Προπάνιο

Προπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Προπάνιο
Άλλες ονομασίες	Μεθυλαιθάνιοο Διμεθυλομεθάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H8
Μοριακή μάζα	44,1 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2CH3
Συντομογραφίες	PrH, EtMe
Αριθμός CAS	74-98-6
SMILES	CCC
InChI	1/C3H8/c1-3-2/h3H2,1-2H3
Αριθμός RTECS	TX2275000
Αριθμός UN	1978
PubChem CID	6334
ChemSpider ID	6094
Δομή
Μήκος δεσμού	C-H: 108,7 pm C-C: 153,51 pm
Είδος δεσμού	C-H: ελαφρά πολωμένος ομοιοπολικός δεσμός σ (1s-2sp3) C-C: ομοιοπολικός δεσμός σ (2sp3-2sp3)
Πόλωση δεσμού	C-H: 3%
Γωνία δεσμού	HCC: 111,17°
Μοριακή γεωμετρία	τριτετραεδρική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−187,6 °C
Σημείο βρασμού	−42,09 °C
Κρίσιμη θερμοκρασία	96,672 °C
Κρίσιμη πίεση	41,9367382 atm
Πυκνότητα	2,0098 kg/m3 (αέριο στους 0 °C, 1013 mbar πίεση) 581,2 kg/m3 (υγρό στο σημείο βρασμού).
Διαλυτότητα στο νερό	70 g/m3 (20 °C)
Τάση ατμών	10 atm (25,6 °C)
Εμφάνιση	Άχρωμο και άοσμο αέριο
Χημικες ιδιότητες
Θερμότητα πλήρους καύσης	2.200 kJ/mole
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	-135 °C
Σημείο αυτανάφλεξης	472 °C
Επικινδυνότητα
Εξαιρετικά εύφλεκτο (F+)
Φράσεις κινδύνου	R12
Φράσεις ασφαλείας	(S2), S9, S16, S33
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	4 1 0
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το προπάνιο ή μεθυλαιθάνιο ή διμεθυλομεθάνιο είναι το τρίτο μέλος των αλκανίων, δηλαδή άκυκλος κορεσμένος υδρογονάνθρακας, με χημικό τύπο C₃H₈ και σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂CH₃. Είναι απλούστερο αλκάνιο που είναι υγροποιήσιμο με συμπίεση στις συνηθισμένες συνθήκες. Αποτελεί το κύριο συστατικό του υγραερίου (που βασικά είναι μίγμα προπανίου, βουτανίου και ισοβουτανίου) προερχόμενο από διύλιση κλασμάτων του πετρελαίου, του φυσικού αερίου (ως 5%) και των προϊόντων πυρόλυσης αυτών. Είναι άχρωμο και άοσμο εύφλεκτο αέριο και γι' αυτό το λόγο προστίθενται στο υγραέριο ίχνη αιθανοθειόλης για να έχει τη γνωστή χαρακτηριστική μυρωδιά, με σκοπό την αποφυγή (κατά το δυνατό) ατυχημάτων από πιθανή διαρροή του.

Ονοματολογία

Η ονομασία «προπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας.

Ιστορία

Το προπάνιο ταυτοποιήθηκε αρχικά ως ένα πτητικό συστατικό της βενζίνης από τον Δρ. Γουάλτερ Ο. Σνέλλινγκ της Υπηρεσίας Ορυχείων των ΗΠΑ (U.S. Bureau of Mines) το 1910. Η πτητικότητα αυτών των ελαφρύτερων υδρογονανθράκων οδήγησε στο να είναι γνωστά ως «άγρια» (wild), εξαιτίας της μεγάλης τάσης ατμών της αδιύλιστης βενζίνης. Συγκεκριμένα, στις 31 Μαρτίου του 1910 οι New York Times δημοσίευσε την εργασία του Δρ. Σνέλλινγκ για το υγροποιημένο αέριο (υγραέριο) με την παρακάτω έκφρση (σε απόδωση στα Ελληνικά): «... μια χαλύβδινη φιάλη θα μεταφέρει αρκετό (υγραέριο) για ένα συνηθισμένο σπίτι για τρεις εβδομάδες.».

