البيوتان: الغاز العضوي متعدد الاستخدامات
البيوتان (Butane) هو أحد الألكانات المشبعة، ويُعرف أيضًا باسم إن-بيوتان (n-butane)، وهو مركب هيدروكربوني غير متفرّع يتكوّن من أربع ذرات كربون وثلاث عشرة ذرة هيدروجين، وصيغته الجزيئية هي:
CH₃–CH₂–CH₂–CH₃
💡 التعريف والتركيب الكيميائي
البيوتان ينتمي إلى عائلة الألكانات، وهي مركبات عضوية مشبعة لا تحتوي على روابط مزدوجة أو ثلاثية. ويُستخدم مصطلح "البيوتان" غالبًا للإشارة إلى الشكل المستقيم للمركب، أي إن-بيوتان، وذلك للتمييز بينه وبين المتزامر البنيوي الوحيد له، وهو أيزو-بيوتان (i-butane) أو 2-ميثيل بروبان، الذي يتميز بتركيب متفرّع:
CH₃–CH(CH₃)₂
| المقارنة بين الشكلين | إن-بيوتان (n-butane) | أيزو-بيوتان (i-butane) |
|---|---|---|
| التركيب البنيوي | مستقيم | متفرّع |
| الاسم النظامي | بيوتان | 2-ميثيل بروبان |
| الصيغة الجزيئية | CH₃CH₂CH₂CH₃ | CH₃CH(CH₃)₂ |
🔥 الخصائص الفيزيائية
- غاز عديم اللون والرائحة
- سريع الاشتعال
- سهل الإسالة تحت ضغط منخفض
- درجة غليانه: حوالي -0.5°C
- كثافته أقل من كثافة الهواء
⚗️ التفاعلات الكيميائية
عند احتراق البيوتان في وفرة من الأكسجين، تحدث تفاعلات احتراق كاملة، وينتج عنها:
بيوتان + أكسجين → ثاني أكسيد الكربون + بخار الماء
C₄H₁₀ + 6.5 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O
أما في حالة نقص الأكسجين، فيحدث احتراق غير كامل، وينتج عنه:
- سخام الكربون (C)
- أول أكسيد الكربون (CO)
🧪 الاستخدامات الصناعية والمنزلية
يُعد البيوتان من أكثر الغازات استخدامًا في الحياة اليومية والصناعة، ومن أبرز استخداماته:
1. 🔥 مصدر للوقود
- يُباع في أسطوانات تحت الاسم التجاري غاز البترول المسال (LPG)
- يُستخدم في الطهي المنزلي والتخييم
- يُعرف في المملكة المتحدة باسم "غاز التسخين"
2. 🏭 صناعة البتروكيماويات
- يدخل في عمليات التكسير البخاري لإنتاج الإيثيلين والبروبيلين
- يُستخدم كمادة أولية في تصنيع البلاستيك والمطاط الصناعي
3. 🔫 أنظمة الرش والرذاذ
- يُستخدم كمادة دافعة في عبوات الرذاذ مثل مزيلات العرق والمبيدات
4. ❄️ أنظمة التبريد
- يُستخدم الأيزوبيوتان (R600a) كبديل صديق للبيئة في الثلاجات والمجمدات
- يتميز بكفاءة تبريد عالية وانخفاض تأثيره على طبقة الأوزون
🌍 الأثر البيئي والسلامة
رغم أن البيوتان لا يُعد من الغازات المسببة للاحتباس الحراري بشكل مباشر، إلا أن احتراقه غير الكامل قد يؤدي إلى انبعاث أول أكسيد الكربون، وهو غاز سام.
نصائح السلامة:
- استخدامه في أماكن جيدة التهوية
- تخزينه بعيدًا عن مصادر الحرارة واللهب
- التأكد من سلامة الأسطوانات والصمامات
المعرفة الكيميائية تبدأ من فهم الجزيئات الصغيرة… والبيوتان مثال حي على ذلك.