Butana – tindak balas, aplikasi, derivatif

Butana: ciri umum

Butana adalah keempat dalam siri homolog alkana , juga dikenali sebagai hidrokarbon tepu. Molekul butana terdiri daripada empat atom karbon yang disambungkan oleh ikatan tepu tunggal. Setiap atom karbon mempunyai atom hidrogen yang melekat padanya (dalam sebatian organik, atom karbon sentiasa tetravalen). Butana mempunyai dua isomer. Isomer ialah sebatian yang mempunyai formula molekul yang sama (iaitu bilangan atom individu yang sama dalam struktur), tetapi berbeza dalam formula strukturnya (iaitu susunan atom individu dalam molekul). Butana terdapat dalam dua bentuk isomer: n-butana dan 2-metilpropana (juga dikenali sebagai isobutana). Bentuk isomer butana terbentuk apabila terminal -CH ₂ dipisahkan daripada molekul linear. Molekul propana kemudiannya diperolehi, yang mana (tepatnya kepada atom karbon kedua) kumpulan -CH ₂ dilampirkan. Ini menghasilkan sebatian rantai bercabang dengan bilangan atom yang sama dengan molekul tidak bercabang. Perlu diingat bahawa menurut konvensyen penamaan sebatian organik, awalan "n" digunakan untuk merujuk kepada molekul linear butana, manakala "iso" ditambah sebagai awalan kepada molekul bercabangnya. Jenis isomerisme tersebut di atas dirujuk sebagai isomerisme perlembagaan (atau struktur). Yang penting, butana tidak dianggap sebagai gas rumah hijau. Ia tidak menipiskan lapisan ozon Bumi, menjadikannya bahan api yang mesra alam.

Sifat fizikal dan kimia butana:

• Gas tidak berwarna.
• Ia mempunyai bau samar, menyerupai gas asli.
• Ia sangat mudah terbakar.
• Apabila bersentuhan dengan udara, ia membentuk campuran mudah letupan.
• Wap butana lebih berat daripada udara.
• Ia kurang larut dalam air.
• Mudah larut dalam etanol dan dietil eter.
• Ia stabil secara kimia.
• Ia mempunyai kesan toksik pada tubuh manusia.

Butana ditemui dalam gas asli dan minyak mentah , dua sumber utama kedua-dua bentuk rantai lurus dan rantai bercabang. Kuantiti besar butana juga diperoleh daripada penapisan minyak. Gas ialah bahan api fosil yang terbentuk daripada sisa tumbuhan dan haiwan yang mati, terurai jauh di bawah permukaan Bumi. Isomer butana yang terdapat dalam gas asli boleh diasingkan daripada kepekatan juzuk gas lain yang lebih tinggi, seperti metana dan etana, dengan penyerapan dalam minyak ringan. Butana yang dilucutkan daripada penyerap bersama propana dipasarkan sebagai gas petroleum cecair (LPG). Isomer butana yang terbentuk daripada rekahan pemangkin dan proses penapisan lain juga diperolehi melalui penyerapan ke dalam minyak ringan. Pada suhu bilik, butana adalah gas tetapi ia mudah ditukar kepada cecair, jadi ia biasanya disimpan dimampatkan dalam silinder keluli yang cukup kuat. Ia biasanya disimpan di dalam bilik yang mempunyai pengudaraan yang sangat baik dan jauh dari sumber pencucuhan. Kaedah makmal untuk mendapatkan butana termasuk penghidrogenan hidrokarbon tak tepu. Proses sedemikian digunakan, sebagai contoh, pada butena dan butina, atau alkena dan alkuna , masing-masing. Ikatan tak tepu (berganda dan rangkap tiga) yang terdapat dalam molekulnya sangat reaktif dan mudah terhidrogenasi. Semasa proses ini, molekul hidrogen ditambah secara langsung kepada sebatian tak tepu, menghasilkan molekul dengan ikatan tepu dalam rantai karbon, seperti butana. Kaedah lain ialah reaksi Wurtz yang dipanggil. Sintesis Wurtz bertujuan untuk memanjangkan rantai karbon. Tindak balas ini melibatkan dua alkil halida, yang kehilangan ion kloridanya apabila dirawat dengan natrium. Rantai alkil mereka bercantum dengan pembebasan serentak natrium klorida.

Tindak balas ciri butana

Beberapa tindak balas asas butana ialah tindak balas pembakaran . Bergantung kepada jumlah oksigen yang terlibat dalam tindak balas, tindak balas pembakaran mungkin sama ada lengkap atau tidak lengkap. Dalam kes terdahulu, jumlah oksigen semasa pembakaran adalah tidak terhad. Hasil akhir tindak balas sedemikian ialah karbon dioksida dan air. Memandangkan jumlah tenaga yang diperoleh, pembakaran lengkap adalah yang terbaik. Walau bagaimanapun, jika oksigen tidak mencukupi, pembakaran tidak lengkap berlaku. Bergantung kepada jumlah oksigen yang ada, dua tindak balas pembakaran yang tidak lengkap adalah mungkin. Hasil pembakaran tidak lengkap termasuk sama ada karbon monoksida (II) dan air beracun atau karbon dan air. Butana ialah sebatian yang stabil secara kimia. Walau bagaimanapun, anda harus ingat bahawa ia membentuk campuran letupan dengan udara. Ia juga mempunyai tindak balas letupan dengan klorin dioksida dan agen pengoksidaan yang kuat. Ia juga bertindak balas dengan barium peroksida pada suhu tinggi. Yang penting, ia tidak memberi kesan menghakis pada logam. Tindak balas penting butana juga termasuk halogenasinya . Semasa proses ini, butana biasanya bertindak balas dengan klorin atau bromin, menghasilkan terbitan halogen: masing-masing klorobutana dan bromobutana. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa kehadiran empat atom karbon dalam rantai alkil, memungkinkan untuk mendapatkan pelbagai derivatif, bergantung pada tapak penggantian klorin atau bromin. Arah penggantian ditentukan terutamanya oleh susunan atom karbon dalam molekul. Data eksperimen jelas menunjukkan bahawa lebih tinggi susunan atom karbon dalam butana, lebih mudah penggantiannya. Pengklorinan atau brominasi butana biasanya menghasilkan campuran derivatif halogen. Yang penting, brominasi adalah tindak balas yang lebih selektif – semasa proses, hasil produk utama mencapai sehingga 99%.

