البروبان هو غاز متعدد الاستخدامات يستخدم في الطهي والتدفئة وتزويد المركبات بالوقود. إنه نظيف الاحتراق وفعال ومتوفر بسهولة، مما يجعله خيارًا شائعًا للعديد من التطبيقات.
| اسم الأيوباك | البروبان |
| الصيغة الجزيئية | C3H8 |
| CAS رقم | 74-98-6 |
| المرادفات | ثنائي ميثيل ميثان، ن-بروبان، بروبيل هيدريد |
| إنتشي | إنتشي = 1S/C3H8/c1-3-2/h3H2.1-2H3 |
خصائص البروبان
صيغة البروبان
صيغة البروبان هي C3H8، مما يشير إلى أنه يتكون من ثلاث ذرات كربون وثماني ذرات هيدروجين. تمثل هذه الصيغة الكيميائية البسيطة تركيبة غاز البروبان.
البروبان الكتلة المولية
تبلغ الكتلة المولية لهيدريد البروبيل حوالي 44.1 جرامًا لكل مول. يتم الحصول عليه عن طريق إضافة الكتل الذرية للذرات المكونة له: ثلاث ذرات كربون بكتلة مولية 12.01 جرام لكل مول وثماني ذرات هيدروجين بكتلة مولية 1.01 جرام لكل مول.
نقطة غليان البروبان
تبلغ درجة غليان هيدريد البروبيل حوالي -42.1 درجة مئوية (-43.8 درجة فهرنهايت). نقطة الغليان المنخفضة نسبيًا تسمح لها بالتبخر بسهولة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مثل الطهي والتدفئة.
نقطة انصهار البروبان
تبلغ نقطة انصهار هيدريد البروبيل حوالي -187.7 درجة مئوية (-305.9 درجة فهرنهايت). عند درجة الحرارة هذه، يخضع هيدريد البروبيل لتغير طوري من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
كثافة البروبان جم / مل
تبلغ كثافة بروبيل هيدريد حوالي 0.493 جرام لكل مليلتر (جم / مل) عند درجة الحرارة والضغط القياسيين. تساهم هذه الكثافة المنخفضة نسبيًا في طبيعته الغازية، مما يسمح بتخزينه ونقله في شكل مضغوط أو مسال.
الوزن الجزيئي للبروبان
يبلغ الوزن الجزيئي لهيدريد البروبيل حوالي 44.1 وحدة كتلة ذرية (amu). ويتم حسابه عن طريق جمع الكتل الذرية للذرات المكونة له، مع الأخذ في الاعتبار ذرات الكربون الثلاث للجزيء وثماني ذرات هيدروجين.
هيكل البروبان
يتكون هيدريد البروبيل من ثلاث ذرات كربون مرتبطة ببعضها البعض في سلسلة، حيث ترتبط كل ذرة كربون بذرتي هيدروجين. يمنح هذا الهيكل الخطي هيدريد البروبيل شكله المميز وترتيب ذراته.
ذوبان البروبان
يعتبر بروبيل هيدريد قابل للذوبان بشكل سيئ في الماء، مما يعني أن ذوبانه محدود في هذا المذيب. ومع ذلك، فهو قابل للذوبان بشدة في المذيبات العضوية مثل البنزين والإيثانول. تعتمد قابليته للذوبان على عوامل مثل درجة الحرارة والضغط.
| مظهر | غاز عديم اللون |
| جاذبية معينة | 1.88 (الهواء = 1) |
| لون | لا يوجد |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | 44.1 جرام/مول |
| كثافة | 0.493 جم/مل |
| نقطة الانصهار | -187.7 درجة مئوية (-305.9 درجة فهرنهايت) |
| نقطة الغليان | -42.1 درجة مئوية (-43.8 درجة فهرنهايت) |
| نقطة فلاش | -104 درجة مئوية (-155 درجة فهرنهايت) |
| الذوبان في الماء | ضعيف الذوبان |
| الذوبان | قابل للذوبان في المذيبات العضوية |
| ضغط البخار | 8.7 أجهزة الصراف الآلي عند 20 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 1.55 (الهواء = 1) |
| pKa | ~50 (تقديري) |
| الرقم الهيدروجيني | غير قابل للتطبيق |
سلامة البروبان والمخاطر
على الرغم من أن هيدريد البروبيل غاز متعدد الاستخدامات ومستخدم على نطاق واسع، فإنه يشكل أيضًا بعض المخاطر المتعلقة بالسلامة. وتتطلب طبيعته القابلة للاشتعال اتخاذ الاحتياطات اللازمة في التعامل والتخزين والاستخدام. تعتبر التهوية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لمنع تراكم غاز البروبيل هيدريد، والذي يمكن أن يسبب حريقًا أو انفجارًا. يجب توخي الحذر للتأكد من أن خزانات ومعدات البروبيل هيدريد في حالة جيدة ويتم صيانتها بشكل صحيح. يجب معالجة تسربات البروبيل هيدريد على الفور، حيث أن الغاز عديم الرائحة، ولكن يتم إضافة رائحة للكشف عنها. من المهم اتباع احتياطات السلامة، مثل تجنب اللهب المكشوف بالقرب من مناطق تخزين هيدريد البروبيل واستخدام الأجهزة التي تعمل بالبروبيل هيدريد في أماكن جيدة التهوية.
