מתאן נגד פרופאן
מתאן ופרופאן הם החברים הראשון והשלישי במשפחת האלקנים. הנוסחאות המולקולריות שלהם הן CH4 ו-C3H8 בהתאמה. ההבדל העיקרי בין מתאן ופרופאן הוא המבנה הכימי שלהם; מתאן מכיל רק אטום פחמן אחד וארבעה אטומי מימן בעוד שפרופאן מכיל שלושה אטומי פחמן עם שמונה אטומי מימן. התכונות הכימיות והפיזיקליות שלהם משתנות עקב הבדל זה.
מהו מתאן?
מתאן, הידוע גם כקרבן, גז טבעי, גז ביצות, פחמן טטרהידריד או מימן קרביד, הוא החבר הקטן ביותר במשפחת האלקנים.הנוסחה הכימית שלו היא CH4 (ארבעה אטומי מימן קשורים לאטום פחמן אחד). זהו מרכיב מרכזי בגז טבעי. מתאן הוא גז חסר צבע, חסר ריח וחסר טעם. ניתן להציתו בקלות מכיוון שהאדים שלו קלים יותר מהאוויר.
מתאן ניתן למצוא באופן טבעי מתחת לאדמה ומתחת לקרקעית הים. המתאן האטמוספרי נחשב לגז חממה. מתאן מתפרק ל-CH3– עם מים באטמוספירה.
מה זה פרופאן?
Propane הוא החבר השלישי במשפחת אלקאן. הנוסחה המולקולרית שלו היא C3H6, והמסה המולקולרית שווה ל-44.10 g·mol−1 הוא קיים כגז בטמפרטורה ובלחץ סטנדרטיים, אך הוא יכול להידחס לנוזל נייד. פרופאן אינו קיים באופן טבעי, אך הוא מתקבל מתהליך זיקוק הנפט וכתוצר לוואי של עיבוד גז טבעי.
פרופן הוא חומר גזי חסר צבע, חסר ריח, לא רעיל ודליק ונוסף חומר ריח מסחרי לזיהוי נזילות.
מה ההבדל בין מתאן ופרופאן?
מאפיינים של מתאן ופרופאן
מבנה מולקולרי:
מתאן: הנוסחה המולקולרית של מתאן היא CH4,והיא דוגמה למולקולה טטרהדרלית עם ארבעה קשרי C–H שוות ערך (קשרי סיגמא). המבנה שלו מופיע להלן.
Propane: הנוסחה המולקולרית של האתאן היא C3H8,והמבנה שלה ניתן להלן.
מאפיינים כימיים:
בעירה:
מתאן: מתאן בוער בלהבה כחולה-בהירה שאינה זוהרת המייצרת פחמן דו חמצני ומים בנוכחות עודף אוויר או חמצן. זוהי תגובה אקזותרמית ביותר; לפיכך, זהו דלק מצוין.
CH4(g) + 2O2 → CO2 + 2H 2O + 890 kJ/mol
הוא נשרף חלקית לגז פחמן חד חמצני (CO) בנוכחות לא מספיק אוויר או חמצן.
2CH4(g) + 3O2 → 2CO + 2H2O + energy
פרופן: גם פרופאן נשרף בצורה דומה לשאר האלקנים. הוא נשרף לחלוטין בנוכחות עודף חמצן המייצר מים ופחמן דו חמצני.
C3H8 + 5O2 → 3CO2+ 4H2O + 2220 kJ/mol
בהיעדר מספיק חמצן לתהליך הבעירה, הוא נשרף באופן חלקי לפחמן חד חמצני ו/או פחמן פיח.
2 C3H8 + 9O2 → 4CO2 + 2CO + 8H2O + heat
OR
C3H8 + 9O2 → 3C + 4H2O + heat
שריפת פרופאן היא הרבה יותר נקייה מבעירה של בנזין, אבל לא נקייה כמו זו של גז טבעי.
תגובות:
מתאן: מתאן מציג תגובות החלפה עם הלוגנים. בתגובות אלה, אטום מימן אחד או יותר מוחלפים במספר שווה של אטומי הלוגן וזה נקרא "הלוגן". הוא מגיב עם כלור (Cl) וברום (Br) בנוכחות אור שמש.
כאשר תערובת של מתאן וקיטור מועברת דרך ניקל מחומם (1000 K) הנתמך על משטח אלומינה, הוא יכול לייצר מימן.
פרופן: פרופאן מציג גם תגובות הלוגנציה בתנאים מיוחדים ומייצר מוצרים שונים בפרופורציות שונות.
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 → CH3-CH2-CH2Cl (45%) + CH3-CHCl-CH3 (55%)
CH3-CH2-CH3 + Br 2 → CH3-CH2-CH2Br (3%) + CH3-CHBr-CH3 (97%)
שימושים במתאן ופרופאן
מתאן: מתאן משמש בתהליכים כימיים תעשייתיים רבים (כדלק, גז טבעי, גז טבעי נוזלי) והוא מועבר כנוזל מקורר.
פרופן: פרופאן משמש בדרך כלל כדלק במנועים, תנורים, תנורים ניידים, לפידי גז אוקסי, מחממי מים, מייבשי כביסה ולחימום בבתים. זהו אחד מגזי הנפט הנוזלי כגון בוטאן, פרופילן ובוטילן.
הגדרות:
תגובה אקזותרמית: תגובה אקסותרמית היא תגובה כימית המשחררת אנרגיה על ידי אור או חום.
תגובות החלפה: תגובת החלפה היא תגובה כימית הכוללת עקירה של קבוצה תפקודית אחת בתרכובת כימית והחלפתה בקבוצה תפקודית אחרת.