Aplikasi butana utama

• Butana merupakan salah satu sebatian kimia yang digunakan dalam industri makanan . Ia adalah salah satu bahan yang digunakan dalam pengeluaran minyak sayuran. Fungsi teknologi butana terutamanya termasuk penglibatan dalam pembentukan emulsi akueus dalam aerosol . Ini membolehkan pengeluaran minyak semburan, yang kemudiannya sesuai untuk melincirkan dulang pembakar, sebagai contoh.
• Kompaun tersebut merupakan bahan penting dalam industri kimia . Ia digunakan dalam beberapa sintesis dan proses. Ia digunakan sebagai pelarut, penyejuk dan bahan tindak balas dalam sintesis petrol sintetik. Ia juga berfungsi sebagai gas pembawa.
• Butana digunakan secara meluas sebagai bahan api dalam dapur gas mudah alih dan silinder untuk kegunaan contohnya di tapak perkhemahan. Ia juga digunakan untuk mengisi semula pemetik api. Apabila anda mengklik butang, gas yang disimpan di dalam pemetik api akan menyala apabila bersentuhan dengan percikan api.
• Kompaun bertindak sebagai gas pembawa dalam produk seperti penyembur rambut, deodoran, penyegar udara atau cat semburan.
• Butana juga merupakan bahan pendingin yang penting. Ia berfungsi dengan baik untuk peti sejuk perkhemahan yang kecil dan mudah alih. Kedua-dua bentuk isomer sebatian boleh digunakan sebagai penyejuk. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, mereka telah mendapat perhatian kerana antara lain harganya yang lebih rendah berbanding dengan bahan pendingin lain. Butana sering digunakan dalam penyejukan dalam bentuk campuran propana/butana. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa ia tidak berfungsi dengan baik dalam penghawa dingin, sebagai contoh.
• Butana boleh digunakan sebagai bahan tambahan petrol. untuk meningkatkan kemeruapannya. N-butana tertakluk kepada proses pengisomeran dan ditukar kepada isobutana, bersama-sama dengan hidrokarbon tertentu seperti butilena, membentuk komponen petrol oktana tinggi yang berharga.

Terbitan butana utama

Butanol

Butanol, atau etil alkohol, ialah terbitan alkohol butana. Ia mungkin mengambil dua bentuk isomer, 1-butanol (n-butanol) dan 2-butanol (sec-butanol). Butanol datang dalam bentuk cecair jernih dan tidak berwarna. Keterlarutannya dalam air lebih rendah berbanding etanol atau propanol. Ini disebabkan oleh kehadiran sebanyak empat atom karbon dalam rantai, yang menghasilkan sifat hidrofobiknya. Butana mudah larut dalam sebatian seperti benzena , aseton dan dietil eter. Ia digunakan terutamanya dalam industri kimia. Ia adalah salah satu bahan yang digunakan untuk pengeluaran ester , cat, varnis dan resin. Ia juga digunakan sebagai bahan tambahan untuk plastik . Butanol adalah bahan penting dalam produk yang bertujuan untuk pertanian. Memandangkan sifatnya, ia juga digunakan sebagai pelarut. Menariknya, ia sedang dipertimbangkan untuk digunakan sebagai bahan api kerana sifatnya yang serupa dengan petrol.

Asid butanoik

Terbitan organik berasid bagi butana ialah asid butanoik. Ia adalah contoh asid karboksilik . Salah satu cirinya ialah ia mempunyai kumpulan -COOH dalam molekulnya. Asid butanoik biasanya dipanggil ‘asid butyric’ kerana ia dikesan, antara lain, dalam mentega tengik. Asid butanoik ialah cecair berminyak dengan bau tertentu yang tidak menyenangkan. Ia mudah bercampur dengan air dan etanol. Ketumpatannya sedikit lebih rendah daripada air. Ester asid butanoik, seperti natrium butirat, dianggap penting. Asid butanoik terutamanya merupakan bahan penting untuk mendapatkan pelbagai ester asid butirik, seperti natrium butirat. Ester asid butirik berat molekul rendah kebanyakannya mempunyai aroma dan rasa yang menyenangkan. Akibatnya, ia digunakan sebagai bahan tambahan makanan dan minyak wangi. Derivatif asid adalah perasa makanan yang diluluskan. Oleh kerana baunya yang kuat, asid juga digunakan sebagai bahan tambahan kepada umpan memancing.