Κατά την ίδια περίοδο ο Δρ. Σνέλλιγκ, σε συνεργασία με τους Φρανκ Πέτερσον, Τσάστερ Κερρ και Άρθουρ Κερρ, βρήκαν τρόπους για να υγροποιήσουν τα υγραέρια κατά τη διύλιση της φυσικής βενζίνης. Μαζί ίδρυσαν την American Gasol Co, την πρώτη εταιρία που έβγαλε στην αγορά το προπάνιο. Ο Δρ. Σνέλλιγκ παρήγαγε καθαρό προπάνιο το 1911 και στις 25 Μαρτίου 1913 κατωχύρωσε τη σχετική πατέντα #1,056,845. Μια διαφορετική μέθοδος παραγωγής υγραερίου μέσω συμπίεσης δημιουργήθηκε από τον Φρανκ Πέτερσον και κατωχυρώθηκε υο 1912.

Η ετήσια παραγωγή υγραερίου αυξήθηκε, από 223.000 γαλόνια το 1922, σε 1.000.000 γαλόνια το 1927 και έπειτα σε 56.000.000 γαλόνια το 1935. Μεγάλες βιομηχανινές εξελίξεις από τη δεκαετία του 1930, όπως τα οχήματα και βαγόνια μεταφοράς υγραερίου, και η κατασκευή συσκευών τοπικής γέμισης φιαλών, διευκόλυναν ακόμη περισσότερο τη μεταφορά και τη χρήση του καυσίμου. Το 1945 η ετήσια παραγωγή υγραερίου έφτασε το 1.000.000.000 γαλόνια. Το 1947 το 62% των οικιών στις ΗΠΑ ήταν εφοδιασμένες με εστίες μαγειρέματος που χρησιμοποιούσαν φυσικό αέριο ή προπάνιο.

Το 1950 1.000 παραγκέλθηκαν από τη Chicago Transit Authority προπανιοκίνητα λεωφορεία και από το 1958 οι ετήσιες πωλήσεις υγραερίου στις ΗΠΑ (μόνο) έφτασαν τα 7.000.000.000 γαλόνια. Το 2004 η βιομηχανία υγραερίου στις ΗΠΑ έφτασε τις ετήσιες πωλήσεις υγραερίου στο ύψος πάνω από 15.000.000.000 γαλόνια, αξίας 8-10 δις δολλαρίων.

Η ρίζα «προπ-» στην ονομασία της ένωσης προπάνιο, που χρησιμοποιείται γενικά, από τη συστηματική κατά IUPAC ονομασία, για να ονομάσει και άλλες ενώσεις με τριμελή ανθρακική αλυσίδα, προέρχεται από τη λέξη «προπιονικό οξύ» (συστηματικό όνομα προπανικό οξύ, το καρβοξυλικό οξύ με επίσης τριμελή ανθρακική αλυσίδα).

Δομή

Το μόριό του αποτελείται από τρία (3) άτομα άνθρακα (δύο (2) πρωτοταγή και ένα (1) δευτεροταγές) και οκτώ (8) άτομα υδρογόνου. Δομικά, το κάθε ακραίο άτομο άνθρακα βρίσκεται στο κέντρο ενός τετραέδρου και τα τρία (3) άτομα υδρογόνου και το έτερο άτομο άνθρακα στις κορυφές του. Για το κεντρικό άτομο άνθρακα, η διαφορά είναι ότι είναι συνδεμένο με δύο (2) άτομα υδρογόνου και δύο (2) άτομα άνθρακα Οι δεσμοί C-H που σχηματίζονται είναι ελαφρά πολωμένοι (~3%) ομοιοπολικοί τύπου σ (2sp³-1s), με μήκος 108,7 pm. Ο δεσμός C-C είναι ομοιοπολικός τύπου σ (2sp³-2sp³), με μήκος 154 pm. Οι δε γωνίες $\mathrm{\widehat{H C H}}$ είναι περίπου 109° 28΄.

