что такое бутан в химии

Бутан

Характеристики и физические свойства бутана

Бутан практически не растворим в воде, так как его молекулы малополярны и не взаимодействуют с молекулами воды. Он хорошо растворяется в неполярных органических растворителях, таких как бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и др.

Рис. 1. Строение молекулы бутана.

Таблица 1. Физические свойства бутана.

Плотность (0 o С), г/см 3

Температура плавления, o С

Температура кипения, o С

Получение бутана

Основными источникамибутанаявляются нефть и природный газ. Его можно выделить фракционной перегонкой природного газа или бензиновой фракции нефти.

В лабораторных условиях бутан получают следующими способами:

— гидрированием непредельных углеводородов

— по реакции щелочного плавления солей одноосновных органических кислот

— взаимодействием галогеналканов с металлическим натрием (реакция Вюрца)

Химические свойства бутана

В обычных условиях бутан не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Для бутана наиболее характерны реакции, протекающие по радикальному механизму. Энергетически более выгоден гомолитический разрыв связей C-H и C-C, чем их гетеролитический разрыв.

Все химические превращения бутана протекают с расщеплением:

Источник

Бутан, получение, свойства, химические реакции

Бутан, получение, свойства, химические реакции.

Бутан, C₄H₁₀ – органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Образуется также при крекинге нефтепродуктов.

Бутан, формула, газ, характеристики:

Химическая формула бутана C₄H₁₀. Имеет два изомера н-бутан и изобутан. В химии название «бутан» используется в основном для обозначения н-бутана. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана.

Строение молекулы н-бутана:

Строение молекулы изобутана:

Бутан – бесцветный газ, без вкуса, со специфическим характерным запахом.

Пожаро- и взрывоопасен.

Мало растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Малотоксичен, но оказывает вредное воздействие на человека – на нервную систему (отравление, рвота, возможен летальный исход), обладает наркотическими свойствами, может вызвать удушье и сердечную аритмию, вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата. Класс опасности четвертый.

Физические свойства бутана:

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства бутана:

Бутан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства бутана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы бутана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный бутил CH₃-CH·-CH₃, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома :

Br₂ → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование бутана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

При избытке кислорода:

Получение бутана. Химические реакции – уравнения получения бутана:

Бутан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

Применение и использование бутана:

– в качестве топлива в смеси с пропаном в быту для приготовления пищи, транспортных средствах, в отопительных приборах и т.п.;

– н-бутан используется как сырьё в химической и нефтехимической промышленности для получения бутилена, 1,3-бутадиена, компонентов бензинов с высоким октановым числом, для производства других химических веществ;

– в пищевой промышленности как пищевая добавка E943a и E943b (изобутан), последний используется в качестве пропеллента;

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

Источник

Химические свойства бутана уравнения. Изобутан: формула, свойства, применение

Главная / Пищевые добавки (Е) / Антифламинги (пеногасители, Е-900-Е-999) и другие вещества

Время на чтение: 7 мин

О бутане слышал любой, кто хоть раз пользовался газовым фонарем, туристической плитой или зажигалкой. Аэрозольные упаковки с растительными сливками и пищевыми красителями, пенами для бритья и лаками для волос также невозможно представить без органического газа.

Безопасный в целом продукт в больших концентрациях может стать причиной серьезной легочной дисфункции.

Что такое фреон R600a или изобутан

Хладагент R600a (изобутан, хладон 600а) – природный газ. Имеет нулевой потенциал разрушения озонового слоя Земли и минимальное влияние на парниковый эффект. Является альтернативой вышедшему из употребления фреону R12.

Химическая формула фреона r-600a аналогичная бутану, природному газу. Бутан является хладагентом R600. Приставка в названии изо- обозначает что при одинаковом химическом составе, молекулы газа имеют разное строение. Это обозначается буквой «а» в классификации хладагента.

Слева — молекула изобутана, справа — бутана. Темные шарики соответствуют атомам углерода, светлые — водорода.

Получение бутана. Химические реакции – уравнения получения бутана:

Так как бутан в достаточном количестве содержится в природном газе, попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке.

Бутан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

CH3-CH2-CH=CH2 + H2 → CH3-CH2-CH2-CH3 (kat = Ni, Pt или Pd, повышенная to).

C4H9I + HI → C4H10 + I2 (повышенная to);

C4H9Br + H2 → C4H10 + HBr.

