Русская Википедия:Бутан (вещество)
Шаблон:Другие значения Шаблон:Вещество Бута́н (C4H10) — органическое соединение, углеводород класса алканов. В химии название используется в основном для обозначения н-бутана. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана CH(CH3)3. Название происходит от корня «бут-» (французское название масляной кислоты — Шаблон:Lang-fr2, от Шаблон:Lang-grc[1]) и суффикса «-ан» (принадлежность к алканам). Вдыхание бутана вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов, при разделении попутного нефтяного газа, «жирного» природного газа. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен, малотоксичен, имеет специфический характерный запах, обладает наркотическими свойствами. По степени воздействия на организм газ относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасные) по ГОСТ 12.1.007-76[2]. Вредно воздействует на нервную систему[3]. При использовании в токсикомании может вызывать сильное привыкание.
Изомерия
Бутан имеет два изомера:
| название | формула | структурная формула | температура плавления, °С | температура кипения, °С |
|---|---|---|---|---|
| н-бутан | CH3–CH2–CH2–CH3 | Файл:Butane simple.svg | −138,3 | −0,5 |
| изобутан | CH(CH3)3 | Файл:I-Butane-2D-Skeletal.svg | −159,6 | −11,7 |
Физические свойства
- Бутан — бесцветный горючий газ, со специфическим запахом, при нормальном давлении легко сжижаем от −0,5 °C, замерзает при −138 °C; при повышенном давлении и обычной температуре — легколетучая жидкость. Критическая температура +152 °C, критическое давление 3,797 МПа.
- Растворимость в воде — 6,1 мг в 100 мл (для н-бутана, при 20 °C), значительно лучше растворяется в органических растворителях[4]). Может образовывать азеотропную смесь с водой при температуре около 100 °C и давлении 10 атм.
- Плотность жидкой фазы — 580 кг/м³[5]
- Плотность газовой фазы при нормальных условиях — 2,703 кг/м³.
- Теплота сгорания 45,8 МДж/кг (2657 кДж/моль (см.[6]).
Плотность бутана существенно зависит от температуры [7].
Нахождение и получение
- Можно получить путем электролиза пропионовой кислоты:
- <chem>2C2H5COO- = 2CO2 + C4H10</chem>
Сероочистка (демеркаптанизация) бутановой фракции
Прямогонную бутановую фракцию необходимо очищать от сернистых соединений, которые в основном представлены метил- и этил- меркаптанами. Метод очистки бутановой фракции от меркаптанов заключается в щёлочной экстракции меркаптанов из углеводородной фракции и последующей регенерации щёлочи в присутствии гомогенных или гетерогенных катализаторов кислородом воздуха с выделением дисульфидного масла.
Применение и реакции
При свободнорадикальном хлорировании образует смесь 1-хлор- и 2-хлорбутана. Их соотношение хорошо объясняется разницей в прочности связей С—Н в позиции 1 и 2 (425 и 411 кДж/моль).
При полном сгорании на воздухе образует углекислый газ и воду. Бутан применяется в смеси с пропаном в зажигалках, в газовых баллонах в сжиженном состоянии. Температура кипения бутана −0,5 °C, значительно выше, чем у пропана (−42 °C), поэтому в чистом виде его можно использовать только в теплом климате. Иногда используются «зимние» и «летние» смеси с различным составом (в летних бутана до 50%, в зимних — не больше 15%). Теплота сгорания 1 кг — 45,7 МДж (12,72 кВт·ч).
- <math>\mathsf{2C_4H_{10} + 13O_2 \rightarrow 8CO_2 + 10H_2O}</math>
При недостатке кислорода образуется сажа, угарный газ или их смесь:
- <math>\mathsf{2C_4H_{10} + 5O_2 \rightarrow 8C + 10H_2O}</math>
- <math>\mathsf{2C_4H_{10} + 9O_2 \rightarrow 8CO + 10H_2O}</math>
Фирмой DuPont разработан метод получения малеинового ангидрида из н-бутана при каталитическом окислении:
- <math>\mathsf{2C_4H_{10} + 7O_2 \rightarrow 2C_4H_2O_3 + 8H_2O}</math>
н-Бутан — сырьё для получения бутилена, 1,3-бутадиена, компонент бензинов с высоким октановым числом. Бутан высокой чистоты и особенно изобутан может быть использован в качестве хладагента в холодильных установках. Производительность таких систем немного ниже, чем фреоновых, но бутан безопасен для окружающей среды, в отличие от фреоновых хладагентов.
В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E943a, а изобутан — E943b, как пропеллент.
Безопасность
Легковоспламеним. Пределы взрываемости 1,4—9,3 % в воздухе по объёму. ПДК в воздухе рабочей зоны — 300 мг/м³.
См. также
Примечания
Литература
Ссылки
- ↑ В свою очередь, Шаблон:Lang-grc «масло» происходит от Шаблон:Lang-grc2 «корова, вол» и Шаблон:Lang-grc2 «сыр».
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)Шаблон:Недоступная ссылка
- ↑ Химическая энциклопедия Т1, М. 1988, стр. 331, Статья «Бутаны»
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
