Butan, auch n-Butan ist ein gasförmiges farbloses Alkan, das die geradkettige (CH3–CH2–CH2–CH3) Form der beiden Strukturisomere der Butane (Summenformel C4H10) darstellt. Es ist isomer zu Isobutan.
Natürlich kommt es in Erdgas vor. Genutzt wird es als Brennstoff, Kältemittel, Treibgas sowie in der chemischen Industrie zur Herstellung anderer Verbindungen.
Vorkommen Butan ist ein sogenanntes Flüssiggas, das bei der Erdöldestillation anfällt. Es kommt im Erdöl und im Erdgas vor. Extraterrestrisch wurde Butan im Rahmen der Rosetta-Mission im Schweif des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko nachgewiesen.
Eigenschaften Butan ist bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmig und hat einen Schmelzpunkt von −138 °C und einen Siedepunkt von −0,5 °C. Die molaren Enthalpien der entsprechenden Phasenübergänge betragen 4,66 kJ/mol (Schmelzen) und 22,44 kJ/mol (Verdampfen). Der Tripelpunkt liegt bei (0,0067 hPa; −138,3 °C) und der kritische Punkt bei (37,96 bar; 152,0 °C).
Der Dampfdruck bzw. Sättigungsdampfdruck von n-Butan in Abhängigkeit der Temperatur lässt sich mit hinreichender Genauigkeit ( < 4 % im Bereich −20 °C bis 152 °C) nach folgender Gleichung (gemäß Geradengleichung zwischen Siede- und kritischem Punkt) berechnen:
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Butan kristallisiert in der monoklinen Roland Boese, Hans-Christoph Weiss, Dieter Bläser: The Melting Point Alternation in the Short-Chain-Alkanes: Single-Crystal X-Ray Analyses of Propane at 30 K and ofn-Butane ton-Nonane at 90 K. In: Angewandte Chemie International Edition. 38, 1999, S. 988, .Visualisierung Räumliche Darstellung von Molekülen und Kristallstrukturen bei log-web.de, abgerufen am 4. November 2023., ist schwerer als Luft und wirkt in hohen Konzentrationen narkotisierend bis erstickend.
Der Explosionsbereich von n-Butan liegt in Luft zwischen der unteren Explosionsgrenze (UEG) von 1,4 Vol.-% (33 g·m−3) und der oberen Explosionsgrenze (OEG) von 9,4 Vol.-% (231 g·m−3). Mit einer Mindestzündenergie von 0,25 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zündfähig.Hsu-Fang Chen, Chan-Cheng Chen: A quantitative structure activity relationship model for predicting minimum ignition energy of organic substance in J. Loss Prev. Proc. Ind. 67 (2020) 104227, doi:10.1016/j.jlp.2020.104227. Das Volumen ist als Normkubikmeter bei einer Temperatur von 0 °C und einem Druck von 101,325 kPa zu verstehen.
Reaktionen Unter idealen Bedingungen oxidiert Butan zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. 2 C4H10 + 13 O2 -> 8 CO2 + 10 H2O Mit den Halogenen Fluor, Chlor und Brom reagiert Butan (zum Teil nur unter Einfluss von Licht) in einer Radikalkettenreaktion zur halogenierten Derivaten.
Verwendung Im Gemisch mit wechselnden Anteilen Isobutan und/oder Propan wird Butan als Brenngas („Flüssiggas“) für Feuerzeuge und Campingkocher verwendet. Der Heizwert liegt bei 45,7 MJ·kg−1.
In der chemischen Industrie wird Butan zur Herstellung von 1-Buten, 2-Buten sowie Buta-1,3-dien und Maleinsäureanhydrid verwendet.
Unter der Bezeichnung R-600 dient es als Kältemittel für Kühlschränke, Klimaanlagen und ähnliche Anwendungen. Butan wird als Treibgas für Spraydosen genutzt. Innerhalb der Europäischen Union ist es als Lebensmittelzusatzstoff E 943a zugelassen in Pflanzenöl-Sprays für den Profi-Bereich.
Butan wird als Droge missbraucht. Die Wirkung ist mit ähnlichen Schnüffelstoffen zu vergleichenRobert Ackermann: Der plötzliche Schnüffeltod. In: die tageszeitung. 19. Juni 2008. und wird primär von Jugendlichen gesucht. Dabei wirkt Butan nicht selbst psychoaktiv, sondern löst eine bewusstseinsverändernde Sauerstoffunterversorgung des Gehirns aus.Stadtnachrichten Markdorf (schwaebische.de): 15-Jähriger stirbt nach Deo-Schnüffeln. Abgerufen am 10. Oktober 2011.Spiegel Online: Schnüffeln - Tödlicher Rausch aus der Dose vom 10. August 2010.
Gefahren Beim Konsum von Butan als Schnüffelstoff kann es zu einer Sauerstoffunterversorgung kommen, da sich das dichtere Butan in der Lunge absetzt und somit das nutzbare Lungenvolumen abnimmt. Es kann zu Übelkeit, Erbrechen und im schlimmsten Fall zu erheblichen Hirnschädigungen führen. Lebensgefahr besteht bei Erhöhung des Gehirndrucks. Durch Senkung der Krampfschwelle kann die Krampfanfälligkeit gesteigert werden. Psychische Abhängigkeit ist möglich. In geschlossenen Räumen und Fahrzeugen kann es zudem zu einem hochexplosiven Gas-Luft-Gemisch kommen.Jugendamt Nürnberg (Hrsg.): Keine Flucht in die Sucht. (PDF-Datei; 313 kB) Nürnberg 2009.
Literatur Geert Oldenburg: Propan – Butan. Springer, Berlin 1955.
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Einzelnachweise
Kategorie:Alkan Kategorie:Psychotroper Wirkstoff Kategorie:Brenngas Kategorie:Kältemittel Kategorie:Lebensmittelzusatzstoff (EU)