丁烷

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引言

丁烷烃的化学式为𝐶4𝐻10。在室温下，它以气态存在，是一种烷烃。英国化学家爱德华·弗兰克兰于1849年发现。虽然英国工业化学家埃德蒙·罗纳尔兹也注意到了它的许多特性。他曾在石油产品中发现了丁烷，并研究了它的特性。

丁烷属于链烷烃家族，是一种无色、无味的烃类气体（碳氢化合物）。正丁烷，也称为n-丁烷，是一种所有碳原子都以直链连接的分子。异丁烷则具有支链结构。这两种物质都存在于石油和天然气中，并在石油精炼制取汽油的过程中大量产生。

丁烷结构

如前所述，丁烷的化学名称为$\mathrm{C_{4}H_{10}}$。丁烷是IUPAC使用的名称。“But”前缀代表构成该物质的四个碳原子，“ane”后缀源自烷烃系列，表示该物质是饱和的，并且是烷烃同系物的成员。烷烃的一般式为$\mathrm{C_{n}H_{2n\:+2}}$，可以很容易地用来描述丁烷，可以写成如下：当丁烷的“n”值变为4时，结果为$\mathrm{C_{4}H_{10}}$。

因此，$\mathrm{C_{4}H_{10}}$是一种饱和烃（碳原子之间具有单键的烃），含有4个碳原子和10个氢原子。丁烷，也称为正丁烷，具有碳原子C之间的共价键，以及

C和线性链结构。一个碳原子有四个σ键。因此，每个碳原子都是sp3杂化的，并且呈四面体形状。

丁烷的性质

• 它是无色气体。

• 它易燃。

• 在标准温度和压力下，它是气体。

• 它闻起来像汽油。

• 它的实验式为$\mathrm{C_{2}H_{5}}$，分子式为$\mathrm{C_{4}H_{10}}$。

• 丁烷的摩尔质量为58.124g/mol。

• 丁烷的沸点在-1℃到1℃之间。

• 它在15℃时的密度为2.48 kg/m3。

• 在常温下，丁烷气体易液化，并迅速转化为蒸气。

• 它在水中的溶解度低。在68℉下，它在水中的溶解度为每升61毫克。

丁烷的化学性质

• 丁烷与氯反应生成丁基氯和盐酸。以下是部分反应：

$$\mathrm{2C_{4}H_{10}\:+\:Cl_{2}\rightarrow\:C_{4}H_{9}Cl\:+\:HCl}$$

• 丁烷与氧气反应生成$\mathrm{CO_{2}}$和水蒸气。反应如下：

$$\mathrm{2C_{4}H_{10}\:+\:13O_{2}\:\rightarrow\:8CO_{2}\:+\:10H_{2}O\:+\:能量}$$

• 丁烷与碘反应：碘与丁烷反应生成2-碘丁烷和HI。以下是部分反应：

$$\mathrm{C_{4}H_{10}\:+\:I_{2}\:\rightarrow\:C_{4}H_{9}I\:+\:HI}$$

丁烷的生产

丁烷是一种化石燃料，由地球上曾经存在的动植物遗骸自然形成。它在地下深处以天然气的形式被发现。通过石油的常压分馏可以生产丁烷。在这个过程中还会产生柴油、煤油、重油等产品。

常压分馏的过程是利用分馏塔根据不同液体混合物组分的不同沸点来分离它们。石油精炼是原油常压分馏的另一个名称。

丁烷的用途

• 它常被用作各种事物的燃料。

• 它是合成橡胶重要原料之一。

• 它是液化石油气 (LPG) 的成分之一。

• 异丁烷在炼油厂中得到应用。

• 它用于汽油调合。

• 它用于蒸汽裂解。

• 打火机用它作燃料。

• 此外，它还用于空调系统。

• 它用作除臭剂和气雾剂的推进剂。

• 它的异构体异丁烷用作制冷剂。

• 此外，它还用作丁烷喷灯的燃料。

• 它用作烧烤、野营炉和其他设备的燃料。但丁烷必须小心运输。

• 由于丁烷燃烧清洁，不会产生烟雾或作为温室气体。它对大气中的臭氧层也没有类似的影响。因此，丁烷是一种环保的燃料或气体。

丁烷的缺点：丁烷对人体有毒吗？

正如我们已经描述的那样，丁烷有许多用途并改善了我们的生活。但它也有一些缺点。尽管丁烷的毒性相对较低，但接触中等或低剂量不会产生负面后果。但是，接触极高剂量会损害心脏，诱发癌症或抑制中枢神经系统。吸入丁烷会导致欣快感、嗜睡、昏迷、窒息和其他负面影响。它可能导致短暂的记忆丧失、血压波动，甚至死亡。如果它进入血液，会迅速使人醉酒。丁烷在缺氧环境下燃烧会产生一氧化碳，长期接触一氧化碳会致命。接触液态丁烷气体可能会对眼睛造成永久性损伤。它也可能导致麻木或皮肤刺激。

结论

丁烷是一种无色气体，具有轻微类似石油的气味。它可以被储存起来以便运输。它以其蒸汽压力下的液化气体形式运输。接触液体可能会导致冻伤。它很容易着火。它的蒸汽密度大于空气。任何泄漏都可能是蒸汽或液体。容器在长时间暴露于火灾或剧烈高温下可能会剧烈破裂并飞向空中。它被用作打火机中的气溶胶推进剂、燃料以及合成其他化合物的用途。

常见问题

1. 说明天然气和丁烷之间的一种区别？

天然气在地下产生，包括丙烷、甲烷和丁烷以及其他气体。它可以是气体（压缩或未压缩）或液体。

2. 为什么香烟中添加丁烷气体？

为了保持高温，在香烟的尖端燃烧，丁烷被添加到香烟中。尼古丁转化为蒸汽，你的血液可以更快地吸收它。丁烷被人吸入时非常危险，会导致心脏和呼吸系统问题。

3. 丁烷有不同种类吗？

丁烷，也称为$\mathrm{C_{4}H_{10}}$，是天然气的烷烃衍生物，有两种不同的结构异构体：正丁烷和异丁烷，或两者的混合物。当我们听到“丁烷”这个词时，我们通常指的是正丁烷，它经过高度精炼，也就是 Puretane 丁烷。

4. 精炼丁烷是什么？

精炼丁烷，发现于20世纪初期，是天然气生产的副产品。它高度易燃，生产成本低廉，并且具有广泛的消费和工业应用。

5. 为什么打火机使用丁烷？

由于其粘度、蒸汽压和自燃温度等特性，打火机比丙烷更常用丁烷。