Ізобутан

Ізобутан (також відомий як і-бутан або 2-метилпропан) – це органічний хімічний сполуковий вуглеводень з формулою C₄H₁₀. Він належить до класу алканів.

Ізобутан – безбарвний газ без запаху. Він є легкозаймистим.

Хімічна формула ізобутану

C₄H₁₀

Структурна формула

Кулестержнева модель

Фізичні властивості

C₄H₁₀ – це газ при нормальних умовах тиску і температури, але він може бути зберіганий у вигляді рідини при низьких температурах або високому тиску.

1. Агрегатний стан: Зазвичай ізобутан існує у вигляді безбарвного і беззапахового газу при температурі і тиску нормальних умов (0°C або 32°F і атмосферному тиску).
2. Точка кипіння: Температура кипіння ізобутану при атмосферному тиску становить приблизно -12°C (10,4°F). Тобто, при підвищенні температури до цієї точки, ізобутан починає випаровуватися та переходить у газоподібний стан.
3. Точка замерзання: C₄H₁₀ замерзає при низьких температурах. Точка замерзання становить приблизно -160°C (-256°F).
4. Густина: Густина ізобутану в газоподібному стані при нормальних умовах становить приблизно 2,67 кг/м³.
5. Розчинність у воді: C₄H₁₀ практично не розчиняється у воді, оскільки це неполярна речовина, і його молекули не взаємодіють добре з молекулами води.
6. Легкозаймистість: C₄H₁₀ є легкозаймистим газом і може утворювати вибухонебезпечні суміші повітря, якщо він витікає в атмосферу та змішується з повітрям у відповідних пропорціях.
7. Зберігання як рідина: Ізобутан може бути зберіганий у вигляді рідини при низьких температурах та високому тиску. Це використовується, наприклад, при заправці газових балонів.
8. Колір і запах: C₄H₁₀ безбарвний і не має характерного запаху.

Хімічні властивості

Хімічні властивості ізобутану визначаються його хімічною структурою та способом, яким він взаємодіє з іншими речовинами.

1. Горіння: Ізобутан є горючим газом. Під час горіння він реагує з киснем за утворенням діоксиду вуглецю (CO₂) та води (H₂O). Реакція виглядає так: C₄H₁₀ + 6O₂ -> 4CO₂ + 5H₂O. Горіння ізобутану є екзотермічною реакцією, що виділяє значну кількість енергії.
2. Окиснення: Як і інші алкани, ізобутан може піддаватися окисненню за участю кисню або інших окислювачів, утворюючи вуглекислий газ (CO₂) та воду (H₂O).
3. Взаємодія з галогенами: Ізобутан може реагувати з галогенами, такими як хлор (Cl₂) або бром (Br₂), у реакціях аддиції. Наприклад, з хлором утворюється хлоризований ізобутан: C₄H₁₀ + Cl₂ -> C₄H₉Cl + HCl
4. Взаємодія з киснем при підвищених температурах: При підвищених температурах і високому тиску ізобутан може піддаватися внутрішньому окисненню, утворюючи оксиди вуглецю, такі як оксид вуглецю (CO) і діоксид вуглецю (CO₂).
5. Взаємодія з окисниками: Ізобутан може реагувати з окисниками, такими як кисень (O₂), у реакціях окиснення.
6. Каталітична конвертація: Ізобутан може бути підданою каталітичній конвертації для отримання більш складних органічних сполук або паливних газів.

Застосування

Ізобутан має різноманітні застосування через свої фізичні та хімічні властивості.

1. Побутове паліво: Ізобутан використовується як паливо для газових плит, газових грилів та інших приладів для готування та обігріву в побутових умовах. Його можна зберігати та транспортувати у вигляді стиснутої рідини у газових балонах.
2. Кемпінг і туризм: C₄H₁₀ є популярним джерелом палива для кемпінгових печей, ліхтарів. Це зручне паливо для використання в природних умовах, оскільки воно легко транспортується та забезпечує надійне горіння.
3. Аерозольні балони: Ізобутан використовується як пропелант у виробництві аерозольних балонів для різних продуктів, таких як фарби, дезодоранти, аерозольні фармацевтичні препарати і багато інших.
4. Гелеві палива: C₄H₁₀ використовується в гелевому паливі, яке використовується для обігріву та приготування їжі на відкритому повітрі, включаючи пікніки та кемпінг.
5. Виробництво пластмас і синтетичних речовин: Ізобутан служить сировиною для виробництва пластмас, синтетичних гуми і інших хімічних продуктів.
6. Аналіз і вимірювання: У лабораторній практиці ізобутан може використовуватися як засіб для калібрування аналітичних приладів і вимірювання газових параметрів.
7. Промислове використання: C₄H₁₀ може бути включений у склад газових сумішей, які використовуються в різних галузях промисловості, включаючи хімічну та нафтопереробну промисловість.
8. Енергетичне застосування: У деяких випадках C₄H₁₀ може використовуватися як джерело енергії для генераторів електроенергії в умовах відсутності доступу до інших джерел палива.

Це лише декілька з прикладів застосувань ізобутану, і він може бути використаний у багатьох інших галузях, де потрібне легкозаймисте та високоефективне паливо або пропелант.