Propana – ciri, aplikasi perindustrian

Ciri umum propana

Propana ialah sebatian ketiga dalam siri homolog alkana, dengan formula molekul C ₃ H ₈ . Ia terdiri daripada tiga atom karbon dan lapan atom hidrogen. Semua ikatan yang terdapat dalam molekul propana adalah tepu. Propana paling kerap disimpan sebagai cecair dalam tangki bertekanan. Apabila silinder dikosongkan, propana cecair tersejat disebabkan oleh penurunan tekanan dan berubah kepada keadaan gas. Ia adalah gas tidak berwarna dan tidak berbau, itulah sebabnya bau sangat kerap ditambah. Bau ciri memungkinkan untuk mengesan gas keluar atau bocor dengan cepat daripada pemasangan gas. Begitu juga dengan alkana yang lain, propana mempunyai kereaktifan kimia yang rendah, yang memastikan strukturnya kekal tidak berubah semasa penyimpanan. Wap propana lebih berat daripada udara, jadi ia cenderung untuk jatuh dan mengendap rendah ke tanah.

Sifat fiziko-kimia propana

• gas tidak berwarna dan tidak berbau
• tidak larut dalam air
• larut dengan baik dalam etanol dan dietil eter
• membentuk campuran letupan dengan udara
• ketumpatan lebih besar daripada udara
• gas bukan toksik

Jumlah terbesar propana datang terus daripada pemprosesan minyak dan gas . Ia biasanya diekstrak daripada minyak mentah melalui penyulingan, dalam bentuk campuran dengan butana. Sebagai bahan api fosil, propana sering ditemui bersama gas lain seperti metana , etana atau butana . Pada skala makmal, ia biasanya diperoleh melalui sintesis menggunakan, contohnya, butironitril dan natrium. Selain itu, propana juga boleh diperolehi sebagai hasil sampingan penapisan diesel boleh diperbaharui. Pada masa hadapan, jika industri pemanasan semakin menggunakan diesel boleh diperbaharui sebagai bahan api, pengeluaran propana mungkin menjadi semakin penting, yang seterusnya akan menjadikan propana sebagai bahan bakar alternatif yang mesra alam . Selain itu, gas tidak berbahaya kepada alam sekitar. Sekiranya berlaku tumpahan atau pelepasan, ia tidak menimbulkan risiko kepada tanah, air permukaan atau air bawah tanah. Seperti alkana yang lain, propana terutamanya mengalami tindak balas pembakaran. Bergantung pada jumlah oksigen yang terlibat dalam proses, perbezaan dibuat antara tindak balas pembakaran lengkap dan tidak lengkap . Dalam kes pertama (dengan bekalan oksigen tanpa had), produknya adalah karbon dioksida dan air. Ia adalah yang paling berfaedah dari segi tenaga. Dalam kes lain (bekalan oksigen terhad), tindak balas menghasilkan karbon(II) oksida – karbon monoksida beracun – dan air, atau unsur karbon dan air. Selain tindak balas pembakaran, propana juga bertindak balas dengan halogen . Dalam amalan, ini biasanya molekul klorin atau bromin. Reaksi sedemikian mempunyai mekanisme radikal, dan keseluruhan proses dimulakan oleh cahaya. Semasa pengklorinan atau brominasi, salah satu atom hidrogen dalam molekul propana menjadi terpisah dan digantikan dengan radikal halogen. Atom hidrogen yang dipisahkan bergabung dengan radikal lain untuk membentuk molekul hidrogen halida, iaitu hidrogen klorida atau hidrogen bromida, masing-masing. Walau bagaimanapun, ambil perhatian bahawa untuk alkana dengan molekul lebih panjang daripada etana, produk isomer terbentuk semasa halogenasi. Dalam kes propana, atom karbon primer atau atom karbon sekunder boleh digantikan. Kereaktifan atom karbon dalam propana, dengan nilai susunan yang berbeza, ditentukan secara eksperimen. Atom sekunder adalah yang paling reaktif – ia adalah yang paling mudah untuk diasingkan daripada molekul sebatian. Ingat bahawa brominasi atau pengklorinan menghasilkan bukan satu terbitan, tetapi campuran terbitan. Yang mana halogen digantikan kepada atom karbon sekunder sentiasa mendominasi. Tambahan pula, tindak balas brominasi adalah sangat selektif. Biasanya, hasil produk utama mencapai hampir 99%.

