Зачем смешивают пропан и бутан

Сжиженный углеводородный газ (СУГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) является одним из видов альтернативного топлива.

СУГ — это смесь пропана, нормального бутана, изобутана, пропилена, этана, этилена и других углеводородов.

Способы получения СУГ:

• как продукт переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ),
• при добыче нефти и природного газа.

Использование смеси данных газов в качестве топлива обусловлено рядом физико-химических свойств:

• высокие температуры кипения при атмосферном давлении — позволяют хранить сжиженную пропан-бутановую смесь в диапазоне эксплуатационных температур: — 40°С — + 45°С при относительно низком давлении (до 1,6 МПа);
• СУГ не теряет и не изменяет своих свойств в течении долгого времени, не выветривается.
• октановое число СУГ — более благоприятно в сравнении с бензином и дизельным топливом и изменяется в интервале 90 -110, в зависимости от соотношения пропана и бутана в смеси.
• энергоэффективность СНГ ниже, чем у традиционных видов топлива из-за низкой энергии на ед. объема. Это повышает расход при сгорании на 10-20%, по сравнению с бензиновым топливом, но компенсируется в 2 раза меньшей ценой.
• СНГ сгорает более эффективно и безопасно даже в холодном двигателе, даже когда двигатель холодный, горит относительно чисто, без дыма и пепла, то есть более экологичен.

По сравнению с дизтопливом:

— 90 % меньше твердых частиц,

— 90 % меньше оксидов азота,

— 60 % меньше углекислого газа СО2,

— СНГ не загрязняет почву, потому что не растворяется в воде.

Каждый из компонентов газа имеет определенную температуру кипения, поэтому давление паровой фазы СУГ зависит как от температуры, так и от его компонентного состава.

Компонентный состав сжиженного углеводородного газа регламентируется ГОСТ 20448-90 «ГАЗЫ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ СЖИЖЕННЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ДЛЯ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ».

Стандарт предусматривает 3 марки газа:

• ПТ (пропан технический),
• СПБТ (смесь пропана и бутана технических),
• БТ (бутан технический).

Содержание пропана, бутана и других примесей в СУГ влияет на многие его свойства, потому что значительно влияет на величину октанового числа и плотность паров топлива.

Октановое число (ОЧ) — показатель сопротивления топлива детонации:

• растет за счет увеличения содержания насыщенных углеводородов (пропана, н-бутана, изобутана и тд),
• ненасыщенные углеводороды полимеризуются, что способствует образованию осадка — нагара в баке, в топливной системе и камере сгорания.

Упругость паров (летучесть смеси) является очень важной в низких температурах окружающей среды. Удержание ее на соответствующем уровне дает возможность СНГ выйти из бака. Оба компонента смеси являются газообразными и низкокипящими

Оба компонента смеси являются газообразными и низкокипящими.

Пропан кипит при атмосферном давлении уже при — 42 ° С, бутан, в тех же условиях температуры при -0,5 ° С, поэтому в зимний период содержание пропана в топливном газе увеличивают для роста упругости паров газа.

Летом соотношение смеси составляет около 40% пропана и 60% бутана, а зимой соотношение является противоположным: 60/40.

Пропан дороже бутана, поэтому «зимняя» смесь тоже дороже «летней».

На АГЗС должны следить за составом смеси и не хитрить, заменяя зимнюю смесь на летнюю.

В отличие от АГЗС, на АГНКС используется компримированный сетевой природный газ из газопроводов.

Технологии производства СУГ:

• непосредственно из сырой нефти: при добыче выделяется попутный нефтяной газ (ПНГ),
• при стабилизации в резервуарах выделяется этан, пропан, бутан и пентан.

каталитический риформинг, когда СНГ получается на НПЗ во время крекинга и гидрогенизации сырой нефти. Выход СНГ — примерно 2%.
одгазолирование природного газа, произведенного в процессе переработки нефти, в тч разделение углеводородов из газа более тяжелых, чем этан.

Основные физико-химические свойства компонентов СУГ и продуктов их сгорания

К основным характеристикам СУГ относят:

• температуру испарения/конденсации;
• температуру воспламенения;
• теплоту сгорания;
• плотность;
• объемное расширение.

