Что собой представляет изобутан? Данное соединение относится к ациклическим веществам. Рассмотрим некоторые особенности строения, свойств этого органического соединения.
Одним из представителей алканов является изобутан. Формула данного класса имеет вид СпН2п+2. Молекула обладает линейной структурой, в который каждый углеродный атом находится в Sp3 гибридном состоянии. Наличие в молекуле одинарных (простых) связей объясняет сходство по химическим свойствам разветвленных алканов с веществами, имеющими прямой скелет.
Какие виды изомерии имеет изобутан? Формула этого вещества - С 4 Н 10 или (CH 3) 3 CH. Такой же молекулярный вид имеет нормальный бутан. Следовательно, для изобутана характерна изомерия углеродного скелета (структурный вид). Межклассовых изомеров для представителей предельных углеводородов не выявлено.
Где встречается изобутан? Формула данного соединения, а также других представителей рассматриваемого класса свидетельствует о возможности расположения соединений в составе нефти, попутного и природного газа. Представителей этого класса С х Н у называют парафинами. Разветвленные углеводороды были выделены в химической лаборатории из нефти, процесс связан с физической перегонкой этого полезного ископаемого.
Для лабораторного производства изобутана используют реакцию изомеризации углеводорода, имеющего неразветвленное строение. Для этого на соответствующий углеводород воздействуют активными металлами, выступающими в роли катализаторов. Таким способом в лаборатории получают и изобутан. Структурная формула данного соединения подтверждает разветвленность его строения.
При нормальных условиях изобутан является газообразным веществом. При увеличении количества углеродных атомов в молекуле происходит переход к жидкому агрегатному состоянию, затем к твердому виду. Все представители алканов имеют небольшую растворимость в воде, отлично растворяются в органических соединениях.
Какими свойствами характеризуется изобутан? Общая формула класса - СпН2п+2, поэтому они не могут вступать в реакции присоединения. Изоалканы горят в кислороде воздуха, образуя углекислый газ, водяной пар, выделяя существенное количество тепловой энергии.
Для всех представителей данного класса органических углеводородов характерно радикальное замещение. Учитывая, что в молекуле изобутана есть более подвижный (центральный) углеродный атом, замещение протекает быстрее, чем у бутана нормального строения.
Среди всех представителей класса алканов особый интерес представляет именно изобутан. Он способен взаимодействовать с галогенами (бромом, хлором) под воздействием света с образованием галогензамещенного алкана. Данное свойство используется для получения вторичных одноатомных спиртов.
Изобутан востребован в качестве хладагентов. Долгое время считали, что именно это соединение оказывает негативное воздействие на озоновый слой атмосферы, разрушает его целостность. Но была установлена способность самопроизвольного восстановления толщины озонового слоя, что подтвердило безопасность хладагентов, в основе которых изобутан. Формула данного углеводорода знакома и в парфюмерной промышленности, и в медицине. Здесь он применяется для производства аэрозолей.
Высокое октановое число изобутана позволяет использовать данный углеводород для производства специального компонента, используемого в качестве добавки к бензину. Изобутан применяют в качестве индивидуального топлива, заправляя данным соединением газовые зажигалки.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЭмпирическая формула. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . С4Н10
Структурная формула. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Н3С-СН2- СН2-СН3
Молекулярная масса, кг/кмоль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58,123
Агрегатное состояние. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . газообразное
Внешний вид. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . бесцветный газ
Запах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . слабый
Применение: применяется в качестве бытового и промышленного газа. В смеси с пропаном используется как топливо и как бездымное горючее для автомобилей. В качестве растворителя - для депарафинизации и деасфальтирования нефтепродуктов, в процессах полимеризации виниловых эфиров и для экстракции жиров, а также для получения сажи. В смеси с кислородом – для резки металлов.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Плотность газа при 0 °С и давлении 101,3 кПа, кг/м3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,7
Плотность по воздуху. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..2,0665
Плотность жидкой фазы при 0 °С и давлении 101,3 кПа, кг/м3 . . . . . . . 578,9
Температура кипения при давлении 101,3 кПа, °С. . . . . . . . . . . . . . минус 0,5
Температура кристаллизации (плавления) при давлении 101,3 кПа, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .минус 138,35
Критическая температура, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158,2
Критическое давление, МПа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,6
Теплота сгорания, кДж/моль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . минус 2657
Удельная теплота сгорания, кДж/кг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45713
Теплота образования,кДж/моль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .минус 126
Константы уравнения Антуана, в температурном интервале минус 130 – 0 °С
А. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,00525
В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 968,098
С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242,555
:Растворимость в воде: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .не растворим
Реакционная способность: растворим в органических растворителях. При обычных температурах - химически инертен. При высоких - полностью сгорает, образуя углекислый газ и воду. С воздухом в определенных концентрациях образует взрывчатые смеси.
