Бутадиен (C4H6) — универсальное химическое соединение. Благодаря своей эластичности и прочности он используется в производстве синтетического каучука, пластмасс и различных других изделий.
| Название ИЮПАК | бута-1,3-диен |
| Молекулярная формула | C4H6 |
| Количество CAS | 106-99-0 |
| Синонимы | Дивинил, биэтилен, бута-1,3-диен, винилэтилен, эритрен |
| ИнЧИ | ИнЧИ=1S/C4H6/c1-3-4-2/h3-4H,1-2H2 |
Свойства бутадиена
Формула бутадиена
Формула бутадиена C4H6. Он состоит из четырех атомов углерода и шести атомов водорода. Эта молекулярная формула отражает расположение атомов бутадиена и дает представление о его химическом составе.
бутадиен Молярная масса
Молярную массу бута-1,3-диена можно рассчитать путем сложения атомных масс составляющих его элементов. Углерод имеет молярную массу примерно 12,01 г/моль, а молярная масса водорода составляет примерно 1,01 г/моль. Следовательно, молярная масса бута-1,3-диена составляет примерно 54,09 г/моль.
Температура кипения бутадиена
Бута-1,3-диен имеет относительно низкую температуру кипения по сравнению со многими другими соединениями. Он кипит при температуре -4,4 градуса по Цельсию или 24,1 градуса по Фаренгейту. Эта низкая температура кипения позволяет легко перевести жидкий бута-1,3-диен в газообразное состояние.
Температура плавления бутадиена
В отличие от многих органических соединений, бута-1,3-диен не имеет четко выраженной температуры плавления из-за своей высокой реакционной способности и склонности к полимеризации. Вместо этого он существует в виде бесцветного газа при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Плотность бутадиена г/мл
Плотность бута-1,3-диена составляет примерно 0,63 г/мл. Это значение указывает на то, что бута-1,3-диен менее плотен, чем вода, плотность которой составляет 1 г/мл. Низкая плотность бута-1,3-диена способствует его плавучести и способности легко образовывать пары.
Бутадиен Молекулярный вес
Молекулярная масса бута-1,3-диена составляет примерно 54,09 г/моль. Это значение представляет собой среднюю массу молекулы бута-1,3-диена с учетом атомных масс атомов углерода и водорода, присутствующих в ее химической структуре.
Структура бутадиена
Структура бута-1,3-диена состоит из цепочки из четырех атомов углерода, связанных между собой чередующимися одинарными и двойными связями. Каждый атом углерода также связан с двумя атомами водорода. Эта линейная структура придает бута-1,3-диену его характерные свойства и реакционную способность.
Растворимость бутадиена
1,3-бутадиен плохо растворяется в воде, но легко растворяется в органических растворителях, таких как бензол и толуол. Его низкая растворимость в воде обусловлена различиями в полярности молекул бута-1,3-диена и воды.
| Появление | Бесцветный газ |
| Удельный вес | 0,62 – 0,63 |
| Цвет | Бесцветный |
| Запах | Легкий и ароматный запах |
| Молярная масса | 54,09 г/моль |
| Плотность | 0,62 – 0,63 г/мл |
| Точка плавления | -138,4°C (-217,1°F) |
| Точка кипения | -4,4°C (24,1°F) |
| Мигающая точка | -76°С (-105°Ф) |
| Растворимость в воде | нерастворимый |
| Растворимость | Растворим в органических растворителях (например, бензоле, толуоле). |
| Давление газа | 448 мм рт.ст. при 20°C |
| Плотность пара | 1,9 (Воздух = 1) |
| пКа | ~43 (оценка) |
| рН | Нейтральный |
Безопасность и опасность бутадиена
1,3-бутадиен представляет некоторую угрозу безопасности, поэтому при обращении с ним следует соблюдать осторожность. Он легковоспламеняем и может образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. Поэтому решающее значение имеют адекватная вентиляция и меры противопожарной защиты. Длительное воздействие бута-1,3-диена может вызвать раздражение глаз, кожи и дыхательных путей. Он также считается потенциальным канцерогеном, и его воздействие следует свести к минимуму. При работе с бута-1,3-диеном следует использовать защитное оборудование, такое как перчатки, очки и респираторы. Разливы необходимо локализовать и незамедлительно ликвидировать. Важно следовать рекомендациям по безопасности, например, рекомендациям регулирующих органов, чтобы обеспечить безопасное обращение и хранение бута-1,3-диена.
| Символы опасности | Огнеопасно (F), Вредно (Xn), Канцерогенно (C) |
| Описание безопасности | Беречь от тепла/искр/открытого огня. Используйте в хорошо вентилируемых помещениях. Избегайте длительного воздействия. Работайте в перчатках и защитной одежде. |
| Идентификационные номера ООН | ООН 1010 |
| код ТН ВЭД | 2903.14.00 |
| Класс опасности | 2.1 – Горючие газы |
| Группа упаковки | ГЭ II |
| Токсичность | Считается потенциальным канцерогеном и может вызывать раздражение дыхательных путей и кожи. |
Методы синтеза бутадиена
Существует несколько методов синтеза бута-1,3-диена, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения. Распространенным методом является паровой крекинг углеводородов, таких как нафта или сжиженный природный газ.