Важными характеристиками являются пределы взрываемости при смешении с воздухом, быстрота распространения огня при горении, условия для полного сгорания.

Температура испарения/конденсации

При нормальном давлении составляет:

• для пропана – минус 42 °C;
• для бутана – минус 0,5 °C.

Если температура газов поднимается выше этих значений, они начинают испаряться, при опускании ниже – конденсироваться. Как правило, сжиженный газ поставляется в форме смеси (бутан+пропан). Поэтому фактическая температура испарения/конденсации зависит от их соотношения.

Обычно газ, поставляемый зимой, сохраняет испаряемость до минус 20 °C. Но иногда производитель поставляет смесь с повышенным количеством бутана. Это приводит к тому, что даже при небольшом понижении температуры ниже нуля газ перестает испаряться.

Температура воспламенения

Она равна:

• для пропана – от 504 до 588 °C;
• для бутана – от 430 до 569 °C.

При этих значениях температуры газ может воспламениться даже при отсутствии открытого огня – если имеются предметы, которые нагреты до высокой температуры, но еще не светятся.

Теплота сгорания

Этот параметр характеризует количество тепла, выделяемое при сгорании 1 м3 газа. Он равен:

• для пропана – 22…24 тыс. ккал. (91…99 МДж/ м3);
• для бутана – 28…31 тыс. ккал. (118…128 МДж/ м3).

Пределы взрываемости

Это очень важная с точки зрения безопасности характеристика. При определенном соотношении смесь газов с воздухом или кислородом может взрываться. Вероятность взрыва зависит от скорости распространения огня. Чем она выше, тем опаснее ситуация. В свою очередь скорость распространения огня зависит от пропорции газов. Нужно иметь в виду, что при увеличении температуры границы взрываемости расширяются.

При смешении газа с воздухом он становится взрывоопасным при следующих соотношениях:

• пропан – 2,1%…9,5%;
• бутан – 1,5%…8,5%;
• смесь – 1,5%…9,5%.

Плотность

Плотность газообразной фазы в норме составляет:

• пропана – 2,019 кг/ м3;
• бутана – 2,703 кг/ м3.

Плотность жидкой фазы – 0,5…0,6 кг/л.

Как видим, пары СУГ весят больше воздуха, плотность которого равна 1,29 кг/м3. Это приводит к тому, что при утечках газ собирается внизу помещения, где в относительно малом количестве может образовать с воздухом взрывоопасную смесь. Визуально это может быть похоже на дымку или стелющийся туман. При утечках из подземных коммуникаций и емкостей СУГ заполняют непроветриваемые углубления, подвалы, канализационные колодцы и остаются там довольно долго. Визуально обнаружить утечки трудно. Не выходя на поверхность, они растекаются под землей на довольно большие расстояния.

Объемное расширение

Объемное расширение жидкой фазы в 16 раз выше, нежели у воды. Это создает опасность разрыва баллона при увеличении температуры.

Степень сгораемости

Чтобы газ сгорал полностью, на 1 м3 его паров должно приходиться:

• для пропана – 24 м3 воздуха или 5,0 м3 О2;
• для бутана – 31 м3 воздуха или 6,5 м3 О2.

При испарении 1 кг жидкого газа образуется:

• пропана – 0,51 м3 паров;
• бутана – 0,386 м3 паров.

При испарении 1 л газа образуется:

• пропана – 0,269 м3 паров;
• бутана – 0,235 паров м3.

Скорость распространения огня

Пламя горящего бутана распространяется с максимальной скоростью 0,826 м/сек, пропана – 0,821 м/сек.

Цвет и запах

Чистые СУГ бесцветны и лишены запаха. Это создает опасность неконтролируемых утечек с последующим образованием взрывоопасных смесей. Чтобы облегчить своевременное обнаружение утечек, СУГ подвергают одоризации (приданию запаха) техническим этилмеркаптаном.