Aplikasi perindustrian

• Propana adalah sumber tenaga yang berharga. Oleh kerana bilangan oktananya yang tinggi, ia sangat sesuai digunakan sebagai bahan api untuk enjin pembakaran dalaman. Propana adalah yang ketiga (selepas petrol dan diesel) bahan api pengangkutan yang paling banyak digunakan di dunia. Propana yang digunakan dalam kenderaan dirujuk sebagai propana HD-5 dan merupakan campuran propana dengan kuantiti gas lain yang lebih kecil. Bahan api tersebut hendaklah mengandungi sekurang-kurangnya 90%propana, sehingga 5%propilena dan 5%gas lain, terutamanya butana dan butilena. Propana mempunyai nombor oktana yang lebih tinggi daripada petrol, jadi ia boleh digunakan pada nisbah mampatan enjin yang lebih tinggi dan lebih tahan terhadap ketukan enjin.
• Sistem pemanasan domestik (reka bentuk, sebagai contoh, untuk pemanasan bilik atau air) menggunakan propana sebagai bahan api pemanasan . Ia menjadi sangat popular di kalangan pemilik rumah kerana kecekapan, serba boleh dan ketersediaannya di kawasan yang tidak dibekalkan oleh talian gas asli. Pemanasan rumah dengan membakar propana memberikan keselesaan dan kecekapan yang sama seperti pembakaran gas asli. Selain itu, ia boleh memanaskan lebih cepat dan memastikan rumah anda lebih panas lebih lama berbanding dengan pemanasan elektrik. Perlu diingat bahawa apabila memanaskan dengan propana, adalah penting untuk memasang pengesan karbon monoksida di rumah, kerana karbon(II) oksida dihasilkan dengan membakar bahan api. Karbon(II) oksida, biasanya dipanggil karbon monoksida, ialah gas yang tidak berbau dan sangat beracun.
• Propana juga merupakan penyejuk yang sangat baik dalam mesin penyejukan. Ia biasanya digunakan dalam unit penyaman udara dan penyejukan bersaiz kecil dan sederhana. Faktor ini secara teknikal kos efektif dalam semua unit ini. Dalam kes ini, kelemahan menggunakan propana ialah kebolehbakarannya yang tinggi. Ini terbukti sangat berbahaya jika sistem bocor atau tertekan. Kebimbangan tentang kebakaran dan isu perlindungan kebakaran telah menjejaskan penggunaan propana secara meluas sebagai penyejuk dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
• Propana juga merupakan salah satu bahan mentah asas yang digunakan dalam industri kimia. Ia digunakan untuk mendapatkan banyak derivatif, termasuk asid akrilik, asid propionik dan propilena.
• Menariknya, propana digunakan dalam pengering gas untuk mengeringkan pakaian . Pengering sedemikian adalah alternatif yang baik kepada pengering elektrik.
• Dalam industri kosmetik , propana digunakan untuk mengisi bekas dengan aerosol .

Derivatif propana utama

Propanol

Salah satu terbitan propana ialah propanol, yang tergolong dalam siri homolog alkohol . Propanol ialah cecair tidak berwarna dan lutsinar dengan bau pedas yang khas . Ia larut dengan baik dalam air dan etanol . Ia adalah cecair mudah terbakar. Ia membentuk campuran letupan dengan udara. Propanol berlaku dalam dua bentuk isomer – n-propanol dan 2-propanol, juga dikenali sebagai isopropanol, bergantung pada atom karbon dalam molekul yang dilekatkan pada kumpulan hidroksil (-OH). Sebatian itu tidak selamat untuk manusia. Ia merosakkan sistem saraf dan menyebabkan keadaan narkotik. Wap bahan ini menyebabkan rasa mengantuk, pening, dan gangguan penglihatan dan penciuman. Propanol digunakan terutamanya dalam industri kimia, terutamanya sebagai pelarut. Ia juga boleh didapati sebagai ramuan dalam persediaan untuk membersihkan dan membasmi kuman permukaan untuk digunakan dalam perubatan dan industri makanan.

Asid propionik

Asid propanoik atau propionik ialah contoh asid karboksilik dengan formula molekul C ₂ H ₅ COOH. Ia dicirikan oleh kehadiran kumpulan karboksil -COOH dalam molekul. Asid ini berbentuk cecair tidak berwarna, berminyak dan sangat larut dalam air. Asid propionik dicirikan oleh bau yang sangat tajam dan tidak menyenangkan. Bahan ini mudah terbakar dan campurannya dengan udara mudah meletup. Ia berlaku dalam susu dan dalam saluran pencernaan haiwan. Ia juga dihasilkan dalam tubuh manusia hasil daripada pemecahan gula, serat dan pektin oleh bakteria. Proses ini dipanggil penapaian asid propionik. Salah satu kegunaan asid propionik yang paling penting ialah penggunaannya dalam industri makanan. Ia adalah pengawet makanan yang baik dengan simbol E-280. Ia ditambah kepada gula-gula, roti yang dihiris dan roti rai. Dalam makanan haiwan, asid propionik digunakan sebagai perencat acuan.

Gliserol

Gliserol (atau gliserin) ialah wakil triol. Nama sistemiknya ialah propana-1,2,3-trio l. Ia tergolong dalam kumpulan alkohol polihidroksi. Molekul gliserol terdiri daripada tiga atom karbon. Satu kumpulan hidroksil (-OH) dan atom hidrogen dilekatkan pada setiap atom karbon. Gliserol ialah cecair tidak berwarna, tidak berbau, berminyak. Ia dicirikan oleh kebolehbakaran yang tinggi dan higroskopisitas. Kehadiran sebanyak tiga kumpulan hidroksil menjadikannya mudah larut dalam air – ia bercampur dengan air tanpa sekatan. Gliserol sangat reaktif secara kimia. Ia mengalami tindak balas pembakaran dan pengesteran dengan asid nitrik . Ia juga bertindak balas dengan logam aktif, mengakibatkan pembentukan garam yang dipanggil alcoholates. Gliserol digunakan terutamanya dalam kosmetik . Ia adalah ramuan dalam produk untuk disapu terus pada kulit, seperti krim, losyen dan gel. Kosmetik yang mengandungi gliserol amat disyorkan untuk orang yang mempunyai kulit sensitif dan kering dan mereka yang menghidap penyakit kulit (psoriasis, ekzema, dermatitis atopik, dll.). Selain industri kosmetik, gliserol juga digunakan dalam industri makanan. Ia adalah ramuan dalam pewarna makanan, digunakan sebagai pemanis dan juga digunakan untuk mengawal dan mengekalkan tahap kelembapan.