Пропин (74-99-7) Физические и химические свойства
Пропин
Небольшой терминальный алкин, поставляемый в виде сжиженного компримированного газа и используемый в промышленности как специализированное топливо и химическое сырьё.
| Номер CAS | 74-99-7 |
| Класс веществ | Алкины (терминальные ацетилены) |
| Типичная форма | Сжиженный компримированный газ |
| Основные марки | BP, EP, USP |
Пропин — простой алифатический ненасыщенный углеводород класса терминальных алкинов (молекулярная формула C3H4). По структуре представляет собой метилзамещённый ацетилен (SMILES: CC#C, IUPAC: проп-1-ин). Тройная связь между атомами углерода формирует линейную геометрию у ацетиленовых углеродов с преобладанием sp-гибридизации у двух терминальных углеродов и sp2-подобным характером у метильно-связанного углерода с точки зрения стерической среды. Молекула в целом неполярна (топологическая полярная поверхность = 0), не содержит доноров или акцепторов водородных связей; её межмолекулярные взаимодействия доминируют за счёт дисперсионных сил и слабых дипольных вкладов, связанных с C≡C связью.
Как лёгкий летучий терминальный алкин, пропин является воспламеняющимся газом с низкой температурой кипения, который можно сжижать под давлением. Терминальный ацетиленовый водород относительно кислый по сравнению с алифатическими C–H связями, что важно для образования металлоацетилидов в присутствии реакционноспособных металлических солей. Пропин химически восстановительный по отношению к сильным окислителям, может образовывать нестабильные ацетилиды с некоторыми металлами, а при сжатии или нагревании способен разлагаться или детонировать при определённых условиях. Его умеренная липофильность (log Kow ≈ 0.94; вычисленный XLogP ≈ 0.9) и низкая растворимость в воде обусловливают быструю испаряемость при попадании в воду или почву и низкую склонность к биоаккумуляции.
Распространённые коммерческие марки для данного вещества включают: BP, EP, USP.
Основные физические свойства
Плотность
Отчёты о плотности жидкости и газа варьируются в зависимости от состояния и эталонных условий. Примеры из экспериментальных данных: - Плотность: 0.607 при \(25\,^\circ\mathrm{C}/4\,^\circ\mathrm{C}\) - Относительная плотность (вода = 1): 0.70 - Относительная плотность пара (воздух = 1): 1.41
Эти значения указывают, что в паровой фазе пропин тяжелее воздуха, а в сжиженном (жидком) состоянии имеет удельный вес ниже, чем у воды.
Температура плавления
- Сообщённые значения: \(-102.7\,^\circ\mathrm{C}\) и \(-153\,^\circ\mathrm{F}\).
При необходимости точного одного значения температуры плавления в имеющихся данных отсутствует единое консолидированное значение, превышающее указанные измерения.
Температура кипения
- Сообщённые значения: \(-23.2\,^\circ\mathrm{C}\) и \(-10\,^\circ\mathrm{F}\) при \(760\ \mathrm{ммHg}\).
Низкая температура кипения пропина соответствует его обращению как сжиженного компримированного газа для хранения и транспортировки.
Давление пара
- Заявленное давление пара: \(5.2\,\mathrm{атм}\).
- Эквивалентные экспериментальные значения: \(4.31 \times 10^{3}\,\mathrm{ммHg}\) при \(25\,^\circ\mathrm{C}\); давление пара также указано как \(521\,\mathrm{kПа}\) при \(20\,^\circ\mathrm{C}\).
Очень высокое давление пара при комнатной температуре объясняет необходимость сжатия в сосуд и быстрый переход в газовую фазу при высвобождении.
Температура вспышки
- Классифицирован как воспламеняющийся газ; температура вспышки неприменима для газа.
Пропин легко образует воспламеняющиеся и потенциально взрывоопасные смеси с воздухом в пределах своих пределов воспламеняемости (см. раздел Безопасность).
Химические свойства
Растворимость и фазовое поведение
Экспериментальные данные о растворимости соответствуют летучему, низкополярному газу: - Растворимость в воде составляет \(3{,}640\,\mathrm{мг}\,\mathrm{л}^{-1}\) при \(25\,^\circ\mathrm{C}\) (также указано как г/100 мл: 0.36). - В некоторых качественных описаниях указано как «нерастворимый»; также описывается как «очень растворимый в спирте; растворимый в хлороформе и бензоле».
На первый взгляд противоречивое качественное описание «нерастворимый» и числовая растворимость отражают поведение в газовой фазе и ограниченную термодинамическую растворимость по сравнению с типичными жидкостями: пропин сильно распределяется в паровую фазу и быстро испаряется из водных сред (оценочная константа Генри ≈ \(1.1\times 10^{-2}\,\mathrm{атм}\,\mathrm{м}^{3}\,\mathrm{моль}^{-1}\), вычисленная на основе имеющихся данных), обеспечивая короткое время пребывания в воде.