Ссылки [ править ]

1. ^
2. Хофманн, Август Вильгельм Фон (1 января 1867 г.). «I. О действии трихлорида фосфора на соли ароматических монаминов». Труды Лондонского королевского общества . 15 : 54–62. DOI . S2CID .
3. ^ «Передний вопрос». Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 4. DOI . ISBN
4. WB Kay (1940). «Соотношение давление-объем-температура для н-бутана». Промышленная и инженерная химия . 32 (3): 358–360. DOI .
5. . США: Matheson Tri-Gas Incorporated. 5 февраля 2011 года Архивировано из на 1 октября 2011 года . Проверено 11 декабря 2011 года .
6. . www.chem.qmul.ac.uk .
7. Уоттс, Х. (1868). Словарь по химии . 4 . п. 385.
8. Maybery, CF (1896). «О составе серных нефтей Огайо и Канады». Труды Американской академии искусств и наук . 31 : 1–66. DOI . JSTOR .
9. Роман М. Балабин (2009). «Разница энтальпии между конформациями нормальных алканов: исследование спектроскопии комбинационного рассеяния н- пентана и н- бутана». J. Phys. Chem. . 113 (6): 1012–9. DOI . PMID .
10. . houstonchronicle.com . 21 июня 2016 . Проверено 20 сентября 2018 года .
11. . Сканк Фарм Исследования . 2013-08-26 . Проверено 5 декабря 2019 .
12. . thcfarmer.com. 19 Декабрь 2009 . Дата обращения 3 октября 2016 .
13. Филд-Смит М., Бланд Дж. М., Тейлор Дж. С. и др. . Департамент общественного здравоохранения. Лондон: Медицинская школа Святого Георгия. Архивировано из 27 марта 2007 года.
14. ^ Рэмси Дж., Андерсон Х.Р., Блур К. и др. (1989). «Введение в практику, распространенность и химическую токсикологию злоупотребления летучими веществами». Hum Toxicol . 8 (4): 261–269. DOI . PMID . S2CID .
15. Басс М. (1970). «Внезапная нюхательная смерть». JAMA . 212 (12): 2075–2079. DOI . PMID .

Химические и физические свойства

Пропан-бутан обладает уникальнейшими химическими, физическим свойствами, что буквально и сделало его столь популярным среди потребителей всего мира.

Во-первых, этот представитель сжиженных углеродных газов остается в жидкой форме исключительно при большом давлении, которое равно 16-ти атмосферам. Поэтому при транспортировке вещество перевозят только в газовых баллонах с соответствующим давлением.

Температура горения пропана не равна какому-то определенному числу и колеблется в пределах между 800-1970 градусов по Цельсию. Столь высокие показатели полностью оправдывают ту пользу, которую он приносит в быту человека, ведь горение этой смеси имеет большой КПД при исполнении любых задач, связанных с использованием данного газа.

Температура кипения пропана составляет -42 градуса по Цельсию, что свидетельствует о гарантии безопасности эксплуатации в нормальных условиях.

Но так как мы рассматриваем смесь пропана с бутаном, то эта цифра может подняться до отметки -25 градусов и даже выше, в зависимости от процентного соотношения составляющих в веществе. Стоит учесть, что пропан замерзает при температуре -188 градусов.

При перевозке вещества не стоит забывать о температуре пропана в баллоне, которая не должна превышать отметку выше 15 градусов по Цельсию.

Такой подход считается наиболее безопасным, поскольку при транспортировке с высшей температурой газовых баллонов, существенно возрастает риск возгорания.

Кстати, что касается температуры воспламенения пропана-бутана, то и здесь они отличаются – у первого она составляет 504 градуса по Цельсию, а у второго – 430. Но, не смотря на столь большое количество отличий между своими составляющими, этот представитель сжиженных углеродных газов вполне конкурентный с бензиновыми горючими смесями.

