Формула бутана в химии

Формула бутана в химииФормула бутана в химииФормула бутана в химииФормула бутана в химии

Бутан, C4H10 – органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Образуется также при крекинге нефтепродуктов.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!
  • Бутан, формула, газ, характеристики
  • Физические свойства бутана
  • Химические свойства бутана
  • Получение бутана
  • Химические реакции – уравнения получения бутана
  • Применение и использование бутана

Бутан, формула, газ, характеристики:

Бутан –  органическое вещество класса алканов, состоящий из четырех атомов углерода и десяти атомов водорода. Название происходит от корня «бут-» (французское название масляной кислоты – acide butyrique) и суффикса «-ан» (что означает принадлежность к алканам).

Химическая формула бутана C4H10. Имеет два изомера н-бутан и изобутан. В химии название «бутан» используется в основном для обозначения н-бутана. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана.

Рациональная формула н-бутана CH3-CH2-CH2-CH3, изобутана CH(CH3)3.

Строение молекулы н-бутана:

Формула бутана в химии

Строение молекулы изобутана:

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Как сделать презентацию в ворде

Оценим за полчаса!

Формула бутана в химии

Бутан – бесцветный газ, без вкуса, со специфическим характерным запахом.

В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа.

Образуется также при крекинге нефтепродуктов., в т.ч. сланцевой нефти.

Также содержится в сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).

Пожаро- и взрывоопасен.

Мало растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Бутан по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

Физические свойства бутана:

Наименование параметра: Значение:
Цвет без цвета
Запах специфический характерный запах
Вкус без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) газ
Плотность (состояние вещества – жидкость, при 0 °C), кг/м3 601,2
Плотность (состояние вещества – газ, при 0 °C), кг/м3 2,672
Температура плавления н-бутана, °C -138,4
Температура плавления изобутана, °C -159,6
Температура кипения н-бутана, °C -0,5
Температура кипения изобутана, °C -11,7
Температура самовоспламенения, °C 372
Критическая температура*, °C 152,01
Критическое давление, МПа 3,797
Критический удельный объём,  м3/кг 228
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных от 1,4 до 9,3
Удельная теплота сгорания, МДж/кг 45,8
Молярная масса, г/моль 58,12

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства бутана:

Бутан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства бутана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

  1. 1. каталитическое дегидрирование бутана:

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH2-CH3 + H2 (kat = Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3, повышенная to).

  1. 2. галогенирование бутана:
  1. CH3-CH2-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH2-CH3 + HBr (hv или повышенная to);
  2. CH3-CH2-CH2-CH3 + I2 → CH3-CHI-CH2-CH3 + HI (hv или повышенная to).
  3. Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы бутана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный бутил  CH3-CH·-CH3, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома:
  4. Br2 → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;
  5. CH3-CH2-CH2-CH3 + Br· → CH3-CH·-CH2-CH3 + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;
  6. CH3-CH·-CH2-CH3 + Br → CH3-CHBr-CH2-CH3 + Br·;
  7. CH3-CH·-CH2-CH3 + Br· → CH3-CHBr-CH2-CH3; – обрыв цепи реакции галогенирования.

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование бутана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

CH3-CH2-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH2-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

CH3-CHBr-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CBr2-CH2-CH3 + HBr (hv или повышенная to);

и т.д.

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

См. нитрование этана.

  1. 4. окисление (горение) бутана:

При избытке кислорода:

2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O.

При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО2) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод сажа (в различном виде, в т.ч. в виде графена, фуллерена и пр.) либо их смесь.

  1. 5. сульфохлорирование бутана:

C4H10 + SO2 + Cl2 → C4H9-SO2Cl + … (hv).

  1. 6. сульфоокисление бутана:

2C4H10 + 2SO2 + О2 → 2C4H9-SO2ОН (повышенная to).

Получение бутана. Химические реакции – уравнения получения бутана:

Так как бутан в достаточном количестве содержится в природном газе, попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке.

Бутан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

  1. 1. гидрирования непредельных углеводородов, например, бутена:

CH3-CH2-CH=CH2 + H2 → CH3-CH2-CH2-CH3 (kat = Ni, Pt или Pd, повышенная to).

  1. 2. восстановления галогеналканов:

C4H9I + HI → C4H10 + I2 (повышенная to);

C4H9Br + H2 → C4H10 + HBr.

  1. 3. взаимодействия галогеналканов с металлическим щелочным металлом, например, натрием (реакция Вюрца):
  • 2C2H5Br + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr;
  • 2C2H5Cl + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaCl.
  • Суть данной реакции в том, что две молекулы галогеналкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.
  1. 4. щелочного плавления солей одноосновных органических кислот:

C4H9-COOH + NaOH → C4H10 + Na2CO3 (повышенная to);

C4H9-COONa + NaOH → C4H10 + NaHCO3.

Применение и использование бутана:

– в качестве топлива в смеси с пропаном в быту для приготовления пищи, транспортных средствах, в отопительных приборах и т.п.;

– н-бутан используется как сырьё в химической и нефтехимической промышленности для получения бутилена, 1,3-бутадиена, компонентов бензинов с высоким октановым числом,  для производства других химических веществ;

– в пищевой промышленности как пищевая добавка E943a и E943b (изобутан), последний используется в качестве пропеллента;

– изобутан используется как хладагент в холодильниках, холодильных камерах, холодильных установках и системах кондиционирования воздуха. Используется самостоятельно или в смеси с пропаном. В отличие от других хладагентов данная смесь и изобутан не разрушают озоновый слой.

