ÜBERSICHT
Butan (BYOOTAN) ist ein farbloses Gas mit dem Geruch von Erdgas, das leicht entflammbar und explosiv ist. Es existiert in zwei isomeren Formen. Isomere sind Formen einer chemischen Verbindung mit der gleichen Molekülformel (in diesem Fall C4H10), aber unterschiedlichen strukturellen Anordnungen. In einem Isomer („normal“ oder „n-“ Butan) sind die vier Kohlenstoffatome in einer kontinuierlichen Kette angeordnet, während in dem anderen („iso-Butan“) drei Kohlenstoffatome in einer kontinuierlichen Kette angeordnet sind und das vierte Kohlenstoffatom ist an das mittlere Atom in dieser Kette gebunden.
Butan kommt natürlicherweise in Erdgas vor, wo es zu etwa 1 Prozent vorhanden ist, und in Erdöl, wo es nur in sehr geringen Mengen vorhanden ist. Butan wird hauptsächlich als Brennstoff und als chemischer Vermittler verwendet, eine Verbindung, die zur Herstellung anderer chemischer Substanzen verwendet wird.
WICHTIGE FAKTEN
ANDERE NAMEN:
n-Butan
FORMEL:
C4H10
ELEMENTE:
Kohlenstoff, Wasserstoff
VERBINDUNGSTYP:
Alkan; gesättigter Kohlenwasserstoff (organisch)
ZUSTAND:
Gas
MOLEKULARGEWICHT:
58,12 g/mol
SCHMELZPUNKT:
-138,3 ° C (-216,9 ° F)
SIEDEPUNKT:
-0,5 °C (31 ° F)
LÖSLICHKEIT:
Leicht löslich in wasser; löslich in Ethylalkohol, Ether und Chloroform
WIE ES HERGESTELLT WIRD
Butan wird bei der Trennung von Erdgas in seine Bestandteile erhalten. Erdgas besteht hauptsächlich (70 bis 90 Prozent) aus Methan. Andere Komponenten umfassen Ethan (etwa 9 Prozent), Propan (etwa 3 Prozent) und Butan (etwa 1 Prozent). Die restlichen 1 bis 2 Prozent des Erdgases sind Verunreinigungen, einschließlich Stickstoff, Kohlendioxid, Schwefelverbindungen und Wasser. Der Prozess der Trennung von Erdgas in seine Bestandteile beginnt mit der Entfernung von Wasser. Das Erdgas wird durch ein Trockenmittel wie Diethylenglykol (HO (CH2) 2O (CH2) 2OH) gedrückt, das dem Gas effizient Wasser entzieht. Das trockene Gas wird dann mit einem Mittel behandelt, um Kohlendioxid, Schwefelverbindungen und andere Verunreinigungen zu entfernen. Diethanolamin (HO (CH2) 2NH (CH2)2OH) ist ein effizienter „Fänger“ vieler dieser Verunreinigungen.
Nach der Dehydratisierung und Entfernung von Verunreinigungen besteht das verbleibende Gas fast ausschließlich aus einfachen Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Methan, Ethan, Propan und Butan. Diese Kohlenwasserstoffe können voneinander getrennt werden, indem sie gekühlt werden, bis sie den Punkt erreichen, an dem sie flüssig werden. Wenn sich jede Komponente verflüssigt, kann sie aus dem Gas entfernt und weiter gereinigt werden. Zum Beispiel ändert sich Butan von einem Gas zu einer Flüssigkeit bei -0,5 ° C (31 ° F) und Propan verflüssigt sich bei etwa -42 ° C (-44 ° F). Während das Kohlenwasserstoffgemisch abkühlt, kann flüssiges Butan entfernt werden, bevor sich andere Komponenten verflüssigen. In der Praxis werden flüssiges Butan und Propan zusammen entfernt, wobei nur Ethan und Methan zurückbleiben. Die Mischung aus flüssigem Butan und Propan wird als Flüssiggas (LPG) bezeichnet. Da Propan und Butan viele ähnliche Eigenschaften haben, gibt es oft keinen kommerziellen Grund, sie voneinander zu trennen. LPG wird typischerweise über oder unter der Erde in großen, isolierten Containern gelagert und in isolierten LKWs oder Eisenbahnwaggons verschifft.
