Propyne (74-99-7) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Propyne
Ein kleines terminales Alkin, das als verflüssigtes Druckgas geliefert und kommerziell als Spezialbrennstoff und chemischer Grundrohstoff verwendet wird.
| CAS-Nummer | 74-99-7 |
| Familie | Alkine (terminale Acetylene) |
| Typische Form | Verflüssigtes Druckgas |
| Gängige Qualitäten | BP, EP, USP |
Propyne ist ein einfaches aliphatisches ungesättigtes Kohlenwasserstoffmolekül aus der Klasse der terminalen Alkine (Molekularformel C3H4). Strukturell handelt es sich um ein methylsubstituiertes Acetylen (SMILES: CC#C, IUPAC: prop-1-yne). Die Dreifachbindung zwischen Kohlenstoffatomen bewirkt eine lineare Geometrie an den acetylenischen Kohlenstoffatomen mit überwiegender sp-Hybridisierung der beiden terminalen Kohlenstoffe und einer sp2-ähnlichen Charakteristik für das methyltragende Kohlenstoffatom hinsichtlich der sterischen Umgebung. Das Molekül ist insgesamt unpolar (topologische polare Oberfläche = 0) und besitzt weder Wasserstoffbrückendonoren noch -akzeptoren; folglich dominieren zwischenmolekulare Wechselwirkungen durch Dispersionskräfte und schwache dipolare Beiträge der C≡C-Bindung.
Als leichtes, flüchtiges terminales Alkin verhält sich Propyne als brennbares, niedrig siedendes Gas, das unter Druck verflüssigt werden kann. Das terminale acetylenische Wasserstoffatom ist im Vergleich zu aliphatischen C–H-Bindungen relativ sauer, was für die Bildung von Metallacetyliden in Gegenwart reaktiver Metallsalze relevant ist. Propyne wirkt chemisch reduzierend gegenüber starken Oxidationsmitteln, kann instabile Acetylide mit bestimmten Metallen bilden und zersetzt oder detoniert unter Kompression oder Erwärmung unter spezifischen Bedingungen. Seine moderate Lipophilie (log Kow ≈ 0.94; berechnetes XLogP ≈ 0.9) und geringe Wasserlöslichkeit führen zu einer schnellen Verdampfung bei Freisetzung in Wasser oder Boden und einer geringen Neigung zur Bioakkumulation.
Gängige kommerzielle Qualitätsstufen für diese Substanz umfassen: BP, EP, USP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Gemeldete Dichteangaben für flüssigen und gasförmigen Zustand variieren mit dem Aggregatzustand und den Bezugsbedingungen. Beispiele aus experimentellen Berichten umfassen: - Dichte: 0,607 bei \(25\,^\circ\mathrm{C}/4\,^\circ\mathrm{C}\) - Relative Dichte (Wasser = 1): 0,70 - Relative Dampfdichte (Gas) (Luft = 1): 1,41
Diese Werte zeigen, dass Propyne im Dampfzustand schwerer als Luft ist und im kondensierten (flüssigen) Zustand eine spezifische Dichte kleiner 1 im Vergleich zu Wasser besitzt.
Schmelzpunkt
- Gemeldete Werte: \(-102,7\,^\circ\mathrm{C}\) und \(-153\,^\circ\mathrm{F}\).
Wenn ein einzelner, eindeutiger experimenteller Schmelzpunkt benötigt wird, ist kein konsolidierter Wert über diese Messungen hinaus im aktuellen Datenkontext etabliert.
Siedepunkt
- Gemeldete Werte: \(-23,2\,^\circ\mathrm{C}\) und \(-10\,^\circ\mathrm{F}\) bei \(760\ \mathrm{mmHg}\).
Der niedrige Siedepunkt von Propyne ist konsistent mit seiner Handhabung als verflüssigtes Druckgas für Lagerung und Transport.
Dampfdruck
- Gemeldeter Dampfdruck: \(5,2\,\mathrm{atm}\).
- Äquivalente experimentelle Angaben: \(4,31\times 10^{3}\,\mathrm{mmHg}\) bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\); Dampfdruck berichtet als \(521\,\mathrm{kPa}\) bei \(20\,^\circ\mathrm{C}\).
