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 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.

III. 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.

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