HÄUFIGE VERWENDUNGEN UND MÖGLICHE GEFAHREN
Butan wird sowohl in gasförmiger als auch in flüssiger Form häufig als Brennstoff verwendet. Da es leicht in kleinen Behältern gelagert und transportiert werden kann, wird es als Brennstoff für Rucksacköfen, kleine Raumheizungen und tragbare Taschenlampen verwendet. Butan ist auch der am häufigsten in Feuerzeugen verwendete Kraftstoff. Es kann in reiner Form oder in Kombination mit Propan als Flüssiggas (LPG) verwendet werden. Butan wird auch als Brennstoff für größere Haushalts- und Industriebetriebe verwendet.
Interessante Fakten
- Einige Menschen haben Butan als Freizeitdroge verwendet und es inhaliert, um „high“ zu werden.“ Die Praxis ist jedoch äußerst gefährlich und hat dazu geführt, dass einige Benutzer an Erstickung (Erstickung) gestorben sind.
- Forscher von Surrey Satellite Technology, Ltd. in Großbritannien haben sie einen kleinen Satelliten von der Größe eines Fußballs gebaut, der von unter Druck stehendem Butangas angetrieben wird. Das Butan-Triebwerk wurde für 15.000 US-Dollar gebaut und im Juni 2000 an Bord einer russischen Cosmos-Raumsonde gestartet.
- Kontakt mit flüssigem Butan oder LPG kann Erfrierungen verursachen, bei denen Erste Hilfe mit kaltem Wasser gewaschen wird.
In Bezug auf das Volumen ist eine der Hauptanwendungen von Butan bei der Synthese anderer organischer Verbindungen, insbesondere von synthetischem Kautschuk und flüssigen Kraftstoffen mit hoher Oktanzahl, die in der Luftfahrt verwendet werden. Das Gas wird manchmal zu Benzin in kalten Klimazonen hinzugefügt, um die Geschwindigkeit zu verbessern, mit der der Kraftstoff verdampft und verbrennt. Eine relativ neue Anwendung für Butan ist als Treibmittel für Sprühprodukte, wie Haarspray und Sprühfarben, und als Kältemittel. Butan wird für diese Zwecke als Ersatz für Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) verwendet, die nachweislich schädliche Auswirkungen auf die Ozonschicht der Erde haben. Kleine Mengen Butan werden auch als Lebensmittelzusatzstoffe verwendet, normalerweise in Lebensmitteln, die als Sprays abgegeben werden.
Das primäre Gesundheitsrisiko von Butan ist seine narkotische Wirkung. Wenn es versehentlich oder absichtlich eingeatmet wird, erzeugt es eine Folge von körperlichen Veränderungen, die zunächst ein Gefühl von Euphorie und Aufregung beinhalten. Erhöhte Dosen können dann zu schädlichen Ergebnissen führen, wie Übelkeit, Erbrechen, Niesen, Husten, verschwommenem Sehen, verschwommener Sprache und erhöhtem Speichelfluss. Noch höhere Dosen führen zu Verwirrung, Wahrnehmungsverzerrungen, Halluzinationen und Wahnvorstellungen. Schließlich kann sich eine Folge lebensbedrohlicher Zustände entwickeln, einschließlich Depression des Zentralnervensystems, unregelmäßiger Herzschlag, Schläfrigkeit, Koma und Tod.
Worte zu wissen
EUPHORIE Ein Zustand extremen Glücks und verbesserten Wohlbefindens. HALLUZINATIONEN Visionen oder andere Wahrnehmungen von Dingen, die nicht wirklich vorhanden sind.
FÜR WEITERE INFORMATIONEN
„Acute Exposure Guideline Levels (AEGLs) for n-butane.“ Nationaler Beirat, US-Umweltschutzbehörde. Washington, DC: US-Umweltschutzbehörde, April 2004. Auch online verfügbar unter http://www.epa.gov/oppt/aegl/pubs/tsd102.pdf (Zugriff am 29.Dezember 2005).
„Butan.“ Internationale Arbeitsorganisation. http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/products/icsc/dtasht/_icsc02/icsc0232.htm (Zugriff am 29.Dezember 2005).
„Butan.“ Internationales Programm zur Chemikaliensicherheit. http://www.inchem.org/documents/pims/chemical/pim945.htm#SectionTitle:2.1%20%20Main%20risks%20and%20target%20organs (Zugriff am 29.Dezember 2005).
Russell, Justin. „Treibstoff der vergessenen Todesfälle.“ New Scientist (6. Februar 1993): 21-23.
Siehe auchmethan; Propan