Buta-1,3-dieno

Buta-1,3-dieno
Butadieno.PNGButa-1,3-dieno-3D-vdW.png
Fórmula estructural y modelo 3D de butadieno.
Identificación
Nombre IUPAC buta-1,3-dieno
Sinónimos

divinil
eritreno
vinil etileno

N o CAS 106-99-0
N o ECHA 100,003,138
N o CE 203-450-8
Sonrisas C = CC = C
PubChem , vista 3D
InChI InChI: vista 3D
InChI = 1S / C4H6 / c1-3-4-2 / ​​h3-4H, 1-2H2
Apariencia gas comprimido licuado incoloro con un olor característico
Propiedades químicas
Fórmula bruta C 4 H 6   [Isómeros]
Masa molar 54.0904 ± 0.0036  g / mol
C 88.82%, H 11.18%,
Propiedades físicas
T ° fusión −109  ° C
T ° hirviendo -4,4  ° C
Solubilidad en agua: ninguno
Parámetro de solubilidad δ 14,5  MPa 1/2 ( 25  ° C )
Densidad 0,6  g · cm -3

ecuación:
Densidad del líquido en kmol · m -3 y temperatura en Kelvin, de 164,25 a 425,17 K.
Valores calculados:
0,61556 g · cm -3 a 25 ° C.

T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
164.25 −108,9 14.061 0,76059
181,64 −91,51 13.75217 0,74388
190,34 −82,81 13.59436 0,73535
199.04 −74,11 13.43421 0,72668
207,74 −65,41 13.27158 0,71789
216,43 −56,72 13.10631 0,70895
225,13 −48,02 12.93821 0,69985
233,83 −39,32 12.76708 0,6906
242.53 −30,62 12.5927 0,68116
251.22 −21,93 12.4148 0,67154
259,92 −13,23 12.23311 0.66171
268,62 −4,53 12.0473 0,65166
277,32 4.17 11.85697 0,64137
286.01 12,86 11.6617 0,6308
294,71 21,56 11.46098 0,61995
T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
303.41 30.26 11.2542 0.60876
312.1 38,95 11.04065 0.59721
320,8 47,65 10.81946 0.58525
329,5 56,35 10.58958 0.57281
338,2 65.05 10.34968 0.55984
346,89 73,74 10.09809 0.54623
355,59 82,44 9.83262 0.53187
364,29 91,14 9.55034 0.5166
372,99 99,84 9.24713 0.5002
381,68 108,53 8.91699 0,48234
390,38 117,23 8.55048 0.46251
399.08 125,93 8.1312 0.43983
407,78 134,63 7.62599 0.41251
416,47 143,32 6,94383 0.37561
425,17 152.02 4.545 0.24585

Gráfico P = f (T)

Temperatura de autoignición 414  ° C
punto de inflamabilidad −76  ° C
Límites explosivos en el aire 1,1 - 16,3  % vol
Presión de vapor saturante a 20  ° C  : 245  kPa

ecuación:
Presión en pascales y temperatura en Kelvin, de 164,25 a 425,17 K.
Valores calculados:
281049,32 Pa a 25 ° C.

T (K) T (° C) P (Pa)
164.25 −108,9 69.11
181,64 −91,51 464,74
190,34 −82,81 1.036,68
199.04 −74,11 2.131,59
207,74 −65,41 4085,3
216,43 −56,72 7 366,12
225,13 −48,02 12.593,3
233,83 −39,32 20.549,27
242.53 −30,62 32 184,94
251.22 −21,93 48.618,41
259,92 −13,23 71.128,18
268,62 −4,53 101.142,53
277,32 4.17 140 227
286.01 12,86 190.071,73
294,71 21,56 252.480,44
T (K) T (° C) P (Pa)
303.41 30.26 329.362,37
312.1 38,95 422.728,24
320,8 47,65 534.690,77
329,5 56,35 667.470,44
338,2 65.05 823.406,36
346,89 73,74 1.004.972,57
355,59 82,44 1.214.799,54
364,29 91,14 1.455.700,88
372,99 99,84 1.730.705,29
381,68 108,53 2.043.093,69
390,38 117,23 2 396 441,74
399.08 125,93 2.794.668,02
407,78 134,63 3.242.088,19
416,47 143,32 3.743.475,85
425,17 152.02 4.304.100
P = f (T)
Punto crítico 4.322  kPa , 151,85  ° C
Termoquímica
C p