Фазовое состояние: при нормальных условиях — газ; хранится как сжиженный компримированный газ под давлением. Пар плотнее воздуха и при высвобождении может скапливаться в низинах.
Реакционная способность и стабильность
Пропин химически реакционноспособен по отношению к сильным окислителям (экзотермические реакции) и способен образовывать чувствительные металлоацетилиды с некоторыми металлами/солями (например, серебром, медью); такие металлоацетилиды чувствительны к удару. Сообщаемые опасные свойства включают: - Детонацию или взрывное разложение при повышенных давлениях (может взрываться при примерно 4.5–5.6 атмосферах по определённым условиям). - Экзотермические реакции с окислителями и несовместимость с некоторыми металлическими сплавами (высокосеребряные сплавы) и некоторыми полимерами. - Разложение при нагревании с выделением раздражающих и токсичных продуктов горения (например, оксида углерода).
Ввиду ацетиленовой функциональности возможны реакции селективного гидрирования, присоединения по тройной связи и каталитического металл-опосредованного слияния при контролируемых условиях; следует избегать неконтролируемого контакта с окислителями и реакционноспособными металлическими солями.
Термодинамические данные
Стандартные энтальпии и теплоёмкость
Доступные термохимические свойства: - Энтальпия образования: \(185.6\,\mathrm{кДж}\,\mathrm{моль}^{-1}\). - Теплота сгорания: \(-1.8496 \times 10^{9}\,\mathrm{Дж}\,\mathrm{кмоль}^{-1}\). - Теплоёмкость (отчёт): \(67.6\,\mathrm{Дж}\,\mathrm{моль}^{-1}\,\mathrm{К}^{-1}\) при \(25\,^\circ\mathrm{C}\).
Эти значения показывают сильно эндотермическое образование и значительную экзотермию при полном сгорании, что характерно для лёгких углеводородных топлив.
Другие термодинамические и транспортные свойства: - Потенциал ионизации: \(10.36\,\mathrm{эВ}\). - Теплопроводность (газ, 1 атм, 298 К): \(0.018\,\mathrm{Вт}\,\mathrm{м}^{-1}\,\mathrm{К}^{-1}\); жидкость при 233 К: \(0.16\,\mathrm{Вт}\,\mathrm{м}^{-1}\,\mathrm{К}^{-1}\). - Вязкость: газ при 298 К: \(8.4 \times 10^{-3}\,\mathrm{мПа}\,\mathrm{с}\); жидкость при 233 К: \(0.26\,\mathrm{мПа}\,\mathrm{с}\).
Молекулярные параметры
Молекулярная масса и формула
- Молекулярная формула: C3H4
- Молекулярная масса: \(40.06\) (номинальная; единицы традиционно \( \mathrm{г}\,\mathrm{моль}^{-1}\))
Вычисленная точная/моноизотопная масса: \(40.0313001276\).
LogP и полярность
- Сообщённый log Kow: \(0.94\).
- Вычисленный XLogP: \(0.9\).
- Топологическая полярная поверхность (TPSA): 0.
Эти показатели указывают на низкую полярность и умеренно-низкую липофильность по сравнению с более крупными углеводородами.
Структурные характеристики
- SMILES: CC#C
- InChI: InChI=1S/C3H4/c1-3-2/h1H,2H3
- InChIKey: MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N
Пропин — это терминальный алкин (проп-1-ин) с метильным заместителем на одном из ацетиленовых углеродных атомов и терминальным ацетиленовым C–H. Тройная связь обеспечивает линейность вокруг ацетиленовых углеродных атомов и способствует характерным спектроскопическим признакам (ИК-спектр с растяжением C≡C, сдвиги в 13C ЯМР, соответствующие ацетиленовым углеродам). Терминальный C–H обладает повышенной кислотностью по сравнению с типичными sp3 C–H связями и может участвовать в металл-ацетилидной химии.
Идентификаторы и синонимы
Реестровые номера и коды
- Номер CAS: 74-99-7
- Номер EC: 200-828-4
- Сообщаемые номера ООН (используемые в транспортных контекстах): 3161 (1-PROPYNE) и 1954
- Класс опасности ООН: 2.1 (легковоспламеняющийся газ)
- UNII: 086L40ET1B
Дополнительные идентификаторы и база данных специфические ID зарегистрированы в различных институциональных реестрах.
Синонимы и структурные наименования
Общие синонимы, встречающиеся в номенклатурных списках: - Пропин - Метилацетилен - проп-1-ин - 1-пропин - Метиловый ацетилен - Пропинилидил - Аллилен
Эти синонимы отражают тривиальные, систематические и исторические наименования для одной и той же C3H4 структуры.
