Чем отличается изобутан от бутана: Различие между н-бутаном и изобутаном – знание

Газоанализатор бутан

ГлавнаяСправочная информацияБутан

Газообразный углеводород бутан (C4H10) – представитель алканов, с характерным запахом, без цвета и вкуса входит в состав природного и нефтяного попутного газа. Его выделяют в процессе разделения на фракции нефтепродуктов, а в условиях лаборатории получают посредством ряда типичных химических реакций. По строению молекулы различают два изомера – н-бутан и изобутан, в практической химии название применяется в основном для н-бутана. Газовоздушная смесь с C4H10 взрывоопасна, для безопасного использования в производственных помещениях необходим газоанализатор бутана. 

Свойства и характерные реакции 

В нормальных условиях при 20°C, оба изомера находятся в газообразном состоянии, температура кипения у них разная, для н-бутана ее значение 0,5°C, а для изобутана – 11,7°C. Температура плавления также отличается и составляет -138,4°C и -159,6°C соответственно.

Газ с плотностью 2,672 кг/м3 тяжелее воздуха, способен к самовоспламенению при нагреве до 372°C. Нижний предел концентрации (НКПР) 1,8% от общего объема или 43 г/м3, верхний предел определен в 9,1% или 216 г/м3, в этом диапазоне образуются взрывоопасные газовоздушные смеси, необходимо контролировать довзрывную концентрацию бутана. 

Вещество довольно инертно, в стандартных условиях не проявляет активности при контактах с концентрированными кислотами и щелочами, со щелочными расплавами и щелочными металлами. Не вступает в реакцию с галогенами, за исключением фтора и целым рядом других активных соединений. Химические свойства в полной мере соответствуют группе алканов, которой он принадлежит. 

Среди характерных для алканов реакций – дегидрирование в присутствии катализатора, галогенирование, нитрование и сульфоокисление при повышенной температуре и, конечно же, горение. При горении выделяется углекислый газ и вода, если кислорода не хватает, то вместо углекислого газа CO

2 образуется угарный газ CO и углерод в виде сажи.  

Применение

Востребован газ в качестве топлива, его смесь с пропаном используется для двигателей внутреннего сгорания, отопления и приготовления пищи в быту. С учетом того, что вещество относится к 4 классу опасности, его применяют в пищевой индустрии в качестве пищевых добавок – E943a(н-бутан) и E943b(изобутан). 

Большое значение соединение имеет для производства безопасных холодильных установок, изобутан в чистом виде или в смеси с пропаном используются в качестве хладагента в теплообменниках холодильников и кондиционеров. Углеводород не представляет опасности для озонового слоя и постепенно вытесняет традиционные фреоны и аммиак. Широта применения требует, из-за его взрывоопасности, постоянного контроля концентрации. Газосигнализатор бутана, установленный в рабочем помещении, решает проблему безопасности. 

Разработчик и производитель оборудования для газового анализа ИНКРАМ предлагает несколько технических решений для определения довзрывной концентрации НКПР в месте проведения работ. Среди предлагаемых решений можно выделить акусторезонансные датчики АРП,


приборы серий В300 и С300,


моноканальные и многоканальные системы постоянного контроля СКВА.


Бутан (вещество) | это… Что такое Бутан (вещество)?

У этого термина существуют и другие значения, см. Бутан (значения).

Бута́н (C4H10) — органическое соединение класса алканов. В химии название используется в основном для обозначения н-бутана. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана CH(CH3)3. Название происходит от корня «бут-» (английское название масляной кислоты — butyric acid) и суффикса «-ан» (принадлежность к алканам). В больших концентрациях ядовит, вдыхание бутана вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов, при разделении попутного нефтяного газа, «жирного» природного газа. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен, малотоксичен, имеет специфический характерный запах, обладает наркотическими свойствами. По степени воздействия на организм газ относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасные) по ГОСТ 12.1.007-76.

[1] Вредно воздействует на нервную систему[2].

Содержание

  • 1 Изомерия
  • 2 Физические свойства
  • 3 Нахождение и получение
  • 4 Сероочистка (демеркаптанизация) бутановой фракции
  • 5 Применение и реакции
  • 6 Биологические эффекты
  • 7 Безопасность
  • 8 Примечания
  • 9 Ссылки

Изомерия

Бутан имеет два изомера:

название формула структурная формула температура плавления, °С температура кипения, °С
н-бутан CH3–CH2–CH2–CH3 −138,3 −0,5
изобутан CH(CH3)3 −159,6 −11,7

Физические свойства

Бутан — бесцветный горючий газ, со специфическим запахом, легко сжижаемый (ниже 0 °C и нормальном давлении или при повышенном давлении и обычной температуре — легколетучая жидкость).