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

  1. Формула бутана в химииФормула бутана в химииФормула бутана в химииФормула бутана в химии
  2. карта сайта
  3. газовая газ редуктор газовый баллон метан бутан этан бутан пропен цена купить реакции 1 4 50 3 какой кислород вещество авто температура кг воздух вода
    заправка баллонов бутаном
    сколько литров стоимость сгорание уравнение реакций давление смесь расход объем литр бутана
    сжиженный бутан

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/butan-poluchenie-svoystva-himicheskie-reaktsii/

Формула Бутана структурная химическая

Структурная формула

Формула бутана в химии Формула бутана в химии
  • Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C4H10
  • Рациональная формула: CH3CH2CH2CH3
  • Химический состав Бутана
Символ Элемент Атомный вес Число атомов Процент массы
C Углерод 12.011 4 82,7%
H Водород 1.008 10 17,3%

Молекулярная масса: 58,124

Бута́н (C4H10) — органическое соединение, углеводород 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-» (французское название масляной кислоты — acide butyrique, от др.-греч. βούτῡρον, масло) и суффикса «-ан» (принадлежность к алканам). 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. Вредно воздействует на нервную систему.

Бутан — бесцветный горючий газ, со специфическим запахом, при нормальном давлении легко сжижаем от −0,5 °C, замерзает при −138 °C; при повышенном давлении и обычной температуре — легколетучая жидкость. Критическая температура +152 °C, критическое давление 3,797 МПа.

  • Растворимость в воде — 6,1 мг в 100 мл (для н-бутана, при 20 °C), значительно лучше растворяется в органических растворителях). Может образовывать азеотропную смесь с водой при температуре около 100 °C и давлении 10 атм.
  • Плотность жидкой фазы — 580 кг/м³
  • Плотность газовой фазы при нормальных условиях — 2,703 кг/м³, при 15 °C — 2,550 кг/м³
  • Теплота сгорания 45,8 МДж/кг (2657 МДж/моль).

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

Источник: http://formula-info.ru/khimicheskie-formuly/b/formula-butana-strukturnaya-khimicheskaya

БУТАНЫ

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

БУТАНЫ С4Н10, мол. м. 58,123. Существуют 2 изомера: нормальный бутан (н-бутан) СН3(СН2)2СН3 и изобутан (2-метилпропан, триметилметан; изо-бутан) (СН3)3СН. Бесцв. газы (см. табл.); раств. в орг. р-рителях, не раств. в воде; изо-бутан образует кристаллогидраты.

Формула бутана в химии

Бутаны-типичные насыщенные алифатич. углеводороды. Содержатся в газовом конденсате и нефтяных газах в кол-вах (в зависимости от месторождения, % по массе): н-бутан-0,12-6,54 и 0,16-12,1, изо-бутан-0,56-0,72 и 0,27-6,01 соотв. В пром-сти бутаны выделяют из указанных прир. источников и из продуктов каталитич.

крекинга и гидрокрекинга нефтяных фракций с послед. ректификацией. В пром-сти изо-бутан получают также из н-бутана; осн. способ — каталитич. изомеризация: н-бутан изо-бутан [k1 1,27 (400 К) и 0,84 (500 К)]. Р-цию осуществляют в газовой фазе (150-200°С, 1,4-2,8 МПа; кат. — Pt на носителе; выход 58-60% по объему за проход) или в жидкой фазе (50-130°С, 2,1 МПа; кат. — А1С13; выход 60%). В наиб. распространенном процессе из бутановой фракции выделяют изо-бутан, а н-бутан смешивают с Н2, нагревают и подвергают изомеризации в газовой фазе. Из продуктов р-ции извлекают изо-бутан после охлаждения и отделения фракции, содержащей Н2, к-рую возвращают в реактор. В отечественном процессе изомеризацию н-бутана осуществляют в жидкой фазе при 180-220 °С, давлении 3,5-4,0 МПа, мольном соотношении Н2:н-бутан = = 1:1; выход изо-бутана за проход49% (по массе). На про-из-во 1 т изо-бутана расходуется 1,109т бутановой фракции, 0,0105 т Н2.

Бутаны — легкие высокооктановые компоненты моторного топлива для карбюраторных двигателей внутр. сгорания; н-бутан — сырье для получения бутенов и 1,3-бутадиена, уксусной к-ты, малеинового ангидрида; изо-бутан — сырье в произ-ве высокооктановых компонентов автомобильных бензинов (алкилированием изопарафинов низшими олефинами), изо-бутилена и трет-бутилгидропероксида.

Читайте также:  Формула этилена в химии

Бутаны — горючие газы (см. табл.). Вредно действуют на нервную систему; ПДК 300 мг/м .

===

Исп. литература для статьи «БУТАНЫ»: Берлин М. А., Гореченков В. Г., Волков Н. П., Переработка нефтяных и природных газов, М., 1981; Selected values of properties of hydrocarbons and related compounds, v. 1-7, Texas, 1975. Г.В.Дроздов.

