Struktura, właściwości, zastosowania i zagrożenia butanalu

2881
Alexander Pearson

Plik butanal jest aldehydem o otwartym łańcuchu, składającym się z czterech atomów węgla i jest analogiczny do butanu; w rzeczywistości jest to druga najbardziej utleniona forma węglowodoru butanu po kwasie masłowym. Jego wzór cząsteczkowy to CH3CHdwaCHdwaCHO, gdzie -CHO oznacza grupę formylową.

Ten aldehyd, jeden z najlżejszych, składa się z przezroczystej, łatwopalnej cieczy o mniejszej gęstości niż woda. Ponadto jest rozpuszczalny w wodzie i miesza się z większością rozpuszczalników organicznych; dlatego może być stosowany do jednofazowych mieszanin organicznych.

Cząsteczka butanalu lub aldehydu masłowego. Źródło: Jynto [CC0]

Obecność grupy karbonylowej (tej z czerwonej kuli, górny obraz) nadaje cząsteczce butanalu chemiczną polarność, a tym samym możliwość doświadczania interakcji dipol-dipol między jej cząsteczkami; chociaż nie powstają między nimi wiązania wodorowe.

Powoduje to, że butanal ma wyższą temperaturę wrzenia i topnienia niż butan, ale niższą niż te prezentowane przez alkohol n-butylowy..

Butanal jest używany jako rozpuszczalnik i jest półproduktem do otrzymywania wielu produktów; takie jak przyspieszacze wulkanizacji kauczuków, żywic, farmaceutyków i agrochemikaliów.

Butanal jest toksycznym związkiem, który przez wdychanie może powodować zapalenie górnych dróg oddechowych, oskrzeli i obrzęk płuc, który może mieć nawet śmiertelne konsekwencje.

Indeks artykułów

  • 1 Struktura butanalu
    • 1.1 Zgodni
  • 2 Właściwości
    • 2.1 Nazwy chemiczne
    • 2.2 Wzór cząsteczkowy
    • 2.3 Wygląd fizyczny
    • 2.4 Zapach
    • 2.5 Temperatura wrzenia
    • 2.6 Temperatura topnienia
    • 2.7 Temperatura zapłonu
    • 2.8 Rozpuszczalność w wodzie
    • 2.9 Rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych
    • 2.10 Gęstość
    • 2.11 Gęstość par
    • 2.12 Prężność par
    • 2.13 Samozapłon
    • 2.14 Lepkość
    • 2.15 Ciepło spalania
    • 2.16 Ciepło parowania
    • 2.17 Napięcie powierzchniowe
    • 2.18 Próg zapachu
    • 2.19 Współczynnik załamania światła
    • 2.20 Moment dipolowy
    • 2.21 Długości fal (λ) przy maksymalnej absorpcji w wodzie
    • 2.22 Polimeryzacja
    • 2.23 Reaktywność
    • 2.24 Kondensacja aldoli
  • 3 Synteza
  • 4 Zastosowania
    • 4.1 Przemysłowe
    • 4.2 Inne
  • 5 Ryzyka
  • 6 Odnośniki

Struktura butanalu

Wspomniano właśnie, że grupa formylowa -CHO nadaje polarność cząsteczce butanalu lub aldehydu masłowego ze względu na wyższą elektroujemność atomu tlenu. W rezultacie jego cząsteczki mogą oddziaływać ze sobą poprzez siły dipol-dipol..

Na górnym obrazku za pomocą modelu sfer i słupków pokazano, że cząsteczka butanalu ma strukturę liniową. Węgiel grupy -CHO ma hybrydyzację spdwa, podczas gdy pozostałe węgle sp. hybrydyzacja3.

Nie tylko to, ale jest również elastyczny, a jego połączenia mogą obracać się wokół własnych osi; iw ten sposób generowane są różne konformacje lub konformery (ten sam związek, ale z obróconymi łączami).

Zgodni

Poniższy obraz lepiej wyjaśnia ten punkt:

Konformery butanalu. Źródło: Gabriel Bolívar.

Pierwszy konformer (górny) odpowiada cząsteczce na pierwszym obrazku: grupie metylowej po lewej stronie, -CH3, a grupa -CHO są w pozycjach przeciwrównoległych względem siebie; jeden skierowany jest odpowiednio w górę, a drugi w dół.

Tymczasem drugi konformer (niższy) odpowiada cząsteczce z -CH3 i -CHO w zaćmionych pozycjach; to znaczy, że oba wskazują w tym samym kierunku.

Oba konformery są szybko zamienne, dlatego cząsteczka butanalu stale się obraca i wibruje; i dodał fakt, że ma stały dipol, dzięki czemu jego oddziaływania mogą być wystarczająco silne, aby wrzeć w 74,8ºC..

Nieruchomości

Nazwy chemiczne

-Butanal

-Aldehyd masłowy

-1-butanal

-Butyral

-N-butyraldehyd.

Formuła molekularna

do4H.8O lub CH3CHdwaCHdwaCHO.

Wygląd fizyczny

Jest to klarowna, przezroczysta ciecz.

Zapach

Charakterystyczny, ostry, aldehydowy zapach.