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Регистрационный номер по CAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106-97-8
Класс опасности в воздухе рабочей зоны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
ПДКм.р./с.с. в воздухе рабочей зоны, мг/м3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 900/300
Код вещества, загрязняющего атмосферный воздух: . . . . . . . . . . . . . . . . .0402
Класс опасности в атмосферном воздухе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
ПДКм.р. в атмосферном воздухе, мг/м3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Воздействие на людей: малоопасное вещество. Является достаточно сильным наркотиком, однако, в связи с ничтожной растворимостью его в воде и крови, сила наркотического эффекта ослабляется. Вызывает раздражение слизистых оболочек глаза, конъюнктивиты. При сильных отравлениях - пневмония, потеря сознания.
Меры первой помощи пострадавшим от воздействия вещества: удалить пострадавшего из вредной атмосферы. При нарушении дыхания – кислород. При тяжелом отравлении – госпитализация. Противопоказаны морфин и адреналин!
Меры предосторожности: герметизация аппаратуры и коммуникаций, вентиляция помещений. Одновременное присутствие в воздухе сероводорода и повышенные температуры усиливают токсический эффект.
Средства защиты: при невысоких концентрациях пригоден фильтрующий промышленный противогаз. При высоких концентрациях и нормальном содержании кислорода – изолирующие шланговые противогазы. При недостатке кислорода – кислородные респираторы.
Методы перевода вещества в безвредное состояние: . . . . . . . . . . . сжигание
ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫЕ СВОЙСТВА
Группа горючести. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . горючий газ (ГГ)
Температура вспышки, (расч.) °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .минус 69
Температура самовоспламенения, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .405
Минимальная энергия зажигания при 25°С, мДж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,25
Нормальная скорость распространения пламени при 25 °С, м/с. . . . . . . 0,45
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода % (об.):
При разбавлении диоксидом углерода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,9
При разбавлении азотом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Максимальное давление взрыва, кПа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .843
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора, %(об.):
Диоксида углерода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Азота. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Безопасный экспериментальный максимальный зазор, мм. . . . . . . . . . 0,98
Группа взрывоопасной смеси по ГОСТ Р 51330.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Т2
Средства пожаротушения: огнетушащие газовые составы, аэрозольные составы.
бутан страна, бутан формулаБутан имеет два изомера:
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.
Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %). Является продуктом каталитического и гидрокаталитического крекинга нефтяных фракций. лаборатории может быть получен по реакции Вюрца:
Прямогонную бутановую фракцию необходимо очищать от сернистых соединений, которые в основном представлены метил- и этил- меркаптанами. Метод очистки бутановой фракции от меркаптанов заключается в щелочной экстракции меркаптанов из углеводородной фракции и последующей регенерации щелочи в присутствии гомогенных или гетерогенных катализаторов кислородом воздуха с выделением дисульфидного масла.
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, где он имеет запах, так как содержит специально добавленные одоранты. При этом используются «зимние» и «летние» смеси с различным составом. Теплота сгорания 1 кг - 45,7 МДж (12,72 кВт·ч).
При недостатке кислорода образуется сажа, угарный газ или их смесь:
Фирмой DuPont разработан метод получения малеинового ангидрида из н-бутана при каталитическом окислении:
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.
Вдыхание бутана вызывает удушье и сердечную аритмию. При попадании на тело сжиженного газа или струи его испарений вызывает охлаждение до −20 °C, что крайне опасно при ингаляциях.
