Buta-1,3-dienă

Buta-1,3-dienă
Formula structurală și modelul 3D al butadienei.
Identificare
Numele IUPAC	buta-1,3-dienă
Sinonime	divinil eritren vinil etilen
N o CAS	106-99-0
N o ECHA	100.003.138
N o EC	203-450-8
ZÂMBETE	C = CC = C PubChem , vizualizare 3D
InChI	InChI: vizualizare 3D InChI = 1S / C4H6 / c1-3-4-2 / ​​h3-4H, 1-2H2
Aspect	gaz comprimat lichefiat incolor cu miros caracteristic
Proprietăți chimice
Formula brută	C 4 H 6   [Izomeri]
Masă molară	54,0904 ± 0,0036  g / mol C 88,82%, H 11,18%,
Proprietăți fizice
T ° fuziune	−109  ° C
T ° fierbere	−4,4  ° C
Solubilitate	în apă: nici unul
Parametrul de solubilitate δ	14,5  MPa 1/2 ( 25  ° C )
Masa volumică	0,6  g · cm -3 ecuaţie: ρ=1.2384/0,2725(1+(1-T/425.17)0,28813){\ displaystyle \ rho = 1.2384 / 0.2725 ^ {(1+ (1-T / 425.17) ^ {0.28813})}} Densitatea lichidului în kmol · m -3 și temperatura în Kelvin, de la 164,25 la 425,17 K. Valori calculate: 0,61556 g · cm -3 la 25 ° C. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 164,25 −108,9 14.061 0,76059 181,64 −91,51 13.75217 0,74388 190,34 −82,81 13.59436 0,73535 199.04 −74.11 13.43421 0,72668 207,74 −65,41 13.27158 0,71789 216,43 −56,72 13.10631 0,70895 225.13 −48,02 12.93821 0,69985 233,83 −39,32 12.76708 0,6906 242,53 −30,62 12.5927 0,68116 251,22 −21,93 12.4148 0,67154 259,92 −13,23 12.23311 0,66171 268,62 −4,53 12.0473 0,65166 277,32 4.17 11.85697 0,64137 286.01 12,86 11.6617 0,6308 294,71 21,56 11.46098 0,61995 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 303,41 30,26 11.2542 0,60876 312.1 38,95 11.04065 0,59721 320,8 47,65 10.81946 0,58525 329,5 56,35 10.58958 0,57281 338.2 65.05 10.34968 0,55984 346,89 73,74 10.09809 0,54623 355,59 82,44 9.83262 0,53187 364,29 91,14 9.55034 0,5166 372,99 99,84 9.24713 0,5002 381,68 108,53 8.91699 0,48234 390,38 117,23 8.55048 0,46251 399.08 125,93 8.1312 0,43983 407,78 134,63 7.62599 0,41251 416,47 143,32 6.94383 0,37561 425.17 152.02 4.545 0,24585
Temperatura de autoaprindere	414  ° C
Punct de aprindere	−76  ° C
Limite explozive în aer	1,1 - 16,3  % vol
Presiunea saturată a vaporilor	la 20  ° C  : 245  kPa ecuaţie: Pvs=eXp(73.522+-4564,3T+(-8.1958)×lnu(T)+(1.1580E-5)×T2){\ displaystyle P_ {vs} = exp (73.522 + {\ frac {-4564.3} {T}} + (- 8.1958) \ times ln (T) + (1.1580E-5) \ times T ^ {2})} Presiunea în pascale și temperatura în Kelvins, de la 164,25 la 425,17 K. Valori calculate: 281 049,32 Pa la 25 ° C. T (K) T (° C) P (Pa) 164,25 −108,9 69.11 181,64 −91,51 464,74 190,34 −82,81 1.036,68 199.04 −74.11 2.131,59 207,74 −65,41 4085.3 216,43 −56,72 7 366.12 225.13 −48,02 12.593,3 233,83 −39,32 20.549,27 242,53 −30,62 32 184,94 251,22 −21,93 48.618,41 259,92 −13,23 71.128,18 268,62 −4,53 101.142,53 277,32 4.17 140 227 286.01 12,86 190.071,73 294,71 21,56 252.480,44 T (K) T (° C) P (Pa) 303,41 30,26 329.362,37 312.1 38,95 422.728,24 320,8 47,65 534.690,77 329,5 56,35 667.470,44 338.2 65.05 823.406,36 346,89 73,74 1.004.972,57 355,59 82,44 1.214.799,54 364,29 91,14 1.455.700,88 372,99 99,84 1.730.705,29 381,68 108,53 2.043.093,69 390,38 117,23 2 396 441,74 399.08 125,93 2.794.668,02 407,78 134,63 3.242.088,19 416,47 143,32 3.743.475,85 425.17 152.02 4.304.100
Punct critic	4.322  kPa , 151,85  ° C
Termochimie
