Бутан — общая информация, получение

Бутан представляет собой органическое соединение, получается преимущественно в процессе обычной переработки природного газа и нефти. Также может возникать в качестве побочного продукта при биологическом разложении (например, растений). По современной классификации принадлежит к гомологическому ряду алканов. В настоящее время активно используется в различных областях, включая нефтехимическую и пищевую промышленность, поскольку обладает рядом полезных свойств, распространено в природе, а процесс производства хорошо отлажен.

Общая характеристика

Газ бутан является четвертым представителем гомологического ряда алканов. Одна молекула включает четыре атома углерода, соединенных простыми насыщенными связями. Каждый атом углерода связан с атомом водорода. У бутана есть два изомера – 2-метилпропан и н-бутан. Напомним, такие молекулы имеют аналогичное количество атомов, но различаются структурой, что приводит к изменению основных свойств. Бутан не отнесен к парниковым газам, его попадание в атмосферу не приводит к разрушению озонового слоя. Поскольку нет ограничений для массового производства, он является хорошей альтернативой газам, которые приводят к негативным последствиям для атмосферы земли. Многим странам пришлось включиться в глобальную кампанию по защите озонового слоя, оперативно меняя технологические процессы, которые приводят к массовым выбросам парниковых газов.
Физико-химические свойства:

• пары бутана заметно тяжелее воздуха;
• отличается хорошей воспламеняемостью;
• при смешивании с воздухом образует взрывоопасную смесь;
• бесцветный газ со слабым запахом, который напоминает природный газ;
• имеет высокую химическую стабильность;
• хорошо растворяется в диэтиловом эфире и этаноле, с водой взаимодействует слабо;
• токсичен для человека.

Сегодня существует достаточно много способов получения бутана, периодически тестируются новые технологии в целях снижения себестоимости. Изомеры бутана, входящие в состав природного газа можно отделить от других компонентов путем абсорбции нефтью. От сорбционного слоя бутан отделяется вместе с пропаном, смесь представляет собой сжиженный нефтяной газ. Далее полученный материал обрабатывается для выделения нужных компонентов.
В лабораторных условиях газ часто получают в процессе гидрирования ненасыщенных углеводородов. К примеру, могут использоваться бутины и бутены – тройные и двойные связи в таких молекулах легко разрушить. В этом случае молекулы водорода начинают присоединяться к ненасыщенным соединениям. Такой процесс приводит к появлению молекулы, которая содержит насыщенные связи в молекулярной цепи, бутан также относится к этой категории. Популярность метода обусловлена простотой реализации, для этого не требуется дорогое оборудование и редкие реагенты.
Другой распространенный метод – использование реакции Вюрца. Используется синтез, направленный на удлинение углеродной цепи. В такой реакции задействуются два галогенпроизводных, при взаимодействии с натрием они легко отдают хлорид-ионы, далее их алкильные цепи объединяются. В процессе такой реакции также выделяется хлорид натрия.
При комнатной температуре бутан представляет собой газ, однако его относительно легко превратить в жидкость путем повышения давления. Для хранения обычно используют прочные стальные баллоны, что позволяет значительно повысить плотность вещества. Такие баллоны не требуют особых условий хранения, что позволяет использовать горючий газ для бытовых плит. Высокий показатель тепловыделения хорошо подходит для использования в походах для подключения к мобильным газовым плитам.
Поскольку бутан очень горюч, в процессе хранения и эксплуатации необходимо строго соблюдать меры безопасности. Помещение должно хорошо проветриваться, запрещено использовать открытые источники пламени. В замкнутых помещениях без надлежащей системы вентиляции газ может накопиться и создать условия для взрыва, для этого часто бывает достаточно небольшой искры, например, при включении электроприбора.