Ссылки

бутан вещество это, бутан на карте, бутан страна, бутан формула

За что же углероду такой почет? Все дело в том, что каждый атом углерода имеет возможность образовывать связи с 4 другими атомами. На языке химиков это называется «валентностью». Углерод легко соединяется как с более активными, так и с менее активными атомами других элементов. Но самое главное, атомы углерода могут соединяться между собой, образуя длинные цепочки, у которых после такого соединения остается еще достаточно валентных связей для того, чтобы продолжать соединяться с атомами других элементов. Поэтому соединения углерода многочисленны и разнообразны по своим физическим и химическим свойствам. Настолько, что для их изучения выделен отдельный раздел химии. А поскольку соединения углерода, белки, составляют основу всех живых организмов, то этот раздел называется химией органической.
Сложное начинается с простого. Самые простые органические соединения – углеводороды. Здесь углерод соединяется либо с атомами водорода, либо с другими атомами углерода. Рассмотрим более подробно, какие комбинации здесь возможны.

Самый простой углеводород – газ метан. Его формула СН4. Все валентные связи атома углерода заняты атомами водорода.
А теперь давайте уберем один из атомов водорода и поставим на его место еще один атом углерода. Такая простейшая цепочка сможет присоединить к себе, кроме имеющихся, еще три атома водорода, образуя новое вещество, газ этан, С2Н6.
Продолжим комбинировать атомы углерода и водорода далее. Заменив в этане один атом водорода на атом углерода и «насытив» оставшиеся валентные связи атомами водорода, получаем следующий из насыщенных углеводородов. Это – газ пропан, химическая формула которого C3H8. Произведя такую комбинацию еще раз, получаем формулу газа бутана, С4Н10.
Бутан – газ без цвета, но с резким запахом. Бутан, так же как и уже упоминавшиеся метан, этан и пропан, горюч. Бытовой газ, поступающий на наши кухни, является смесью пропана и бутана. Эти газы легко сжимаются и при нормальной температуре превращаются в жидкость. В жидком виде их часто транспортируют в цистернах, на которых написано «пропан-бутан». Взрывается не сам бутан, а его смесь с воздухом в концентрации от 2 до 9 процентов. Поэтому, если погасла горелка газовой плитки и чувствуется резкий запах бутана, следует ни в коем случае не включать свет и не зажигать огня, а тщательно проветрить помещение.
Как все насыщенные углеводороды, газ бутан является основой для производства большого количества пластмасс и других полезных материалов. Применяется он и в пищевой промышленности. Фрукты, хранимые в атмосфере бутана, не портятся. Также газ бутан используется в аэрозольных упаковках в качестве распылителя. Дезодоранты и духи попадают на наше тело в струе бутана.
Как видите, органическая химия – одна из интереснейших наук, изучаемых в школе. Тех, кто считает, что это не так, направляю к интереснейшей книге А.Азимова (он более известен, как фантаст) «Мир углерода». Поверьте, преувлекательное чтение!

Газовые горелки, мобильные плиты и газовый инструмент удобны, просты в применении и надежны. Однако для их работы необходимо использовать газ — обычно это бутан в баллонах различной вместительности. О газе бутане, его типах и характеристиках, о правильном выборе и использовании читайте в данной статье.

Определение изомерии

Изомеры имеют одинаковое количество атомов и одинаковые связи между ними, но их атомы и/или группы атомов различно расположены в пространстве. Изомерия может быть молекулярной, структурной или оптической.

Молекулярная изомерия возникает, когда атомы в молекуле соединения связаны по-разному. Например, изомеры бутана — это н-бутан и изо-бутан, у которых атомы углерода расположены по-разному.

Структурная изомерия возникает, когда атомы связаны одинаково, но их последовательность в молекуле отличается. Например, изомерия н-бутана и изо-бутана является структурной изомерией.

Оптическая изомерия возникает, когда молекула содержит атомы, которые отличаются только своей пространственной ориентацией. Например, вещества, обладающие изометрией зеркальной симметрии, называются оптическими изомерами.

Определение понятия «изомерия»

Изомеры могут отличаться расположением атомов внутри молекулы, порядком их связей, ориентацией в пространстве или присутствием различных функциональных групп. Следовательно, изомерия является результатом различных способов организации атомов в молекулях.

Изомеры имеют разные физические и химические свойства, такие как температура плавления и кипения, растворимость, активность и химическая реакционность. Изомерия играет важную роль в химии, поскольку позволяет получать соединения с различными свойствами на основе одинаковых молекулярных формул.