2C2H5Br + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr;

2C2H5Cl + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaCl.

Суть данной реакции в том, что две молекулы галогеналкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.

C4H9-COOH + NaOH → C4H10 + Na2CO3 (повышенная to);

C4H9-COONa + NaOH → C4H10 + NaHCO3.

История вопроса

Благодаря хорошим характеристикам хладагент R600a (HC 600a) использовался в холодильниках с начала 20 века. После появления хладагента R12, изобутан перестали использовать из-за того, что его требовалось много, 200-400 грамм в одном бытовом холодильнике.

В больших объемах хладон r600a был пожароопасным в таких количествах. В случае утечки он мог воспламениться от открытого огня, электрической искры и привести к пожару. На десятилетия изобутан был забыт.

В 20 веке холодильная техника постоянно совершенствовалась. К 1990 годам для работы системы бытового холодильника нужно было не более 150 грамм изобутана. К тому же, после подписания Монреальского протокола, хладагент R12 стали выводить из обращения. Фреон R600a стал основным хладагентом для бытовой холодильной и морозильной техники.

Производство R600a, изобутана (n-бутана)

Хладагент R600a получают путем перестройки молекул бутана (R600). Этот процесс называется изомеризацией. В молекуле сохраняется количество атомов водорода и углерода, но меняется их геометрическая структура.

Изомеризация бутана происходит в бутамерной установке с помощью катализатора из платины или других редкоземельных металлов. В процессе только часть газа преобразуется в n-бутан. Полученная смесь пропускается через ректификационную колонну деизобутанизации, в которой R600a отделяется от R600.

Бутамерная установка Honeywell.

Пропорции газов

Для топливной смеси бутан является более калорийным топливом, а пропан выступает в качестве сжиженного газа, который испаряется при низких температурах. Поэтому соотношение пропана и бутана в смеси зависит от климатических условий региона, в которых пропан-бутан используется, а также времени года.

Чем ниже температура, тем больше пропана должно быть в смеси (не менее 70—80%), тогда пропан обеспечит наилучшее испарение газа и, следовательно, топливо будет стабильно и надежно подаваться к потребителю.

А вот летом можно использовать смесь с содержанием пропана, не превышающим 40%. Если вы набираете топливо летом, а использовать его планируете зимой, то обратите свое внимание на газ с 60-70-процентным содержанием пропана.

Физические свойства фреона R600a, изобутана

R600-a – бесцветный газ без запаха. У него низкая температура кипения, что позволяет использовать его в климатической и охладительной технике. В его состав не входит хлор и фтор, в отличие от таких газов как R12 и R134a.

Газ хладагент R600a пожароопасен. При его хранении, транспортировке и использовании необходимо соблюдать технику безопасности. Под высоким давлением его температура воспламенения снижается. В обычный фреоновый баллон закачивают 5,45 кг изобутана, в 2,5 раза меньше чем r134a (тетрафторэтана) или r12.

Сырьем для производства изобутана служат природные газы, добываемые из недр Земли. Его можно получить из продуктов переработки нефти, крекинга, других процессов преобразования углеводородов.

Благодаря характеристикам хладон r600a используется в качестве компонента хладагентов R406a, R413A, R414A, R414B, R422A, R422B, R422C, R422D, R422E, R424A, R428A, R429A, R430A, R434A R439A, R436A, R436B, R441A, R443A, R461A, R510A.

Изобутан часто используется как наполнитель в баллончиках с аэрозолями, зажигалках и баллончиках для их заправки.

Бутан, формула, газ, характеристики:

Бутан – органическое вещество класса алканов, состоящий из четырех атомов углерода и десяти атомов водорода. Название происходит от корня «бут-» (французское название масляной кислоты – acide butyrique) и суффикса «-ан» (что означает принадлежность к алканам).

Химическая формула бутана C4H10. Имеет два изомера н-бутан и изобутан. В химии название «бутан» используется в основном для обозначения н-бутана. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана.

Рациональная формула н-бутана CH3-CH2-CH2-CH3, изобутана CH(CH3)3.

Строение молекулы н-бутана:

Строение молекулы изобутана:

Бутан – бесцветный газ, без вкуса, со специфическим характерным запахом.

В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа.

Образуется также при крекинге нефтепродуктов., в т.ч. сланцевой нефти.

Также содержится в сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).

Пожаро- и взрывоопасен.