Точка замерзания -138°С (при нормальном давлении). Растворимость в воде — 6,1 мг в 100 мл воды (для н-бутана, при 20 °C, значительно лучше растворяется в органических растворителях[3]). Может образовывать азеотропную смесь с водой при температуре около 100 °C и давлении 10 атм.

  • Плотность жидкой фазы = 580 кг/м3[4].
  • Плотность газовой фазы при нормальных условиях = 2,703 кг/м3.
  • Плотность газовой фазы при температуре при 15°С = 2,550 кг/м3.

Нахождение и получение

Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %). Является продуктом гася каталитического и гидрокаталитического крекинга нефтяных фракций. В лаборатории может быть получен по реакции Вюрца:

Сероочистка (демеркаптанизация) бутановой фракции

Прямогонную бутановую фракцию необходимо очищать от сернистых соединений, которые в основном представлены метил- и этил- меркаптанами. Метод очистки бутановой фракции от меркаптанов заключается в щелочной экстракции меркаптанов из углеводородной фракции и последующей регенерации щелочи в присутствии гомогенных или гетерогенных катализаторов кислородом воздуха с выделением дисульфидного масла.

Применение и реакции

При свободнорадикальном хлорировании образует смесь 1-хлор- и 2-хлорбутана. Их соотношение хорошо объясняется разницей в прочности С-Н связей в позиции 1 и 2 (425 и 411 кДж/моль). При полном сгорании на воздухе образует углекислый газ и воду. Бутан применяется в смеси с пропаном в зажигалках, в газовых баллонах в сжиженном состоянии, где он имеет запах, так как содержит специально добавленные одоранты. При этом используются «зимние» и «летние» смеси с различным составом. Теплота сгорания 1 кг — 45,7 МДж (12,72 кВт·ч).

При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или то и другое вместе.

Фирмой DuPont разработан метод получения малеинового ангидрида из н-бутана при каталитическом окислении:

н-Бутан — сырьё для получения бутена, 1,3-бутадиена, компонент бензинов с высоким октановым числом.

Бутан высокой чистоты и особенно изобутан может быть использован в качестве хладагента в холодильных установках. Производительность таких систем немного ниже, чем фреоновых. Бутан безопасен для окружающей среды, в отличие от фреоновых хладагентов.

В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E943a, а изобутан — E943b, как пропеллент.

Биологические эффекты

Вдыхание бутана вызывает удушье и сердечную аритмию. При попадании на тело сжиженного газа или струи его испарений вызывает охлаждение до −20 °C, что крайне опасно при ингаляциях.

Безопасность

Легковоспламеним. Пределы взрываемости 1,9 — 8,4 % в воздухе по объёму. ПДК в воздухе рабочей зоны 300 мг/м³.

Примечания

  1. ГОСТ 20448-90. Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления
  2. Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, нбутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
  3. Химическая энциклопедия Т1, М. 1988, стр. 331, Статья «Бутаны»
  4. Физико-химические свойства пропан-бутановой смеси

Ссылки

Разница между бутаном и изобутаном

3 сентября 2017 г.

от Madhusha

Чтение через 5 минут

Главное отличие — бутан против изобутана

Бутан — органическое соединение. Эта молекула может быть найдена в нескольких формах, известных как изомеры. Изобутан является структурным изомером бутана. И бутан, и изобутан являются газообразными углеводородными соединениями. Они являются углеводородами, потому что эти соединения состоят только из атомов C и H. И бутан, и изобутан имеют одинаковую химическую формулу: C 4 Н 10 . Следовательно, они имеют одинаковые значения молярной массы. Эти соединения легко воспламеняются и поэтому могут использоваться в качестве топлива для сжигания. Основное различие между бутаном и изобутаном заключается в том, что бутан может быть либо линейной, либо разветвленной молекулой, тогда как изобутан по существу является разветвленной молекулой.

