Propin
Propin (Methylacetylen) ist ein ungesättigter, aliphatischer Kohlenwasserstoff aus der homologen Reihe der Alkine mit der Summenformel C3H4. Es ist ein farbloses, hochentzündliches Gas. Für Lagerung und Transport wird Propin komprimiert, es muss dabei stabilisiert werden.
Herstellung
Propin kann durch die Dehydrohalogenierung von Dihalogenpropanen<ref name="Heisig">G. B. Heisig, H. M. Davis: Physical Constants of Dimethylacetylene. In: J. Amer. Chem. Soc. 57, 1935, S. 339–340. doi:10.1021/ja01305a031.</ref> oder 2-Halogenpropenen<ref>C. Friedel; L.: J. Liebigs Ann. Chem. 134 (1865) 263.</ref> gewonnen werden. Es kann auch durch Isomerisierung von Allen in Gegenwart von Basen hergestellt werden.<ref>Vorlage:ZNaturforsch</ref> Technisch wird das Gas aus der C3-Fraktion von Crackgasen mittels Lösungsmittelextraktion gewonnen.<ref>D. Sohns: Linde Reports Science and Technology. 30, 1979, S. 21.</ref><ref>Linde AG: US 4 701 190 (1986), EP 0 224 748 (1986).</ref>
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Propin schmilzt bei −102,7 °C und siedet bei −23,2 °C. Es hat einen charakteristischen Geruch. Es ist schwerer als Luft. Mit einer positiven molaren Bildungsenthalpie von 183,4 kJ/mol handelt es sich um eine endotherme Verbindung.<ref name="Wagman" /> In Wasser ist es nahezu unlöslich. In Alkoholen ist es gut löslich.
Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in kPa, T in K) mit A = 4,95219, B = 1226,123 und C = −1,926 im Temperaturbereich von 161,5 K bis 254,3 K<ref>W. A. van Hook: Vapor Pressures of the Methylacetylenes, H3CCCH, H3CCCD, D3CCCH, and D3CCCD. In: J. Chem. Phys. 46, 1967, S. 1907–1918.</ref> bzw. mit A = 4,03069, B = 818,384 und C = −46.457 im Temperaturbereich von 249,8 K bis 398 K<ref>D. R. Stull: Vapor Pressure of Pure Substances – Organic Compounds. In: Ind. Eng. Chem. 39, 1947, S. 517–540. doi:10.1021/ie50448a022.</ref>.
Wichtige thermodynamische Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle aufgelistet:
| Eigenschaft | Typ | Wert [Einheit] |
|---|---|---|
| Standardbildungsenthalpie | ΔfH0gas | 183,4 kJ·mol−1<ref name="Wagman">D. D. Wagman, J. E. Kilpatrick, K. S. Pitzer, F. D. Rossini: Heats, equilibrium constants, and free energies of formation of the acetylene hydrocarbons through the pentynes, to 1,500° K. In: J. Res. NBS. 35, 1945, S. 467–496.</ref> |
| Standardverbrennungsenthalpie | ΔcH0gas | 1938,94 kJ·mol−1<ref name="Ullmann">Buckl, K.; Meiswinkel, A.: Propyne, in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2008; Vorlage:DOI.</ref> |
| Wärmekapazität | cp | 60,73 J·mol−1·K−1 (25 °C)<ref>Selected Values of Properties of Chemical Compounds. Thermodynamics Research Center, Texas A&M University, College Station, Texas, 1997.</ref> als Gas |
| Tripelpunkt | Ttriple | 168,5 K<ref>O. Maass, C. H. Wright: Some physical properties of hydrocarbons containing two and three carbon atoms. In: J. Am. Chem. Soc. 43, 1921, S. 1098–1111.</ref> |
| Kritische Temperatur | TC | 402,4 K<ref name="Tsonopoulos">C. Tsonopoulos, D. Ambrose: Vapor-Liquid Critical Properties of Elements and Compounds. 6. Unsaturated Aliphatic Hydrocarbons. In: J. Chem. Eng. Data. 41, 1996, S. 645–656.</ref> |
| Kritischer Druck | PC | 56,3 bar<ref name="Tsonopoulos" /> |
| Kritisches Volumen | VC | 0,1635 l·mol−1<ref name="Tsonopoulos" /> |
| Kritische Dichte | ρC | 6,12 mol·l−1<ref name="Tsonopoulos" /> |
Chemische Eigenschaften
An der sehr reaktiven Dreifachbindung finden vor allem Additionsreaktionen statt. Wie alle endständigen Alkine besitzt Propin schwach saure Eigenschaften.
Mit starken Basen kann aber auch ein Dianion erzeugt werden.<ref>K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore: Organische Chemie. 4. Auflage. Wiley-VCH, 2007, ISBN 978-3-527-31380-8, S. 41.</ref>
Durch Umsetzung mit Alkylhalogeniden ergeben sich 2-Alkine. So erhält man durch die Reaktion von Propin mit Methyliodid 2-Butin (Dimethylacetylen).<ref name="Heisig" />
Propin steht im Gleichgewicht mit Propadien:
H3C−C≡CH ⇌ H2C=C=CH2
Sicherheitstechnische Kenngrößen
Propin bildet leicht entzündliche Gas-Luft-Gemische. Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,8 Vol.‑% (38 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 16,8 Vol.‑% (280 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG). Die Mindestzündenergie beträgt 0,11 mJ.<ref name="BG RCI T033">BG RCI-Merkblatt T 033 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Jedermann-Verlag, 2009, ISBN 978-3-86825-103-6.</ref><ref name="Chen">Hsu-Fang Chen, Chan-Cheng Chen: A quantitative structure activity relationship model for predicting minimum ignition energy of organic substance in J. Loss Prev. Proc. Ind. 67 (2020) 104227, Vorlage:DOI.</ref> Die Grenzspaltweite wurde mit 0,74 mm bestimmt. Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIB. Die Zündtemperatur beträgt 340 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2.<ref>E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref> Analog zum Acetylen neigt Propin als endotherme Verbindung zum explosiven Selbstzerfall bei höheren Temperaturen und Drücken.<ref>F. Fitzgerald: Decomposition of Methyl Acetylene. In: Nature. 186, 1960, S. 386–387. doi:10.1038/186386a0.</ref>
Verwendung
Propin kann zusammen mit seinem Isomer Propadien (Allen) als Schweiß- und Schneidgas (MAPP-Gas) verwendet werden. Es ist weiterhin ein wichtiges Zwischenprodukt in der organischen Synthese, z. B. für die Herstellung von Vinylverbindungen.
Weblinks
Einzelnachweise
<references />