ecuación:
Capacidad térmica del líquido en J · kmol -1 · K -1 y temperatura en Kelvin, de 165 a 350 K.
Valores calculados:
123.603 J · mol -1 · K -1 a 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C p
C p
165 −108,15 103,330 1.910
177 −96,15 103 648 1.916
183 −90,15 103 920 1,921
189 −84,15 104,267 1.928
195 −78,15 104,688 1.935
202 −71,15 105,274 1.946
208 −65,15 105,856 1.957
214 −59,15 106,513 1,969
220 −53,15 107 245 1983
226 −47,15 108,051 1,998
232 −41,15 108 932 2014
239 −34,15 110,054 2.035
245 −28,15 111,096 2.054
251 −22,15 112,214 2.075
257 −16,15 113,406 2.097
T
(K)
T
(° C)
C p
C p
263 −10,15 114,673 2 120
269 −4,15 116,015 2 145
276 2,85 117,676 2 175
282 8,85 119.180 2.203
288 14,85 120 760 2232
294 20,85 122,414 2 263
300 26,85 124.144 2 295
306 32,85 125,949 2 328
313 39,85 128,149 2369
319 45,85 130 117 2 405
325 51,85 132,160 2,443
331 57,85 134,279 2482
337 63,85 136,473 2.523
343 69,85 138,742 2.565
350 76,85 141,480 2.616

P = f (T)

ecuación:
Capacidad calorífica del gas en J · mol -1 · K -1 y temperatura en Kelvin, de 100 a 1500 K.
Valores calculados:
81,366 J · mol -1 · K -1 a 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C p
C p
100 −173,15 39 767 735
193 −80,15 59.527 1.100
240 −33,15 69,401 1,283
286 12,85 78,894 1,459
333 59,85 88 355 1,633
380 106,85 97,515 1.803
426 152,85 106,137 1962
473 199,85 114,552 2 118
520 246,85 122,529 2,265
566 292,85 129,882 2 401
613 339,85 136,908 2.531
660 386,85 143,423 2.651
706 432,85 149,296 2,760
753 479,85 154,777 2,861
800 526,85 159,739 2 953
T
(K)
T
(° C)
C p
C p
846 572,85 164 102 3 034
893 619,85 168,074 3 107
940 666,85 171,579 3 172
986 712,85 174.589 3 228
1.033 759,85 177,273 3277
1.080 806,85 179,607 3.320
1,126 852,85 181.604 3 357
1,173 899,85 183 411 3 391
1.220 946,85 185,047 3421
1.266 992,85 186,557 3,449
1313 1.039,85 188 085 3 477
1360 1.086,85 189.686 3 507
1.406 1132.85 191,417 3,539
1,453 1.179,85 193,453 3,576
1500 1 226,85 195 870 3.621
PCS 2541,5  kJ · mol -1 ( 25  ° C , gas)
Propiedades electronicas
1 re energía de ionización 9.082  ± 0.004  eV (gas)
Precauciones
SGH
SGH02: InflamableSGH04: Gases a presiónSGH08: sensibilizador, mutágeno, carcinógeno, reprotóxico
Peligro H220, H340, H350, H220  : Gas extremadamente inflamable
H340  : Puede causar defectos genéticos (indicar la ruta de exposición si se ha demostrado de manera concluyente que ninguna otra ruta de exposición causa el mismo peligro)
H350  : Puede causar cáncer (indicar la ruta de exposición) si se prueba de manera concluyente que ninguna otra vía de exposición conduce al mismo peligro)
WHMIS
A: gas comprimidoB1: gas inflamableD2A: Material muy tóxico que causa otros efectos tóxicos.F: material peligrosamente reactivo
A, B1, D2A, F, A  :
Presión de vapor absoluta de gas comprimido a 40  ° C = 434,35  kPa
B1  :
Límite inferior de inflamabilidad de gas inflamable = 2%
D2A  : Material muy tóxico que tiene otros efectos tóxicos
Carcinogenicidad: IARC grupo 2B, ACGIH A2; mutagenicidad en animales.
F  : Material peligrosamente reactivo
sujeto a una reacción de polimerización violenta

