प्रोपेन एक पारिस्थितिक ईंधन है। इसके भौतिक और रासायनिक गुण

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

रसायन की दृष्टि से, प्रोपेन एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन है जिसमें अल्केन्स के विशिष्ट गुण होते हैं। हालांकि, उत्पादन के कुछ क्षेत्रों में, प्रोपेन को दो पदार्थों - प्रोपेन और ब्यूटेन के मिश्रण के रूप में समझा जाता है। इसके बाद, हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि प्रोपेन क्या है और इसे ब्यूटेन के साथ क्यों मिलाया जाता है।

अणु की संरचना

प्रत्येक प्रोपेन अणु में तीन कार्बन परमाणु होते हैं जो साधारण एकल बंधों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं, और आठ हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। इसका आणविक सूत्र C₃H₈ है। प्रोपेन में सीसी बांड सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय होते हैं, लेकिन सीएच जोड़ी में, कार्बन थोड़ा अधिक विद्युतीय होता है और सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़ी को अपनी ओर थोड़ा खींचता है, जिसका अर्थ है कि बंधन सहसंयोजक ध्रुवीय है। अणु में टेढ़ी-मेढ़ी संरचना होती है क्योंकि कार्बन परमाणु sp³-संकरण की स्थिति में होते हैं। लेकिन, एक नियम के रूप में, अणु को रैखिक कहा जाता है।

ब्यूटेन अणु में चार कार्बन परमाणु होते हैं С₄Н₁₀, और इसके दो समावयवी होते हैं: n-ब्यूटेन (है एक रैखिक संरचना) और आइसोब्यूटेन (है.)शाखित संरचना)। अक्सर, वे प्राप्त होने पर अलग नहीं होते हैं, लेकिन मिश्रण के रूप में मौजूद होते हैं।

भौतिक गुण

प्रोपेन एक रंगहीन और गंधहीन गैस है। यह पानी में बहुत खराब तरीके से घुलता है, लेकिन यह क्लोरोफॉर्म और डायथाइल ईथर में अच्छी तरह से घुल जाता है। यह t_pl=-188 °С पर पिघलता है, और t_kip=-42 °С पर उबलता है। हवा में इसकी सांद्रता 2% से अधिक होने पर यह विस्फोटक हो जाता है।

प्रोपेन और ब्यूटेन के भौतिक गुण बहुत करीब हैं। दोनों ब्यूटेन सामान्य परिस्थितियों में गैसीय अवस्था में भी होते हैं और गंधहीन होते हैं। पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील, लेकिन कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ अच्छी तरह से बातचीत करते हैं।

इन हाइड्रोकार्बन की निम्नलिखित विशेषताएं भी उद्योग में महत्वपूर्ण हैं:

• घनत्व (किसी पिंड के द्रव्यमान और आयतन का अनुपात)। तरल प्रोपेन-ब्यूटेन मिश्रण का घनत्व काफी हद तक हाइड्रोकार्बन और तापमान की संरचना से निर्धारित होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, वॉल्यूमेट्रिक विस्तार होता है, और तरल का घनत्व कम हो जाता है। बढ़ते दबाव के साथ, तरल प्रोपेन और ब्यूटेन का आयतन संकुचित हो जाता है।
• चिपचिपापन (अपरूपण बलों का विरोध करने के लिए गैसीय या तरल अवस्था में पदार्थों की क्षमता)। यह पदार्थों में अणुओं के आसंजन की ताकतों द्वारा निर्धारित किया जाता है। ब्यूटेन के साथ प्रोपेन के तरल मिश्रण की चिपचिपाहट तापमान पर निर्भर करती है (इसकी वृद्धि के साथ, चिपचिपाहट कम हो जाती है), लेकिन दबाव में बदलाव का इस विशेषता पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। दूसरी ओर, गैसें बढ़ते तापमान के साथ अपनी श्यानता बढ़ाती हैं।

प्रकृति में खोजना और विधियों को प्राप्त करना

प्रोपेन के मुख्य प्राकृतिक स्रोत तेल हैं औरगैस क्षेत्र। यह प्राकृतिक गैस (0.1 से 11.0%) और संबंधित पेट्रोलियम गैसों में निहित है। तेल के आसवन की प्रक्रिया में काफी ब्यूटेन प्राप्त होता है - इसके घटकों के क्वथनांक के आधार पर इसे भिन्नों में अलग करना। तेल शोधन के रासायनिक तरीकों में से, उत्प्रेरक क्रैकिंग का सबसे बड़ा महत्व है, जिसके दौरान उच्च-आणविक अल्केन्स की श्रृंखला टूट जाती है। इस मामले में, प्रोपेन इस प्रक्रिया के सभी गैसीय उत्पादों का लगभग 16-20% बनाता है:

СΗ₃-СΗ₂-СΗ₂-СΗ ₂-СΗ₂-СΗ₂-СΗ₂-СΗ 3 _{> СΗ}3_-СΗ2_-СΗ3 ₊ 2_{=सीΗ-सीΗ}2_-सीΗ2_-सीΗ3

विभिन्न प्रकार के कोयले और कोलतार के हाइड्रोजनीकरण के दौरान बड़ी मात्रा में प्रोपेन बनते हैं, वे उत्पादित सभी गैसों की मात्रा का 80% तक पहुंच जाते हैं।