Примером изомерии является бутан. Бутан имеет два основных изомера: нормальный бутан и изобутан. В нормальном бутане углеродные атомы расположены в виде прямой цепи, в то время как в изобутане углеродные атомы образуют ветвистую структуру.

Изомерия является одной из основных концепций химии и важным инструментом для понимания строения и свойств химических соединений.

Первоначальное описание бутана

Бутан является безцветным газом при комнатной температуре и давлении. Вещество обладает неприятным запахом и находит применение в промышленности, в основном, как паливо для автономных генераторов и водонагревателей.

Бутан имеет несколько изомеров, включая изомер с линейной структурой, который называется н-бутаном, и поворотными изомерами, которые называются изо-бутаном и сек-бутаном. Эти изомеры отличаются взаимным расположением атомов углерода и водорода в молекуле, что приводит к различным свойствам и вещественным состояниям в разных условиях.

Бутан является важным компонентом в нефти и природного газа. Его используют в производстве пластика, резиновых изделий и других полимерных материалов. Также, бутан используется в бытовых газовых баллонах в качестве топлива для кемпинговых печей и газовых грилей.

Какие реакции характерны

Молекулы алканов обладают связями С–Н, которые больше всего подвержены атакам со стороны других частиц по сравнению с менее прочными связями С–С. Реакция алканов с хлором и бромом протекает при облучении светом или повышенной температуре.

Хлорметан взаимодействует с хлором. Далее реакция приводит к синтезу дихлорметана, трихлорметана и тетрахлорметана:

Высокая скорость и неизбирательность хлорирования объясняется тем, что хлор обладает большей химической активностью по сравнению с бромом. Если хлорированию подвергают алканы с углеродным скелетом, который содержит больше трех атомов углерода, то продукт реакции представляет собой смесь хлорпроизводных.

Процесс бромирования протекает с меньшей скоростью и избирательно. Избирательность реакции заключается в том, что в первую очередь происходит замещение атома водорода у третичных атомов углерода. Затем замещается атом водорода у вторичных атомов углерода, в самую последнюю очередь — у первичных атомов.

Реакции замещения в алканах можно описать с помощью свободнорадикального механизма (реакции радикального замещения):

1. Инициирование цепи. Когда на молекулу галогена воздействует свет или высокая температура, она распадается на два радикала (прочность связи в молекулах галогенов ниже, чем в алканах):
2. Развитие цепи. Взаимодействие радикала галогена с молекулой алкана приводит к отрыву от него атома водорода. Стадия сопровождается образованием промежуточной частицы в виде алкидного радикала, взаимодействующего с нераспавшейся молекулой хлора:
3. Обрыв цепи. При столкновении радикалов образуются молекулы, и процесс обрывается.

Алканы вступают в реакции разложения. В процессе дегидрирования используют катализаторы:

• никель Ni;
• платина Pt;
• палладий Pd;
• оксид хрома (III);
• оксид железа (III);
• оксид цинка.

Общая формула дегидрирования алканов:

В результате дегидрирования алканов, которые содержат от 2 до 4 атомов углерода в молекуле, происходит разрыв связи С–Н у соседних атомов углерода, что приводит к образованию двойных и тройных связей.

Алканы, обладающие более длинным углеродным скелетом, которые включают от пяти атомов углерода в главной цепи, в процессе дегидрирования могут образовывать циклические углеводороды.

Дегидрирование алканов с углеродной цепью, которая включает шесть и более атомов углерода в главной цепи, приводит к формированию устойчивых шестиатомных циклов. При этом образуются циклогексан и его гомологи, которые в дальнейшем трансформируются в ароматические углеводороды.

Реакция крекинга представляет собой разложение алкана, который обладает длинной углеродной цепью. В результате образуются алканы с более короткой углеродной цепью и алкены. Если температура сильно повышается, отсутствует воздух, реакция представляет собой термический крекинг. В итоге образуется смесь из алканов и алкенов с неодинаковой углеродной цепью и разной молекулярной массой.

Реализация процесса каталитического крекинга возможна при более низкой температуре и наличии катализаторов в виде цеолитов таких, как алюмосиликаты кальция и натрия. При этом можно наблюдать реакции изомеризации и дегидрирования. 

