Propano – características, aplicações industriais

Características gerais do propano

O propano é o terceiro composto da série homóloga dos alcanos, com fórmula molecular C ₃ H ₈ . É composto por três átomos de carbono e oito átomos de hidrogênio. Todas as ligações presentes na molécula de propano estão saturadas. O propano é mais frequentemente armazenado como líquido em tanques pressurizados. Quando o cilindro é esvaziado, o propano líquido evapora devido à queda de pressão e passa para o estado gasoso. É um gás incolor e inodoro, razão pela qual muitas vezes é adicionado um odorante. O odor característico permite detectar rapidamente gases escapando ou vazando das instalações de gás. Da mesma forma que os outros alcanos, o propano possui baixa reatividade química, o que garante que sua estrutura permaneça inalterada durante o armazenamento. O vapor de propano é mais pesado que o ar, por isso tende a cair e se depositar no solo.

Propriedades físico-químicas do propano

• gás incolor e inodoro
• Insolúvel em água
• dissolve bem em etanol e éter dietílico
• forma uma mistura explosiva com o ar
• densidade maior que a do ar
• gás não tóxico

Os maiores volumes de propano vêm diretamente do processamento de petróleo e gás . Geralmente é extraído do petróleo bruto por destilação, na forma de mistura com butano. Como combustível fóssil, o propano é frequentemente encontrado ao lado de outros gases, como metano , etano ou butano . Em escala laboratorial, geralmente é obtido por síntese utilizando, por exemplo, butironitrila e sódio. Além disso, o propano também pode ser obtido como subproduto do refino de diesel renovável. No futuro, se a indústria do aquecimento utilizar cada vez mais diesel renovável como combustível, a produção de propano poderá tornar-se cada vez mais importante, o que por sua vez tornará o propano um combustível alternativo amigo do ambiente . Além disso, o gás não é prejudicial ao meio ambiente. No caso de derramamento ou liberação, não representa risco para o solo, águas superficiais ou subterrâneas. Tal como acontece com os outros alcanos , o propano sofre principalmente reações de combustão. Dependendo da quantidade de oxigênio envolvida no processo, é feita uma distinção entre reações de combustão completas e incompletas . No primeiro caso (com fornecimento ilimitado de oxigênio), os produtos são dióxido de carbono e água. É o mais benéfico no que diz respeito à energia. No outro caso (fornecimento limitado de oxigênio), a reação produz óxido de carbono (II) – o venenoso monóxido de carbono – e água, ou carbono elementar e água. Além das reações de combustão, o propano também reage com halogênios . Na prática, geralmente são moléculas de cloro ou bromo. Tais reações possuem um mecanismo radical e todo o processo é iniciado pela luz. Durante a cloração ou bromação, um dos átomos de hidrogênio na molécula de propano é separado e substituído por um radical halogênio. O átomo de hidrogénio separado combina-se com o outro radical para formar uma molécula de halogeneto de hidrogénio, isto é, cloreto de hidrogénio ou brometo de hidrogénio, respectivamente. No entanto, note que para alcanos com moléculas mais longas que o etano, produtos isoméricos são formados durante a halogenação. No caso do propano, um átomo de carbono primário ou um átomo de carbono secundário pode ser substituído. A reatividade dos átomos de carbono no propano, com diferentes valores de ordenação, foi determinada experimentalmente. O átomo secundário é o mais reativo – é o mais fácil de separar da molécula do composto. Lembre-se de que a bromação ou a cloração não produzem um único derivado, mas uma mistura de derivados. Sempre predomina aquele em que o halogênio é substituído pelo átomo de carbono secundário. Além disso, a reação de bromação é extremamente seletiva. Normalmente, o rendimento do produto principal chega a quase 99%.

Aplicação industrial

• O propano é principalmente uma valiosa fonte de energia. Devido ao seu alto índice de octanas, é muito adequado para uso como combustível em motores de combustão interna. O propano é o terceiro (depois da gasolina e do diesel) combustível de transporte mais utilizado no mundo. O propano usado em veículos é conhecido como propano HD-5 e é uma mistura de propano com quantidades menores de outros gases. Esse combustível deve consistir em pelo menos 90 %de propano, até 5 %de propileno e 5 %de outros gases, principalmente butano e butileno. O propano tem um número de octanas mais elevado do que a gasolina, por isso pode ser utilizado com taxas de compressão do motor mais elevadas e é mais resistente à detonação do motor.
• Os sistemas de aquecimento doméstico (concebidos, por exemplo, para aquecimento de ambientes ou de água) utilizam propano como combustível de aquecimento . Está se tornando muito popular entre os proprietários devido à sua eficiência, versatilidade e disponibilidade em áreas que não são abastecidas por linhas de gás natural. O aquecimento doméstico pela queima de propano proporciona o mesmo conforto e eficiência que a queima de gás natural. Além disso, pode aquecer mais rapidamente e manter a sua casa mais quente por mais tempo do que com o aquecimento eléctrico. Vale lembrar que no aquecimento com propano é fundamental a instalação de detectores de monóxido de carbono na residência, pois o óxido de carbono (II) é produzido pela queima do combustível. O óxido de carbono (II), comumente chamado de monóxido de carbono, é um gás inodoro e altamente venenoso.
• O propano também é um excelente refrigerante em máquinas de refrigeração. É normalmente usado em unidades de ar condicionado e refrigeração de pequeno e médio porte. Este fator é tecnicamente rentável em todas essas unidades. Neste caso, a desvantagem do uso do propano é a sua alta inflamabilidade. Isto revela-se particularmente perigoso se o sistema apresentar fugas ou estiver despressurizado. As preocupações com incêndios e questões de proteção contra incêndios dificultaram seriamente o uso generalizado de propano como refrigerante nos últimos anos.
• O propano também é uma das matérias-primas básicas utilizadas na indústria química. É utilizado para obter numerosos derivados, incluindo ácido acrílico, ácido propiônico e propileno.
• Curiosamente, o propano é usado em secadores a gás para secar roupas . Esses secadores são uma boa alternativa aos secadores elétricos.
• Na indústria cosmética , o propano é utilizado para encher recipientes com aerossóis .

Os principais derivados do propano

Propanol

Um dos derivados do propano é o propanol, que pertence à série homóloga dos álcoois . O propanol é um líquido incolor e transparente com odor pungente característico . Dissolve-se muito bem em água e etanol . É um líquido inflamável. Forma uma mistura explosiva com o ar. O propanol ocorre em duas formas isoméricas – n-propanol e 2-propanol, também conhecido como isopropanol, dependendo de qual átomo de carbono na molécula o grupo hidroxila (-OH) está ligado. O composto não é seguro para humanos. Danifica o sistema nervoso e causa estados narcóticos. Os vapores desta substância causam sonolência, tontura e distúrbios visuais e olfativos. O propanol é usado principalmente na indústria química, principalmente como solvente. Também pode ser encontrado como ingrediente em preparações para limpeza e desinfecção de superfícies para uso na medicina e na indústria alimentícia.

Ácido propiónico

O ácido propanóico ou propiônico é um exemplo de ácido carboxílico com a fórmula molecular C ₂ H ₅ COOH. É caracterizado pela presença do grupo carboxila -COOH na molécula. Este ácido assume a forma de um líquido oleoso incolor e é altamente solúvel em água. O ácido propiônico é caracterizado por um odor muito pungente e desagradável. A substância é inflamável e a sua mistura com o ar é explosiva. Ocorre no leite e no trato digestivo dos animais. Também é produzido no corpo humano como resultado da degradação de açúcares, fibras e pectinas por bactérias. Este processo é chamado de fermentação com ácido propiônico. Um dos usos mais importantes do ácido propiônico é a sua aplicação na indústria alimentícia. É um bom conservante alimentar com o símbolo E-280. É adicionado em confeitaria, pão fatiado e pão de centeio. Na alimentação animal, o ácido propiônico é usado como inibidor de fungos.

Glicerol

O glicerol (ou glicerina) é um representante dos trióis. Seu nome sistêmico é propano-1,2,3-trio l. Pertence ao grupo dos álcoois poli-hidroxi. A molécula de glicerol consiste em três átomos de carbono. Um grupo hidroxila (-OH) e átomos de hidrogênio estão ligados a cada átomo de carbono. O glicerol é um líquido oleoso, incolor e inodoro. É caracterizado por alta inflamabilidade e higroscopicidade. A presença de até três grupos hidroxila torna-o facilmente solúvel em água – mistura-se com a água sem restrições. O glicerol é altamente reativo quimicamente. Sofre reações de combustão e esterificação com ácido nítrico . Também reage com metais ativos, resultando na formação de sais chamados alcoolatos. A glicerina é usada principalmente em cosméticos . É ingrediente de produtos para aplicação direta na pele, como cremes, loções e géis. Os cosméticos que contêm glicerol são particularmente recomendados para pessoas com pele sensível e seca e que sofrem de doenças de pele (psoríase, eczema, dermatite atópica, etc.). Além da indústria cosmética, o glicerol também é utilizado na indústria alimentícia. É um ingrediente de corantes alimentares, é utilizado como adoçante e também para regular e manter os níveis de humidade.