C p	ecuaţie: VSP=(128860)+(-323.10)×T+(1,0150)×T2+(3.2000E-5)×T3{\ displaystyle C_ {P} = (128860) + (- 323.10) \ times T + (1.0150) \ times T ^ {2} + (3.2000E-5) \ times T ^ {3}} Capacitatea termică a lichidului în J · kmol -1 · K -1 și temperatura în Kelvin, de la 165 la 350 K. Valori calculate: 123,603 J · mol -1 · K -1 la 25 ° C. T (K) T (° C) C p (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C p (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 165 −108,15 103.330 1.910 177 −96,15 103 648 1.916 183 −90,15 103 920 1.921 189 −84,15 104.267 1.928 195 −78,15 104 688 1.935 202 −71,15 105.274 1.946 208 −65,15 105.856 1.957 214 −59,15 106.513 1.969 220 −53,15 107 245 1 983 226 −47,15 108.051 1.998 232 −41,15 108 932 2014 239 −34,15 110.054 2.035 245 −28,15 111.096 2.054 251 −22,15 112.214 2.075 257 −16,15 113.406 2.097 T (K) T (° C) C p (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C p (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 263 −10,15 114,673 2 120 269 −4,15 116.015 2 145 276 2,85 117.676 2 175 282 8,85 119.180 2.203 288 14,85 120 760 2 232 294 20,85 122.414 2 263 300 26,85 124.144 2 295 306 32,85 125.949 2 328 313 39,85 128.149 2 369 319 45,85 130 117 2 405 325 51,85 132.160 2.443 331 57,85 134.279 2482 337 63,85 136.473 2.523 343 69,85 138.742 2.565 350 76,85 141.480 2.616 ecuaţie: VSP=(18,835)+(2.0473E-1)×T+(6.2485E-5)×T2+(-1,7148E-7)×T3+(6.0858E-11)×T4{\ displaystyle C_ {P} = (18.835) + (2.0473E-1) \ times T + (6.2485E-5) \ times T ^ {2} + (- 1.7148E-7) \ times T ^ {3} + (6.0858E-11) \ times T ^ {4}} Capacitatea termică a gazului în J · mol -1 · K -1 și temperatura în Kelvin, de la 100 la 1500 K. Valori calculate: 81,366 J · mol -1 · K -1 la 25 ° C. T (K) T (° C) C p (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C p (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 100 −173,15 39 767 735 193 −80,15 59.527 1.100 240 −33,15 69.401 1.283 286 12,85 78.894 1.459 333 59,85 88 355 1.633 380 106,85 97.515 1.803 426 152,85 106.137 1 962 473 199,85 114.552 2 118 520 246,85 122.529 2.265 566 292,85 129.882 2 401 613 339,85 136.908 2.531 660 386,85 143,423 2.651 706 432,85 149.296 2.760 753 479,85 154.777 2.861 800 526,85 159.739 2 953 T (K) T (° C) C p (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C p (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 846 572,85 164 102 3 034 893 619,85 168.074 3 107 940 666,85 171,579 3 172 986 712,85 174.589 3 228 1.033 759,85 177,273 3 277 1.080 806,85 179.607 3.320 1.126 852,85 181.604 3 357 1.173 899,85 183 411 3 391 1.220 946,85 185.047 3421 1.266 992,85 186,557 3.449 1313 1.039,85 188 085 3 477 1360 1.086,85 189.686 3 507 1.406 1132,85 191,417 3.539 1.453 1.179,85 193.453 3.576 1.500 1 226,85 195 870 3.621
BUC	2 541,5  kJ · mol -1 ( 25  ° C , gaz)
Proprietăți electronice
1 re energie de ionizare	9,082  ± 0,004  eV (gaz)
Precauții
SGH
Pericol H220, H340, H350, H220  : Gaz extrem de inflamabil H340  : Poate provoca defecte genetice (indicați calea de expunere dacă se dovedește în mod concludent că nicio altă cale de expunere nu cauzează același pericol) H350  : Poate provoca expunerea la cancer (indicați calea de expunere) dacă se dovedește în mod concludent că nicio altă cale de expunere nu duce la același pericol)
WHMIS
A, B1, D2A, F, A  : Presiunea absolută a vaporilor de gaz comprimat la 40  ° C = 434,35  kPa B1  : Limita inferioară de inflamabilitate a gazului inflamabil = 2% D2A  : Material foarte toxic cu alte efecte toxice Carcinogenitate: grupa IARC 2B, ACGIH A2; mutagenitate la animale. F  : Material reactiv periculos, supus unei reacții violente de polimerizare. Dezvăluire la 0,1% conform listei de dezvăluire a ingredientelor
NFPA 704
4 2 2
Transport
239    1010    Cod Kemler: 239  : gaz inflamabil, capabil să producă în mod spontan o reacție violentă Număr ONU  : 1010  : BUTADIENE STABILIZATE Clasa: 2.1 Etichetă: 2.1  : Gaz inflamabil (corespunde grupurilor desemnate cu o majusculă F);
Clasificarea IARC
Grupa 1: cancerigen pentru oameni
Ecotoxicologie
LogP	1,99
Pragul mirosului	scăzut: 0,09  ppm înalt: 76  ppm
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

