Butan

n -butan
Structura și reprezentările n- butanului
Identificare
Numele IUPAC	butan
Sinonime	n-butan dietil metil etil metan.
N o CAS	106-97-8
N o ECHA	100.003.136
N o EC	203-448-7
N o RTECS	EJ4200000
PubChem	7843
ZÂMBETE	CCCC PubChem , vizualizare 3D
InChI	InChI: vizualizare 3D InChI = 1 / C4H10 / c1-3-4-2 / ​​h3-4H2,1-2H3
Aspect	Gaz lichefiat comprimat, inodor, incolor.
Proprietăți chimice
Formula brută	C 4 H 10   [Izomeri]
Masă molară	58,1222 ± 0,0039  g / mol C 82,66%, H 17,34%,
Proprietăți fizice
T ° fuziune	−138,29  ° C
T ° fierbere	−0,5  ° C
Solubilitate	61,2  mg · l -1 ( apă , 25  ° C )
Parametrul de solubilitate δ	13,9  MPa 1/2 ( 25  ° C )
Masa volumică	601,1  g · l -1 (lichid, -0,5  ° C ) 2,709  g · l -1 (gaz, 0  ° C , 1013  mbar ) ecuaţie: ρ=1,0677/0,27188(1+(1-T/425.12)0,28688){\ displaystyle \ rho = 1.0677 / 0.27188 ^ {(1+ (1-T / 425.12) ^ {0.28688})}} Densitatea lichidului în kmol · m -3 și temperatura în Kelvin, de la 134,86 la 425,12 K. Valori calculate: 0,57324 g · cm -3 la 25 ° C. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 134,86 −138,29 12.62 0,73351 154.21 −118,94 12.33412 0,7169 163,89 −109,26 12.18848 0,70843 173,56 −99,59 12.04073 0,69984 183,24 −89,91 11,89073 0,69112 192,91 −80,24 11.73834 0,68227 202,59 −70,56 11.5834 0,6726 212,26 −60,89 11.42572 0,6641 221,94 −51,21 11.26509 0,65476 231,61 −41,54 11.10129 0,64524 241,29 −31,86 10.93405 0,63552 250,96 −22,19 10.76308 0,62558 260,64 −12,51 10.58803 0,61541 270,31 −2,84 10.40851 0,60497 279,99 6,84 10.22405 0,59425 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 289,67 16.52 10.03411 0,58321 299,34 26.19 9.83805 0,57182 309.02 35,87 9.63507 0,56002 318,69 45,54 9.42423 0,54776 328,37 55,22 9.20432 0,53498 338.04 64,89 8.97383 0,52159 347,72 74,57 8.73078 0,50746 357,39 84,24 8.47252 0.49245 367.07 93,92 8.19533 0,47634 376,74 103,59 7.89378 0,45881 386,42 113,27 7.55932 0,43377 396.09 122,94 7.17716 0,41716 405,75 132,62 6.71732 0,39043 415,44 142.29 6.09758 0,35441 425.12 151,97 3,927 0,22825
Temperatura de autoaprindere	287  ° C
Punct de aprindere	−60  ° C
Limite explozive în aer	1,8 - 8,4  % vol
Presiunea saturată a vaporilor	2,081  bari la 20  ° C 2,8  bari la 30  ° C 4,9  bari la 50  ° C ecuaţie: Pvs=eXp(66.343+-4363.2T+(-7.046)×lnu(T)+(9.4509E-6)×T2){\ displaystyle P_ {vs} = exp (66.343 + {\ frac {-4363.2} {T}} + (- 7.046) \ times ln (T) + (9.4509E-6) \ times T ^ {2})} Presiunea în pascale și temperatura în Kelvins, de la 134,86 la 425,12 K. Valori calculate: 243 680,17 Pa la 25 ° C. T (K) T (° C) P (Pa) 134,86 −138,29 0,674 154.21 −118,94 16.02 163,89 −109,26 57.09 173,56 −99,59 173,39 183,24 −89,91 460,98 192,91 −80,24 1.096,03 202,59 −70,56 2370,82 212,26 −60,89 4.731,13 221,94 −51,21 8 810,3 231,61 −41,54 15.455,79 241,29 −31,86 25.745,49 250,96 −22,19 40.992,9 260,64 −12,51 62.741,91 270,31 −2,84 92.753,52 279,99 6,84 132.987,18 T (K) T (° C) P (Pa) 289,67 16.52 185.580,13 299,34 26.19 252,827,5 309.02 35,87 337 165,82 318,69 45,54 441.161,76 328,37 55,22 567.507,38 338.04 64,89 719.022,71 347,72 74,57 898.665,96 357,39 84,24 1.109.551,33 367.07 93,92 1.354.974,41 376,74 103,59 1.638.444,86 386,42 113,27 1 963 726,18 396.09 122,94 2.334.882,52 405,75 132,62 2.756.332,57 415,44 142.29 3.232.910,64 425.12 151,97 3.769.900