Der sehr hohe Dampfdruck bei Umgebungstemperatur erklärt die Notwendigkeit einer druckdichten Behälterung der flüssigen Form und die schnelle Übergang in die Gasphase bei Freisetzung.
Flammpunkt
- Klassifiziert als brennbares Gas; Flammpunkt ist für gasförmige Stoffe nicht anwendbar.
Propyne bildet innerhalb seiner Brennbarkeitsgrenzen (siehe Sicherheitsabschnitt) leicht brennbare und potenziell explosive Luftgemische.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Experimentelle Löslichkeitsangaben sind konsistent mit einem flüchtigen, niedrigpolaren Gas: - Wasserlöslichkeit angegeben als \(3{,}640\,\mathrm{mg}\,\mathrm{L}^{-1}\) bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\) (auch angegeben als g/100 mL: 0,36). - In einigen qualitativen Beschreibungen als „unlöslich“ angegeben; ebenso als „sehr löslich in Alkohol; löslich in Chloroform und Benzol“ beschrieben.
Die scheinbare Diskrepanz zwischen qualitativen „unlöslich“-Aussagen und einer numerischen Löslichkeit reflektiert das Gasphasenverhalten und die begrenzte thermodynamische Löslichkeit verglichen mit typischen Flüssigkeiten: Propyne verteilt sich stark in der Gasphase und verdampft rasch aus wässrigen Medien (geschätzte Henry-Konstante ≈ \(1,1\times 10^{-2}\,\mathrm{atm}\,\mathrm{m}^{3}\,\mathrm{mol}^{-1}\) abgeleitet aus berichteten Daten), was zu kurzen wässrigen Aufenthaltszeiten führt.
Phasenverhalten: Liegt bei Raumtemperatur gasförmig vor; wird unter Druck als verflüssigtes Druckgas gelagert. Der Dampf ist schwerer als Luft und kann sich in tieferen Bereichen ansammeln, wenn er freigesetzt wird.
Reaktivität und Stabilität
Propyne ist chemisch reaktiv gegenüber starken Oxidationsmitteln (exotherme Reaktionen) und kann empfindliche Metallacetylidverbindungen mit bestimmten Metallen/Salzen (z. B. Silber, Kupfer) bilden; solche Metallacetylide können störempfindlich sein. Berichtete Gefahrensituationen umfassen: - Detonation oder explosive Zersetzung unter erhöhtem Druck (potenzielle explosive Zersetzung bei etwa 4,5–5,6 atm unter bestimmten Bedingungen). - Exotherme Reaktionen mit Oxidationsmitteln sowie Inkompatibilität mit einigen Metalllegierungen (hochkupferhaltige Legierungen) und bestimmten Polymeren. - Zersetzung bei Erhitzung mit Aussendung reizender und toxischer Verbrennungsprodukte (z. B. Kohlenmonoxid).
Aufgrund der acetylenischen Funktionalität sind Reaktionen wie selektive Hydrierung, Additionen an die Dreifachbindung oder metallkatalysierte Kupplungen unter kontrollierten Bedingungen chemisch plausibel; unkontrollierter Kontakt mit Oxidationsmitteln oder reaktiven Metallsalzen ist zu vermeiden.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Verfügbare thermochemische Daten umfassen: - Bildungsenthalpie: \(185.6\,\mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1}\). - Verbrennungsenthalpie: \(-1.8496\times 10^{9}\,\mathrm{J}\,\mathrm{kmol}^{-1}\). - Wärmekapazität (gemessen): \(67.6\,\mathrm{J}\,\mathrm{mol}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\) bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\).
Diese Werte weisen auf eine stark endotherme Bildung und eine große exotherme Reaktion bei vollständiger Verbrennung hin, was für leichte Kohlenwasserstoffbrennstoffe typisch ist.
Weitere berichtete Transport- und thermische Eigenschaften: - Ionisationspotential: \(10.36\,\mathrm{eV}\). - Wärmeleitfähigkeit (Gas, 1 atm, 298 K): \(0.018\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\); flüssig bei 233 K: \(0.16\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\). - Viskosität: Gas bei 298 K: \(8.4\times 10^{-3}\,\mathrm{mPa}\,\mathrm{s}\); flüssig bei 233 K: \(0.26\,\mathrm{mPa}\,\mathrm{s}\).