Легковоспламеним. Пределы взрываемости 1,9-8,4 % в воздухе по объёму. ПДК в воздухе рабочей зоны - 300 мг/м³.
| Углеводороды | |
|---|---|
| Алканы | Метан Этан Пропан Бутан Пентан Гексан Гептан Октан Нонан Декан Ундекан Додекан Тридекан Тетрадекан Гексадекан Октадекан Нонадекан Эйкозан Докозан Гектан |
| Алкены | Этилен Пропен Бутены Пентены Гексены Гептены Октен |
| Алкины | Ацетилен Пропин Бутин |
| Диены | Пропадиен Бутадиен Изопрен Циклобутадиен |
| Другие ненасыщеные | Винилацетилен Диацетилен Каротин |
| Циклоалканы | Циклопропан Циклобутан Циклопентан Циклогексан Декалин Индан Инден |
| Ароматические | Бензол Толуол Диметилбензолы Этилбензол Пропилбензол Кумол Стирол Фенилацетилен Индан Дифенил Дифенилметан Трифенилметан Тетрафенилметан Инден |
| Полициклические | Нафталин Антрацен Бензантрацен Пентацен Фенантрен Пирен Бензпирен Азулен Хризен |
бутан вещество это, бутан на карте, бутан страна, бутан формула
Он является бесцветным горючим газом, который хорошо растворяется в органических растворителях, но нерастворим в воде. Он содержится в нефтепродуктах и природном газе. У а имеются изомеры: изобутан и н-бутан . Этот газ применяют в промышленности и . При сгорании он разлагается до углекислого газа и воды. Бутан малотоксичен, но негативно воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы. Поэтому при работе с бутан ом нельзя его пары и следует избегать его попадания на кожу и слизистые оболочки.
Бутан получают тремя способами. Первый из них, самый распространенный - использование реакции Вюрца. Второй способ - гидрирование алкинов до алканов. Третий заключается в дегидратации в присутствии катализатора до , который затем подвергают гидрированию. Первая из этих реакций позволяет получить бутан напрямую, остальные же являются многоступенчатыми.
Для проведения реакции Вюрца требуется взять металлический и добавить его к йодистому этилу. Продуктом реакции сразу станет бутан :CH3-CH2-I+2Na+I-CH2-CH3 -2NaI → CH3-CH2-CH2-CH3
Второй способ получения бутан
а - гидрирование бутина. Первоначально 1-бутин гидрируют до 1-бутена, а затем 1-бутен вторично гидрируют до бутан
а:CH3-CH2-C CH → CH3-CH2-CH=CH2 → CH3-CH2-CH2-CH3 (Гидрирование по H2)
1-бутин 1-бутен бутан
Третий процесс получения бутан а также является многоступенчатым. Первый его этап включает в себя дегидратацию в присутствии Al2O3 при температуре 300-400оC:CH3-CH2-CH2-CH2-OH → CH3-CH2-CH=CH2 (Al2O3; 300 - 400оC)Дегидратация бутан ола заключается в его осушении. Она возможна при высокой температуре и только в присутствии катализаторов (Al2O3; H2SO4).Получив из предыдущей реакции 1-бутен, его гидрируют по водородному радикалу до бутан а:CH3-CH2-CH=CH2 → CH3-CH2-CH2-CH3 (Гидрирование по H2)Все вышеуказанные способы позволяют получить бутан в чистом виде. Чаще всего для получения этого газа используется первый из них, однако, в ряде случаев находят и остальные.
Обратите внимание
Не вдыхайте газы. Соблюдайте меры пожарной безопасности.
Бутан - органическое вещество, относящееся к классу предельных углеводородов. Его химическая формула С4H10. Он главным образом используется как компонент высокооктановых бензинов и как сырье для производства бутена . Бутен - непредельный углеводород, газ, имеет формулу С4Н8. От бутана отличается наличием одной двойной связи в молекуле. Широко используется при синтезе бутадиена, бутилового спирта, изооктана и полиизобутилена. Кроме того, бутилен применяется как один из компонентов смеси для резки и сварке металлов.
Инструкция
Посмотрите на формулы следующих химических соединений: С4H10 и С4Н8. Чем они отличаются? Только тем, что в молекуле на два атома (точнее, иона) водорода больше. Отсюда вытекает естественный вывод: чтобы превратить в , надо удалить из его молекулы два лишних атома водорода. Эта реакция называется . Она происходит по следующей схеме: С4Н10 = С4Н8 + Н2.
Каковы условия протекания вышеуказанной реакции? Просто так при нормальных условиях она не пойдет. Вам понадобится, прежде всего, высокая температура (порядка 500 градусов). Но одной лишь температуры для того, чтобы реакция прошла по нужной вам схеме, недостаточно. Экспериментальными данными установлено, что тогда большая часть бутана будет превращаться либо в этан и этен (этилен), либо в метан и пропен, то есть проходить по следующим : С4Н10 = С2Н6 + С2Н4 и С4Н10 = СН4 + С3Н6. И лишь совсем небольшая часть бутана превратится в бутен и водород.