| رموز الخطر | غاز قابل للاشتعال |
| وصف الأمان | يُحفظ بعيداً عن اللهب المكشوف، يُستخدم في مناطق جيدة التهوية، يُخزن في حاويات معتمدة، يجب التعامل معه بحذر |
| معرفات الأمم المتحدة | أ 1978 |
| رمز النظام المنسق | 2711.12.00 |
| فئة الخطر | فئة 2.1 – الغازات القابلة للاشتعال |
| مجموعة التعبئة | مجموعة التعبئة الثانية |
| تسمم | البروبان لا يعتبر ساما |
طرق تصنيع البروبان
يمكن لطرق مختلفة تصنيع بروبيل هيدريد. الطريقة الشائعة هي تكرير النفط الخام والغاز الطبيعي. تقوم عملية التكرير بفصل هيدريد البروبيل عن الهيدروكربونات الأخرى الموجودة في خليط النفط أو الغاز من خلال التقطير التجزيئي. تستخدم هذه الطريقة نقاط غليان مختلفة للهيدروكربونات لعزل هيدريد البروبيل.
طريقة أخرى هي معالجة الغاز الطبيعي. ومن خلال تعريض الغاز الطبيعي، المكون بشكل أساسي من الميثان ، للتكسير بالبخار، يمكن تحويله إلى بروبيل هيدريد. تقوم هذه العملية بخلط الغاز الطبيعي مع البخار وتسخينه عند درجات حرارة عالية لتفكيك جزيئات الميثان إلى جزيئات هيدروكربونية أصغر، بما في ذلك هيدريد البروبيل.
يمكن أيضًا الحصول على هيدريد البروبيل كمنتج ثانوي للعمليات الصناعية الأخرى. على سبيل المثال، أثناء إنتاج الإيثيلين والبروبيلين ، يمكن توليد هيدريد البروبيل كمنتج مساعد.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساهم العمليات البيولوجية في تخليق هيدريد البروبيل. يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة إنتاج هيدريد البروبيل عن طريق تخمير المواد العضوية. يقوم الباحثون بتطوير هذه الطريقة كنهج أكثر استدامة وصديقة للبيئة لإنتاج هيدريد البروبيل.
باختصار، يتضمن تخليق هيدريد البروبيل التكرير، والتكسير بالبخار، وتوليد المنتجات الثانوية، والتخمير البيولوجي. تتيح هذه الطرق إنتاج هيدريد البروبيل من النفط الخام أو الغاز الطبيعي أو المواد العضوية، مما يجعله متاحًا بسهولة لمختلف التطبيقات الصناعية والمنزلية.
استخدامات البروبان
يجد بروبيل هيدريد مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب طبيعته وخصائصه المتنوعة. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة لبروبيل هيدريد:
- التدفئة السكنية: يعمل البروبيل هيدريد كوقود نظيف لتدفئة المنازل وتوفير الحرارة خلال الأشهر الباردة.
- الطبخ: يعمل هيدريد البروبيل على تشغيل المواقد والأفران والشوايات، مما يوفر تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة وتسخينًا سريعًا للطهي.
- العمليات الصناعية: تستخدم الصناعات هيدريد البروبيل في عمليات مثل قطع المعادن واللحام وصناعة الزجاج والتجفيف.
- توليد الطاقة: تعمل المولدات التي تعمل بهيدريد البروبيل كمصدر احتياطي موثوق للكهرباء في حالة انقطاع التيار الكهربائي، خاصة في المناطق النائية.
- النقل: تستخدم المركبات، بما في ذلك الرافعات الشوكية والحافلات ومركبات الأساطيل، هيدريد البروبيل كوقود بديل لتقليل الانبعاثات وفعالية التكلفة.
- الزراعة: تستخدم المزارع هيدريد البروبيل في مهام مثل تجفيف المحاصيل وتدفئة الدفيئات الزراعية ومكافحة الآفات.
- الترفيه: يعمل بروبيل هيدريد على تشغيل الأنشطة الخارجية مثل التخييم وتدفئة المركبات الترفيهية والطهي والشوايات المحمولة، مما يوفر مصدر طاقة مناسبًا ومحمولًا.
- أنظمة الماء الساخن: توفر سخانات المياه التي تعمل بوقود البروبيل هيدريد تسخينًا فعالاً وسريعًا للاستخدام السكني والتجاري.
- تدفئة حمامات السباحة: تشتهر سخانات البروبيل هيدريد بتدفئة حمامات السباحة وإطالة موسم السباحة.
- المعيشة خارج الشبكة: تستخدم المنازل أو الكبائن خارج الشبكة البروبيل هيدريد للتدفئة والطهي وتشغيل الأجهزة بدون كهرباء.