Punct critic	151,85  ° C 38,0  bar 0,255  l · mol -1
Punct triplu	−138,55  ° C 0,007  mbar
Viteza sunetului	1034  m · s -1 (lichid, -0,5  ° C )
Termochimie
S 0 lichid, 1 bar	231  J · mol -1 · K -1
Δ f H 0 gaz	-125,6  kJ · mol -1
Δ vap H °	22,389  kJ · mol -1 până la -1,1  ° C
C p	132,42  J · mol -1 · K -1 (lichid, -3,15  ° C ) 98,49  J · mol -1 · K -1 (gaz, 25  ° C ) ecuaţie: VSP=(20.056)+(2.8153E-1)×T+(-1.3143E-5)×T2+(-9.4571E-8)×T3+(3.4149E-11)×T4{\ displaystyle C_ {P} = (20.056) + (2.8153E-1) \ times T + (- 1.3143E-5) \ times T ^ {2} + (- 9.4571E-8) \ times T ^ {3 } + (3.4149E-11) \ times T ^ {4}} Capacitatea termică a gazului în J · mol -1 · K -1 și temperatura în Kelvin, de la 200 la 1500 K. Valori calculate: 100,589 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}})} 200 −73,15 75 134 1.293 286 12,85 97.515 1.678 330 56,85 108.536 1.867 373 99,85 118.991 2.047 416 142,85 129.112 2 221 460 186,85 139 103 2393 503 229,85 148.491 2.555 546 272,85 157.495 2.710 590 316,85 166.299 2.861 633 359,85 174,494 3.002 676 402,85 182.281 3 136 720 446,85 189.823 3 266 763 489,85 196.778 3 386 806 532,85 203.325 3 498 850 576,85 209.608 3.606 T (K) T (° C) C p (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C p (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 893 619,85 215.352 3.705 936 662,85 220 714 3 797 980 706,85 225.821 3 885 1.023 749,85 230.460 3 965 1.066 792,85 234.770 4.039 1 110 836,85 238.863 4 110 1.153 879,85 242,581 4.174 1.196 922,85 246.048 4 233 1.240 966,85 249,369 4.290 1.283 1.009,85 252.427 4 343 1.326 1.052,85 255,339 4 393 1370 1096,85 258.207 4.442 1.413 1.139,85 260.946 4.490 1.456 1.182,85 263 666 4.536 1.500 1 226,85 266,481 4.585
BUC	49,4  MJ · kg -1
PCI	45,6  MJ · kg -1
Proprietăți electronice
1 re energie de ionizare	10,53  ± 0,10  eV (gaz)
Precauții
SGH
Pericol H220, H220  : Gaz extrem de inflamabil Cu> 0,1% butadienă  : 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, A  : Presiunea absolută a vaporilor de gaz comprimat la 50  ° C = 500  kPa B1  : Limita inferioară de inflamabilitate a gazului inflamabil = 1,9% Dezvăluire la 1,0% conform listei de divulgare a ingredientelor
NFPA 704
4 1 0
Transport
23    1011    Cod Kemler: 23  : gaz inflamabil Număr ONU  : 1011  : BUTAN Clasa: 2.1 Cod clasificare: 2F  : Gaz lichefiat, inflamabil; Etichetă: 2.1  : Gaze inflamabile (corespunde grupurilor desemnate cu o majusculă F); Ambalare: - 23    1075    Cod Kemler: 23  : gaz inflamabil Număr ONU  : 1075  : GAZE DE PETROL LICHEFAT; sau GAZELE DE PETROL LICHEIFICAT Clasa: 2.1 Cod de clasificare: 2F  : Gaz lichefiat, inflamabil; Etichetă: 2.1  : Gaze inflamabile (corespunde grupurilor desemnate cu o majusculă F); Ambalare: - 23    1965    Cod Kemler: 23  : gaz inflamabil Număr ONU  : 1965  : AMESTEC DE GAZ HIDROCARBONIC, LICHIAT, Clasa NOS : 2.1 Cod de clasificare: 2F  : Gaz lichefiat, inflamabil; Etichetă: 2.1  : Gaze inflamabile (corespunde grupurilor desemnate cu o majusculă F); Ambalare: -
Ecotoxicologie
LogP	2,89
Pragul mirosului	minim: 1262  ppm înalt: 5048  ppm
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

