Perché propano stoccato in serbatoi per la casa, ma il gas naturale non è

Per ottenere una quantità utile di carburante gassoso in un serbatoio di dimensioni ragionevoli, devi fluidificarlo. Alcuni combustibili sono più facili da liquefare di altri. Secondo il libro di testo Chimica organica di Joseph M. Hornback, il propano ha un punto di ebollizione di -44° F (-42° C) a pressione atmosferica, ma metano (gas naturale), ha un punto di ebollizione di -260° F (-162° C) a pressione atmosferica. Ciò significa che il metano deve essere raffreddato a una temperatura molto inferiore rispetto al propano per essere trasformato in un liquido che può essere immagazzinato in un serbatoio. Le molecole di propano sono costituite da tre atomi di carbonio legati in una catena con otto atomi di idrogeno legati a questi atomi di carbonio. In contrasto, una molecola di metano è solo un atomo di carbonio legato a quattro atomi di idrogeno. Le molecole di metano hanno un alto grado di simmetria. Di conseguenza, non hanno un dipolo elettrico permanente. Il legame tra dipoli permanenti è il meccanismo di legame dominante tra le molecole mentre si liquefanno per molte sostanze come l'acqua. Simmetria del metano, e quindi mancanza di un dipolo elettrico permanente, significa che le sue molecole possono legarsi solo attraverso un effetto molto più debole noto come forza di dispersione di Londra o forza di van der Waals. In questo effetto, le molecole inducono dipoli temporanei l'una nell'altra, e questi dipoli poi si legano. Perché questo meccanismo di legame è così debole, le molecole di metano devono essere raffreddate a bassa temperatura finché non sono ancora sufficienti per legarsi e formare un liquido. In contrasto, il propano non richiede una temperatura così bassa per liquefarsi.

Ma il propano domestico di solito non viene mantenuto allo stato liquido da una bassa temperatura. Anziché, viene utilizzata l'alta pressione. Per mantenere il propano un liquido a temperatura ambiente (70°F o 21°C), deve essere tenuto in un serbatoio ad una pressione di circa 850 kPa. Questo può essere ottenuto con un robusto serbatoio di metallo. In contrasto, per mantenere il metano un liquido a temperatura ambiente è necessario un serbatoio in grado di mantenere una pressione di circa 32,000 kPa. I serbatoi metallici domestici non possono sopportare questa pressione. In breve, il metano non viene immagazzinato nei serbatoi domestici perché la simmetria della sua molecola rende difficile la liquefazione. In linea di principio potresti immagazzinare il metano in un serbatoio allo stato gassoso, ma il metano ha una densità così bassa allo stato gassoso che non è possibile immagazzinarne una quantità utilizzabile. Anziché, il gas naturale viene lavorato e immagazzinato negli impianti di raffineria e quindi pompato alle abitazioni allo stato gassoso attraverso i tubi. Le proprietà dei diversi combustibili di base sono riassunte di seguito, mostrando bene l'andamento delle pressioni del liquido a temperatura ambiente. Si noti che le pressioni sono approssimative.

Carburante
Punto di ebollizione (° C)
Tensione di vapore a 21°C (kPa)

Metano
CH4
-162
32000

Etano
C2H6
-89
3800

Propano
C3H8
-42
850

Butano
C4H10
0
230

Pentano
C5H12
36
60

Esano
C6H14
69
17

Eptano
C7H16
98
5

Ottano
C8H18
126
1

Credito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/05/02/perché-il-propano-è-immagazzinato-nei-serbatoi-domestici-ma-il-gas-naturale-non-è-/