Temperatura wrzenia

167ºF do 760 mmHg (74,8ºC).

Temperatura topnienia

-146 ° F (-96,86 ° C).

punkt zapłonu

-Zamknięty tygiel 8ºF (-22ºC).

Rozpuszczalność w wodzie

7 g / 100 ml w 25 ° C.

Rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych

Mieszalny z etanolem, eterem, octanem etylu, acetonem, toluenem i wieloma innymi rozpuszczalnikami organicznymi.

Gęstość

0,803 g / cm3 w 68ºF.

Gęstość pary

2,5 (w stosunku do pobranego powietrza równego 1).

Ciśnienie pary

111 mmHg przy 25 ºC.

Samozapłon

446ºF. 425ºF (21,8ºC).

Lepkość

0,45 cPuazy w 20 ° C.

Ciepło spalania

2479,34 kJ / mol w 25 ° C.

Ciepło parowania

33,68 kJ / mol w 25 ° C.

Napięcie powierzchniowe

29,9 dyn / cm w 24 ° C.

Próg zapachu

0,009 ppm.

Współczynnik załamania światła

1,3843 przy 20 ºC.

Moment dipolowy

2,72 D.

Długości fal (λ) przy maksymalnej absorpcji w wodzie

225 nm i 282 nm (światło ultrafioletowe).

Polimeryzacja

Butanal może polimeryzować w kontakcie z alkaliami lub kwasami, polimeryzacja jest niebezpieczna.

Reaktywność

Pod wpływem powietrza utlenia się, tworząc kwas masłowy. W temperaturze 230ºC butanal zapala się samorzutnie z powietrzem.

Kondensacja aldoli

Dwie cząsteczki butanalu mogą reagować ze sobą w obecności KOH i w temperaturze 6-8 ° C, tworząc związek 2-etylo-3-hydroksyheksanol. Ten rodzaj związku nazywany jest aldolem, ponieważ ma w swojej strukturze grupę aldehydową i grupę alkoholową.

Synteza

Butanal można wytwarzać przez katalityczne odwodornienie alkoholu n-butylowego; katalityczne uwodornienie aldehydu krotonowego; oraz hydroformylowanie propylenu.

Aplikacje

Przemysłowy

-Butanal jest rozpuszczalnikiem przemysłowym, ale jest również półproduktem w syntezie innych rozpuszczalników; na przykład 2-etyloheksanol, n-butanol i trimetylopropan.

-Znajduje również zastosowanie jako półprodukt do produkcji żywic syntetycznych, w tym poliwinylobutyralu; przyspieszacze wulkanizacji gumy; produkcja wyrobów farmaceutycznych; środki ochrony roślin; pestycydy; przeciwutleniacze; środki wspomagające opalanie.

-Butanal jest używany jako surowiec do produkcji syntetycznych aromatów. Ponadto jest stosowany jako środek aromatyzujący do żywności.

Inni

-U ludzi butanal jest stosowany jako biomarker wskazujący na uszkodzenie oksydacyjne, którego doświadczają lipidy, białka i kwasy nukleinowe.

-Został użyty eksperymentalnie, razem z formaliną i glutardehydem, aby spróbować zmniejszyć zmiękczenie, jakiego doświadczają kopyta bydła w wyniku kontaktu z wodą, moczem i odchodami samego bydła. Wyniki eksperymentów były pozytywne.

Ryzyka

Butanal działa niszcząco na błony śluzowe górnych dróg oddechowych, a także na tkanki skóry i oczu..

W kontakcie ze skórą powoduje zaczerwienienia i oparzenia. W oczach występują te same urazy, którym towarzyszy ból i uszkodzenie tkanki oka.

Wdychanie butanalu może mieć poważne konsekwencje, ponieważ może powodować stan zapalny i obrzęk krtani i oskrzeli; będąc w płucach, wywołuje chemiczne zapalenie płuc i obrzęk płuc.

Objawy nadmiernego narażenia obejmują: uczucie pieczenia w górnych drogach oddechowych, kaszel, świszczący oddech, tj. Świszczący oddech podczas oddychania; zapalenie krtani, duszność, bóle głowy, nudności, a także wymioty.

Wdychanie może być śmiertelne w wyniku skurczu dróg oddechowych.

Spożycie butanalu powoduje uczucie „pieczenia” w przewodzie pokarmowym: jamie ustnej, gardle, przełyku i żołądku.

Bibliografia

  1. Morrison, R. T. and Boyd, R. N. (1987). Chemia organiczna. (5ta Wydanie.). Od redakcji Addison-Wesley Iberoamericana.
  2. Carey F. (2008). Chemia organiczna. (Wydanie szóste). Mc Graw Hill.
  3. PubChem. (2019). Butanal. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nim.nih.guv
  4. Wikipedia. (2019). Butanal. Odzyskane z: es.wikipedia.org
  5. Książka chemiczna. (2017). Butanal. Odzyskane z: chemicalbook.com
  6. Basf. (Maj 2017). N-butyraldehyd. [PDF]. Odzyskany z :olvents.basf.com

Jeszcze bez komentarzy