Ключевые области применения

1. Что такое бутан
      – Определение, свойства и применение
2. Что такое изобутан
– Определение, свойства и приложения
3. Каковы сходство между Бутаном и Исубутаном
– Схема общих черт
4. Ключевые отличия

Ключевые термины: бутан, топливо, изобутан, изомеры, углеводород

Что такое бутан

Бутан — это углеводород, который может встречаться в нескольких формах, известных как изомеры. Химическая формула бутана C 4 Н 10 . Это алкан, так как между атомами углерода нет двойных связей. Молярная масса бутана составляет около 58 г/моль. При комнатной температуре и атмосферном давлении бутан представляет собой бесцветный газ с запахом бензина.

Основным источником бутана является сырая нефть. Сырая нефть содержит бутан в качестве второстепенного компонента. Бутан также является побочным продуктом нефтепереработки. Он может встречаться в нескольких изомерных формах. Эти изомеры называются структурными изомерами. Есть два изомера бутана: н-бутан и изобутан. н-бутан представляет собой линейную форму бутана с прямой цепью. Изобутан представляет собой разветвленную структуру бутана. Термин бутан может использоваться для описания одного из этих изомеров или их смеси.

Рисунок 1: Два изомера бутана; Изобутан (вверху) и н-бутан (внизу)

Бутан можно сжигать в присутствии кислорода. Это связано с тем, что бутан легко воспламеняется. Если кислорода достаточно, бутан подвергается полному сгоранию. Если кислорода недостаточно, бутан будет подвергаться неполному сгоранию. В обоих случаях при сгорании выделяется тепловая энергия.

Бутан можно использовать в качестве усилителя испарения бензина. Поэтому бутан иногда является добавкой к бензину. Бутан также можно использовать непосредственно в качестве топлива. Например, его можно легко сжижать и продавать для бытовых целей, таких как приготовление пищи. Так как температура кипения бутана 1 o °C или ниже, жидкий бутан немедленно испарится при комнатной температуре.

Что такое изобутан

Изобутан представляет собой структурный изомер н-бутана. Химическая формула изобутана C 4 H 10 . Молярная масса изобутана составляет около 58 г/моль. Это алкан с разветвленной структурой. Здесь три метильные группы и атом Н связаны с центральным атомом углерода. Геометрия вокруг центрального атома углерода изобутана тетраэдрическая. Изобутан также представляет собой бесцветный газ при комнатной температуре и атмосферном давлении. В отличие от н-бутана, это газ без запаха.

Рисунок 02: Шарообразная модель изобутана

Изобутан имеет очень низкую температуру кипения, чем нормальный бутан. Температура кипения изобутана составляет около -11 o С. Причиной такого различия является разветвленная структура изобутана. У линейной молекулы может быть больше сил Ван-дер-Ваальса, чем у разветвленной молекулы. (Площадь поверхности линейной структуры больше, чем площадь поверхности разветвленной молекулы, что позволяет ей иметь больше сил Ван-дер-Ваальса между молекулами). Наличие слабых или меньшего количества сил Ван-дер-Ваальса облегчает отделение молекул друг от друга. Следовательно, температура кипения снижается.

Из-за разницы в пространственном расположении атомов изобутана химические и физические свойства отличаются от свойств бутана. Изобутан можно получить при изомеризации н-бутана. Это каталитическая реакция, и она обратима. Эта изомеризация осуществляется через промежуточное соединение, называемое олефинами. Эффективность процесса зависит от температуры системы.

Изобутан используется в качестве хладагента. Поскольку он оказывает незначительное влияние на озоновый слой, изобутан является хорошим заменителем таких соединений, как хлорфторуглерод, используемых в холодильниках.

Сходства между бутаном и изобутаном

  • Бутан и изобутан являются углеводородными соединениями.
  • Оба имеют одинаковую химическую формулу.
  • Оба имеют одинаковую молярную массу.
  • Оба соединения состоят из sp 3 гибридизованных атомов углерода.
  • Оба являются бесцветными газами при комнатной температуре и атмосферном давлении.

Разница между бутаном и изобутаном

Определение

Бутан: Бутан представляет собой углеводород, который может встречаться в нескольких формах в виде изомеров.

Изобутан: Изобутан представляет собой структурный изомер н-бутана.

Химическая структура

Бутан: Бутан представляет собой смесь линейных и разветвленных структур.

Изобутан: Изобутан имеет разветвленную структуру.

Температура кипения

Бутан: Температура кипения бутана составляет около 1 o C.

Изобутан: Температура кипения изобутана составляет около -11 o C.

Запах

Бутан: Бутан имеет запах бензина.

Изобутан: Изобутан не имеет запаха.

