Бута́н (, ) — насичена вуглеводнева органічна сполука із молекулярною формулою С4H10 (CH3CH2CH2CH3), газ без кольору й запаху.
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.
Маса 1 м³ бутану за нормальних умов дорівнює 2,48 кг. Густина бутану суттєво залежить від температури.
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 ізомераСтруктурна формулан-бутанізобутан
Графічне зображення
H H H H
H - C - C - C - C - H
H H H H
Конформації
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 (; ) — 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 %.
Одержання За допомогою реакції В'юрца:
2C2H5Cl+ 2Na->C4H10 +2NaCl
Хімічні властивості
1.Під час горіння бутан окислюється до вуглекислого газу (CO2) та води (H2O) з виділенням енергії:
2C4H10 + 7O2 = 4CO2 + 10H2O ;
2.Бутан може взаємодіяти з галогенами (наприклад, хлором або бромом) при підходящих умовах, утворюючи галогеновані похідні бутану:
C4H10 + Cl2 =C4H9Cl + HCl
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.
Примітки
Література
В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600. ISBN 978-966-317-024-4 О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин. Органическая химия