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Propan

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Strukturformel
Strukturformel von Propan

Strukturformel von Propan
Strukturformel mit allen gezeichneten Atomen (oben) –
vereinfachte Skelettformel (unten)
Allgemeines
Name Propan
Andere Namen
Summenformel C3H8
Kurzbeschreibung

farb- und geruchloses Gas[3]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 74-98-6
EG-Nummer 200-827-9
ECHA-InfoCard 100.000.753
PubChem 6334
ChemSpider 6094
Wikidata Q131189
Eigenschaften
Molare Masse 44,10 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte
  • 2,01 g·l−1 (gasförmig, 0 °C, 1013 hPa)[3]
  • 0,5812 g·cm−3 (flüssig, am Siedepunkt)[3]
Schmelzpunkt

−187,7 °C[3]

Siedepunkt

−42,1 °C[3]

Dampfdruck

0,836 MPa (20 °C)[3]

pKS-Wert

51[4]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser (75 mg·l−1 bei 20 °C)[3]

Dipolmoment

0,084 D[5] (2,8 · 10−31 C · m)

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[6] ggf. erweitert[3]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 220​‐​280
P: 210​‐​377​‐​381​‐​403[3]
MAK

DFG/Schweiz: 1000 ml·m−3 bzw. 1800 mg·m−3[3][7]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−103,8 kJ/mol[8]

Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Propan ist ein farbloses, brennbares Gas und gehört zu den Kohlenwasserstoffen. Es steht in der homologen Reihe der Alkane an dritter Stelle. Natürlich kommt Propan in Erdgas vor. Genutzt wird es vor allem als Brennstoff zum Heizen, für die Warmwassererzeugung, zum Kochen und Grillen, als Treibstoff für Fahrzeuge und Heißluftballons. Daneben dient es als Ausgangsprodukt zur Herstellung von Ethylen und Propylen, als Kältemittel sowie als Treibgas für Spraydosen und Softairwaffen. Propan ist nicht giftig, wirkt jedoch in höheren Konzentrationen erstickend. Gefahren gehen außerdem von der Brennbarkeit aus. Propan weist den niedrigsten Schmelzpunkt aller organischen Verbindungen auf.

Vorkommen

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Propan ist ein natürlich vorkommendes Gas. Es entsteht zusammen mit anderen Kohlenwasserstoffen wie Erdöl und Butan durch die Zersetzung und Reaktion organischer Stoffe innerhalb langer Zeiträume.[9] Je nach Herkunft entält Erdgas unter 1 % bis etwas über 2 % Propan.[10] Extraterrestrisch wurde Propan im Rahmen der Rosetta-Mission im Schweif des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko nachgewiesen.[11]

Herstellung und Gewinnung

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Die Propanherstellung geschieht durch Trennung und Sammlung des Gases aus seinen Erdölquellen. Propan wird durch Abtrennung von der Erdgasphase von Erdöl und durch Raffination von Rohöl aus petrochemischen Gemischen isoliert. Beide Prozesse beginnen, wenn unterirdische Ölfelder durch Bohren von Ölquellen erschlossen werden. Das Kohlenwasserstoffgemisch wird aus dem Bohrloch in eine Gasfalle geleitet, die den Strom in Rohöl und Gas trennt, das Erdbenzin, Flüssiggase und Erdgas enthält. Das Gemisch von Flüssiggasen kann als Gemisch verwendet oder weiter in seine drei Teile Butan, Isobutan und Propan getrennt werden.[9] Industriell wird Propan bei der Förderung von Erdgas als Nebenprodukt gewonnen und in einer Erdölraffinerie beim Cracken von Erdöl hergestellt.[12]

Im Labor kann Propan durch eine Addition von Wasserstoff an Propen synthetisiert werden:[13]

Synthese von Propen
Synthese von Propen

Damit die Additionsreaktion ablaufen kann, werden Katalysatoren aus Nebengruppenmetallen verwendet. Dazu eignen sich die neun Metalle aus der Eisen-, Nickel- und Cobalt-Gruppe. Die höchste katalytische Aktivität haben (in absteigender Reihenfolge): Rhodium, Iridium, Ruthenium, Platin, Palladium und Nickel.[13]

Eigenschaften

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Propan ist ein farbloses Gas, hat einen Schmelzpunkt von −187,7 °C und einen Siedepunkt von −42,1 °C. Die kritische Temperatur liegt bei 96,8 °C[12], der kritische Druck bei 4,2 MPa[12] und die kritische Dichte bei 0,22 g/cm3[12].