Butan este o hidrocarbură saturată cu familia de alcani și formula brută C 4 H 10. Există în două forme izomerice , n- butan și izobutan sau 2-metilpropan .

utilizare

Butanul este un gaz utilizat în principal ca combustibil pentru uz casnic (aragaz cu gaz, încălzitor de apă) și, de asemenea, ca rezervă, în special pentru încălzire (radiator cu gaz pentru interiorul locuințelor, magazinelor și atelierelor, precum și pentru încălzire. în aer liber). În general este ambalat într-o sticlă de 13 kg.

De asemenea, este utilizat ca combustibil în brichetele cu gaz.

Pentru utilizare în exterior, propanul este mai potrivit datorită punctului său de fierbere mai scăzut.

La nivel industrial, butanul este un reactiv pentru sinteza etilenei și propilenei prin crăparea cu abur , a butadienei prin deshidrogenare catalitică și a anhidridei maleice prin procesul DuPont . Oxidarea necatalitică a butanului este utilizată pentru sinteza acidului acetic și izomerizarea prin cataliză acidă transformă n-butanul în izobutan .

La fel ca multe hidrocarburi, butanul reacționează cu clorul pentru a forma 1-clor- și 2-clorobutan, dar și alți compuși mai substituiți. Ratele de clorurare pot fi explicate parțial prin diferitele energii de disociere, 425 și 411 kJ / mol pentru cele 2 tipuri de legături CH (cei 2 carboni centrali au legături CH mai slabe).

Proprietăți fizico-chimice

Este solubil în alcool și eter , dar puțin în apă. Nu foarte reactiv, necesită un catalizator pentru a participa la reacțiile chimice, cu excepția desigur a reacției de ardere cu oxigenul .

Presiunea saturată a vaporilor:

Temperatura	Presiune	Temperatura	Presiune
−103,15  ° C	0,1  kPa	−33,15  ° C	24,1  kPa
−98,15  ° C	0,2  kPa	−28,15  ° C	30,9  kPa
−93,15  ° C	0,3  kPa	−23,15  ° C	39,1  kPa
−88,15  ° C	0,5  kPa	-18,15  ° C	49,1  kPa
−83,15  ° C	0,8  kPa	−13,15  ° C	61,0  kPa
−78,15  ° C	1,3  kPa	−8,15  ° C	75,0  kPa
−73,15  ° C	1,9  kPa	−3,15  ° C	91,5  kPa
−68,15  ° C	2,8  kPa	1,85  ° C	111  kPa
−63,15  ° C	4,0  kPa	6,85  ° C	133  kPa
−58,15  ° C	5,7  kPa	11,85  ° C	159  kPa
−53,15  ° C	7,8  kPa	16,85  ° C	188  kPa
−48,15  ° C	10,6  kPa	21,85  ° C	221  kPa
−43,15  ° C	14,1  kPa	26,85  ° C	258  kPa
−38,15  ° C	18,5  kPa	50  ° C	490  kPa