Мало растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Малотоксичен, но оказывает вредное воздействие на человека – на нервную систему (отравление, рвота, возможен летальный исход), обладает наркотическими свойствами, может вызвать удушье и сердечную аритмию, вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата. Класс опасности четвертый.

Плюсы хладагента R600a

Химические свойства бутана:

Бутан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства бутана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH2-CH3 + H2 (kat = Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3, повышенная to).

CH3-CH2-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH2-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

CH3-CH2-CH2-CH3 + I2 → CH3-CHI-CH2-CH3 + HI (hv или повышенная to).

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы бутана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный бутил CH3-CH·-CH3, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома:

Br2 → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

CH3-CH2-CH2-CH3 + Br· → CH3-CH·-CH2-CH3 + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;

CH3-CH·-CH2-CH3 + Br → CH3-CHBr-CH2-CH3 + Br·;

CH3-CH·-CH2-CH3 + Br· → CH3-CHBr-CH2-CH3; – обрыв цепи реакции галогенирования.

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование бутана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

CH3-CH2-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH2-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

CH3-CHBr-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CBr2-CH2-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

См. нитрование этана.

При избытке кислорода:

2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O.

При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО2) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод сажа (в различном виде, в т.ч. в виде графена, фуллерена и пр.) либо их смесь.

C4H10 + SO2 + Cl2 → C4H9-SO2Cl + … (hv).

2C4H10 + 2SO2 + О2 → 2C4H9-SO2ОН (повышенная to).

Особенности изобутана

По равнению с другими хладагентами фреон R600a имеет более высокую хладопроизводительность. Для полноценной работы техники его требуется меньше. Поэтому стоимость узлов холодильного контура снижается. Это приводит к удешевлению бытовой техники.

При замене фреона r12 на r600 не требуется больших доработок оборудования. Необходимо лишь поменять фильтр-осушитель и нарастить капиллярную трубку. Стоимость такой доработки минимальна. Учитывая разницу в цене фреонов r12 и r600a, перевоз холодильника на изобутан вполне оправдан.

Для воспламенения изобутана достаточно небольшой искры. Газ загорается если его содержание в воздухе оставляет от 14 до 85 куб. см на литр, или от 31 до 205 грамм. При другой концентрации он не загорится. Но в холодильниках его немного, поэтому вероятность пожара минимальна, хоть и существует.

При небольшой утечке газ будет гореть в непосредственной близости от места протечки. Если он выйдет сразу весь и воспламенится, то моментально вспыхнет и сгорит. При этом огонь не сможет перекинуться на другие предметы.

Многие сайты воруют друг у друга данную цитату, не задумываясь о ее бессмысленности:

Современные конструкции бытового и торгового холодильного оборудования содержат допустимую концентрацию R600. Доза заправки изобутаном бытовых холодильников столь мала, что практически не может привести к пожару: при полной утечке хладагента из агрегата его концентрация в кухне объемом 20 куб.м будет ниже порога горючести в десятки раз.

Наверное, авторы статей совсем не учили физику за среднюю школу. Изобутан имеет свойство скапливаться внизу помещения. Его концентрация будет изменяться в зависимости от высоты. Если помещение не вентилируется и произошла утечка, на определенной высоте от пола соотношение изобутана и воздуха будет в пределах взрывоопасности.

Утверждение что хладагент r600a опасен, ложно. Изобутан не является токсичным или ядовитым. Отравление может произойти только при очень большой концентрации в воздухе. При утечке из бытового холодильника он абсолютно безопасен.

За счет безопасности и химической стабильности, фреон R600a не нуждается в утилизации. При ремонте системы или переводе ее на другой хладагент остатки старого газа просто стравливаются в атмосферу.

К холодильной технике, рассчитанной на использование изобутана в качестве хладагента предъявляются особые требования. Она сконструирована так, что при утечке в месте скопления газа его воспламенение невозможно. Там нет электрических или электронных узлов, способных поджечь газ.

БУТАНЫ

БУТАНЫ С4Н10, мол. м. 58,123. Существуют 2 изомера: нормальный бутан (н-бутан) СН3(СН2)2СН3 и изобутан (2-метилпропан, триметилметан; изо-бутан) (СН3)3СН. Бесцв. газы (см. табл.); раств. в орг. р-рителях, не раств. в воде; изо-бутан образует кристаллогидраты.