Горение алканов сопровождается выделением углекислого газа и воды, а также большого количества теплоты.

Общий вид уравнения сгорания алканов:

В результате горения алканов при нехватке кислорода образуется угарный газ СО или сажа С.

Алканы вступают в химические реакции каталитического окисления. Данный процесс активно применяется в промышленности.

В присутствии катализатора и при повышенной температуре неразветвленные алканы с четырьмя и более атомами углерода в основной цепи трансформируются в более разветвленные алканы.

Физико-технические свойства пропана и бутана

Жидкие газы пропан и бутан являются органическими соединениями и относятся к группе насыщенных углеводородов (также называемых парафинами или алканами).

Химические формулы:

• C3H8 (пропан);
• C4H10 (бутан).

Скорость горения

Скорость сгорания или воспламенения – это скорость, которой может достичь сжиженный газ при смешивании с воздухом или кислородом. Скорость выхода жидкого газа в воздух всегда превышает скорость его сгорания. Поэтому исключается обратная вспышка в резервуарах, в независимости от наполнения.

Плотность пропана и бутана 

Плотность пропана, бутана и всех других жидкостей и газов, как правило, зависит от давления и температуры. В случае с жидким газом также проводится различие между жидкой фазой и газовой фазой:

• пропан: 0,531 кг / л (жидкая фаза), 2,037 кг / м³ (газовая фаза),
• бутан: 0,597 кг / л (жидкая фаза), 2,66 кг / м³ (газовая фаза)

Как показывают эти значения плотности, бутан и пропан значительно тяжелее воздуха. Из-за более высокой плотности пропан или бутан, который вытекает из баллона, опускается и собирается в самой глубокой точке. Поэтому в целях безопасности сжиженный нефтяной газ в баллонах или резервуарах под давлением не должен храниться в помещениях ниже уровня земли.

Контейнеры и баллоны с жидким газом никогда не заполняются полностью. Это пустое пространство служит буфером, поскольку повышение давления в контейнере, полностью заполненном жидким газом, будет увеличивать давление на 7 бар при каждом градусе повышения температуры по Цельсию.

Пределы воспламенения пропана и бутана 

Сжиженный газ, смешанный с воздухом, воспламеняется (становится взрывоопасным) только в определенных диапазонах концентраций. Пределы воспламенения представляют собой концентрацию сжиженного газа в воздухе, ниже или выше которой воспламенение не приводит к сгоранию.

Нижний и верхний пределы воспламенения:

• Пропан: от 2,1 до 9,5%;
• Бутан: от 1,5 до 10%. 

Для сравнения – природный газ: от 4,4 до 16,5%. 

На практике это означает высокую степень безопасности, поскольку воспламенение или дефлаграция могут иметь место только в этих узких пределах. Природный газ, а также многие технические газы имеют гораздо больший спектр горения, что означает, что при их хранении необходимо принимать дополнительные меры безопасности. 

Точка кипения пропана и бутана 

Когда жидкость нагревается, переход из жидкого в газообразное состояние происходит при определенной температуре, так называемой температуре кипения (которая зависит от давления). При атмосферных условиях, то есть 1013 миллибар, точка кипения для:

• Пропана -42,1 C;
• н-бутана -0,5 C. 

Для сравнения: вода имеет температуру кипения +100 C. 

В дополнение к н-бутану (нормальному бутану), существует также изобутан. Химическая формула для обоих газов C4H10. Температура кипения изобутана составляет около -11 С.

Давление пара

Давление пара или давление насыщения – это давление, при котором происходит переход из газообразного состояния в жидкое. Давление паров жидкого газа в закрытом контейнере зависит только от состава газа и температуры, а не от степени наполнения.

Если газ отбирается из контейнера со сжиженным газом, сжиженный газ пытается восстановить свое равновесное состояние путем повторного испарения фазы сжиженного газа. Давление падает только тогда, когда отводится больше жидкого газа, чем позволяет испарительная емкость контейнера.