Producție și sinteză

N-butanul se obține prin distilarea sub presiune a GPL ( gaz petrolier lichefiat ), precum și prin purificarea gazului natural .

Note și referințe

1. BUTAN (GAZ LIQUEFICAT) , fișă (e) de siguranță a Programului internațional de siguranță chimică , consultată la 9 mai 2009
2. calculate în masă moleculară de „  masele atomice ale elementelor 2007  “ pe www.chem.qmul.ac.uk .
3. Intrarea „n-butan” în baza de date chimice GESTIS a IFA (organism german responsabil cu securitatea și sănătatea în muncă) ( germană , engleză ), accesat la 5 octombrie 2009 (este necesar JavaScript)
4. „  BUTANE  ” , despre Banca de date privind substanțele periculoase (accesat la 22 decembrie 2009 )
5. (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 , prezentare online ) , p.  294
6. (ro) Robert H. Perry și Donald W. Green , Perry's Chemical Engineers 'Handbook , SUA, McGraw-Hill,1997, A 7- a  ed. , 2400  p. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , p.  2-50
7. (ro) „Butan” , pe NIST / WebBook , accesat la 11 februarie 2010
8. (în) William M. Haynes , Manualul de chimie și fizică al CRC , Boca Raton, CRC Press / Taylor și Francis,1 st iulie 2010, 91 th  ed. , 2610  p. ( ISBN  9781439820773 , prezentare online ) , p.  14-40
9. Aston, JG; Messerly, GH, Capacitatea termică și entropia, căldurile de fuziune și vaporizare și presiunea vaporilor de n-butan, J. Am. Chem. Soc., 1940, 62, 1917-1923
10. Pittam, DA; Pilcher, G., Măsurători ale căldurilor de ardere prin calorimetrie cu flacără. Partea 8.-Metan, etan, propan, n-butan și 2-metilpropan, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1, 1972, 68, 2224-2229
11. (în) Carl L. Yaws, Manual de diagrame termodinamice , vol.  1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co,1996( ISBN  0-88415-857-8 )
12. Gaze butan propan
13. (în) David R. Lide , Manualul de chimie și fizică al CRC , Boca Raton, CRC Press / Taylor și Francis,17 iunie 2008, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  9781420066791 , prezentare online ) , p.  10-205
14. Număr index 601-004-00-0 în tabelul 3.1 din apendicele VI la Regulamentul CE nr. 1272/2008 (16 decembrie 2008)
15. Număr index 601-004-01-8 în tabelul 3.1 din apendicele VI la Regulamentul CE nr. 1272/2008 (16 decembrie 2008)
16. „  Butan  ” în baza de date cu produse chimice Reptox a CSST (organizația din Quebec responsabilă de securitatea și sănătatea în muncă), accesată la 24 aprilie 2009
17. „  n-butan  ” , la hazmap.nlm.nih.gov (accesat la 14 noiembrie 2009 )
18. Karl Griesbaum, Arno Behr, Dieter Biedenkapp, Heinz-Werner Voges, Dorothea Garbe, Christian Paetz, Gerd Collin, Dieter Mayer, Hartmut Höke, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , Hydrocarbons , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co,2000
19. (în) David R. Lide, Manualul de chimie și fizică al CRC, CRC Press,2009, Ediția a 90- a  . , 2804  p. , Hardcover ( ISBN  978-1-4200-9084-0 ) , p.  6-109

Vezi și tu

linkuri externe

• (ro) NIST Chemistry WebBook
• Comitetul francez butan propan