Butaani

n-Butaani
Tunnisteet
CAS-numero
SMILES	CCCC
Ominaisuudet
Molekyylikaava	C4H10
Molaarinen massa	58.124 g/mol
Eritys	Väritön kaasu
Tiheys	2,48 g/l, kaasu (15 °C, 1 atm)
Sulamispiste		-138.4 °C (135,4 K)
Kiehumispiste	-0,5 °C (272,6 K)
Liukoisuus veteen	6.1 mg/100 ml (20 °C)
Vaara
EU-luokitus	Liian helposti syttyvä (F+)
NFPA 704	4 1 0
Leimahduspiste	-60 °C
Seuraavat yhdisteet
Seuraavat alkaanit	Propaani; Pentaani
Sukuiset yhdisteet	Isobutaani; Syklobutaani
Jos ei toisin mainita, tiedot on annettu materiaaleille niiden vakiotilassa (25 °C:n lämpötilassa, 100 kPa:n paineessa)

Butaani, jota kutsutaan myös nimellä n-butaani (normaali-butaani), on haarautumaton alkaani, jonka jokaisessa molekyylissä on neljä hiiliatomia. Sen molekyylikaava voidaan kirjoittaa muodossa CH3CH2CH2CH2CH3. Butaania käytetään myös yhteisnimityksenä sekä n-butaanille että sen ainoalle isomeerille, isobutaanille (myös i-butaani tai metyylipropaani), CH(CH3)3. Molemmat butaanin isomeerit ovat erittäin helposti syttyviä, värittömiä kaasuja tavanomaisissa lämpötiloissa ja ilmanpaineessa. Niitä voidaan uuttaa maakaasusta tai saada jalostamalla maaöljyä.

Butaanista on hyötyä monissa sovelluksissa. Pullotettu butaanikaasu on polttoaine ruoanlaittoon ja retkeilyyn. Sitä käytetään myös bensiinin (bensiinin) komponenttina, raaka-ainekomponenttina petrokemian peruskemikaalien valmistuksessa höyrykrakkauksessa ja savukkeensytyttimien polttoaineena. Kun butaania sekoitetaan propaanin ja muiden hiilivetyjen kanssa, seosta kutsutaan kaupallisesti nestekaasuksi (LPG), joka on lämmityslaitteiden ja ajoneuvojen polttoaine.

Viimeaikaiset huolenaiheet freonikaasujen (kloorifluorihiilivetyjen tai halometaanien) aiheuttamasta otsonikerroksen köyhtymisestä ovat lisänneet isobutaanin ja nestekaasun käyttöä jäähdytysaineina erityisesti kotitalouksien jääkaapeissa ja pakastimissa sekä aerosolisuihkujen ponneaineena.

-159.6 °C, 114 K, -255 °F

.

Isobutaani
IUPAC-nimi	Isobutaani Metyylipropaani
Muut nimet	2-Metyylipropaani
Tunnisteet
CAS-numero
SMILES	C(C)CC
Ominaisuudet
Molekyylikaava	C4H10
Molaarinen massa	58.12 g mol-1
Eritys	väritön kaasu
Tiheys	2,51 g/l, kaasu (15 °C, 1 atm);593,4 kg – m-3, neste
Sulamispiste
Kiehumispiste	-11.7 °C, 261 K, 11 °F
Liukoisuus veteen	Liukenemattomuus
Haitat
MSDS	Ulkoinen käyttöturvallisuustiedote
EU-luokitus	Hyvin tulenarka (F+)
NFPA 704	4 1 0
R-fraasit	R12
S-lauseet	S2, S9, S16
Leimahduspiste	palava kaasu
Syttymislämpötila lämpötila	460 °C
Räjähdysrajat	1.8-8.4 prosenttia
Seuraavat yhdisteet
Seuraavat alkaanit	Butaani
Seuraavat yhdisteet	Isopentaani Neopentaani
Jos ei ole toisin mainittu, tiedot on annettu materiaaleille niiden vakiotilassa (25 °C:ssa, 100 kPa:ssa)

Etymologia

Nimi butaani on johdettu takaisinmuodostamalla nimestä voihappo. Jälkimmäinen on karboksyylihappo, jossa on neljä hiiliatomia, mukaan lukien karboksyyliryhmän hiiliatomi. Voihapon molekyylikaava voidaan kirjoittaa seuraavasti: CH3CH2CH2COOH.

Ominaisuudet

N-butaani on tavanomaisissa lämpötiloissa ja paineissa väritön kaasu. Sen kiehumispiste on -0,5 °C (272,6 K) ja sulamispiste -138,4 °C (135,4 K). Samoin i-butaani, n-butaanin rakenneisomeeri, on väritön kaasu, jonka kiehumispiste on -11,7 °C (261 K) ja sulamispiste -159,6 °C (114 K). Molemmat isomeerimuodot voidaan helposti nesteyttää huoneenlämmössä puristamalla.

Rakenneisomeerit

Jommankumman isomeerin, n- tai i-butaanin, molekyyli koostuu neljästä hiiliatomista ja kymmenestä vetyatomista, joten niiden yhteinen molekyylikaava on C4H10. Näiden isomeerien molekyylirakenteet eroavat kuitenkin toisistaan. Erityisesti n-butaanimolekyyli koostuu neljän hiiliatomin lineaarisesta järjestyksestä, joten se voidaan esittää myös muodossa CH3-CH2-CH2-CH2-CH3. Sitä vastoin i-butaanimolekyylissä kolme hiiliatomia on kiinnittynyt suoraan keskimmäiseen hiiliatomiin. Näiden kahden isomeerin rakenteet on esitetty alla olevissa kaavioissa.