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Molekularformel: C3H4
- Molekulargewicht: \(40.06\) (nominal; Einheiten konventionell \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\))
Berechnete exakte/monoisotopische Masse: \(40.0313001276\).
LogP und Polarität
- Gemeldeter log Kow: \(0.94\).
- Berechneter XLogP: \(0.9\).
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): 0.
Diese Kennwerte weisen auf eine niedrige Polarität und eine niedrige bis moderate Lipophilie im Vergleich zu größeren Kohlenwasserstoffen hin.
Strukturelle Merkmale
- SMILES: CC#C
- InChI: InChI=1S/C3H4/c1-3-2/h1H,2H3
- InChIKey: MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N
Propyne ist ein terminales Alkin (prop-1-yne) mit einem Methylsubstituenten an einem acetylenischen Kohlenstoff und einem terminalen acetylenischen C–H. Die Dreifachbindung bewirkt Linearität an den acetylenischen Kohlenstoffatomen und führt zu charakteristischen spektroskopischen Merkmalen (IR C≡C-Streckschwingung, 13C-NMR-Verschiebungen, die mit acetylenischen Kohlenstoffen übereinstimmen). Das terminale C–H besitzt eine erhöhte Acidität im Vergleich zu typischen sp3 C–H-Bindungen und kann in Metal–Acetylid-Chemie eingebunden werden.
Identifikatoren und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS-Nummer: 74-99-7
- EG-Nummer: 200-828-4
- Gemeldete UN-Nummern (im Transportkontext verwendet): 3161 (1-PROPYNE) und 1954
- UN-Gefahrenklasse: 2.1 (entflammbares Gas)
- UNII: 086L40ET1B
Weitere Registrierungskennungen und datenbankspezifische IDs sind in verschiedenen institutionellen Registern verzeichnet.
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Übliche Synonyme in Nomenklaturlisten umfassen: - Propyne - Methylacetylene - prop-1-yne - 1-propyne - Methyl acetylene - Propynylidyne - Allylene
Diese Synonyme spiegeln triviale, systematische und historische Benennungskonventionen für die gleiche C3H4-Konnektivität wider.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Repräsentative Verwendungen und Branchenbereiche
Propyne wird als Spezialtreibstoff und als Bestandteil in Brenngasmischungen (z. B. bestimmte Schweiß-/Schnellbrennergase) verwendet. Es dient auch als chemisches Zwischenprodukt in der petrochemischen Verarbeitung sowie in der kleinmaßstäblichen organischen Synthese, wenn ein acetylenisches Bausteinmolekül benötigt wird. Branchen mit potenzieller beruflicher Exposition umfassen die petrochemische Herstellung, Schweiß- und Schneidarbeiten sowie die Produktion chemischer Zwischenprodukte.
Rolle in der Synthese oder Formulierungen
Als terminales Alkin kann Propyne als reaktives C3-Bausteinmolekül in Alkynilierungs- und Hydrierungsreaktionen eingesetzt werden. Es ist aus Crackgasströmen rückgewinnbar und kann in Raffinerie- und Chemieproduktionsprozessen durch Lösungsmittel-Extraktion und selektive Hydrierung aus C3-Gemischen abgetrennt werden. Seine hauptsächliche praktische Rolle in formulierten Produkten besteht als Brennstoffkomponente, bei der der Energiegehalt und die Verbrennungseigenschaften vorteilhaft sind.