В таблице приведены основные характеристики горючих газов

Температура

Температура пламени зависит от природы горючего вещества и интенсивности подвода окислителя. Например:

• Температура воспламенения для большинства твёрдых материалов – 300 °С.
• Температура пламени в горящей сигарете – 250-300 °С.
• Температура пламени спички 750-1400 °С; при этом 300 °С – температура воспламенения дерева, а температура горения дерева равняется примерно 800–1000 °С.
• Температура горения пропан-бутана – 800-1970 °С.
• Температура пламени керосина – 800 °С, в среде чистого кислорода – 2000 °С.
• Температура горения бензина – 1300-1400 °С.
• Температура пламени спирта не превышает 900 °С.
• Температура горения магния – 2200 °С; значительная часть излучения в УФ-диапазоне.

Наиболее высокие известные температуры горения:

• дицианоацетилен C4N2 5260 К (4990 °C) в кислороде и до 6000 К (5730 °C) в озоне;
• дициан (CN)2 4525 °C в кислороде.

Так как вода обладает очень большой теплоёмкостью, отсутствие водорода в горючем исключает потери тепла на образование воды и позволяет развить большую температуру.

Гомологический ряд, общая формула и изомерия

Углеводороды ряда алканов обладают сходными физическими и химическими свойствами, но отличаются друг от друга одной или несколькими группами . Такие соединения называют гомологами, а ряд, которому они соответствуют, — гомологическим рядом. Первый в гомологическом ряду алканов расположен метан . , или  Продолжение гомологического ряда связано с последовательным добавлением группы  в углеводородную цепь алкана.

С помощью простой памятки упрощается процесс запоминания названий алканов:

Общая формула гомологического ряда алканов:

С 1 по 4 члены в гомологическом ряде алканов являются газами, с 5 по 17 — вещества-жидкости, а с 18 — соединения в твердом агрегатном состоянии. Любой алкан обладает меньшей полностью, чем вода. Все соединения данного типа не растворяются в воде и не смешиваются с ней.

Отличие изомеров заключается в разном строении углеродного скелета. К примеру, у н-бутана, то есть алкана с линейной углеводородной цепью, есть изомер — изобутан, который имеет разветвленный углеродный скелет.

Бутан:

Изобутан

Когда количество атомов углерода в молекуле возрастает, число изомеров, соответствующих данной формуле, увеличивается. В таблице представлено количество изомеров в ряду алканов.

При наличии связи между атомом углерода в молекуле и четырьмя разными заместителями в виде атомов или атомных групп, существует два соединения с идентичной структурой, отличающиеся пространственным расположением атомов. Молекулы подобных соединений являются зеркальным отражением друг друга. При этом невозможно получить одну молекулу из другой путем вращения. Такой вид пространственной изомерии называется оптической изомерией, или энантиомерией.

В наименовании алканов используют суффикс «–ан».

Алкан с названием 2-метилпропан:

Простейшие алканы такие, как метан, этан, пропан, бутан и изобутан носят тривиальные названия. Начиная с пятиатомного углероводорода, при формулировке названия неразветвленных (нормальных) алканов используют корень греческого числительного, демонстрирующий количество атомов углерода в молекуле, и прибавляют соответствующий суффикс (для алканов — ан, для алкенов — ен). Правила построения названий разветвленных алканов:

1. Выбор главной углеродной цепи с учетом заместителей в виде углеводородных радикалов. При этом для главной цепи характерна наибольшая длина, как на рисунке под буквой «а»:

Главная цепь — самая разветвленная (с наибольшим количеством заместителей), как на рисунке под буквой «а»:

1. Нумерация атомов углерода в главной цепи выполняется так, чтобы атомы углерода, обладающие связью с заместителями, имели минимально возможные номера.
2. Названия радикалов начинаются с цифры, обозначающей их положение относительно главной цепи. К примеру, 2-метилпропан: В том случае, когда заместители идентичны, данные цифры отделяют запятыми. Число аналогичных заместителей обозначают приставками ди- (два), три- (три), тетра- (четыре), пента- (пять).
3. Наименования заместителей, включая приставки и цифры, записывают по алфавиту. К примеру, 2,2-диметил-3-этилпентан.
4. Называют главную углеродную цепь, то есть соответствующий нормальный алкан. Например, 2,2,4-триметил-4-этилгексан:

Газообразный

Пропан относиться к органическим веществам класса алканов. Пропан содержится в природном газе и может быть образован при крекинге нефтепродуктов. Пропан считается одним из самых ядовитых газов.