Страница «БУТАНЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

Еще по теме:

  • Бутан — справочник по веществам
  • бутан — Органическая химия, А.Е. Чичибабин

Формула бутана в химии

Источник: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/657.html

Химические свойства алканов на примере 2-метилбутана

Задача 122. 1. Напишите формулы и дайте названия всем изомерам состава С7Н16.  2. Напишите формулу 2-метил-3-этилгептан и двух его гомологов. 3. Получите бутан всеми возможными способами. 4. Напишите химические реакции характерные для алканов на примере 2-метилбутана.

Решение:

1-е задание. Изомеры гептана

  • 1)  CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 — н-гептан 
  • 2) H3C–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CH3 — 2-метилгексан
  • 3) СH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH3 —  3-метилгексан 
  • 4) H3C–C(CH3)2–CH2–CH2–CH3 — 2,2-диметилпентан
  • 5) H3C–CH(CH3) – CH(CH3) – CH2–CH3 — 2,3-диметилпентан
  • 6) H3C–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CH3 — 2,4-диметилпентан
  • 7) H3C–CH2–C(CH3)2–CH2–CH3 — 3,3-диметилпентан 
  • 8) H3C–CH2–CH(C2H5)–CH2–CH3 — 3-этилпентан 
  • 9) H3C — C(CH3)2  –CH(CH3)–CH3 — 2,2,3-метилбутан  

2-е задание. Гомологи 2-метил-3-этилгептана 

 H3C–CH(CH3)–CH(С2Н5)–CH2–CH2–CH2–CH3 — 2-метил-3-этилгептан

Гомологи — это химические соединения, имеющие структурную формулу одного типа, например: алканы, алкены, алкины, и т. д. 2-метил-3-этилгептан (изомер декана) относится к гомологическому ряду алканов : метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан — это только первые десять, они газы.

  1. Примеры гомологов:
  2. 1) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 — н-октан
  3. 2) H3C–CH2–CH(C2H5)–CH2–CH2–CH2–CH3 — 3-этилгептан  

3-е задание. Получение бутана

1. Реакция Вюрца

CH3-CH2I- + 2Na + I-CH2-CH3  ⇒  CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaI

2. Гидрирование бутина. 

  • Первоначально 1-бутин гидрируют до 1-бутена, а затем 1-бутен вторично гидрируют до бутана:
  • CH3-CH2-C СН ⇒ CH3-CH2-CH=CH2  ⇒  CH3-CH2-CH2-CH3 (Гидрирование по H2)
  • или
  • СН3-СН2-СН=СН2 + Н2    ⇒  CH3-CH2-CH2-CH3,
  • СН3—СН2-C СН + 2Н2  ⇒  CH3-CH2-CH2-CH3

3. Дегидратация бутилового спирта

  1. Дегидратацию бутилового спирта проводят в присутствии Al2O3 при температуре 300-400оC:
  2. CH3-CH2-CH2-CH2-OH ⇒ CH3-CH2-CH=CH2  + Н2О; 
  3. Затем, полученный 1-бутен гидрируют по водородному радикалу до бутана:
  4. CH3-CH2-CH=CH2 + Н2 ⇒  CH3-CH2-CH2-CH3

4. Получение из солей карбоновых кислот (реакция Дюма) 

При сплавлении безводных солей карбоновых кислот с щелочами получаются алканы, содержащие на один атом углерода меньше по сравнению с углеродной цепью исходных карбоновых кислот:

CH3-CH2-CH2-COONa + NaOH ⇒ CH3-CH2-CH2-CH3 + Na2CO3.

5. Метод Фишера-Тропша

Смесь угарного газа и водорода (синтез-газ) пропускают над катализатором при нагревании, получают:

4CO + 9H2  ⇒  C4H10  +  4H2O 

6. Реакция Гриньяра

CH3-CH2-CH2-CH2Cl + Mg  ⇒  CH3-CH2-CH2-CH2MgCl;

CH3-CH2-CH2-CH2MgCl  + H2O  ⇒  CH3-CH2-CH2-CH3 + Mg(OH)Cl

7. Электролиз соли (реакция Кольбе)

CH3-CH2-CH2-COONa + 2Н2О электролиз CH3-CH2-CH2-CH3 + 2СО2↑   +     2Н2↑  + 2NaOH                                                                                                                      на аноде                    на  катоде

8. Получение бутана из спирта

Катализатором служит LiAlH4:

CH3-CH2-CH2-CH2ОН  ⇒  CH3-CH2-CH2-CH3 + Н2О

4-е задание.  Химические реакции характерные для алканов на примере 2-метилбутана

1) Галогенирование (замещение атома водорода атомом галогена — F, Cl, Br с образованием галогеналкана):

H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 + Br2 ⇒ H3C–CBr(CH3)–CH2–CH3  +  HBr

2) Сульфирование (замещение атомов водорода сульфогруппой SO3Н с образованием алкансульфокислот RSO3Н). Сульфирующий реагент – серная кислота Н2SO4 (НО-SO3Н). 