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C-C	σ	2sp3-2sp3	154 pm
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
C#1,#3	-0,09
C#2	-0,06
H	+0,03

Παραγωγή

Απομόνωση από φυσικές και βιομηχανικές πηγές

Το προπάνιο παράγεται ως ένα παραπροϊόν τριών (3) πετροχημικών διεργασιών:

1. Επεξεργασία φυσικού αερίου, που περιέχει ως 5% προπάνιο. Η διεργασία προβλέπει την αφαίρεση από το φυσικό αέριο βουτανίου, προπανίου και μεγάλων ποσοτήτων αιθανίου, και για ξεχωριστή χρήση, αλλά και για να αποφευχθεί τυχόν συμπύκνωση τέτοιων αερίων (δυσκολεύοντας τη ροή των υπολοίπων), στους αγωγούς φυσικού αερίου.
2. Διύλιση αργού πετρελαίου, στο κλάσμα των υγραερίων.
3. Πυρόλυση βαρύτερων κλασμάτων πετρελαίου και ορυκτελαίων, με κύριο προϊόν - στόχο το αιθένιο.

Ωστόσο, η παραγωγή προπανίου δεν ικανοποιεί εύκολα την ολοένα αυξανόμενη ζήτησή του. Στις ΗΠΑ περίπου το 90% του προπανίου που καταναλώνεται καλύπτεται από εγχώριες πηγές, το 7% από τον Καναδά, μέσω αγωγών ή σιδηροδρομικώς και το υπόλοιπο 3% μεταφέρεται υγροποιημένο με υπερωκεάνια πλοία.

Μετά την παραγωγή του, το Βορειοαμερικανικής προέλευσης προπάνιο αποθηκεύεται σε τεράστια (πρώην) αλατωρυχεία στο Fort Saskatchewan της Αλβέρτα, στο Mont Belvieu του Τέξας και στο Conway του Κάνσας. Αυτά τα αλατωρυχεία εγκαταταλείφθηκαν από τη δεκαετία του 1940 και μπορούν να παοθηκεύσουν πάνω από 80.000.000 βαρέλια προπανίου. Όταν το αποθηκευμένο προπάνιο ζητηθεί αποστέλεται με αγωγούς, σιδηροδρομικώς ή και οδικώς στις περιοχές των ΗΠΑ που το χρειάζονται.

Παρασκευή σύνθεσης (από πρώτες ύλες με μικρότερη ανθρακική αλυσίδα

1. Με αντίδραση αιθυλολιθίου (CH₃CH₂Li) και μεθυλοαλογονιδίου (CH₃X) ή αιθυλοαλογονιδίου (CH₃CH₂Χ) και μεθυλολιθίου (CH₃Li)

$\mathrm{CH_3CH_2X + 2Li \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2Li+ LiX}$
$\mathrm{CH_3CH_2Li + CH_3X \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + LiX}$
ή
$\mathrm{CH_3X + 2Li \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3Li+ LiX}$
$\mathrm{CH_3CH_2X + CH_3Li \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + LiX}$

2. Με αντίδραση Würtz, αλλά είναι ασύμφορη γιατί παράγεται μίγμα:

$\mathrm{3CH_3X + 3CH_3CH_2X + 6 Na \xrightarrow{} CH_3CH_3 + CH_3CH_2CH_3 + CH_3CH_2CH_2CH_3 + 6NaX}$

3. Με παρεμβολή μεθυλενίου ([:CH₂]) σε αιθάνιο (CH₃CH₃):

$\mathrm{CH_3CH_3 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + KCl + H_2O}$

Παρασκευή με αντιδράσεις χωρίς αλλαγή ανθρακικής αλυσίδας

Από προπυλαλογονίδια ή ισοπροπυλαλογονίδια

1. Με αναγωγή προπυλαλογονιδίου ή ισοπροπυλαλογονιδίου από «υδρογόνο εν τω γεννάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ:

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2X + Zn + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + ZnX_2}$
ή
$\mathrm{CH_3CHXCH_3 + Zn + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + ZnX_2}$

2. Με αναγωγή προπυλ- ή ισοπροπυλαλογονιδίου από LiAlH₄ ή NaBH₄:

$\mathrm{4CH_3CH_2CH_2X + LiAlH_4 \xrightarrow{} 4CH_3CH_2CH_3 + AlX_3 + LiX}$
ή
$\mathrm{4CH_3CHXCH_3 + LiAlH_4 \xrightarrow{} 4CH_3CH_2CH_3 + AlX_3 + LiX}$

3 Με αναγωγή προπυλοϊωδίδιου (CH₃CH₂CH₂I) ή ισοπροπυλοϊωδιδίου (CH₃CHICH₃) από υδροϊώδιο (HI):