1,3-butadiena este o hidrocarbură având formula C 4 H 6 gaz incolor și inflamabil.

Este cel mai comun izomer al butadienei, motiv pentru care este adesea numit pur și simplu butadienă . Este un reactiv important utilizat în sinteza multor polimeri .

Este cea mai simplă dienă conjugată . Acesta este lichefiat prin răcire la -4.4  ° C sau comprimare la 2,8  atm la 25  ° C .
Este solubil în solvenți organici nepolari precum cloroformul și benzenul . Cele mai importante sunt reacțiile de adăugare și ciclizare.

Utilizări

Este utilizat în principal la fabricarea cauciucului sintetic , a lacului , a nailonului și a vopselelor din latex .
Datorită reactivității sale ridicate, butadiena este utilizată în sinteză, în special în reacțiile de polimerizare . Multe anvelope auto sunt fabricate cu cauciuc Buna -S, un copolimer de butadienă și stiren ( SBR ).

Butadiena este principalul reactiv pentru sinteza cloroprenului prin clorurare urmată de izomerizare și dehidroclorurare . Această dienă este, de asemenea, utilizată pentru a produce adiponitril și hexametilendiamină prin reacția cu acidul cianhidric . Mai multe procese folosesc butadiena pentru a produce butan-1,4-diol . Butadiena este un reactiv excelent pentru reacția Diels-Alder și permite sinteza 4-vinilciclohexenei (reactiv pentru producerea de stiren), 1,5-ciclooctadienă și 1,5,9-ciclodecatrienă .

Producție și sinteză

Nu există în stare naturală, deoarece reactivitatea sa este prea mare, dar este prezentă în timpul fisurării hidrocarburilor (5% din butadienă este produsă în fisurarea benzinelor ușoare). Apoi este separat de amestec prin distilare în fracțiile C4.
Obținerea butadienei pure nu este posibilă prin distilarea simplă a acestei fracții, deoarece butanul și butadiena formează un azeotrop . Este necesară separarea prin extracție lichid-lichid sau prin distilare extractivă .

Butadiena comercială este, de asemenea, sintetizată prin deshidrogenarea butanului sau a amestecurilor de butenă și butan .
Cea mai cunoscută cale sintetică este procesul Houdry Catadiene într-un singur pas. Din n-butan sau amestecuri de n-butene , dehidrogenarea catalizată de un amestec de alumină și oxid de crom face posibilă obținerea unui curent de produs care conține 15-18% butadienă la o temperatură de 600-700  ° C și o presiune de 10 - 70  kPa . Acest proces are un randament de 50%.
Cu toate acestea, deshidrogenarea nu este cea mai utilizată cale sintetică și se utilizează în principal atunci când diferența de preț dintre reactanți și butadienă este mare.

Inițial, diena a fost produsă din acetilenă . Două procese au folosit acest reactiv, în special procesul Reppe folosit și astăzi pentru a produce tetrahidrofuran și butan-1,4-diol.

