Butan

n-Butan
Identifikátory
Číslo CAS
Molekulární vzorec	CCCC
Vlastnosti
Molekulární vzorec	C4H10
Molární hmotnost	58.124 g/mol
Vzhled	Bezbarvý plyn
Hustota	2,48 g/l, plyn (15 °C, 1 atm)
Teplota tání	-138.4 °C (135,4 K)
Teplota varu	-0,5 °C (272,6 K)
Rozpustnost ve vodě	6.1 mg/100 ml (20 °C)
Nebezpečnost
Klasifikace EU	Vysoce hořlavý (F+)
NFPA 704	4 . 1 0
Teplota vzplanutí	-60 °C
Příbuzné sloučeniny
Příbuzné alkany	Propan; Pentan
Příbuzné sloučeniny	Isobutan; Cyklobutan
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 °C, 100 kPa)

Butan, nazývaný také n-butan (normální butan), je nerozvětvený alkan se čtyřmi atomy uhlíku v každé molekule. Jeho molekulový vzorec lze zapsat jako CH3CH2CH2CH3. Butan se také používá jako souhrnné označení jak pro n-butan, tak pro jeho jediný další izomer, izobutan (nazývaný také i-butan nebo methylpropan), CH(CH3)3. Oba izomery butanu jsou při běžných teplotách a atmosférickém tlaku vysoce hořlavé, bezbarvé plyny. Lze je získat ze zemního plynu nebo rafinací ropy.

Butan je užitečný pro mnoho aplikací. Butan v lahvích je palivem pro vaření a kempování. Používá se také jako součást benzinu (benzínu), jako výchozí složka pro výrobu základních petrochemických produktů při parním krakování a jako palivo do zapalovačů cigaret. Pokud se butan smíchá s propanem a dalšími uhlovodíky, označuje se směs komerčně jako zkapalněný ropný plyn (LPG), který je palivem pro topné spotřebiče a vozidla.

Nedávné obavy z poškozování ozonové vrstvy freonovými plyny (chlorofluorouhlovodíky nebo halometany) vedly ke zvýšenému používání izobutanu a LPG jako chladiv, zejména v domácích chladničkách a mrazničkách, a jako hnacích plynů v aerosolových sprejích.

.

.

.

Isobutan
Název podle IUPAC	Isobutan Methylpropan
Další názvy	2-Methylpropan
Identifikátory
Číslo CAS
MILES	C(C)CC
Vlastnosti
Molekulární vzorec	C4H10
Molární hmotnost	58.12 g mol-1
Vzhled	bezbarvý plyn
Hustota	2,51 g/l, plyn (15 °C, 1 atm);593,4 kg – m-3, kapalina
Teplota tání	-159.6 °C, 114 K, -255 °F
Teplota varu	-11.7 °C, 261 K, 11 °F
Rozpustnost ve vodě	Nerozpustný
Nebezpečnost
MSDS	Vnější MSDS
Klasifikace EU	Vysoce hořlavý (F+)
NFPA 704	. 4 1 0
R-fráze	R12
S-fráze	S2, S9, S16
Teplota vzplanutí	hořlavý plyn
Teplota samovznícení	460 °C
Mezní hodnoty výbušnosti	1.8-8.4 %
Příbuzné sloučeniny
Příbuzné alkany	Butan
Příbuzné sloučeniny	Izopentan Neopentan
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 °C, 100 kPa)

Etymologie

Název butan byl odvozen zpětnou formací z názvu kyselina máselná. Ta je karboxylová kyselina se čtyřmi atomy uhlíku, včetně atomu uhlíku v karboxylové skupině. Molekulový vzorec kyseliny máselné lze zapsat jako CH3CH2CH2COOH.

Vlastnosti

Při běžných teplotách a tlacích je n-butan bezbarvý plyn. Jeho bod varu je -0,5 °C (272,6 K) a bod tání je -138,4 °C (135,4 K). Podobně i-butan, strukturní izomer n-butanu, je bezbarvý plyn s bodem varu -11,7 °C (261 K) a bodem tání -159,6 °C (114 K). Obě izomerní formy lze při pokojové teplotě snadno zkapalnit stlačením.

Strukturní izomery

Molekula obou izomerů, n-butanu nebo i-butanu, je tvořena čtyřmi atomy uhlíku a deseti atomy vodíku, takže jejich společný molekulový vzorec je C4H10. Molekulární struktura těchto izomerů se však liší. Konkrétně molekula n-butanu se skládá z lineárního uspořádání čtyř atomů uhlíku, takže ji lze také znázornit jako CH3-CH2-CH2-CH3. Naproti tomu molekula i-butanu má tři atomy uhlíku připojené přímo k centrálnímu atomu uhlíku. Struktury těchto dvou izomerů jsou znázorněny na níže uvedených schématech.

