Tính chất hóa học của Butan C₄H₁₀ - Tính chất hoá học, tính chất vật lí, điều chế, ứng dụng

Tính chất hóa học của Butan C₄H₁₀

I. Định nghĩa

- Định nghĩa: Butan (C₄H₁₀) là một hyđrocacbon no thuộc dãy đồng đẳng của ankan. Butan là chất khí, không màu, không mùi.

- Công thức phân tử: C₄H₁₀.

- Công thức cấu tạo:

- Đồng phân

Đồng phân mạch cacbon (Từ C₄H₁₀ trở đi mới có mạch cacbon)

- Danh pháp

   + Ankan không phân nhánh

    • Tên ankan: Tên mạch cacbon + an

    CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ - (Butan)

    • Tên gốc ankyl: Tên mạch cacbon chính + yl

    CH₃CH₂CH₂CH₂ - (Butyl)

   + Ankan phân nhánh

    • Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + an

II. Tính chất vật lí & nhận biết

- Butan là chất khí, không màu, dễ cháy, dễ hóa lỏng. Butan có trong khí thiên nhiên, khí chế biến dầu.

III. Tính chất hóa học

- Trong phân tử C₄H₁₀ chỉ có liên kết và . Đó là các liên kết xích ma bền vững, vì thế C₄H₁₀ tương đối trơ về mặt hóa học: Ở nhiệt độ thường, chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh (như KMnO₄) Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác, nhiệt, C₄H₁₀ tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách và phản ứng oxi hóa.

1. Phản ứng thế bởi halogen

- Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp butan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hidro bằng clo. Tương tự như metan.

   C₄H₁₀ + Cl₂ → C₄H₉Cl + HCl

- Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữu cơ có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen.

2. Phản ứng tách (gãy liên kết C-C và C-H)

- Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr₂O₃, Fe, Pt,...), các ankan không những bị tách hidro tạo thành các hidrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C-C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.

3. Phản ứng oxi hóa

- Khi đốt, butan bị cháy tạo ra CO₂, H₂O và tỏa nhiều nhiệt

- Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO₂ và H₂O còn tạo ra các sản phẩm như CO, than muội, không những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường.

IV. Điều chế

- Điều chế bằng cách cho etyl clorua (hoặc etyl bromua) tác dụng với natri (kim loại), dạng iso được điều chế bằng cách đồng phân hóa n-butan dưới tác dụng của AlCl₃ và HCl ở nhiệt độ 90 - 105 , 10-12 atm hoặc trên các chất xúc tác axit rắn.

   C₄H₆ + 2H₂ → C₄H₁₀

   2C₂H₅Cl + 2Na → C₄H₁₀ + 2NaCl

V. Ứng dụng

- Dùng làm nhiên liệu điều chế butađien, isobutilen và xăng tổng hợp