- دافع الأيروسول: يستخدم هيدريد البروبيل كوقود دافع في منتجات الأيروسول مثل معطرات الجو والمبيدات الحشرية وطلاءات الرش.
يسلط تنوع التطبيقات الضوء على أهمية هيدريد البروبيل كوقود موثوق ونظيف ومتعدد الاستخدامات في مختلف الصناعات وفي الحياة اليومية.
أسئلة:
س: كيف يتم تصنيع البروبان؟
ج: تعمل معالجة الغاز الطبيعي وتكرير النفط الخام على توليد هيدريد البروبيل بشكل أساسي كمنتج ثانوي باستخدام طرق مثل التقطير التجزيئي والتكسير بالبخار.
س: هل يتحلل البروبان بمرور الوقت؟
ج: بروبيل هيدريد مركب مستقر ولا يتحلل بمرور الوقت، مما يجعله مناسبًا للتخزين والاستخدام على المدى الطويل.
س: كيف يمكنني استخدام موقد البروبان؟
ج: لاستخدام موقد البروبيل هيدريد، تأكد من التهوية الكافية، وقم بتوصيل خزان البروبيل هيدريد، وافتح الصمام، وأشعل الموقد واضبط اللهب إلى المستوى المطلوب.
س: هل غاز البروبان سام؟
ج: لا يعتبر هيدريد البروبيل سامًا، ولكنه يمكن أن يحل محل الأكسجين في المناطق سيئة التهوية، مما يسبب مخاطر الاختناق.
س: أين يمكنني شراء البروبان بالقرب مني؟
ج: يمكن شراء بروبيل هيدريد من محطات الوقود، أو متاجر تحسين المنازل، أو موردي بروبيل هيدريد، أو من تجار التجزئة عبر الإنترنت، اعتمادًا على موقعك.
س: ما هو البروبان؟
ج: بروبيل هيدريد هو غاز عديم اللون والرائحة قابل للاشتعال، وغالباً ما يستخدم كوقود للتدفئة والطهي والتطبيقات الصناعية المختلفة.
س: هل البروبان متجدد؟
ج: يُشتق هيدريد البروبيل في المقام الأول من الوقود الأحفوري غير المتجدد، مثل الغاز الطبيعي والنفط الخام، ولا يعتبر متجددًا.
س: هل C3H8 قطبي؟
ج: C3H8 (هيدريد البروبيل) غير قطبي نظرًا لأن روابط الكربون والهيدروجين لها سالبية كهربية مماثلة، مما يؤدي إلى توزيع شحنة متماثل بشكل عام.
س: ما هو C3H8؟
ج: C3H8 هي الصيغة الجزيئية لهيدريد البروبيل، وهو هيدروكربون غازي يتكون من ثلاث ذرات كربون وثماني ذرات هيدروجين.
س: إذا تفاعل 5.0 مول من C3H8، فما عدد جزيئات الماء التي تتكون؟
ج: عند حرق هيدريد البروبيل، ينتج لكل مول من C3H8 ثلاثة مولات من الماء. وبالتالي، فإن 5.0 مول من C3H8 سوف ينتج 15.0 مول من جزيئات الماء.
س: ماذا ينتج عند احتراق غاز البروبان C3H8؟
ج: الماء إلى جانب ذلك، ثاني أكسيد الكربون (CO2) هو المنتج الرئيسي للاحتراق الكامل لهيدريد البروبيل (C3H8).
س: ما عدد مولات البروبان C3H8 التي تحتوي على 5.93 × 10^20 ذرة كربون؟
ج: يحتوي المول الواحد من هيدريد البروبيل (C3H8) على 3 مولات من ذرات الكربون. لذا، فإن 5.93 × 10^20 ذرة كربون تتوافق مع 1.97 × 10^20 مول من هيدريد البروبيل.
س: هل C3H8 قابل للذوبان في الماء؟
ج: هيدريد البروبيل (C3H8) قليل الذوبان في الماء بسبب طبيعته غير القطبية، مما يؤدي إلى تفاعلات ضعيفة بين الجزيئات.
س: ما عدد مولات الماء التي سيتم إنتاجها إذا تم حرق 6.75 جم من البروبان، C3H8، في التفاعل؟
ج: بواسطة قياس العناصر الكيميائية، فإن النسبة المولية لهيدريد البروبيل إلى الماء المحترق هي 1:3. ولذلك، فإن 6.75 جم من بروبيل هيدريد ستنتج 3.75 مول (أو 67.5 جم) من الماء.
س: ما هي معادلة الاحتراق الكامل للبروبان (C3H8) الموزونة بشكل صحيح؟
ج: يمثل C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O المعادلة المتوازنة بشكل صحيح للاحتراق الكامل لهيدريد البروبيل.
س: ما عدد الإلكترونات (الإجمالية) اللازمة لرسم بنية لويس للبروبان، C3H8؟
ج: يتطلب رسم بنية لويس لهيدريد البروبيل (C3H8) إجمالي 26 إلكترونًا تكافؤًا لتمثيل الرابطة بشكل صحيح.