Физические свойства

Пропан – это бесцветный газ, который слабо растворяется в воде. Точка кипения пропана — 42,1С. При контакте с воздухом пропан образует взрывоопасную смесь (при концентрации паров от 2 до 9,5%). При давлении 760 мм ртутного столба температура возгорания пропана может составить порядка 466 °С.

Химические свойства

Химические свойства пропана аналогичны большинству свойств ряда алканов. К таким свойствам относятся: хлорирование, дегидрирование и так далее.

Применение пропана

Пропан широко используется как топливо для различных нужд. Он является важным компонентом сжиженных углеводородных газов. Используется пропан для производства растворителей и в пищевой промышленности (в качестве пропеллента, добавки E944).

Хладагент

Смесь изобутана (R-600a) и чистого пропана (R-290a) не наносит вред озоновому слою и имеет низкий показатель парникового потенциала (GWP). Поэтому данную смесь широко применяют в качестве хладагента. Эта смесь заменила устаревшие хладагенты в холодильных установках и кондиционерах.

Бутан (C4H10) — как и пропан, относиться к классу алканов. Это органическое соединение, которое очень токсично и вызывает отравление организма человека при вдыхании. В химии обычно бутаном называют смесь н-бутана и его изомера изобутана CH(CH3)3. Название бутан состоит из двух частей, корня «бут-», что с английского языка означает масляная кислота (butyric acid) и окончания «-ан», которое говорит о принадлежности этого вещества к алканам.

Изомерия

Бутан имеет два изомера:

температура плавления, °С

температура кипения, °С

Физические свойства

Бутан представляет собой бесцветный и легковоспламеняемый газ. При нормальном давлении и температуре ниже 0 °C легко сжижается. При повышении давления и обычной температуре — легколетучая жидкость. Растворимость в воде бутана составляет 6,1 мг на 100 миллилитров воды. Бутан при давлении 10 атмосфер и температуре 100 °C может образовывать азеотропное соединение с водой.

Нахождение и получение

Бутан находиться в нефтяном и газовом конденсате (его доля составляет примерно 12%). Получают бутан и методом гидрокаталитического или каталитического крекинга нефтяных фракций. В лабораторных условиях бутан получают по реакции Вюрца:

Применение и реакции

При свободнорадикальном хлорировании получается смесь 2-хлорбутана и 1-хлора. На воздухе при сгорании образуется вода и углекислый газ. Бутан широко используется в качестве смеси с пропаном в зажигалках и газовых баллонах. В них он находиться в сжиженном состоянии и имеет определенный запах из-за наличия в смеси одорантов. Различают «летние» и «зимние» смеси, которые имеют разные составы. Теплота сгорания одного килограмма бутана составляет примерно 45 МДж (12,72 кВт•ч).

При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или того и другого вместе.

Компания Дюпон запатентовала метод получения малеинового ангидрида при каталитическом окислении из н-бутана

н-Бутан является хорошим сырьем для производства бутена, 1,3-бутадиена, которые являются важными компонентом бензина с высоким октановым числом. Чистый бутан используется как хладагент в холодильных установках и кондиционерах. Бутан лучше фреона за счет своей экологичности и безопасности для окружающей среды, но менее производителен, чем фреоновые хладагенты. Бутан зарегистрирован как пищевая добавка E943a в пищевой промышленности, а изобутан как добавка E943b, пропеллент. Эти вещества применяются в дезодорантах.

В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавкиE943a, а изобутан — E943b, как пропеллент, например, в дезодорантах.

Влияние бутана на организм человека

Вдыхание человеком бутана может вызвать сердечную недостаточность и смерть от удушья. Попадание жидкого бутана или струи газа-бутан вызывает охлаждение до минус двадцати градусов, что очень опасно для человека.