Divulgación al 0,1% según la lista de divulgación de ingredientes
NFPA 704

Símbolo NFPA 704

4 2 2
Transporte
239
   1010   
Código Kemler:
239  : gas inflamable, capaz de producir espontáneamente una reacción violenta.
Número ONU  :
1010  : BUTADIENOS ESTABILIZADOS
Clase:
2.1
Etiqueta: 2.1  : Gases inflamables (corresponde a los grupos designados con una F mayúscula);
Pictograma ADR 2.1

Clasificación IARC
Grupo 1: Carcinógeno para los seres humanos
Ecotoxicología
LogP 1,99
Umbral de olor bajo: 0.09  ppm
alto: 76  ppm
Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario.

El 1,3-butadieno es un hidrocarburo de fórmula C 4 H 6 Gas incoloro e inflamable.

Es el isómero más común de butadieno, por lo que a menudo se lo denomina simplemente butadieno . Es un reactivo importante que se utiliza en la síntesis de muchos polímeros .

Es el dieno conjugado más simple . Se licua por enfriamiento a -4,4  ° C o compresión a 2,8  atm a 25  ° C .
Es soluble en no polares disolventes orgánicos tales como cloroformo y benceno . Las más importantes son las reacciones de adición y ciclación.

Usos

Se utiliza principalmente en la fabricación de caucho sintético , barniz , nailon y pinturas en látex .
Debido a su alta reactividad, el butadieno se usa en síntesis, en particular en reacciones de polimerización . Muchos neumáticos de automóvil están fabricados con caucho Buna- S, un copolímero de butadieno y estireno ( SBR ).

El butadieno es el principal reactivo para la síntesis de cloropreno mediante cloración seguida de isomerización y deshidrocloración . Este dieno también se usa para producir adiponitrilo y hexametilendiamina por reacción con ácido cianhídrico . Varios procesos usan butadieno para producir butan-1,4-diol . El butadieno es un excelente reactivo para la reacción de Diels-Alder y permite la síntesis de 4-vinilciclohexeno (reactivo para la producción de estireno), 1,5-ciclooctadieno y 1,5,9-ciclodecatrieno .

Producción y síntesis

No existe en estado natural porque su reactividad es demasiado grande, pero está presente durante el craqueo de hidrocarburos (el 5% de butadieno se produce en el craqueo de gasolinas ligeras). Luego se separa de la mezcla por destilación en las fracciones C4.
La obtención de butadieno puro no es posible mediante la simple destilación de esta fracción, porque el butano y el butadieno forman un azeótropo . Es necesaria la separación por extracción líquido-líquido o por destilación extractiva .

El butadieno comercial también se sintetiza mediante la deshidrogenación de butano o de mezclas de buteno y butano .
La ruta sintética más conocida es el proceso Houdry Catadiene de un solo paso. De n-butano o mezclas de n-butenos , deshidrogenación catalizada por una mezcla de alúmina y óxido de cromo hace que sea posible obtener una corriente de producto que contiene 15-18% de butadieno a una temperatura de 600- 700  ° C y una presión de 10 - 70  kPa . Este proceso tiene un rendimiento del 50%.
Sin embargo, la deshidrogenación no es la ruta sintética más utilizada y se utiliza principalmente cuando la diferencia de precio entre los reactivos y el butadieno es alta.

Originalmente, el dieno se producía a partir de acetileno . Dos procesos utilizaron este reactivo, en particular el proceso Reppe que todavía se utiliza en la actualidad para producir tetrahidrofurano y butan-1,4-diol.

El butadieno también se puede sintetizar a partir de etanol usando un catalizador de alúmina y óxido de magnesio u óxido de silicio.

Un nuevo proceso permite producir butadieno a partir de biomasa (en lugar de recursos fósiles como el petróleo o el gas natural). El butadieno renovable se produce en tres etapas: los azúcares extraídos de la biomasa se utilizan para producir furfuraldehído  ; que se trata para producir un compuesto cíclico, tetrahidrofurano (THF); luego, mediante un proceso catalizado con alto rendimiento (más del 95%), este THF se transforma en butadieno directamente utilizable por la industria del caucho y el plástico.

Notas y referencias

  1. 1, 3 - BUTADIENE , hoja (s) de seguridad del Programa Internacional sobre Seguridad de Sustancias Químicas , consultado el 9 de mayo de 2009
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