1. Сульфирование алканов происходит при действии очень концентрированной Н2SO4 при небольшом нагревании. Наиболее легко замещается атом водорода у третичного атомауглерода:

Формула бутана в химии

2.При совместном действии сернистого ангидрида и кислорода воздуха под влиянием ультрафиолетовых лучей или добавок перекисей парафиновые углеводороды, даже нормального строения, реагируют с образованием сульфокислот (реакция сульфоокисления):

2H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 + 2SO2  + O2 ⇒   2H3C–C(SO3H)(CH3)–CH2–CH3                                                                             2-метил-2-сульфобутан

3. Реакция сульфохлорирования

При совместном действии сернистого ангидрида и хлора при освещении ультрафиолетовым излучением или под влиянием некоторых катализаторов происходит замещение атома водорода с образованием так называемых сульфохлоридов (реакция сульфохлорирования):

2H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 + 2SO2  + Cl2  ⇒   2H3C–C(SO2Cl)(CH3)–CH2–CH3 + HCl                                                                            2-метил-2-сульфохлоридбутан

3) Нитрование (замещение атома водорода нитрогруппой – NO2 с образованием нитроалканов R-NO2)

Разбавленная азотная кислота HNO3 (НО-NО2) является нитрующим компонентом. Нитрование алкенов при нагревании называется реакцией М.И.Коновалова. Наиболее легко замещаются атомы водорода у третичного атома:

Формула бутана в химии

4) Реакции окисления

У 2-метилбутана первичные атомы углерода имеют стпень окисления (-3), вторичный атом углерода имеет степень окисления (-2), а третичный — (-1). При обычных условиях алканы устойчивы к действию сильных окислителей (КМnO4, К2Сr2О7). Алканы могут окисляться с образованием различных соединений:

а) Горение (окисление кислородом воздуха при высоких температурах):

H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 + 8О2 ⇒ 5СО2 + 6Н2О   

б)  Каталитическое окисление алканов

  • Каталитическое окисление может протекать с разрывом связей С–С и С–Н. Например, при неполном окислении 2-метилбутана происходит разрыв связи (С2–С3) и получается молекула кислоты и ацетона:
  • H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 + 2О2 = 3НC–C(О)–(СН3)  +   СН3–СООН  + Н2О                                                                     ацетон                   уксусная кислота
  • или
  • H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 + 2О2 ⇒ H3C–CH(CH3)–CH2–СООH + Н2О
  • Из алканов под влиянием каталитических веществ и нагревании до 200 °C получаются молекулы спирта, альдегида или карбоновой кислоты.
  • Примеры с 2-метилбутаном:
  • CH3-CH2-CH(СН3)-CH3 + О2 = CH3-CH2-CH(СН3)-CH2-0Н; (образуется 2-метилбутанол) CH3-CH2-CH(СН3)-CH3 + О2 = CH3-CH2-CH(СН3)-CО + Н2О (образуется 2-метилбутаналь); 2CH3-CH2-CH(СН3)-CH3 +3О2 = 2CH3-CH2-CH(СН3)-CООН + 2Н2О; (образуется 2-метилбутановая кислота).
  • Окисление с образованием гидропероксидов:
  • H3С-CH2-CH(СН3)-CH3 + О2 = CH3-CH2-CH(СН3)-CH2-О-О-Н:                                                           гидропероксид

5) Крекинг (анг. сracking — расщепление) алканов:

а) Термический крекинг — это разрыв связей С — С в молекулах алканов:

H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 H3C–CH2–CH3 + CH2=CH2.

б) Термический крекинг в присутствии катализаторов 

Термический крекинг проводят в присутствии катализаторов (обычно оксидов алюминия и кремния) при температуре 5000С и атмосферном давлении.

Изоалканы термически менее устойчивы, чем алканы нормального строения. Для разветвленных углеводородов преимущественно происходит разрыв связи у третичного или четвертичного атома углерода.

 При этом с разрывом молекул происходит реакция изомеризации и дегидрирования:

H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 ⇒H3C–C(CH3)=CH2 + СН4.

7) Реакции отщепления 

а) Дегидрирование 

  1. Дегидрирование [отщепление водорода; происходит в результате разрыва связей С — Н; осуществляется в присутствии катализатора (Pt, Pd, Ni, А12О3, Сг2О3) при повышенных температурах (400­ — 600°С)].

    При этом от молекулы алкена отщепляется молекула водорода:

  2. H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 ⇒ H3C–C(CH3)=CH–CH3 + Н2                                                 2-метилбутен-2
  3. 8) Пиролиз.

  4. Процесс протекает при температуре 1000°С и выше разрываются все связи, образуютс конечные  продукты – С и Н2:
  5. H3C–CH(CH3)–CH2–CH3 ⇒ 5С + 6Н2

8) Изомеризация алканов

Алканы нормального строения под влиянием катализаторов и при нагревании способны превращаться в разветвленные алканы без изменения состава молекул, т.е. вступать в реакции изомеpизации.

В этих pеакциях участвуют алканы, молекулы которых содержат не менее 4-х углеродных атомов.

 Например, изомеризация н-пентана в изопентан (2-метилбутан) происходит при 100°С в присутствии катализатора хлорида алюминия:

  • H3C–(CH2)3–CH3 ⇒ H3C–CН(CH3)–CH2–CH3     н-пентан                         2-метилбутан
  • Теоретически можно предположить, что из 2-метилбутана можно получить 2,2-диметилпропан:
  • H3C–CН(CH3)–CH2–CH3  =   H3C–C(CH3)2–CH3    2-метилбутан                          2,2-диметилпропан

Источник: http://buzani.ru/zadachi/organicheskaya-khimiya/1561-2-metilbutan-alkan-zadacha-122

Свойства пропан-бутана и метана

Формула бутана в химии

К сжиженным углеводородным газам относятся газы, которые при нормальных условиях ( 0°C, 760 мм.рт.ст. ) находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления или незначительном снижении температуры переходят в жидкое состояние.