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2I + HI \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + I_2}$
ή
$\mathrm{CH_3CHICH_3 + HI \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + I_2}$

4. Με αναγωγή προπυλαλογονιδίου ή ισοπροπυλαλογονιδίου από σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται προπάνιo:

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2X + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_3CH_2CH_3 + SiH_3X}$
ή
$\mathrm{CH_3CHXCH_3 + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_3CH_2CH_3 + SiH_3X}$

5. Με αναγωγή από μέταλλα και στη συνέχεια υδρόλυση των παραγόμενων οργανομεταλλικών ενώσεων:

1. Με χρήση λιθίου (Li):

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2X + 2Li \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2Li+ LiX}$
$\mathrm{CH_3CH_2CH_2Li + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + LiOH}$
ή
$\mathrm{CH_3CHXCH_3 + 2Li \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CHLiCH_3i+ LiX}$
$\mathrm{CH_3CHLiCH_3 + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + LiOH}$

2. Με χρήση μαγνησίου (Mg):

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2X + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2MgX}$
$\mathrm{CH_3CH_2CH_2MgX + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + Mg(OH)X}$
ή
$\mathrm{CH_3CHXCH_3 + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH(MgX)CH_3}$
$\mathrm{CH_3CH(MgX)CH_3 + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + Mg(OH)X}$

Με καταλυτική υδρογόνωση

1. προπενίου (CH₃CH=CH₂)

$\mathrm{CH_3CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_3}$

2. προπινίου (CH₃C ≡ CH) :

$\mathrm{CH_3C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_3}$

3. προπαδιενίου (CH₂=C=CH₂):

$\mathrm{CH_2=C=CH_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_3}$

4. κυκλοπροπανίου ():

$\mathrm{+ H_2 \xrightarrow{Pt} CH_3CH_2CH_3}$

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων

1. Με αναγωγή προπανάλης (CH₃CH₂CHO) - Αντίδραση Wölf-Kishner

$\mathrm{CH_3CH_2CHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{KOH} CH_3CH_2CH_3 + N_2 + H_2O}$

24. Με αναγωγή προπανόνης (CH₃COCH₃)- Αντίδραση Clemmensen

$\mathrm{CH_3COCH_3 + 2Zn + 2HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_3 + ZnCl_2 + ZnO}$

Με αναγωγή θειούχων ενώσεων

1. Με αναγωγή των κατάλληλων θειολών μπορεί να παραχθεί προπάνιο. Π.χ. από την αναγωγή της προπανοθειόλης-1 (μέθοδος Raney):

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2SH + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_3 + H_2S}$

2. Με αναγωγή των κατάλληλων θειεστέρων μπορεί να παραχθεί προπάνιο. Π.χ. από την αναγωγή του διπροπυλοθειαιθέρα (μέθοδος Raney):

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2SCH_2CH_2CH_3 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} 2CH_3CH_2CH_3 + H_2S}$

Παρασκευή με αντιδράσεις αποσύνθεσης με μείωση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας

• Mε τη θέρμανση αλκαλικού διαλύματος βουτανικού οξέος (CH₃CH₂CH₂COOH) ή μεθυλοπροπανικού οξέος [CH₃CH(CH₃)COOH) σε αλκαλικό περιβάλλον:

$\mathrm{CH_3CH_2CH_2COOH + NaOH \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH_3 + NaOH + CO_2}$
ή
$\mathrm{(CH_3)_2CHCOOH + NaOH \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH_3 + NaOH + CO_2}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Οξείδωση

Καύση

Κατά την τέλεια καύση: Αντιδρά με οξυγόνο και καίγεται παράγοντας γαλαζωπή φλόγα υψηλής θερμοκρασίας:

$\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \xrightarrow{600^oC} 3CO_2 + 4H_2O + 2200 kJ}$

• Αν και η αντίδραση είναι μια έντονα εξώθερμη δεν συμβαίνει σε μέτριες θερμοκρασίες, γιατί για την έναρξή της πρέπει να υπερπηδηθεί πρώτα το εμπόδιο της διάσπασης των δεσμών C-C, των δεσμών C-H και των δεσμών (Ο=Ο) του O₂.