Der Dampfdruck bzw. Sättigungsdampfdruck von Propan in Abhängigkeit der Temperatur [14] lässt sich mit hinreichender Genauigkeit ( < 4 % im Bereich −50 °C bis 96 °C) nach folgender Gleichung[15] berechnen:

.

Propan kristallisiert in der Raumgruppe P21/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2.[16][17] Dabei ist die Packung der Moleküle ziemlich schlecht, die Raumfüllung beträgt bei 90 K nur 58,55 %. Das ist mit ein Grund dafür, dass Propan den niedrigsten Schmelzpunkt aller organischen Verbindungen hat.[18]

Es löst sich nur wenig in Wasser: bei 20 °C zu 75 mg·l−1.[3]

Reaktionen

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Propan verbrennt mit ausreichend viel Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser:[19]

Wenn nicht genügend Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung vorhanden ist, tritt eine unvollständige Verbrennung auf. Neben Kohlenstoffdioxid, Wasser und Wärme entsteht dann aber auch Kohlenstoffmonoxid.[19]

Verwendung

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Energiequelle

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Propangasflasche US-amerikanischer Bauart (tiefgezogenes Stahlblech, äquatorial verschweißt) für etwa 10 kg netto
Transport von Propantanks für Einzelhäuser

Propan wird als Flüssiggas gespeichert und für Brenner sowie zum Heizen eingesetzt.[20] Im Privatbereich wird Propan zum Heizen, zur Warmwassererzeugung und zum Kochen verwendet.[21] Eine weitere typische Anwendung sind Campingkocher und Gasgrills.[22] Zusammen mit Butan ist es Bestandteil von Autogas, das als Treibstoff verwendet wird.[12]

Auch im unternehmerischen Bereich wird es zum Heizen und für Warmwasser eingesetzt. Neben Straßenfahrzeugen wird es auch zum Betrieb von Gabelstaplern genutzt. Eine weitere Anwendung sind Generatoren.[21] Propan ist der Standard-Brennstoff für Heißluftballons.[23] Im landwirtschaftlichen Bereich wird es ebenfalls zum Heizen (z. B. von Viehställen) verwendet sowie zum Betrieb von Geräten und Landmaschinen und zum Trocknen von geernteten Produkten.[22]

Chemische Industrie

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Eine mengenmäßig wichtige Verwendung von Propan ist die industrielle Weiterverarbeitung zu Ethylen und Propylen. Daneben kann es auch zur Herstellung von BTX-Aromaten verwendet werden.[12] Propan wird zusammen mit Silan als Precursor zur Gasphasen-Abscheidung von Siliciumcarbid verwendet.[24]

Kältemittel

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Als Kältemittel[12] hat es die Bezeichnung R-290 und wird in Kühlgeräten und Wärmepumpen[25] eingesetzt. In Australien wurde Propan bis 2010 schon in über 1.000.000 Auto-Klimaanlagen eingesetzt.[26] Propan hat ein niedriges Treibhauspotenzial (ca. ein Fünfzigstel der gleichen Menge Kohlenstoffdioxid[27]).