Горючие газы бесцветны и в большинстве своем не имеют запаха. Поэтому в случае утечки их из газопроводов, в помещениях и сооружениях может образоваться взрывоопасная гaзовоздушная смесь.

Для своевременного обнаружения утечек газа, ему придают специфический резкий запах (одоризируют). В качестве одоранта используется этилмеркаптан (C2H5SH), который вводится в количестве 16гр на 1 000 м3 природного газа и 60-90гр на 1 тонну сжиженного газа.

В соответствии с требованиями нормативных документов, запах газа должен ощущаться при содержании в воздухе 20% от нижнего концентрационного предела взрываемости.

Особенностями сжиженных углеводородных газов (СУГ) являются:

  • Высокий удельный вес паровой фазы- в 2 раза тяжелее воздуха;
  • Медленная диффузия (плохо смешивается с воздухом);
  • Невысокая температура воспламенения;
  • Низкие пределы взрываемости с воздухом;
  • Возможность образования конденсата при снижении температуры;
  • Высокая теплотворная способность.

На организм человека сжиженный газ действует удущающе (концентрация более 10% смертельна), не ядовит.

При попадании жидкой фазы на открытые участки тела вызывает обморожение.

Все емкости заполняются сжиженным газом максимум на 85% геометрического объема. Жидкая фаза сжиженного газа при повышении температуры имеет очень большой коэффициент объемного расширения (в 16 раз больше воды).

Химическая формула C3H8+C4H10 CH4
Удельный вес газовой фазы (плотность), кг/м3 2.4 0.73
Относительный удельный вес (плотность по воздуху), кг/м3 2.0 (в два раза тяжелее воздуха) 0.5 (в два раза легче воздуха)
Удельный вес жидкой фазы, кг/л 0.5 (в два раза легче воды)
Температура кипения, °C -162
Температура воспламенения, °C 510 645
Теплота сгорания, Ккал/м 22.000 8 500
Жаропроизводительность, °C 2 100 2 000
Пределы взрываемости (верхний .. нижний), % газа в воздухе по объему 2-10 5-15
Необходимое количество воздуха для сгорания газа, м3 25 10
Скорость распространения пламени, мсек 0.82 0.67

Источник: http://www.ulgas.ru/poleznye-stati/26

Пропан, бутан

Продажа
Производство
Доставкабутан марка 1.8бутан марка 2.5бутан техническийпропан технический углеводородный

Пропан относиться к органическим веществам класса алканов.  Пропан содержится в природном газе и может быть образован при крекинге нефтепродуктов. Пропан считается одним из самых ядовитых газов.

Физические свойства

Пропан – это бесцветный газ, который слабо растворяется в воде. Точка кипения пропана — 42,1С. При контакте с воздухом пропан образует взрывоопасную смесь (при концентрации паров от 2 до 9,5%). При давлении 760 мм ртутного столба температура возгорания пропана может составить порядка 466 °С.

Химические свойства

Химические свойства пропана аналогичны большинству свойств ряда алканов. К таким свойствам относятся: хлорирование, дегидрирование и так далее.

Применение пропана

Пропан широко используется как топливо для различных нужд. Он является важным компонентом сжиженных углеводородных газов. Используется пропан для производства растворителей и в пищевой промышленности (в качестве пропеллента, добавки E944).

Хладагент

Смесь изобутана (R-600a) и чистого пропана (R-290a) не наносит вред озоновому слою и имеет низкий показатель парникового потенциала (GWP). Поэтому данную смесь широко применяют в качестве хладагента. Эта смесь заменила устаревшие хладагенты в холодильных установках и кондиционерах.

Бутан (C4H10) — как и пропан, относиться к классу алканов. Это органическое соединение, которое очень токсично и вызывает отравление организма человека при вдыхании.

В химии обычно бутаном называют смесь  н-бутана и его изомера изобутана CH(CH3)3.

Название бутан состоит из двух частей, корня «бут-», что с английского языка означает масляная кислота (butyric acid) и окончания «-ан», которое говорит о принадлежности этого вещества к алканам. 

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 представляет собой бесцветный и легковоспламеняемый газ. При нормальном давлении и температуре ниже  0 °C легко сжижается. При повышении давления и обычной температуре — легколетучая жидкость. Растворимость в воде бутана составляет 6,1 мг на 100 миллилитров воды. Бутан при давлении 10 атмосфер и температуре 100 °C может образовывать азеотропное соединение с водой.

Нахождение и получение

Бутан находиться в нефтяном и газовом конденсате (его доля составляет примерно 12%). Получают бутан и методом  гидрокаталитического или каталитического крекинга нефтяных фракций. В лабораторных условиях бутан получают по реакции Вюрца:

2 C2H5Br + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr

Применение и реакции

При свободнорадикальном хлорировании получается смесь 2-хлорбутана и 1-хлора. На воздухе при сгорании образуется вода и углекислый газ. Бутан широко используется в качестве смеси с пропаном в зажигалках и газовых баллонах.

В них он находиться в сжиженном состоянии и имеет определенный запах из-за наличия в смеси одорантов. Различают «летние» и «зимние» смеси, которые имеют разные составы.

Теплота сгорания одного килограмма бутана составляет примерно 45 МДж (12,72 кВт•ч).