Αντίθετα από το φυσικό αέριο, το προπάνιο είναι βαρύτερο από τον ατμοσφαιρικό αέρα (για την ακρίβεια 1,5 φορά πυκνότερο). Όταν απελευθερώνεται, λοιπόν, στην ατμόσφαιρα, βυθίζεται και συσσωρεύεται κοντά στο έδαφος. Το υγρό προπάνιο εξαερώνεται υπό τη (συνήθη) ατμοσφαιρική πίεση και παρουσιάζεται (ενίοτε) λευκό υπό την επίδραση της υγρασίας του αέρα.

Αν καεί τέλεια, παράγει περίπου 50 MJ/kg ή 91 MJ/m³.

Στην πράξη όμως, εξαιτίας προσμίξεων και ατελειών στις συσκευές καύσης παράγονται (κατά μέσο όρο) 46,44 MJ/kg. Στην περίπτωση αυτή, η στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης (μερικής) καύσης προσεγγίζει την ακόλουθη:

$\mathrm{2C_3H_8 + 7O_2 \xrightarrow{} 2CO_2 + 2CO + 2C + 8H_2O}$

Η καύση του προπανίου είναι πολύ καθαρότερη (και οικολογικότερη) από αυτήν της βενζίνης ή του πετρελαίου, αλλά όχι από αυτήν του φυσικού αερίου. Η παρουσία δεσμών C-C, και επιπλέον των διπλών δεσμών προπενίου και βουτενίου (ως προσμίξεις σε εμπορικές συσκευασίες), συχνά παράγουν και διάφορα άλλα οργανικά παράγωγα εκτός από το διοξείδιο του άνθρακα και τους υδρατμούς, που προβλέπονται για την τέλεια καύση του. Γι' αυτό άλλωστε η φλόγα της καύσης προπανίου είναι (συνήθως) και πιο ορατή απ' όσο προβλέται για την τέλεια καύση.

Οι εκπομπές αερίων του φαινομένου του θερμοκηπίου για το προπάνιο είναι 1,55 kg CO₂/GJ θερικής ενέργειας.

Παραγωγή υδραερίου

$\mathrm{C_3H_8 + 3H_2O \xrightarrow[700-1100^oC]{Ni} 3CO + 7H_2}$

Καταλυτική οξυγόνωση

Παράγεται (κυρίως) προπανόνη:

$\mathrm{C_3H_8 + O_2 \xrightarrow[\triangle]{Cu} CH_3COCH_3 + H_2O}$

Αλογόνωση

$\mathrm{CH_3CH_2CH_3 + X_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} xCH_3CH_2CH_2X + (1-x)CH_3CHXCH_3 + HX}$

• Δραστικότητα των X₂: F₂ > Cl₂ > Br₂ > Ι₂.
• όπου 0<x<1 διαφέρει ανάλογα με το αλογόνο:

• Τα F και Cl είναι πιο δραστικά και λιγότερο εκλεκτικά. Η αναλογία των προπυλαλογονιδίων τους εξαρτάται κυρίως από τη στατιστική αναλογία των προς αντικατάσταση ατόμων H. Ειδικά για το χλώριο θα έχουμε:

• προπυλοχλωρίδιο: 6·1 = 6
• ισοπροπυλοχλωρίδιο: 2·3,8=7,6

Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 44% προπυλοχλωρίδιο και 56% ισοπροπυλοχλωρίδιο.

• Τα Br και I είναι πιο εκλεκτικά και λιγότερο δραστικά. Η αναλογία των προπυλαλογονιδίων μεταβάλλεται προς όφελος του ισοπροπυλαλογονιδίου. Ειδικά για το βρώμιο θα έχουμε:

• προπυλοβρωμίδιο: 6·1 = 6
• ισοπροπυλοβρωμίδιο: 2·82=164

Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 3,5% προπυλοβρωμίδιο και 96,5% ισοπροπυλοβρωμίδιο.

Ανάλυση του μηχανισμού της χλωρίωσης του CH₃CH₂CH₃:

1. Έναρξη: Παράγονται ελεύθερες ρίζες.

$\mathrm{Cl_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} 2Cl^\bullet - 239 kJ}$

• Η απαιτούμενη ενέργεια προέρχεται από το υπεριώδες φως (UV) ή θερμότητα (Δ).

2. Διάδοση: Καταναλώνονται οι παλιές ελεύθερες ρίζες, σχηματίζοντας νέες.