फिशर-ट्रॉप्स विधि द्वारा प्रोपेन प्राप्त करना भी व्यापक है, जो ऊंचे तापमान पर विभिन्न उत्प्रेरकों की उपस्थिति में CO और H₂ की परस्पर क्रिया पर आधारित है और दबाव:

nCO + (2n + 1)Η₂ ―> C Η_2n+2 + एनΗ₂ओ

3CO + 7Η₂ > सी₃Η₈ + 3Η ₂ओ

ब्यूटेन के औद्योगिक आयतन को भी भौतिक और रासायनिक विधियों द्वारा तेल और गैस प्रसंस्करण के दौरान पृथक किया जाता है।

रासायनिक गुण

अणुओं की संरचनात्मक विशेषताओं सेप्रोपेन और ब्यूटेन के भौतिक और रासायनिक गुणों पर निर्भर करता है। चूंकि वे संतृप्त यौगिक हैं, इसलिए जोड़ अभिक्रियाएं उनकी विशेषता नहीं हैं।

1. प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं। पराबैंगनी प्रकाश की क्रिया के तहत, हाइड्रोजन आसानी से क्लोरीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है:

सीएच₃-सीएच₂-सीएच₃ + वर्ग ₂ > सीएच₃-सीएच(सीएल)-सीएच₃ + एचसीएल

जब नाइट्रिक एसिड के घोल से गर्म किया जाता है, तो H परमाणु को NO समूह से बदल दिया जाता है₂:

СΗ₃-СΗ₂-СΗ₃ + Ηनहीं ₃ > СΗ₃-СΗ (नहीं₂)-СΗ₃ + एच₂ओ

2. दरार प्रतिक्रियाएं। जब निकल या पैलेडियम की उपस्थिति में गर्म किया जाता है, तो दो हाइड्रोजन परमाणु अणु में एक बहु बंधन के गठन के साथ अलग हो जाते हैं:

सीΗ₃-सीΗ₂-सीΗ₃ ―> सीΗ ₃-СΗ=СΗ₂ + Η₂

3. अपघटन प्रतिक्रियाएं। जब किसी पदार्थ को लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है, तो पायरोलिसिस प्रक्रिया होती है, जिसके साथ अणु में मौजूद सभी रासायनिक बंधन टूट जाते हैं:

सी₃एच₈ > 3सी + 4एच₂

4. दहन प्रतिक्रियाएं। ये हाइड्रोकार्बन एक गैर-धुएँ के रंग की लौ से जलते हैं, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है। गैस स्टोव का उपयोग करने वाली कई गृहिणियों को कौन सा प्रोपेन ज्ञात है। प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प पैदा करती है:

सी₃एन₈ + 5ओ₂―> 3सीओ ₂ + 4एच₂ओ

ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में प्रोपेन के दहन से कालिख दिखाई देती है और कार्बन मोनोऑक्साइड अणुओं का निर्माण होता है:

2C₃H _{+ 7O}2_{―> 6SO + 8H 2}ओ

C₃H₈ + 2O₂―> 3C + 4H 2_ओ

आवेदन

प्रोपेन का सक्रिय रूप से ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है, क्योंकि इसके दहन के दौरान 2202 kJ / mol ऊष्मा निकलती है, यह एक बहुत ही उच्च आंकड़ा है। ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, प्रोपेन से रासायनिक संश्लेषण के लिए आवश्यक कई पदार्थ प्राप्त होते हैं, उदाहरण के लिए, अल्कोहल, एसीटोन, कार्बोक्जिलिक एसिड। सॉल्वैंट्स के रूप में प्रयुक्त नाइट्रोप्रोपेन प्राप्त करना आवश्यक है।

खाद्य उद्योग में प्रयुक्त एक प्रणोदक के रूप में, कोड E944 है। आइसोब्यूटेन के साथ मिश्रित, इसका उपयोग आधुनिक, पर्यावरण के अनुकूल रेफ्रिजरेंट के रूप में किया जाता है।

प्रोपेन-ब्यूटेन मिश्रण

प्राकृतिक गैस सहित अन्य ईंधनों पर इसके कई फायदे हैं:

• उच्च दक्षता;
• गैसीय अवस्था में आसान वापसी;
• परिवेश के तापमान पर अच्छा वाष्पीकरण और दहन।

प्रोपेन इन गुणों को पूरी तरह से पूरा करता है, लेकिन जब तापमान -40 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है तो ब्यूटेन कुछ हद तक खराब हो जाते हैं। योजक इस कमी को ठीक करने में मदद करते हैं, जिनमें से सबसे अच्छा प्रोपेन है।

प्रोपेन-ब्यूटेन मिश्रण का उपयोग हीटिंग और खाना पकाने के लिए, धातुओं की गैस वेल्डिंग और उन्हें काटने के लिए, वाहनों के लिए ईंधन के रूप में और रसायन के लिए किया जाता है।संश्लेषण।