  • 2C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O
  • При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или того и другого вместе.
  • 2C4H10 + 5 O2 → 8 C + 10 H2O
  • 2C4H10 + 9 O2 → 8 CO + 10 H2O
  • Компания Дюпон запатентовала метод получения малеинового ангидрида при каталитическом окислении из н-бутана
  • 2 CH3CH2CH2CH3 + 7 O2 → 2 C2H2(CO)2O + 8 H2O

н-Бутан  является хорошим сырьем для производства бутена, 1,3-бутадиена, которые являются важными компонентом бензина с высоким октановым числом. Чистый бутан используется как хладагент в холодильных установках и кондиционерах.

Бутан лучше фреона за счет своей экологичности и безопасности для окружающей среды, но менее производителен, чем фреоновые хладагенты. Бутан зарегистрирован как пищевая добавка E943a в пищевой промышленности, а изобутан как добавка E943b, пропеллент.

Эти вещества применяются в дезодорантах. 

В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавкиE943a, а изобутан — E943b, как пропеллент, например, в дезодорантах.

Влияние бутана на организм человека

Вдыхание человеком бутана может вызвать сердечную недостаточность и смерть от удушья. Попадание жидкого бутана или струи газа-бутан вызывает охлаждение до минус двадцати градусов, что очень опасно для человека.

Безопасность

Бутан очень легко воспламеняется. При концентрации бутана в воздухе 1,9 — 8,4 % от объема, может вызвать взрыв. ПДК300 мг/м³.

Источник: https://tgko.ru/spravka/gaz/propan_butan

Установка ГБО

Химический состав смеси пропан-бутан

01.02.2017

  • Пропан — С3Н8
  • Бутан-С4Н10
  • В топливной смеси бутан выступает как топливо, а пропан помимо этого создаёт давление.
  • Газовая смесь пропан-бутан в 2 раза тяжелее воздуха.
  • По сути, газ не имеет запаха, поэтому в его состав добавляется специальное пахучее вещество (одорант) — этилмеркаптан.
  • Антидетационное (октановое) число у газовой смеси пропан-бутан состав­ляет 108 единиц-в этом её огромное преимущес­тво перед бензином, максимальное ок­тановое число у которого — 98 единиц.
  • Пропан-бутан легче, чем бензин и дизельное топливо:
  • 1 л. газа — 0.5-0,56 кг
  • 1 л. бензина — 0.71-0,76 кг
  • 1 л. дизеля — 0.78-0,83 кг

Процентное соотношение пропана и бутана в смеси регулируется госу­дарством и зависит от климатических условий. Например, в зимний период количество пропана должно быть не менее 70-80 % , тогда как летом — всего 40 %.

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, является образова­ние (при наличии свободной поверх­ности над жидкой фазой) двухфазной системы «жидкость-пар». Система «жидкость-пар» образуется вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне.

В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно.

Сравнительные характеристики физических свойств разных видов топлива

Параметры Пропан Бутан Бензин
Химическая формула C2H8 C4H10 C8H17
Молекулярная масса 44 58 114
Плотность жидкой фазы при температуре 15°С и атмосферном давлении, кгм/м3 510 580 730
Температура кипения при атмосферном давлении, °С -43 -0,5 Не ниже 35
Теплота сгорания в газообразном состоянии, МДж/м3 85 111 213
Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при нормальных атмосферных условиях, % объема: нижний/верхний 2,4/9,5 1,8/8,5 1,5/6,0
Октановое число 110 95 92
Степень сжатия 10…12 7,5…8,5 8,2
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг 15,8 15,6 14,7

Источник: https://AcademyGBO.ru/o-kompanii/vse-o-gbo/khimicheskij-sostav-smesi-propan-butan

Физико-химические свойства пропан-бутановой смеси. Пропан. Бутан. Пропан-бутан vs бензин

Углеводороды, входящие в состав попутного нефтяного газа, при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, но при увеличении внешнего давления меняют свое агрегатное состояние и превращаются в жидкость. Это свойство позволяет добиться высокой энергетической плотности и хранить сжиженный углеводородный газ (СУГ) в сравнительно простых по конструкции резервуарах.

В отличие от попутного нефтяного газа, углеводороды, входящие в состав природного газа, при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии и не меняют своего агрегатного состояния даже при значительном изменении давления.

Поэтому хранение сжатого (компримированного) природного газа (КПГ) сопряжено со значительными сложностями — так, резервуар должен выдерживать значительное давление до 200 атмосфер.

Интенсивно продвигаются технологии получения и использования сжиженного природного газа (СПГ), который можно хранить в специальных изотермических сосудах при температуре ниже -160°С и давлении около 40 бар.

Во многом преимущества высокой энергетической плотности СПГ теряются из-за сложности криогенного оборудования, значительно более дорогого и требующего постоянного контроля высококвалифицированного персонала.

Производство СУГ Основными компонентами сжиженного углеводородного газа являются пропан С3Н8 и бутан С4Н10. Главным образом промышленное производство сжиженного газа осуществляется из следующих источников:

  • попутные нефтяные газы; 
  • конденсатные фракции природного газа; 
  • газы процессов стабилизации нефти и конденсата; 
  • нефтезаводские газы, получаемые с установок переработки нефти.

