Чаще приходится менять газовые фильтры, сливать газолин с редуктора и проводить регулировку ЭБУ. Но еще одной проблемой некачественного газа может стать вода в газовом баллоне. Особенно актуальной эта проблема становится зимой, когда эта вода может замерзнуть.
Откуда берется вода в газовом баллоне
Теоретически, при условиях заправки качественным топливом, а также качественной установки ГБО на авто, жидкости на дне баллона взяться неоткуда. Но мы живем в той реальности, в которой живем.
Некачественная установка оборудования
Первым вариантом происхождения именно воды в газовом баллоне является некачественная установка ГБО. Эта причина актуальна тем, кто установил газобаллонное оборудование относительно недавно.
Поверку баллонов осуществляют с помощью воды. Далее поверенные емкости передаются установщикам. Если период установки ГБО попадает на осень-весну, то жидкость внутри емкости не успевает высохнуть, и, соответственно, остается в баллоне и после установки.
Второй возможной причиной является хранение газовых резервуаров. Многие установщики хранят их под открытым небом на холоде. При таком хранении возможно попадание внутрь дождевой воды. А при попадании баллона с холода в тепло гаража, где проходит установка, в емкости образовуется конденсат.
Плохое топливо
Если же Вы ездите на своем газовом оборудовании довольно давно, то причина может крыться именно в некачественном топливе. Такое топливо при нахождении в баллоне начинает расслаиваться на исходные компоненты. Наиболее актуально это для автомобилей, которые имеют небольшие пробеги, и заправляются раз в одну — две недели.
Первым показателем плохого топлива является газолин. Это продукт, который остается при некачественном процессе перегонки нефти. Так называемая прослойка между бензином и пропаном. Нелетучее жидкое вещество. При длительном использовании некачественного топлива может проявляться на редукторе, магистралях, а также накапливаться в виде жидкости в фильтре перед редуктором.
Вторым компонентом, которые может оседать на дне баллона в виде жидкости, является одорант. Это искусственная примесь, которая позволяет нам ощущать запах газа. Его добавляют в топливо, чтобы мы могли уловить запах при утечке газа. Концентрация одоранта в пропан-бутановой смеси довольно незначительна. Но при длительной эксплуатации данный компонентможет оседать на стенках баллона в жидком виде.
Еще одним, самым распространенным компонентом некачественного топлива является вода. Откуда в газе вода спросите Вы? Все просто, газ, как и любое природное ископаемое наделен как плюсами так и минусами. В составе добываемого природного газа присутствуют негорючие примеси. Не будем расписывать всю таблицу Менделеева, отметим лишь, что при некачественной очистке газа в состав пропан-бутановой смеси может попадать вода.
И здесь свинью нам подкладывают правила безопасности на газовых АЗС. Все дело в том, что на АГЗС, на которых баллон с газом расположен на поверхности, при минусовых температурах, вода просто замерзает. И при заправке в баллон авто попадает лишь топливо. На заправках же, где соблюдаются меры безопасности, заправочный резервуар находится под землей. Мороз не доходит глубоко под землю, а следовательно вода в таких резервуарах не замерзает, и при заправке попадает в газовую емкость авто.
Какие последствия жидкости в баллоне ГБО
Говоря про последствия необходимо учитывать время года, и, особенно, температуру на улице.
Если речь идет о лете, или временах года и регионах где преобладает плюсовая температура, то последствия просто незаметны. Вода в газовом баллоне не замерзает, и частично уходит вместе с газом в редуктор, где благополучно испаряется. Часть газолина оседает на магистралях или поверх редуктора. Часть скапливается в жидком виде в фильтре, или самом редукторе (если речь идет о ГБО 2 поколения). Практически единственным заметным последствием в таком случае может быть незначительно уменьшение, а со временем и значительное, уменьшение емкости баллона ГБО. Уменьшение объёма заправляемого топлива также влияет на количество километров, которые авто может проехать на одной заправке.
Совсем другое дело, если речь идет о регионах, где преобладают минусовые температуры, или про зиму. Накопление жидкости может привести к ее замерзанию как в баллоне, та и в газовых магистралях авто. И если замерзание в самом баллоне не критично для работы системы ГБО, то замерзание воды в магистралях приводит к полной неработоспособности газовой установки. А при чрезмерных объёмах жидкости, и сильных морозах — к размерзанию устаревших металлических магистралей.
Как разморозить воду в баллоне и магистрали
Классический, наиболее легкий способ разморозить лед — это переместить авто в теплый гараж или паркинг. Такой способ подойдет тем, чьи автомобили способны передвигаться на бензине. А также тем, кто в состоянии найти теплое помещение.
Обратите внимание! Многие подземные паркинги запрещают въезд автомобилям с ГБО.
Одним из вариантов может быть помещение отапливаемой мойки. Просто загоните автомобиль туда, и закажите полную мойку. Такая процедура при отсутствии очереди может проходить целый час. Этого вполне достаточно, чтобы жидкость внутри баллона оттаяла. В процессе мойки можете попросить направить струю горячей воды на магистраль и баллон.
Способ тепловая пушка
Вторым вариантом может быть использование тепловой пушки. Это наиболее безболезненный вариант для тех авто, которые не могут доехать на бензине до теплого помещения.
При использовании данного способа следует понимать, что это точечный подход. А значит нужно понимать где конкретно образовался ледяной затор: в баллоне или магистрали.
Проверить это можно довольно просто. Нужно взять ключ и немного прослабить гайку крепления магистрали, питающей редуктор, на баллоне. Если газ идет, значит замерзла магистраль. Если газ не выходит — значит проблема в баллоне. Либо и там и там.
Вторая проблема этого способа заключается в наличии тепловой пушки. В большинстве крупных городов ее можно взять на прокат в строительных магазинах, у специалистов, которые занимаются ремонтами, или на СТО. Если Вам удалось раздобыть подобное устройство, установите пушку по направлению на газовый баллон (или магистраль). Процесс оттаивания может занять до часа времени, или больше. Все зависит от температуры окружающей среды на улице.
Внимание! Для разморозки не используйте открытый огонь, не пытайтесь разводить костер под автомобилем, или использовать газовую горелку!
Заключение
В заключение хочется отметить, что все вышеперечисленные методы устранения того, что вода в газовом баллоне замерзла, являются временным решением. Если Вы столкнулись с подобной проблемой, то решать ее нужно координально. Но для этого Вам необходимо найти теплый гараж, спустить весь газ из системы, снять и почистить газовый баллон. А о том, как это сделать своими руками мы расскажем в следующей статье.