Пропан относиться к органическим веществам класса алканов. Пропан содержится в природном газе и может быть образован при крекинге нефтепродуктов. Пропан считается одним из самых ядовитых газов.
Пропан - это бесцветный газ, который слабо растворяется в воде. Точка кипения пропана - 42,1С. При контакте с воздухом пропан образует взрывоопасную смесь (при концентрации паров от 2 до 9,5%). При давлении 760 мм ртутного столба температура возгорания пропана может составить порядка 466 °С.
Химические свойства пропана аналогичны большинству свойств ряда алканов. К таким свойствам относятся: хлорирование, дегидрирование и так далее.
Пропан широко используется как топливо для различных нужд. Он является важным компонентом сжиженных углеводородных газов. Используется пропан для производства растворителей и в пищевой промышленности (в качестве пропеллента, добавки E944).
Хладагент
Смесь изобутана (R-600a) и чистого пропана (R-290a) не наносит вред озоновому слою и имеет низкий показатель парникового потенциала (GWP). Поэтому данную смесь широко применяют в качестве хладагента. Эта смесь заменила устаревшие хладагенты в холодильных установках и кондиционерах.
Бутан (C 4 H 10) — как и пропан, относиться к классу алканов. Это органическое соединение, которое очень токсично и вызывает отравление организма человека при вдыхании. В химии обычно бутаном называют смесь н-бутана и его изомера изобутана CH(CH3)3. Название бутан состоит из двух частей, корня «бут-», что с английского языка означает масляная кислота (butyric acid) и окончания «-ан», которое говорит о принадлежности этого вещества к алканам.
Изомерия
Бутан имеет два изомера:
Физические свойства
Бутан представляет собой бесцветный и легковоспламеняемый газ. При нормальном давлении и температуре ниже 0 °C легко сжижается. При повышении давления и обычной температуре - легколетучая жидкость. Растворимость в воде бутана составляет 6,1 мг на 100 миллилитров воды. Бутан при давлении 10 атмосфер и температуре 100 °C может образовывать азеотропное соединение с водой.
Нахождение и получение
Бутан находиться в нефтяном и газовом конденсате (его доля составляет примерно 12%). Получают бутан и методом гидрокаталитического или каталитического крекинга нефтяных фракций. В лабораторных условиях бутан получают по реакции Вюрца:
2 C 2 H 5 Br + 2Na → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + 2NaBr
Применение и реакции
При свободнорадикальном хлорировании получается смесь 2-хлорбутана и 1-хлора. На воздухе при сгорании образуется вода и углекислый газ. Бутан широко используется в качестве смеси с пропаном в зажигалках и газовых баллонах. В них он находиться в сжиженном состоянии и имеет определенный запах из-за наличия в смеси одорантов. Различают «летние» и «зимние» смеси, которые имеют разные составы. Теплота сгорания одного килограмма бутана составляет примерно 45 МДж (12,72 кВт.ч).
2C 4 H 10 + 13 O 2 → 8 CO 2 + 10 H 2 O
При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или того и другого вместе.
2C 4 H 10 + 5 O 2 → 8 C + 10 H 2 O
2C 4 H 10 + 9 O 2 → 8 CO + 10 H 2 O
Компания Дюпон запатентовала метод получения малеинового ангидрида при каталитическом окислении из н-бутана
2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + 7 O 2 → 2 C 2 H 2 (CO) 2 O + 8 H 2 O
н-Бутан является хорошим сырьем для производства бутена, 1,3-бутадиена, которые являются важными компонентом бензина с высоким октановым числом. Чистый бутан используется как хладагент в холодильных установках и кондиционерах. Бутан лучше фреона за счет своей экологичности и безопасности для окружающей среды, но менее производителен, чем фреоновые хладагенты. Бутан зарегистрирован как пищевая добавка E943a в пищевой промышленности, а изобутан как добавка E943b, пропеллент. Эти вещества применяются в дезодорантах.
В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавкиE943a , а изобутан — E943b , как пропеллент, например, в дезодорантах.
Влияние бутана на организм человека
Вдыхание человеком бутана может вызвать сердечную недостаточность и смерть от удушья. Попадание жидкого бутана или струи газа-бутан вызывает охлаждение до минус двадцати градусов, что очень опасно для человека.
Безопасность
Бутан очень легко воспламеняется. При концентрации бутана в воздухе 1,9 — 8,4 % от объема, может вызвать взрыв. ПДК300 мг/м³.