• Butaanin kahden isomeerin rakenteet
• 

  n-…Butaani

• 

  i-Butaani

Reaktiot

Kun happea on runsaasti, butaani palaa muodostaen hiilidioksidia ja vesihöyryä; kun happea on vähän, voi muodostua myös hiiltä (nokea) tai hiilimonoksidia. Reaktio voidaan kirjoittaa seuraavasti:

2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O

n-Butaani on DuPontin maleiinianhydridin (C2H2(CO)2O) valmistuksen katalyyttisen prosessin raaka-aine, mikä ilmenee seuraavasta reaktiosta:

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

n-Butaani, kuten kaikki hiilivedyt, käy läpi vapaan radikaalin kloorausprosessin, jossa syntyy sekä 1-klooributaania että 2-klooributaania sekä voimakkaammin kloorattuja johdannaisia.

Butaanipolttimen sinisen liekin spektri, jossa näkyy molekyyliradikaalikaistan emissio ja Swan-kaistat.

Käyttökohteet

Butaanikaasupullo, jota voidaan käyttää ruuanlaittoon.

Butaanikaasua myydään pullotettuina ruuanvalmistuksen polttoaineeksi ja retkeilyyn. Kun sitä sekoitetaan propaanin ja muiden hiilivetyjen kanssa, sitä kutsutaan kaupallisesti nestekaasuksi (Liquified Petroleum Gas, LPG). Sitä käytetään myös bensiinin (bensiinin) ainesosana, raaka-aineena petrokemian peruskemikaalien valmistuksessa höyrykrakkauksessa ja savukkeensytyttimien polttoaineena.

Isobutaanin erittäin puhdistettu muoto on käyttökelpoinen jäähdytysaineena ja aerosolisumutteiden ponneaineena. Sitä käytetään esimerkiksi kotitalouksien jääkaapeissa ja pakastimissa ja se korvaa suurelta osin halometaanit, joiden uskotaan heikentävän otsonikerrosta. Kylmäaineena tai ponneaineena käytettynä isobutaanista voidaan käyttää nimitystä R-600a. Sitä käytetään myös raaka-aineena petrokemian teollisuudessa, esimerkiksi iso-oktaanin synteesissä.

Kylmäaineena käytettynä isobutaanin syttyvyys ei ole merkittävä ongelma, koska tämän aineen määrä laitteessa ei riitä aiheuttamaan palavaa seosta, kun otetaan huomioon huoneen ilmamäärä. Butaanin käyttöpaine järjestelmässä on alhaisempi kuin halometaanien, kuten diklooridifluorimetaanin (R-12), käyttöpaine. Näin ollen R-12-järjestelmien suora muuntaminen butaaniksi, kuten autojen ilmastointijärjestelmissä, ei toimi optimaalisesti.

VAIKUTUKSET JA TERVEYSVAIKUTUKSET

Butaanin hengittäminen voi aiheuttaa uneliaisuutta, narkoosia, tukehtumista, sydämen rytmihäiriöitä ja paleltumia. Hengittäminen voi johtaa välittömään kuolemaan tukehtumiseen. Butaani on Yhdistyneessä kuningaskunnassa yleisimmin väärin käytetty haihtuva liuotin, ja se aiheutti 52 prosenttia liuottimiin liittyvistä kuolemantapauksista vuonna 2000. Jos butaania ruiskutetaan suoraan kurkkuun, nestesuihku voi jäähtyä nopeasti -20 °C:een laajenemalla ja aiheuttaa pitkittyneen kurkunpään kouristelun. ”Sudden Sniffer’s Death -oireyhtymä”, jonka Bass kuvasi ensimmäisen kerran vuonna 1970, on yleisin yksittäinen liuottimeen liittyvä kuolinsyy, ja se aiheuttaa 55 prosenttia tiedossa olevista kuolemaan johtaneista tapauksista.

Vrt. myös

• Alkaani
• Etaani
• Hiilivety
• Metaani
• Propan

Huomautuksia

• McMurry, John. Organic Chemistry, 6th ed. Belmont, CA: Brooks/Cole, 2004. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T. ja Robert N. Boyd. Organic Chemistry, 6th ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1992. ISBN 0136436692.
• Olah, George A., ja 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: Physical Properties for More Than 41,000 Organic and Inorganic Chemical Compounds: Coverage for C1 to C100 Organics and Ac to Zr Inorganics. Houston: Gulf Pub. Co., 2005. ISBN 978-0976511373.

Kaikki linkit haettu 22.12.2016.

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

propan
C3H8

C12H26

E-numerot

Värit (E100-199) – Säilöntäaineet (E200-299) – Antioksidantit & Happamuudensäätöaineet (E300-399) – Sakeuttamisaineet, stabilointiaineet & emulgointiaineet (E400-499) – pH:n säätelijät & paakkuuntumisenestoaineet (E500-599) – arominvahventeet (E600-699) – muut (E900-999) – muut kemikaalit (E1100-1599)

Vahat (E900-909) – Synteettiset lasitteet (E910-919) – Parannusaineet (E920-929) – Pakkauskaasut (E930-949) – Makeutusaineet (E950-969) – Vaahdotusaineet (E990-999)

Argon (E938) – Helium (E939) – Diklooridifluorimetaani (E940) – Typpi (E941) – Typpioksidi (E942) – Butaani (E943a) – Isobutaani (E943b) – Propaani (E944) – Propaanit (E944) – Butaani (E943a) – Isobutaani (E943b) – Propan (E944) – Happi (E948) – Vety (E949)