Wenn eine prägnante Anwendungssynthese auf Produktspezifikationsebene benötigt wird, wird der Stoff typischerweise aufgrund seiner Flüchtigkeit, Energiedichte und Reaktivität für Brennstoffanwendungen oder als acetylenisches Zwischenprodukt ausgewählt.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Propyne ist bei hohen Konzentrationen erstickend und reizt die Atemwege; Wirkungen auf das zentrale Nervensystem (Schwindel, Kopfschmerzen, Übelkeit, Bewusstlosigkeit) werden bei akuter Inhalation berichtet. Gemeldete berufliche Expositionsgrenzwerte und Toxizitätsschwellen umfassen: - Zulässiger/empfohlener 8-Stunden-TWA-Expositionswert: \(1000\ \mathrm{ppm}\) (berichtet). - Sofort lebens- oder gesundheitsgefährdender Wert (IDLH) (sicherheitsbasiert): \(1700\ \mathrm{ppm}\) (basierend auf einem Prozentsatz des unteren Explosionsgrenzwerts als Vorsorgekriterium). - Untere und obere Explosionsgrenzen in Luft: untere ≈ \(1{,}7\%\) Volumenanteil; obere ≈ \(11{,}7\%\) Volumenanteil.
Tierversuche mit Inhalation zeigen, dass sehr hohe Konzentrationen Anästhesie und Lungenschädigungen verursachen; Effekte umfassen vorübergehende Zentralnervensystemdepression und pulmonale Pathologien bei ausreichend hohen Expositionen. Kontakt mit verflüssigtem Gas kann kryogene Verbrennungen (Frostbeulen) auslösen.
Erste Hilfe: Bei Inhalation frische Luft zuführen und bei Bedarf Atemunterstützung leisten; bei Frostbeulen durch Flüssigkontakt betroffene Stellen sanft spülen und ärztliche Behandlung aufsuchen.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
- Lagerung: Zylinder und Behälter an kühlen, gut belüfteten und feuerfesten Orten fern von Zündquellen lagern; aufrecht lagern und gegen mechanische Beschädigung sichern. Behälter geschlossen halten und vor Wärme schützen, um Druckaufbau zu vermeiden.
- Handhabung: Geschlossene Systeme, explosionsgeschützte elektrische Ausrüstung sowie Erdung/Blitzschutz bei Flüssigtransfers verwenden, um elektrostatische Gefahren zu minimieren. Kontakt mit inkompatiblen Materialien (starke Oxidationsmittel, bestimmte kupferhaltige Legierungen und reaktive Metallsalze, die empfindliche Acetylide bilden können) vermeiden.
- Brand- und Freisetzungsreaktion: Propyne bildet mit Luft leicht entzündliche Gemische; Dämpfe sind schwerer als Luft und können zu Zündquellen wandern und zurückschlagen. Bei größeren Leckagen windabwärts evakuieren und Zündquellen beseitigen; bei Bränden mit unter Druck stehenden Behältern exponierte Gefäße mit Wasserspray kühlen und sicheren Abstand halten.
- Persönliche Schutzausrüstung: Angemessenen Atemschutz bei Konzentrationen nahe oder über den beruflichen Expositionsgrenzen verwenden; kryogen-beständige Handschuhe sowie Gesichts- und Augenschutz beim Umgang mit verflüssigtem Gas zur Vermeidung von Erfrierungen; örtliche Absaugung einrichten, wo sich Dämpfe ansammeln können.
Für detaillierte regulatorische, transportrechtliche und Notfallmaßnahmen konsultieren Sie das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie geltende lokale Vorschriften.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
(Doppelüberschrift gemäß Gliederung beibehalten)
Hinweise zum Umgang mit Druckgasen und Handhabungsempfehlungen fassen zusammen, dass Propyne üblicherweise als verflüssigtes Druckgas transportiert und gelagert wird. Spezifische Empfehlungen umfassen: - Erdung und Blitzschutz aller Fördereinrichtungen zur Vermeidung statischer Aufladungen beim Umgang mit verflüssigtem Material. - Beseitigung von Zündquellen in Bereichen, in denen sich Dämpfe ansammeln können. - Vermeidung von inkompatiblen Materialien für Rohrleitungen oder Behälter (insbesondere bestimmte Kupferlegierungen und reaktive Metallsalze). - Bereitstellung von Notentlüftung, Gasdetektion und geeigneten Brandschutzmaßnahmen; ungerichtete Wasserstrahlen bei Leckagen von verflüssigtem Gas vermeiden.
Für genaue Vorgehensweisen bei Zylinderhandling, Fördermengen und Notfall-Isolationsabstände siehe Notfallpläne der Einrichtung und das Produkt-SDS.