Таблица 1. Физико-химические показатели сжиженного углеводородного газа (ПА  и ПБА)  по ГОСТ 27578-87

Показатель Марка ГСН
ПА ПБА
Массовая доля компонентов, %:
метан и этан Не нормируется
пропан 90±10 50±10
углеводороды С4 и выше Не нормируется
непредельные углеводороды, (не более) 6 6
Объем жидкого остатка при +40°С, % Отсутствует
Давление насыщенных паров, МПа:
при +45°С, не более 1,6
при -20°С, не менее 0,07
при -35°С, не менее 0,07
Массовая доля серы и сернистых соединений, %, не более 0,01 0,01
В том числе сероводорода, %, не более 0,003 0,003
Содержание свободной воды и щелочи Отсутствует

Компонентный состав сжиженного газа регламентируется техническими нормами ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия» и ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия».

Первый стандарт описывает состав сжиженного газа, используемом в автомобильном транспорте. На сайте компании Техносоюз покрасочные камеры представлены в широком ассортименте, а так же различное оборудование для автосервиса.

Зимой предписывается применять сжиженный газ марки ПА (пропан автомобильный), содержащий 85±10% пропана, летом— ПБА (пропан-бутан автомобильный), содержащий 50±10% пропана, бутан и не более 6% непредельных углеводородов.

ГОСТ 20448-90 имеет более широкие допуски на содержание компонентов, в том числе вредных с точки зрения воздейст­вия на газовую аппаратуру (например, серу и ее соединения, непредельные углеводороды и т.д.). По этим техническим условиям газовое топливо поступает двух марок: смесь пропан-бутановая зимняя (СПБТЗ) и смесь пропан-бутановая летняя (СПБТЛ).

Марка газа ПБА допускается к применению во всех климатических районах при температуре окружающего воздуха не ниже -20°С.

Марка ПА используется в зимний период в тех климатических районах, где температура воздуха опускается ниже -20°С (рекомендуемый интервал — -25…-20°С).

В весенний период времени для полной выработки запасов сжиженного газа марки ПА допускается его применение при температуре до 10°С.

Давление в баллоне В закрытом резервуаре СУГ образует двухфазную систему.

Давление в баллоне зависит от давления насыщенных паров (давления паров в замкнутом объеме в присутствии жидкой фазы) и характеризует испаряемость сжиженного газа, которая, в свою очередь, зависит от температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана в ней. Испаряемость пропана выше, чем бутана, поэтому и давление при отрицательных температурах у него выше.

Опыт многолетней практической эксплуатации показывает:

  • при низких температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с повышенным содержанием пропана, так как при этом обеспечивается надежное испарение газа, а следовательно, и стабильная подача продукта;
  • при высоких положительных температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с пониженным содержанием пропана, иначе в резервуаре и трубопроводах будет создаваться значительное избыточное давление, что может отрицательно повлиять на герметичность газовой системы.

Кроме пропана и бутана, в состав СУГ входит незначительное количество метана, этана и других углеводородов, которые могут изменять свойства смеси. Так, этан обладает повышенным, по сравнению с пропаном, давлением насыщенных паров, что может оказать отрицательное влияние при положительных температурах.

Изменение объема жидкой фазы при нагревании Пропан-бутановая смесь обладает большим коэффициентом объемного расширения жидкой фазы, который для пропана составляет 0,003, а для бутана — 0,002 на 1°С повышения температуры газа. Для сравнения: коэффициент объемного расширения пропана в 15 раз, а бутана — в 10 раз, больше, чем у воды.

Техническими нормативами и регламентами устанавливается, что cтепень заполнения резервуаров и баллонов зависит от марки газа и разности его температур во время заполнения и при последующем хранении.

Для резервуаров, разность температур которых не превышает 40° С, степень заполнения принимается равной 85%, при большей разности температур степень заполнения должна снижаться. Баллоны заполняются по массе в соответствии с указаниями «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Максимальная допустимая температура нагрева баллона не должна превышать 45°С, при этом упругость паров бутана достигает 0,385 МПа, а пропана — 1,4–1,5 МПа. Баллоны должны предохраняться от нагрева солнечными лучами или другими источниками тепла.

Изменение объема газа при испарении При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250 л газообразного. Таким образом, даже незначительная утечка СУГ может быть очень опасной, так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз.

Плотность газовой фазы в 1,5–2,0?раза больше плотности воздуха. Этим объясняется тот факт, что при утечках газ с трудом рассеивается в воздухе, особенно в закрытом помещении.

Пары его могут накапливаться в естественных и искусственных углублениях, образуя взрывоопасную смесь.

Таблица 2. Физико-химические свойства составляющих сжиженного газа пропана, бутана и бензина.

Показатель Пропан Бутан (нормальный) Бензин
Молекулярная масса 44,10 58,12 114,20
Плотность жидкой фазы при нормальных условиях, кг/м3 510 580 720
Плотность газовой фазы, кг/м3:
при нормальных условиях 2,019 2,703
при температуре 15°С 1,900 2,550
Удельная теплота испарения, кДж/кг 484,5 395,0 397,5
Теплота сгорания низшая:
в жидком состоянии, МДж/л 65,6 26,4 62,7
в газообразном состоянии, МДж/кг 45,9 45,4 48,7
в газообразном состоянии, МДж/м3 85,6 111,6 213,2
Октановое число 120 93 72-98
Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при нормальных условиях, % 2,1–9,5 1,5–8,5 1,0–6,0
Температура самовоспламенения, °С 466 405 255–370
Теоретически необходимое для сгорания 1 м3 газа количество воздуха, м3 23,80 30,94 14,70
Коэффициент объемного расширения жидкой фракции, % на 1°С 0,003 0,002
Температура кипения при давлении 1 бар, °С -42,1 -0,5 +98…104 (50%-я точка)

Источник: https://dpva.ru/Guide/GuideMedias/NaturalGas/PropanButan/

Характеристика и свойства газовой смеси пропан-бутан

Монтаж системы СНГ на автомобиль требует опыта и ответственности.