Butadiena poate fi, de asemenea, sintetizată din etanol folosind un catalizator de alumină și oxid de magneziu sau oxid de siliciu.

Un nou proces face posibilă producerea butadienei din biomasă (mai degrabă decât din resurse fosile precum petrolul sau gazul natural). Butadiena regenerabilă este produsă în trei etape: zaharurile extrase din biomasă sunt utilizate pentru a produce furfuraldehidă  ; care este tratat pentru a face un compus ciclic, tetrahidrofuran (THF); apoi printr-un proces catalizat cu randament ridicat (peste 95%) acest THF este transformat în butadienă utilizabilă direct de industria cauciucului și a plasticului.

Note și referințe

1. 1, 3 - BUTADIENE , fișă (e) de siguranță a Programului internațional privind siguranța substanțelor chimice , consultată la 9 mai 2009
2. calculate în masă moleculară de „  masele atomice ale elementelor 2007  “ pe www.chem.qmul.ac.uk .
3. (în) Iwona Owczarek și Krystyna Blazej, „  Temperaturi critice recomandate. Partea I. Hidrocarburi alifatice  ” , J. Phys. Chem. Ref. Date , vol.  32, nr .  4,4 august 2003, p.  1411 ( DOI  10.1063 / 1.1556431 )
4. (în) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, A 2 -a  ed. , 1076  p. ( ISBN  978-0-387-69002-5 și 0-387-69002-6 , citit online ) , p.  294
5. (ro) Robert H. Perry și Donald W. Green , Perry's Chemical Engineers 'Handbook , SUA, McGraw-Hill,1997, A 7- a  ed. , 2400  p. ( ISBN  978-0-07-049841-9 ) , p.  2-50
6. (în) Iwona Krystyna Blazej Owczarek și, „  Presiuni critice recomandate. Partea I. Hidrocarburi alifatice  ” , J. Phys. Chem. Ref. Date , vol.  35, nr .  4,18 septembrie 2006, p.  1461 ( DOI  10.1063 / 1.2201061 )
7. (în) Carl L. Yaws, Manual de diagrame termodinamice , vol.  1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co,1996( ISBN  978-0-88415-857-8 )
8. (în) David R. Lide , Manualul de chimie și fizică al CRC , Boca Raton, CRC Press,18 iunie 2002, 83 th  ed. , 2664  p. ( ISBN  0849304830 , prezentare online ) , p.  5-89
9. (în) David R. Lide, Manual de chimie și fizică , Boca Raton, CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , p.  10-205
10. Introducerea numărului CAS "106-99-0" în baza de date chimice GESTIS a IFA (organismul german responsabil cu securitatea și sănătatea în muncă) ( germană , engleză ), accesat la 18 noiembrie 2008 (este necesar JavaScript)
11. Grupul de lucru IARC privind evaluarea riscurilor cancerigene pentru oameni, „  Evaluations Globales de la Carcinogenicité pour l'Homme, Groupe 1: Carcinogens pour les homme  ” , pe http://monographs.iarc.fr , IARC,16 ianuarie 2009(accesat la 22 august 2009 )
12. Număr index 601-013-00-X în tabelul 3.1 din apendicele VI la regulamentul CE nr. 1272/2008 (16 decembrie 2008)
13. „  Butadiene-1,3  ” în baza de date cu substanțe chimice Reptox a CSST (organizația din Quebec responsabilă de securitatea și sănătatea în muncă), accesată la 25 aprilie 2009
14. „  1,3-Butadiene  ” , la hazmap.nlm.nih.gov (accesat la 14 noiembrie 2009 )
15. „Buta-1,3-diene” , pe ESIS , accesat la 15 februarie 2009
16. Joachim Grub și Eckhard Löser, Enciclopedia de Chimie Industrială Ullmann , butadien , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co,2002
17. Cercetătorii inventează un proces de fabricare a cauciucului și materialelor plastice durabile , accesat la 07 noiembrie 2017

• ARC, Monografie: vol.  97 (2008) 1,3-butadienă, oxid de etilenă și halogenuri de vinil (fluorură de vinil, clorură de vinil și bromură de vinil)

Articole similare

• Chimie organica
• Hidrocarbură
• Petrochimice
• Diene
• Stiren-butadienă
• Polibutadienă
• Acrilonitril butadien stiren
• Polistiren de impact
• Obosi