$\mathrm{CH_3CH_2CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} 0,44CH_3CCH_3CH_2^\bullet + 0,56CH_3CH^\bullet CH_3 + HCl + 14 kJ}$
$\mathrm{CH_3CH_2CH_2^\bullet + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2Cl + Cl^\bullet + 100 kJ}$
$\mathrm{CH_3CH^\bullet CH_3 + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CHClCH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}$

3. Τερματισμός: Καταναλώνονται μεταξύ τους οι ελεύθερες ρίζες, κατά τη στατιστικά σπάνια περίπτωση της συνάντησής τους.

$\mathrm{2Cl^\bullet \xrightarrow{} Cl_2 + 239 kJ}$
$\mathrm{CH_3CH_2CH_2^\bullet + Cl^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2Cl + 339 kJ}$
$\mathrm{CH_3CH^\bullet CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} CH_3CHClCH_3 + 339 kJ}$
$\mathrm{2CH_3CH_2CH_2^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + 347 kJ}$
$\mathrm{2CH_3CH^\bullet CH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH(CH_3)_2 + 347 kJ}$

• Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στην παραγωγή CH₃CH₂CH₂X κσι CH₃CHXCH₃.

• Αν χρησιμοποιηθούν ισομοριακές ποσότητες CH₃CH₂CH₃ και Χ₂ θα παραχθεί μίγμα όλων των X-παραγώγων του CH₃CH₂CH₃
• Αν όμως χρησιμοποιηθει περίσσεια CH₃CH₂CH₃, τότε η απόδοση τωμ μονοπαραγώγων αυξάνεται πολύ, λόγω της αύξησης της στατιστική πιθανότητας συνάντησης CH₃CH₂CH₃ με X^. σε σχέση με την πιθανότητα συνάντησης μονοπαραγώγου και X^., που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή των υπόλοιπων X-παραγώγων.

Παρεμβολή καρβενίων

• Τα καρβένια (π.χ. [:CH₂]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε:

$\mathrm{CH_3CH_2CH_3 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{3}{4} CH_3CH_2CH_2CH_3 + \frac{1}{4} CH_3CH(CH_3)_2 + KCl + H_2O}$

• Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;

1. Παρεμβολή στους έξι (6) δεσμούς CH₂-H. Παράγεται βουτάνιο.

2. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς CH-H: 2. Παράγεται μεθυλοπροπάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα βουτανίου ~75% και μεθυλοπροπάνιου ~25%.

Νίτρωση

• Αντιδρά με ατμούς HNO₃ στην αέρια φάση. Παράγεται μίγμα 1-νιτροπροπάνιου και 2-νιτροπροπάνιου.

$\mathrm{CH_3CH_2CH_3 + HNO_3 \xrightarrow{\triangle} aCH_3CH_2CH_2NO_2 + bCH_3CH(NO_2)CH_3 + H_2O}$

όπου 0<a,b<1, a + b = 1.

Καταλυτική αφυδρογόνωση

Το κύριο προϊόν καταλυτικής αφυδρογόνωσης προπτανίου είναι το προπένιο:

$\mathrm{CH_3CH_2CH_3 \xrightarrow[Pd, Pt]{\triangle} CH_3CH=CH_2 + H_2}$

Χρήσεις

1. Ως καύσιμο, με τη μορφή υγραερίου.
2. Ως πρώτη ύλη διάφορων παραγώγων.

Κίνδυνοι από τη χρήση

Το προπάνιο είναι μη τοξικό, αλλά μπορεί να προκαλέσει ασφυξία, λόγω εκτοπισμού, από αυτό, του (ελαφρύτερου) οξυγόνου. Οι εμπορικές συσκευασίες προπανίου, περιέχουν και άλλους (συχνά βαρύτερους) υδρογονάνθρακες, που μπορεί να αυξήσουν τον κίνδυνο (της ασφυξίας). Επίσης, η απότομη εκτόνωση υγρού προπανίου προκαλεί ψύξη του περιβάλλοντος χώρου, που είναι δυνατό να προκαλέσουν ελαφρά κρυοπαγήματα.

Πηγές

• Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
• Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
• SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
• Μερικές από τις ενέργειες αντιδράσεων υπολογίστηκαν με χρήση κατάλληλου λογισμικού. Θα διασταυρωθούν και βιβλιογραφικά το συντομότερο για μεγαλύτερη ακρίβεια.