Выполнение операций без надлежащей осторожности из-за некомпетентности, небрежности или несоблюдения действующих нормативов, может привести к чрезвычайно ОПАСНЫМ ситуациям.

Следовательно важно, чтобы монтажник был знаком со свойствами СНГ, хорошо знал все комплектующие системы и следовательно мог правильно выполнить их монтаж и техническое обслужиавние.

Сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Так называют коммерческую смесь пропан-бутана, получаемую после переработки сырой нефти, из побочных нефтепродуктов или из природного газа. Характеристики, приведенные в таблице 1.1, показывают физико-химические свойства пропана и бутана.

Газ Пропан Бутан
Химическая формула C3 H8 C4 H10
Молекулярный вес 44 58
Удельный вес 0,510 кг/л 0,580 кг/л
Точка кипения -43 °C -0,5 °C
Миним. теплотворная спосбность 11070 Ккал/кг 10920 Ккал/кг
Температура зажигания °C 510 °C на воздухе 490 °C на воздухе
Пределы зажигания в % от объема 2,1 — 9,5 1,5 — 8,5
Скорость зажигания в см/сек 32 на воздухе 32 на воздухе
таб 1.1– Физико-химические свойства

Основные характеристики

Одной из основных характеристик, отличающих СНГ, и следовательно определяющих его применение, является насыщение пара, соответствующее давлению газообразной фазы, находящейся в равновесии с жидкой фазой в закрытом баллоне. то есть как насыщение испарений бутана при 0 градусах будет равно 0.

005 бар, а при 15 градусах — 0.8 бар, в то время как насыщение испарений пропана будет соответственно 4 бара и примерно 6,5 бар. Это определяет значительные перепады давления смеси при изменении процентного соотношения бутана и пропана.

Давление повышается также при повышении температуры и следовательно приводит к сильным изменениям объема СНГ в жидком состоянии.

Следовательно если баллон полностью заправлен СНГ в сжиженном состоянии, и температура продолжает подниматься, происходит резкое повышение давления, которое может привести к аварийному сбросу давления через мультиклапан .

Категорически запрещается полностью заправлять баллон сжиженным СНГ. Еще одной важной характеристикой, отличающей эти два газа (бутан и пропан), является точка их кипения, то есть температура, при которой газ переходит из жидкого состояния в газообразное.

В то время как пропан при температуре –43°C больше не переходит в газообразное состояние и остается в жидком, для бутана это происходит при температуре 0°C .

По этой причине в условиях особо холодного климата необходимо использовать смеси, содержащие повышенный процент пропана, который способствует переходу СНГ в газообразное состояние.

Использование СНГ в качестве топлива для автомобилей

СНГ дает высококачественную энергию и используется в жилищной сфере, в промышленности, в ремесленной и сельскохозяйственной отраслях, а также в автомобильной промышленности. Так как СНГ является эффективной заменой бензина и дизельного топлива, любопытно провести сравнение этих продуктов и проанализировать их характеристики (табл. 1.2).

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОПАН БУТАН БЕНЗИН ДИЗЕЛЬ
Плотность 15°C (кг/л) 0,508 0,584 0,73 — 0,78 0,81-0,85
Напряжение пара при 37,8°C (бар) 12,1 2,6 0,5 — 0,9 0,003
Точка кипения (°C) — 43 — 0,5 30 — 225 150-560
Октановое число по исследовательскому методу R.O.N. 111 103 96 — 98
Октановое число по моторному методу M.O.N. 97 89 85 — 87
Миним. теплотворная способность (МДж/кг) 46,1 45,46 44,03 42,4
Миним. теплотворная способность (МДж/л) 23,4 26,5 32,3 35,6
Стехиометрическая смесь (кг/кг) 15,8 15,6 14,7
Теплотворная способность стехиом. смеси (КДж/м3) 3414 3446 3482
Табл. 1.2 – Характеристики основных типов топлива.

Из анализа данных, приведенных в таблице, видно, что диапазон кипения бензина и дизеля выше температуры окружающей среды, в то время как СНГ кипит при более низкой температуре. Это значит, что бензин и дизель остаются в жидком состоянии в бензобаке при атмосферном давлении, в то время как СНГ должен подвергнуться воздействию определенного давления.

Это давление, как следует из таблицы 1.2, является довольно низким (несколько бар). Даже если теоретически для бензина точка кипения выше температуры окружающей среды, он также подвержен испарению, поэтому в современных автомобилях он содержится в герметичных бензобаках. Из анализа значений октанового числа по исследовательскому методу (R.O.N.

) и значений октанового числа по моторному методу (M.O.N.) видно, что антидетонационная способность СНГ значительно выше по сравнению с бензином Супер-98. Теплотворная способность СНГ по сравнению с дизелем и бензином является более высокой.

В случае дизеля и бензина, их расход автомобилем, по отношению к кг/массы, более низкий по сравнению с СНГ; если сравнить расход по отношению к объему, результат получается противоположным по причине иного удельного веса.

Источник: http://gas-auto-servis.ru/harakteristika-i-svoystva-gazovoy-smesi-propan-butan/

Ссылка на основную публикацию