Промышленные и коммерческие применения
Представительные области применения и отраслевые сектора
Пропин используется как специализированное топливо и как компонент топливных газовых смесей (например, в некоторых смесях для сварочных горелок). Также применяется в качестве химического интермедиата в нефтехимической переработке и в мелкомасштабном органическом синтезе, где необходим ацетиленовый строительный блок. Отрасли с вероятным профессиональным воздействием включают нефтехимическое производство, сварочные и резательные работы, а также производство химических интермедиатов.
Роль в синтезе или составах
Как терминальный алкин, пропин может выступать реакционноспособным строительным блоком C3 в реакциях алкинилирования и гидрогенирования. Он восстанавливается из потоков крекингового газа и может отделяться от C3 смесей методами экстракции растворителем и селективного гидрогенирования в условиях нефтепереработки и химического производства. Основная практическая роль в сформулированных продуктах — компонент топлива, при этом его энергетическая плотность и характеристики горения являются преимуществом.
Если требуется краткое резюме применения на уровне технических характеристик, вещество обычно выбирают для топливных целей или в качестве ацетиленового интермедиата, исходя из его летучести, энергетической плотности и реакционной способности, описанных выше.
Обзор по безопасности и обращению
Острая и профессиональная токсичность
Пропин является удушающим газом при высоких концентрациях и раздражителем дыхательных путей; зарегистрированы депрессивные эффекты на центральную нервную систему (головокружение, головная боль, тошнота, потеря сознания) при остром вдыхании. Сообщаемые профессиональные предельно допустимые уровни и пороги токсичности включают: - Допустимая/Рекомендуемая среднесменная концентрация (8 часов TWA): \(1000\ \mathrm{ppm}\) (сообщается). - Порог немедленной опасности для жизни и здоровья (IDLH) (основанный на безопасности): \(1700\ \mathrm{ppm}\) (на основе доли нижнего предела взрываемости как предупредительного критерия). - Нижний и верхний пределы воспламенения (взрываемости) в воздухе: нижний ≈ \(1.7\%\) по объему; верхний ≈ \(11.7\%\) по объему.
Исследования на животных при ингаляционном воздействии показывают, что очень высокие концентрации вызывают анестезию и раздражение легких; наблюдаются временная депрессия центральной нервной системы и патология легочной ткани при достаточно высоких дозах. Контакт с сжиженным газом может вызвать криогенные ожоги (обморожение).
Первая помощь: при вдыхании — вывести пострадавшего на свежий воздух и при необходимости обеспечить поддержание дыхания; при обморожении от контакта с жидким газом — аккуратно промыть поражённые участки и обратиться за медицинской помощью.
Рекомендации по хранению и обращению
- Хранение: хранить баллоны и сосуды в прохладных, хорошо вентилируемых, огнеупорных помещениях вдали от источников зажигания; хранить в вертикальном положении и надежно закреплять от механических повреждений. Держать контейнеры закрытыми и защищёнными от нагрева для предотвращения избыточного давления.
- Обращение: использовать закрытые системы, взрывозащищённое электрическое оборудование и заземление/сшивку при переливе жидкости для минимизации опасности статического электричества. Избегать контакта с несовместимыми материалами (сильными окислителями, некоторыми медьсодержащими сплавами и реакционноспособными солями металлов, образующими чувствительные ацетилиды).
- Действия при пожаре и авариях: пропин образует воспламеняющиеся смеси с воздухом; пары тяжелее воздуха и могут перемещаться к источникам зажигания с обратным распространением пламени. В случае больших разливов — эвакуировать вниз по ветру и исключить источники возгорания; при пожарах с участием сосудов под давлением охлаждать открытые сосуды водяным туманом, сохраняя безопасное расстояние.
- Средства индивидуальной защиты: использовать соответствующие респираторные средства при возможных концентрациях, приближающихся к или превышающих ПДК; применять криогенные перчатки и средства защиты лица/глаз при обращении со сжиженным газом для предупреждения обморожений; обеспечивать локальную вытяжную вентиляцию там, где может накапливаться пар.
Для получения подробных нормативных, транспортных классификаций и руководств по аварийному реагированию ознакомьтесь с паспортом безопасности (SDS) продукта и применимым местным законодательством.
Рекомендации по хранению и обращению
(дублирующий заголовок сохранён согласно структуре)
Учитывая, что пропин обычно транспортируется и хранится как сжиженный сжатый газ, рекомендации включают: - Заземление и сшивку всего передающего оборудования для предотвращения накопления статического электричества при работе с сжиженным материалом. - Устранение источников зажигания в местах возможного скопления паров. - Избегание использования несовместимых материалов для трубопроводов и оборудования (в частности, некоторых медных сплавов и реактивных солей металлов). - Обеспечение аварийной вентиляции, газоанализаторов и соответствующих мер тушения пожаров; не направлять струи незамкнутой воды непосредственно на разливы сжиженного газа.
Для точных процедур обращения с баллонами, норм скорости перекачки и аварийных зон изоляции обращайтесь к аварийным планам предприятия и паспортам безопасности (SDS) продукта.