• Struktury obou izomerů butanu
• 

  n-.Butan

• 

  i-Butan

Reakce

Při velkém množství kyslíku, butan hoří za vzniku oxidu uhličitého a vodní páry; při nedostatku kyslíku může vznikat také uhlík (saze) nebo oxid uhelnatý. Reakci lze zapsat takto:

2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O

n-Butan je výchozí surovinou pro katalytický proces společnosti DuPont pro přípravu maleinanhydridu (C2H2(CO)2O), jak ukazuje následující reakce:

CH3CH2CH2CH3 + 3.5O2 → C2H2(CO)2O + 4H2O

n-Butan, stejně jako všechny uhlovodíky, podléhá chlorování volnými radikály za vzniku 1-chlorbutanu a 2-chlorbutanu, jakož i silněji chlorovaných derivátů.

Spektrum modrého plamene z butanového hořáku zobrazující emisní pásy molekulárních radikálů a Swanovy pásy.

Použití

Lahve s butanem, který lze použít k vaření.

Butan se prodává v lahvích jako palivo pro vaření a kempování. Ve směsi s propanem a dalšími uhlovodíky se komerčně označuje jako zkapalněný ropný plyn (LPG). Používá se také jako součást benzinu (benzínu), jako surovina pro výrobu základních petrochemických produktů při parním krakování a jako palivo do zapalovačů cigaret.

Vysoce čištěná forma izobutanu je užitečná jako chladivo a jako hnací plyn v aerosolových sprejích. Používá se například v domácích chladničkách a mrazničkách a z velké části nahrazuje halometany, o nichž se předpokládá, že poškozují ozonovou vrstvu. Při použití jako chladivo nebo hnací plyn může být isobutan označován jako R-600a. Používá se také jako surovina v petrochemickém průmyslu, například pro syntézu izooktanu.

Při použití jako chladivo nepředstavuje hořlavost izobutanu zásadní problém, protože množství této látky ve spotřebiči není vzhledem k množství vzduchu v místnosti dostatečné k tomu, aby způsobilo hořlavou směs. Provozní tlak v systému je u butanu nižší než u halomethanů, jako je dichlordifluormethan (R-12). Proto přímá přeměna systémů R-12 na butan, například v klimatizačních systémech automobilů, nebude fungovat optimálně.

Účinky a zdravotní problémy

Inhalování butanu může způsobit ospalost, narkózu, asfyxii, srdeční arytmii a omrzliny. Vdechnutí může vést k okamžité smrti udušením. Butan je nejčastěji zneužívaným těkavým rozpouštědlem ve Velké Británii a v roce 2000 byl příčinou 52 % úmrtí souvisejících s rozpouštědly. Pokud je butan nastříkán přímo do krku, může se proud kapaliny expanzí rychle ochladit na -20 °C a způsobit dlouhodobý laryngospasmus. „Syndrom náhlého úmrtí při čichání“, který poprvé popsal Bass v roce 1970, je nejčastější jednotlivou příčinou úmrtí v souvislosti s rozpouštědly a má za následek 55 procent známých smrtelných případů.

Viz také

• Alkan
• Etan
• Vodík
• Metan
• Propan

Poznámky

• McMurry, John. Organic Chemistry, 6th ed. Belmont, CA: Brooks/Cole, 2004. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T., and Robert N. Boyd. Organic Chemistry, 6th ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1992. ISBN 0136436692.
• Olah, George A., and Árpád Molnár. Hydrocarbon Chemistry. Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2003. ISBN 978-0471417828.
• Solomons, T.W. Graham, and Craig B. Fryhle. Organic Chemistry, 8th ed. Hoboken, NJ: John Wiley, 2004. ISBN 0471417998.
• Yaws, Carl L. The Yaws Handbook of Physical Properties for Hydrocarbons and Chemicals: Fyzikální vlastnosti více než 41 000 organických a anorganických chemických sloučenin: Vydání: 1. října 2010. Houston: Gulf Pub. Co., 2005. ISBN 978-0976511373.

Všechny odkazy vyhledány 22. prosince 2016.

• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards: n-Butane.

.

E čísla

Barvy (E100-?199) – Konzervační látky (E200-299) – Antioxidanty & Regulátory kyselosti (E300-399) – Zahušťovadla, stabilizátory & emulgátory (E400-499) – regulátory pH & protispékavé látky (E500-599) – látky zvýrazňující chuť a vůni (E600-699) – různé (E900-999) – další chemické látky (E1100-1599)

Vosky (E900-909) – Syntetické glazury (E910-919) – Zlepšující látky (E920-929) – Obalové plyny (E930-949) – Sladidla (E950-969) – Pěnidla (E990-999)

Argon (E938) – Helium (E939) – Dichlordifluormethan (E940) – Dusík (E941) – Oxid dusný (E942) – Butan (E943a) – Izobutan (E943b) – Propan (E944) – Dusík (E941) – Dusík (E942) – Oxid dusný (E942) Kyslík (E948) – Vodík (E949)