Заключение

Бутан и изобутан представляют собой углеводородные соединения, которые можно найти в сырой нефти в качестве второстепенных компонентов. Это малые алкановые соединения, называемые парафиновой фракцией нефтепереработки. Хотя они имеют одинаковую химическую формулу и одинаковую молярную массу, они различаются по нескольким параметрам. Основное различие между бутаном и изобутаном заключается в том, что бутан может быть либо линейной, либо разветвленной молекулой, тогда как изобутан по существу является разветвленной молекулой.

Ссылки:

1. «Бутан: определение, свойства и формула». Study.com, Study.com, доступно здесь. По состоянию на 23 августа 2017 г.
2. «Интернет-книга по химии NIST, SRD 69». Изобутан, Национальный институт стандартов и технологий, доступно здесь. По состоянию на 23 августа 2017 г.

Изображение предоставлено

1. «Изобутан-3D-шарики» Бена Миллса и Джинто — производное от файла: Neopentane-3D-balls.png и файла: Methane-3D-balls.png. (Общественное достояние) через Commons Wikimedia
2. «Изобутан-н-бутан» (общественное достояние) через Commons Wikimedia

Об авторе: Мадхуша

Мадхуша имеет степень бакалавра (с отличием) в области биологических наук и в настоящее время получает степень магистра в области промышленной и экологической химии. Области ее интересов для написания и исследований включают биохимию и химию окружающей среды.

Просмотреть все сообщения

Вам также могут понравиться эти

Разница между бутаном и изобутаном

Автор: Dunee

Бутан против изобутана
 

Органические молекулы состоят из углерода. Углеводороды представляют собой органические молекулы, состоящие только из атомов углерода и водорода. Углеводороды могут быть ароматическими или алифатическими. Они в основном делятся на несколько типов: алканы, алкены, алкины, циклоалканы и ароматические углеводороды. Гексан и н-гексан представляют собой алканы или иначе известные как насыщенные углеводороды. Они имеют наибольшее количество атомов водорода, которое может вместить молекула. Все связи между атомами углерода и атомами водорода являются одинарными. Поэтому вращение связи разрешено между любыми атомами. Это простейший тип углеводородов. Насыщенные углеводороды имеют общую формулу C

n H 2n+2 . Эти условия немного отличаются для циклоалканов, поскольку они имеют циклическую структуру.

Бутан

Как указано выше, бутановый углеводород представляет собой насыщенный алкан. Он имеет четыре атома углерода; поэтому имеет молекулярную формулу C 4 H 10 . Молярная масса бутана составляет 58,12 г моль -1 . Температура плавления бутана 133-139 К, а температура кипения 272-274 К. Бутан – это общее название, используемое для обозначения всех молекул с этой формулой. Есть два структурных изомера, которые мы можем нарисовать, чтобы соответствовать этой формуле, но в номенклатуре IUPAC мы используем бутан специально для обозначения неразветвленной молекулы, которая также известна как н-бутан. Он имеет следующую структуру.

 

Другой структурный изомер похож на метилированную молекулу пропана. Он известен как изобутан. Бутан — бесцветный газ. Его можно легко разжижать. Газ бутан легко воспламеняется. Бутан является компонентом природного газа и образуется при очистке бензина. При полном сгорании бутан образует углекислый газ и воду. Однако, если для сгорания недостаточно газообразного кислорода, в результате частичного сгорания образуется окись углерода и вода. Бутан используется в качестве топлива. При производстве сжиженного нефтяного газа бутан смешивают с пропаном и другими углеводородами. Они используются для приготовления пищи в домашнем хозяйстве. Он также используется в зажигалках.

Изобутан

Изобутан является структурным изомером бутана. Он имеет ту же молекулярную формулу, что и бутан, но структурная формула отличается. Он также известен как метилпропан. Он имеет следующую структуру.

 

Изобутан имеет третичный углерод, и это простейшая молекула с третичным углеродом. Изобутан — бесцветный прозрачный газ без запаха. Температура плавления изобутана 40-240 К, температура кипения 260-264 К. В основном используется в качестве хладагента. Чистая форма изобутана используется в холодильниках. Кроме того, он используется в качестве пропеллента в аэрозольных баллончиках.

 

В чем разница между бутаном и изобутаном?

• Изобутан является структурным изомером бутана.

• Бутан неразветвленный, а изобутан разветвленный.

• Оба имеют одинаковую молекулярную формулу, но структурная формула отличается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *