Propan – özellikleri, endüstriyel uygulamalar

Propanın genel özellikleri

Propan, alkan homolog serisindeki _{C3H8 moleküler} formülüne sahip üçüncü bileşiktir. Üç karbon atomu ve sekiz hidrojen atomundan oluşur. Propan molekülünde bulunan tüm bağlar doymuştur. Propan çoğunlukla basınçlı tanklarda sıvı olarak depolanır. Silindir boşaltıldığında, sıvı propan basınçtaki düşüş nedeniyle buharlaşır ve gaz haline dönüşür. Renksiz ve kokusuz bir gazdır, bu nedenle sıklıkla koku verici madde eklenir. Karakteristik koku, gaz tesisatlarından kaçan veya sızan gazın hızla tespit edilmesini mümkün kılar. Diğer alkanlara benzer şekilde propanın kimyasal reaktivitesi düşüktür, bu da depolama sırasında yapısının değişmeden kalmasını sağlar. Propan buharı havadan ağırdır, bu nedenle düşme ve yere doğru çökme eğilimi gösterir.

Propanın fiziko-kimyasal özellikleri

• renksiz ve kokusuz gaz
• suda çözünmez
• etanol ve dietil eterde iyi çözünür
• havayla patlayıcı bir karışım oluşturur
• yoğunluğu havanınkinden daha büyük
• toksik olmayan gaz

En büyük propan hacimleri doğrudan petrol ve gazın işlenmesinden gelir . Genellikle ham petrolden damıtma yoluyla bütan ile karışım halinde çıkarılır. Fosil yakıt olarak propan genellikle metan , etan veya bütan gibi diğer gazların yanında bulunur. Laboratuvar ölçeğinde genellikle örneğin bütironitril ve sodyum kullanılarak yapılan bir sentez yoluyla elde edilir. Ayrıca propan, yenilenebilir dizel rafinasyonunun bir yan ürünü olarak da elde edilebilir. Gelecekte, ısıtma endüstrisi yakıt olarak yenilenebilir dizeli giderek daha fazla kullanırsa, propan üretimi giderek daha önemli hale gelebilir ve bu da propanı çevre dostu bir alternatif yakıt haline getirecektir . Üstelik gaz çevreye zararlı değildir. Dökülme veya salınma durumunda toprak, yüzey suyu veya yeraltı suyu için herhangi bir risk oluşturmaz. Diğer alkanlarda olduğu gibi propan da öncelikle yanma reaksiyonlarına girer. İşlemde yer alan oksijen miktarına bağlı olarak tam ve eksik yanma reaksiyonları arasında bir ayrım yapılır . İlk durumda (sınırsız oksijen kaynağıyla), ürünler karbondioksit ve sudur. Enerji açısından en faydalı olanıdır. Diğer durumda (sınırlı oksijen kaynağı), reaksiyon karbon(II) oksit (zehirli karbon monoksit) ve su veya elementel karbon ve su üretir. Yanma reaksiyonlarına ek olarak propan halojenlerle de reaksiyona girer. Uygulamada bunlar genellikle klor veya brom molekülleridir. Bu tür reaksiyonların radikal bir mekanizması vardır ve tüm süreç ışıkla başlatılır. Klorlama veya bromlama sırasında propan molekülündeki hidrojen atomlarından biri ayrılır ve bir halojen radikaliyle ikame edilir. Ayrılan hidrojen atomu diğer radikal ile birleşerek bir hidrojen halojenür molekülü, yani sırasıyla hidrojen klorür veya hidrojen bromür oluşturur. Ancak etandan daha uzun moleküllere sahip alkanlar için halojenasyon sırasında izomerik ürünlerin oluştuğunu unutmayın. Propan durumunda, bir birincil karbon atomu veya bir ikincil karbon atomu ikame edilebilir. Propandaki karbon atomlarının farklı sıralama değerleriyle reaktivitesi deneysel olarak belirlendi. İkincil atom en reaktif olanıdır; bileşik molekülden ayrılması en kolay olanıdır. Brominasyon veya klorlamanın tek bir türev değil, türevlerin bir karışımını ürettiğini unutmayın. Halojenin ikincil karbon atomu ile ikame edildiği hal her zaman baskındır. Ayrıca brominasyon reaksiyonu son derece seçicidir. Tipik olarak ana ürünün verimi neredeyse%99’a ulaşır.