Sonstiges

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Propan wird zusammen mit Butan als Treibgas in Sprühdosen verwendet, um Fluorchlorkohlenwasserstoffe zu ersetzen.[12] Daneben wird es auch als Treibgas in Softair-Waffen genutzt.[28] Es ist als Lebensmittelzusatzstoff (E944) zugelassen für Pflanzenöl-Backsprays für den Profi-Bereich.[29]

Gelegentlich wird Propan als Lösungsmittel in Industrie und organischen Synthesen verwendet.[12] Druckverflüssigtes Propan eignet sich zur schonenden Extraktion von Pflanzenölen.[30]

Lagerung

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Gasbehälter zur Speicherung von Propan

Propan wird unter Druck verflüssigt in Gasflaschen oder Tanks aus Metall oder Verbundwerkstoffen gelagert. Der Flascheninnendruck wird ausschließlich durch den Dampfdruck der Verbindung bestimmt und ist nur abhängig von der Umgebungstemperatur. Er ist folglich nicht vom Füllgrad der Druckgasflasche bestimmt und beträgt zum Beispiel 4,7 bar bei 0 °C, 8,4 bar bei 20 °C und 17,1 bar bei 50 °C.[31]

Gefahren

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Propan ist für sich gesehen nicht giftig.[32] Wird jedoch die Atemluft eines Menschen durch Propan (teilweise) ersetzt, so kann es durch die Verdrängung des Sauerstoffes zu einer Sauerstoffunterversorgung bis hin zum Ersticken kommen.[12] Im Zusammenhang mit dem Schnüffeln von Propan und Butan sind Todesfälle bekannt.[33]

Propan ist hochentzündlich und bildet zwischen einem Volumenanteil von 2,12 % bis 9,35 % in Luft explosionsfähige Gemische.[12] Mit einer Mindestzündenergie von 0,25 mJ sind Gas-Luft-Gemische extrem zündfähig.[34] Seine Zündtemperatur liegt bei 470 °C (nach DIN 51794).[3] Der Heizwert beträgt 93 MJ·m−3[12] oder 46,35 MJ/kg (12,88 kWh/kg).

Literatur

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  • Geert Oldenburg: Propan – Butan. Springer 1955, OCLC 17854737.
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Commons: Propan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Propan – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  • Informationsblatt zu chemisch-physikalischen Eigenschaften der Flüssiggase Propan und Butan. (PDF; 349 kB) Deutscher Verband Flüssiggas e. V., Dezember 2022, abgerufen am 30. Juli 2024.
  • Technische Daten Flüssiggas. RVV Bachert KG, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 4. Juni 2009;.