В этом процессе углеводородное сырье нагревается до высоких температур, обычно от 800 до 900°C, в присутствии пара. Это приводит к разрыву углерод-углеродных связей и образованию бута-1,3-диена.
Другой метод включает каталитическое дегидрирование бутена или бутанов. Используя специальные катализаторы, такие как оксиды металлов или металлы на носителе, реакция избирательно удаляет атомы водорода из исходного материала, что приводит к образованию бута-1,3-диена.
Каталитическая димеризация ацетилена также дает бута-1,3-диен. Этот процесс включает реакцию двух молекул ацетилена с образованием бута-1,3-диена, обычно в присутствии металлического катализатора, такого как медь.
Катализаторы, такие как оксид алюминия или цеолиты, облегчают дегидратацию этанола при высоких температурах. В этом процессе активно образуется бута-1,3-диен.
Кроме того, некоторые заводы производят бута-1,3-диен в качестве побочного продукта производства этилена в процессе крекинга нафты или газойля. В этом методе используются реакции крекинга для получения смеси олефинов, включая бута-1,3-диен.
Эти методы синтеза играют решающую роль в производстве бута-1,3-диена, обеспечивая разнообразные пути удовлетворения спроса на этот важный химикат в таких отраслях, как производство резины, пластмасс и синтетических волокон. .
Использование бутадиена
Бута-1,3-диен находит применение в широком спектре отраслей промышленности благодаря своим универсальным свойствам. Вот некоторые ключевые области применения бута-1,3-диена:
- Синтетический каучук: При производстве синтетического каучука, такого как бута-стирол-1,3-диеновый каучук (SBR) и полибута-1,3-диеновый каучук (PBR), в основном используется 1,3-бутадиеновый каучук. Эти каучуки обеспечивают превосходную эластичность, упругость и стойкость к истиранию, что делает их идеальными для шин, автомобильных компонентов, конвейерных лент и обуви.
- Пластмассы: 1,3-бутадиен является важным мономером для производства различных пластмасс, в том числе акрилонитрил-бута-1,3-диен-стирола (АБС) и стирол-бута-1,3-диеновых (СБ) пластиков. . Эти пластмассы обладают улучшенной ударопрочностью, термостойкостью и стабильностью размеров, что делает их ценными для применения в потребительских товарах, бытовой технике и автомобильных деталях.
- Клеи. Прочные связывающие способности полимеров на основе 1,3-бутадиена делают их ценным компонентом в рецептурах клеев. Они обеспечивают адгезию к широкому спектру оснований, что делает их полезными для склеивания в таких отраслях, как строительство, деревообработка и упаковка.
- Покрытия: 1,3-бутадиен способствует производству покрытий и красок с улучшенными свойствами долговечности, гибкости и адгезии. Смолы, такие как эпоксидные и алкидные, используют его при синтезе, составляя важнейшие компоненты защитных покрытий для металлов, бетона и других поверхностей.
- Текстиль и волокна. При производстве синтетических волокон, таких как волокна акрилонитрил-бута-1,3-диен (АБ), используется бута-1,3-диен. Эти волокна обладают высокой прочностью, хорошей стабильностью размеров и устойчивостью к химикатам, что делает их пригодными для изготовления текстиля, ковров и промышленных тканей.
- Топливные присадки: Бута-1,3-диен улучшает октановое число бензина в качестве топливной присадки, используемой при его производстве. Улучшает свойства сгорания бензина, что приводит к улучшению производительности двигателя и снижению выбросов.
Эти применения подчеркивают широкую полезность бута-1,3-диена в различных отраслях промышленности, способствуя разработке различных продуктов, с которыми мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни.
Вопросы:
Вопрос: Что такое бутадиен?
Ответ: Бута-1,3-диен представляет собой химическое соединение с молекулярной формулой C4H6, состоящее из цепочки из четырех атомов углерода и двух двойных связей.
Вопрос: Как называется IUPAC основного продукта, когда 1,3-бутадиен реагирует с равными количествами HCl?
Ответ: Основным продуктом по номенклатуре ИЮПАК является 3-хлорбут-1-ен.
Вопрос: Сколько атомов водорода содержит молекула 1,3-бутадиена?
A: Бута-1,3-диен содержит всего шесть атомов водорода (H).
Вопрос: Какова связь между s-цис- и s-транс-формами 1,3-бутадиена?
Ответ: s-цис- и s-транс-формы 1,3-бутадиена представляют собой геометрические изомеры, различающиеся расположением заместителей вокруг двойных связей.
Вопрос: Каково общее количество узлов в ψ3-МО 1,3-бутадиена?
A: Молекулярная орбиталь ψ3 1,3-бутадиена содержит в общей сложности три узла.
Вопрос: Сколько связей OM имеет бутадиен?
A: Бутадиен имеет три связывающие молекулярные орбитали (МО), образованные из перекрывающихся атомных орбиталей.
Вопрос: Какова ожидаемая абсорбция бутадиена?
Ответ: Ожидается, что бутадиен поглощает ультрафиолетовый (УФ) свет в диапазоне примерно от 190 до 200 нм благодаря своей сопряженной системе.