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА БУТАНОВ

Бутаны-типичные насыщенные алифатич. углеводороды. Содержатся в газовом конденсате и нефтяных газах в кол-вах (в зависимости от месторождения, % по массе): н-бутан-0,12-6,54 и 0,16-12,1, изо-бутан-0,56-0,72 и 0,27-6,01 соотв. В пром-сти бутаны выделяют из указанных прир. источников и из продуктов каталитич. крекинга и гидрокрекинга нефтяных фракций с послед. ректификацией. В пром-сти изо-бутан получают также из н-бутана; осн. способ — каталитич. изомеризация: н-бутан изо-бутан [k1 1,27 (400 К) и 0,84 (500 К)]. Р-цию осуществляют в газовой фазе (150-200°С, 1,4-2,8 МПа; кат. — Pt на носителе; выход 58-60% по объему за проход) или в жидкой фазе (50-130°С, 2,1 МПа; кат. — А1С13; выход 60%). В наиб. распространенном процессе из бутановой фракции выделяют изо-бутан, а н-бутан смешивают с Н2, нагревают и подвергают изомеризации в газовой фазе. Из продуктов р-ции извлекают изо-бутан после охлаждения и отделения фракции, содержащей Н2, к-рую возвращают в реактор. В отечественном процессе изомеризацию н-бутана осуществляют в жидкой фазе при 180-220 °С, давлении 3,5-4,0 МПа, мольном соотношении Н2:н-бутан = = 1:1; выход изо-бутана за проход49% (по массе). На про-из-во 1 т изо-бутана расходуется 1,109т бутановой фракции, 0,0105 т Н2.

Бутаны — легкие высокооктановые компоненты моторного топлива для карбюраторных двигателей внутр. сгорания; н-бутан — сырье для получения бутенов и 1,3-бутадиена, уксусной к-ты, малеинового ангидрида; изо-бутан — сырье в произ-ве высокооктановых компонентов автомобильных бензинов (алкилированием изопарафинов низшими олефинами), изо-бутилена и трет-бутилгидропероксида.

=== Исп. литература для статьи «БУТАНЫ»: Берлин М. А., Гореченков В. Г., Волков Н. П., Переработка нефтяных и природных газов, М., 1981; Selected values of properties of hydrocarbons and related compounds, v. 1-7, Texas, 1975. Г.В.Дроздов.

Страница «БУТАНЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Хладагент r600a, технические характеристики

Рабочее давление всасывания r600a в холодильнике

Требования к чистоте фреона хладагента R600a по AHRI 700

* ppm, parts per million (англ.) — частей на миллион.

Результаты исследования фреона R600a

Влияние на здоровье человека

При контакте с глазами при быстром испарении вещества возможно обморожение. Контакт с кожей при быстром испарении может привести к обморожению. Проявляется в изменении цвета кожи от белого до серого, образованием волдырей.

Изобутан тяжелее воздуха и может привести к удушью из-за уменьшения количества воздуха для дыхания. Это может привести к потере сознания и смерти. Предварительными эффектами могут быть:

Хранение и транспортировка

Хладагент R600a продается в трех исполнениях:

При перевозке и хранении нельзя допускать нагрева тары. Недопустимо хранить изобутан вблизи источников тепла, отрыто гоня, электроприборов во избежание воспламенения из-за протечки. При работе с газом рекомендуется использовать индивидуальные средства защиты, очки и перчатки.

В публикации мы рассказ али о том, что такое изобутан, хладагент R600a, каковы его характеристики, физические свойства. Надеемся, статья была полезна. Если у вас есть вопросы или вы хотите высказать свое мнение – делайте это в комментариях. Не забудьте сохранить ее себе на стену и поделиться в соцсетях.

Последние публикации

Область применения пропан-бутана

Смесь пропана и бутана широко применяется в качестве альтернативного вида топлива для систем газоснабжения частных домов, небольших предприятий, промышленных помещений и крупных производственных комплексов. По сравнению с природным газом пропан-бутан имеет ряд преимуществ и особенностей эксплуатации, которые подробно рассматривались в статье «Химические и физические свойства СУГ».

Кроме применения в качестве топлива пропан и бутан могут встречаться:

Хранение пропан-бутана осуществляется в специальных стальных газгольдерах под давлением 1,6 МПа. Конструктивно газгольдеры представляют собой стальные сосуды цилиндрической формы с эллиптическими или торосферическими днищами, которые могут устанавливаться наземно или подземно.

Источник