Бутан (сполука)

Бута́н (англ. butane, нім. Butan) — органічна сполука, CH₃CH₂CH₂CH₃, газ без кольору й запаху.

Бутан
Інші назви	н-бутан
Ідентифікатори
Номер CAS	106-97-8
PubChem	7843
Номер EINECS	203-448-7
KEGG	D03186
ChEBI	37808
RTECS	EJ4200000
SMILES	CCCC[1]
InChI	InChI=1S/C4H10/c1-3-4-2/h3-4H2,1-2H3
Номер Бельштейна	969129
Номер Гмеліна	1148
Властивості
Молекулярна формула	C4H10
Молярна маса	58,12 г/моль
Зовнішній вигляд	Безбарвний газ
Густина	2,48 кг/м³ (при 15 °C)
Тпл	від −140 до −134 °C (від −220 до −209 °F; від 133 до 139 K)
Ткип	від −1 до 1 °C (від 30 до 34 °F; від 272 до 274 K)
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Міститься в нафті та природних газах. Бутан, як правило, зустрічається тільки в газах пов'язаних з нафтовими покладами, що є ознакою, яка вказує на зв'язок газу з нафтою. Теплота згоряння бутану — від 112,3 до 121,4 МДж/м³.

Застосовують як паливо, а також для одержання бутадієну. Зареєстрований як харчова добавка E943a.^[2]

Маса 1 м³ бутану за нормальних умов дорівнює 2,48 кг. Густина бутану суттєво залежить від температури.^[3]

Залежність густини бутану від температури (термодинамічна рівновага)^[3]

Ізомери

Бутан має два ізомери: н-бутан та ізобутан.

Бутан нормальний, або н-бутан має у 2 рази більшу густину, ніж повітря. Маса 1 м³ бутану при 15 °C і нормальному тиску становить 2,454 кг. В чистому вигляді у газоподібному стані бутан може знаходитись при температурі вище +0,6 °C.

Ізобутан має той же хімічний склад, але відрізняється від нормального бутану внутрішньою будовою молекули. Його фізичні властивості дещо відрізняються від властивостей нормального бутану.

Назва ізомера	Структурна формула
н-бутан
ізобутан

Графічне зображення

    H   H   H   H
    |   |   |   |
H - C - C - C - C - H
    |   |   |   |
    H   H   H   H

Конформації

Конформації бутану: кут між атомами карбону дорівнює: 0 (найменш стабільна конформація), 60, 120, 180 (найбільш стабільна)

Найстабільнішою конформацією бутану є антиконформація (остання на малюнку). При цьому кут між першим та останнім атомами вуглецю дорівнює 180° (якщо спостерігати по осі зв'язку С₂-С₃). Менш стабільною є конформація, при якій кут між цими атомами дорівнює 60° (друга на малюнку); на перехід з найстабільнішої конформації у цю витрачається 0,9 ккал/моль. Ще менш стабільною є конформація, при якій цей кут = 120° (третя на малюнку), оскільки атом вуглецю затуляє атом водню; для переходу в цю конформацію потрібно 3,6 ккал/моль. Найменш стабільною є конформація, при якій один атом вуглецю затуляє інший. Енергія, потрібна для переходу в цю конформацію становить 5,4 ккал/моль.

При 25°C 72 % молекул знаходяться в антиконформації, а 28 % — у формі з кутом 60°.

Різновиди

Бутан товарний (англ. commercial butane; нім. warenbutan) — вуглеводнева рідина, що містить не менше 93 % бутанів або бутенів і має тиск насиченої пари не більше 0,5 МПа при 45 °C. При атмосферному тиску температура випаровування товарного бутану (об'ємна частка 95 %) не повинна перевищувати 1,2 °C. Вміст домішок пропан-пропілену обмежується 4 %. Рідкий залишок при 20 °C не повинен перевищувати 2 %, вміст сірководню — 50 мг/м³ газу, пентанів — до 35 %.

Біологічні ефекти

Вдихання бутану викликає асфіксію і серцеву аритмію. При попаданні на тіло зрідженого газу або струменя його випарів викликає охолодження ділянки до -20 °C, що вкрай небезпечно при інгаляціях.

Безпека

Легко спалахує. Межі вибуховості 1,9-8,4 % у повітрі за об'ємом. ГДК 300 мг/м³.