Endüstriyel Uygulama

• Propan öncelikle değerli bir enerji kaynağıdır. Yüksek oktan sayısı nedeniyle içten yanmalı motorlarda yakıt olarak kullanılmaya çok uygundur. Propan, dünyada (benzin ve dizelden sonra) en yaygın kullanılan üçüncü ulaşım yakıtıdır. Araçlarda kullanılan propan, HD-5 propan olarak adlandırılır ve propanın daha küçük miktarlarda diğer gazlarla karışımıdır. Bu yakıt en az %90 propan, %5’e kadar propilen ve %5 diğer gazlardan, özellikle de bütan ve butilenden oluşmalıdır. Propanın oktan sayısı benzine göre daha yüksektir, dolayısıyla daha yüksek motor sıkıştırma oranlarında kullanılabilir ve motor vuruntusuna karşı daha dayanıklıdır.
• Evsel ısıtma sistemleri (örneğin oda veya su ısıtmak için tasarlanmış), ısıtma yakıtı olarak propan kullanır. Verimliliği, çok yönlülüğü ve doğal gaz hatlarıyla beslenmeyen alanlarda kullanılabilirliği nedeniyle ev sahipleri arasında oldukça popüler hale geliyor. Propan yakarak ev ısıtmak, doğal gaz yakmakla aynı konforu ve verimliliği sağlar. Üstelik elektrikli ısıtmaya göre daha hızlı ısınabilir ve evinizi daha uzun süre sıcak tutabilir. Propanla ısıtma yaparken, yakıtın yakılmasıyla karbon(II) oksit üretildiğinden, evde karbon monoksit dedektörlerinin kurulmasının önemli olduğunu hatırlamakta fayda var. Yaygın olarak karbon monoksit olarak adlandırılan Karbon(II) oksit, kokusuz ve oldukça zehirli bir gazdır.
• Propan aynı zamanda soğutma makinelerinde mükemmel bir soğutucudur . Genellikle küçük ve orta ölçekli klima ve soğutma ünitelerinde kullanılır. Bu faktör tüm bu ünitelerde teknik olarak uygun maliyetlidir. Bu durumda propan kullanmanın dezavantajı yüksek yanıcılıktır. Bu durum özellikle sistem sızıntı yapıyorsa veya basınçsızsa tehlikeli olabilir. Yangınlar ve yangından korunma sorunları hakkındaki endişeler, son yıllarda propanın soğutucu olarak yaygın şekilde kullanılmasını ciddi şekilde engellemiştir.
• Propan aynı zamanda kimya endüstrisinde kullanılan temel hammaddelerden biridir. Akrilik asit, propiyonik asit ve propilen dahil olmak üzere çok sayıda türev elde etmek için kullanılır.
• İlginç bir şekilde propan, gazlı kurutucularda kıyafetleri kurutmak için kullanılıyor. Bu tür kurutucular elektrikli kurutuculara iyi bir alternatiftir.
• Kozmetik endüstrisinde propan, kapları aerosollerle doldurmak için kullanılır.

Ana propan türevleri

Propanol

Propanın türevlerinden biri, homolog alkol serisine ait olan propanoldür. Propanol, karakteristik keskin bir kokuya sahip, renksiz ve şeffaf bir sıvıdır . Suda ve etanolde çok iyi çözünür. Yanıcı bir sıvıdır. Hava ile patlayıcı bir karışım oluşturur. Propanol, hidroksil grubunun (-OH) moleküldeki hangi karbon atomuna bağlı olduğuna bağlı olarak, izopropanol olarak da bilinen n-propanol ve 2-propanol olmak üzere iki izomerik formda oluşur. Bileşik insanlar için güvenli değildir. Sinir sistemine zarar verir ve narkotik durumlara neden olur. Bu maddenin buharları uyuşukluğa, baş dönmesine, görme ve koku alma bozukluklarına neden olur. Propanol esas olarak kimya endüstrisinde, öncelikle bir çözücü olarak kullanılır. Aynı zamanda tıpta ve gıda endüstrisinde kullanıma yönelik yüzeylerin temizlenmesi ve dezenfekte edilmesine yönelik preparatlarda da bir bileşen olarak bulunabilir.

Propiyonik asit

Propanoik veya _{propiyonik asit, C2H5COOH moleküler} formülüne sahip bir karboksilik asit örneğidir. Molekülde karboksil grubu -COOH’nin varlığı ile karakterize edilir. Bu asit renksiz, yağlı bir sıvı şeklini alır ve suda oldukça çözünür. Propiyonik asit çok keskin ve hoş olmayan bir kokuyla karakterize edilir. Madde yanıcıdır ve hava ile karışımı patlayıcıdır. Sütte ve hayvanların sindirim sisteminde bulunur. Ayrıca insan vücudunda şeker, lif ve pektinlerin bakteriler tarafından parçalanması sonucu da üretilir. Bu işleme propiyonik asit fermantasyonu denir. Propiyonik asidin en önemli kullanım alanlarından biri gıda endüstrisindeki uygulamasıdır. E-280 sembolüyle iyi bir gıda koruyucusudur. Şekerlemelere, dilimlenmiş ekmeklere ve çavdar ekmeğine eklenir. Hayvan yemlerinde küf önleyici olarak propiyonik asit kullanılır.

Gliserol

Gliserol (veya gliserin) triollerin bir temsilcisidir. Sistemik adı propan-1,2,3-trio l’dir . Polihidroksi alkoller grubuna aittir. Gliserol molekülü üç karbon atomundan oluşur. Her karbon atomuna bir hidroksil grubu (-OH) ve hidrojen atomu bağlanır. Gliserol renksiz, kokusuz, yağlı bir sıvıdır. Yüksek yanıcılık ve higroskopisite ile karakterizedir. Üçe kadar hidroksil grubunun varlığı onu suda kolayca çözünür hale getirir; kısıtlama olmaksızın suyla karışır. Gliserol kimyasal olarak oldukça reaktiftir. Nitrik asitle yanma ve esterleşme reaksiyonlarına girer. Ayrıca aktif metallerle reaksiyona girerek alkolat adı verilen tuzların oluşmasına neden olur. Gliserol esas olarak kozmetikte kullanılır . Kremler, losyonlar ve jeller gibi doğrudan cilde uygulanan ürünlerde bulunan bir bileşendir. Gliserol içeren kozmetikler özellikle hassas ve kuru cilde sahip kişiler ile cilt hastalıklarından (sedef hastalığı, egzama, atopik dermatit vb.) muzdarip kişiler için tavsiye edilir. Gliserol kozmetik sektörünün yanı sıra gıda sanayinde de kullanılmaktadır. Gıda renklendiricilerinin bir bileşenidir, tatlandırıcı olarak kullanılır ve aynı zamanda nem seviyelerini düzenlemek ve korumak için de kullanılır.