Einzelnachweise

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  1. ↑ Eintrag zu PROPANE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 21. Februar 2020.
  2. ↑ Eintrag zu E 944: Propane in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 11. August 2020.
  3. ↑ a b c d e f g h i j k l Eintrag zu Propan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016. (JavaScript erforderlich)
  4. ↑ March, Jerry, 1929-1997.: March's advanced organic chemistry : reactions, mechanisms, and structure. 6th ed. Wiley-Interscience, Hoboken, N.J. 2007, ISBN 978-0-471-72091-1.
  5. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Permittivity (Dielectric Constant) of Gases, S. 6-188.
  6. ↑ Eintrag zu Propane in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  7. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 74-98-6 bzw. Propan), abgerufen am 2. November 2015.
  8. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-24.
  9. ↑ a b Advameg, Inc.: Propane
  10. ↑ Jens Perner: Die langfristige Erdgasversorgung Europas: Analysen und Simulationen mit dem Angebotsmodell EUGAS. Oldenbourg Industrieverlag, 2002, ISBN 3-486-26536-9, S. 14 (google.de [abgerufen am 28. Dezember 2025]).
  11. ↑ Andrew D. Morse, Queenie H. S. Chan: Observations of Cometary Organics: A Post Rosetta Review. In: ACS Earth and Space Chemistry. Band 3, Nr. 9, 19. September 2019, S. 1773–1791, doi:10.1021/acsearthspacechem.9b00129.
  12. ↑ a b c d e f g h i j k l Eintrag zu Propan. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 30. Mai 2014.
  13. ↑ a b R Mann: Hydrogenation of propylene over group VIII metals. In: Journal of Catalysis. Band 15, Nr. 1, September 1969, S. 1–7, doi:10.1016/0021-9517(69)90002-5.
  14. ↑ Dampfdrucktabelle: R 290 (Propan). (PDF; 304 kB) TEGA – Technische Gase und Gasetechnik GmbH, 9. Januar 2020, abgerufen am 24. Juli 2024.
  15. ↑ Klaus Kurth, Otto-Ernst Fischer, Günter Bodewell: Flüssiggas-Handbuch. 3. Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1986, ISBN 3-342-00074-0, S. 37.
  16. ↑ Roland Boese, Hans-Christoph Weiss, Dieter Bläser: The Melting Point Alternation in the Short-Chain n-Alkanes: Single-Crystal X-Ray Analyses of Propane at 30 K and of n-Butane to n-Nonane at 90 K. In: Angewandte Chemie International Edition. 38, 1999, S. 988, doi:10.1002/(SICI)1521-3773(19990401)38:7<988::AID-ANIE988>3.0.CO;2-0.
  17. ↑ Visualisierung Räumliche Darstellung von Molekülen und Kristallstrukturen bei log-web.de, abgerufen am 28. Juni 2016.
  18. ↑ Marcin Podsiadło, Anna Olejniczak, and Andrzej Katrusiak: Why Propane? The Journal of Physical Chemistry C, 2013, 117, 4759–4763.
  19. ↑ a b Elgas Ltd.: LPG Gas Blog
  20. ↑ Osei-Wusu Achaw, Eric Danso-Boateng: Chemical and Process Industries: With Examples of Industries in Ghana. Springer Nature, 2021, ISBN 978-3-03079139-1, S. 240 (google.de [abgerufen am 28. Dezember 2025]).
  21. ↑ a b Sloan, Michael: 2016 Propane Market Outlook. Propane Education and Research Council;
  22. ↑ a b Facts about propane. (PDF) Abgerufen am 28. Dezember 2025.
  23. ↑ U. S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration (U.S.): Balloon Flying Handbook 2008. Government Printing Office, ISBN 978-0-16-086943-3, S. 2.5 (google.de [abgerufen am 28. Dezember 2025]).
  24. ↑ Carl-Mikael Zetterling: Process Technology for Silicon Carbide Devices. IET, 2002, ISBN 0-85296-998-8, S. 34 (google.de [abgerufen am 28. Dezember 2025]).
  25. ↑ Manfred Petz (Hrsg.): Kohlenwasserstoffe als Kältemittel. Expert-Verlag, 1995, ISBN 3-8169-1186-2, S. 59–76.
  26. ↑ Umweltbundesamt: Natural Refrigerants for mobile Air-Conditioning in Passenger Cars.
  27. ↑ Chris Smith (United Kingdom), Zebedee R. J. Nicholls (Australia), Kyle Armour (United States of America), William Collins (United Kingdom), Piers Forster (United Kingdom), Malte Meinshausen (Australia/Germany), Matthew D. Palmer (United Kingdom), Masahiro Watanabe (Japan): The Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks and Climate Sensitivity Supplementary Material. (PDF) In: IPCC. Abgerufen am 14. August 2024.
  28. ↑ Brian J. Heard: Forensic Ballistics in Court: Interpretation and Presentation of Firearms Evidence. John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-1-119-96268-7, S. 27 (google.de [abgerufen am 28. Dezember 2025]).
  29. ↑ Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 in der konsolidierten Fassung vom 31. Oktober 2022
  30. ↑ Mohamed Fawzy Ramadan: Edible Oil Blends: Chemistry, Functionality, and Health Aspects. Academic Press, 2025, ISBN 978-0-443-24851-1, S. 288 (google.de [abgerufen am 25. Dezember 2025]).
  31. ↑ DGUV Publikationen: Umgang mit ortsbeweglichen Flüssiggasflaschen im Brandeinsatz, abgerufen am 6. Juni 2020.
  32. ↑ CDC - Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH): Propane - NIOSH Publications and Products. 2. November 2018, abgerufen am 27. November 2022 (amerikanisches Englisch).
  33. ↑ NIDA Research Monograph. National Institute on Drug Abuse, 1976, S. 193 (google.de [abgerufen am 28. Dezember 2025]).
  34. ↑ 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, doi:10.1016/j.jlp.2020.104227.
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