Butan

Strukturformel
Allgemeines
Name	Butan
Andere Namen	n-Butan R-600 E 943a BUTANE (INCI)
Summenformel	C4H10
Kurzbeschreibung	farbloses, fast geruchsloses Gas
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 106-97-8 EG-Nummer 203-448-7 ECHA-InfoCard 100.003.136 PubChem 7843 ChemSpider 7555 DrugBank DB03689 Wikidata Q134192
Eigenschaften
Molare Masse	58,12 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	2,71 g·l−1 (gasförmig, 0 °C, 1013 hPa) 0,6011 g·cm−3 (flüssig, am Siedepunkt)
Schmelzpunkt	−138,3 °C
Siedepunkt	−0,5 °C
Dampfdruck	2,1 bar (20 °C)
Löslichkeit	sehr schlecht in Wasser (61 mg·l−1 bei 20 °C)
Dipolmoment	0
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert Gefahr H- und P-Sätze H: 220​‐​280 P: 210​‐​377​‐​381​‐​403​‐​410+403
MAK	2400 mg·m−3, 1000 ml·m−3
Toxikologische Daten	658 mg·l−1 (LC50, Ratte, inhalativ, 4 h)
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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 ${\displaystyle \vartheta }$ lässt sich mit hinreichender Genauigkeit (${\displaystyle |\Delta p/p|}$ < 4 % im Bereich −20 °C bis 152 °C) nach folgender Gleichung (gemäß Geradengleichung zwischen Siede- und kritischem Punkt) berechnen:

${\displaystyle p_{\mathrm {n{\text{-}}Butan} }(\vartheta )=1\,\mathrm {bar} \cdot \exp \left(10{,}114-{\frac {2753{,}89\,^{\circ }{\text{C}}}{\vartheta +273{,}15\,^{\circ }{\text{C}}}}\right)}$.

Butan kristallisiert in der monoklinen Raumgruppe P2₁/c (Raumgruppen-Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14, 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. 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.

${\displaystyle {\ce {2 C4H10 + 13 O2 -> 8 CO2 + 10 H2O}}}$

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 vergleichen und wird primär von Jugendlichen gesucht. Dabei wirkt Butan nicht selbst psychoaktiv, sondern löst eine bewusstseinsverändernde Sauerstoffunterversorgung des Gehirns aus.

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.

Literatur

• Geert Oldenburg: Propan – Butan. Springer, Berlin 1955.

Weblinks

Wiktionary: Butan – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Butan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Informationsblatt zu chemisch-physikalischen Eigenschaften der Flüssiggase Propan und Butan. (PDF; 349 kB) Deutscher Verband Flüssiggas e. V., Dezember 2022, abgerufen am 30. Juli 2024. 

Einzelnachweise

1. ↑ Eintrag zu E 943a: Butane in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 11. August 2020.
2. ↑ Eintrag zu BUTANE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 28. Dezember 2020.
3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Eintrag zu Butan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. Januar 2026. (JavaScript erforderlich)
4. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Permittivity (Dielectric Constant) of Gases, S. 6-188.
5. ↑ Eintrag zu Butane in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
6. 1 2 3 4 Eintrag zu Butane. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 14. April 2024.
7. ↑ Andrew D. Morse, Queenie H. S. Chan: Observations of Cometary Organics: A Post Rosetta Review. In: ACS Earth and Space Chemistry. Band 3, Nr. 9, 19. September 2019, S. 1773–1791, doi:10.1021/acsearthspacechem.9b00129. 
8. ↑ Eugene S. Domalski, Elizabeth D. Hearing: Heat Capacities and Entropies of Organic Compounds in the Condensed Phase. Volume III. In: J. Phys. Chem. Ref. Data. Band 25, Nr. 1, 1996, doi:10.1063/1.555985. 
9. ↑ Vladimír. Majer, Václav Svoboda, Henry V. Kehiaian, International Union of Pure and Applied Chemistry: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation. Blackwell Scientific Publications, Oxford [Oxfordshire]; Boston 1985, ISBN 0-632-01529-2. 
10. ↑ Dampfdrucktabelle: R 600 (n-Butan). (PDF; 326 kB) TEGA – Technische Gase und Gasetechnik GmbH, 10. Januar 2020, abgerufen am 24. Juli 2024. 
11. ↑ Olaf Babel: Dampfdruckgleichung. In: Industriegase Lexikon. Abgerufen am 30. Juli 2024. 
12. ↑ 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, doi:10.1002/(SICI)1521-3773(19990401)38:7<988::AID-ANIE988>3.0.CO;2-0.
13. ↑ Visualisierung Räumliche Darstellung von Molekülen und Kristallstrukturen bei log-web.de, abgerufen am 4. November 2023.
14. ↑ 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.
15. ↑ Physikalische Daten von Flüssiggas. (PDF) WPG Westfälische Propan-GmbH, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 21. November 2016; abgerufen am 21. Oktober 2016. 
16. ↑ P. C. Anson, P. S. Fredricks, J. M. Tedder: 187. Free-radical substitution in aliphatic compounds. Part I. Halogenation of n-butane and isobutane in the gas phase. In: Journal of the Chemical Society (Resumed). 1959, S. 918, doi:10.1039/jr9590000918. 
17. ↑ Marie-Paule L.A. Bouche, Willy E. Lambert, Jan F.P. Van Bocxlaer, Michel H. Piette, André P. De Leenheer: Quantitative Determination of n-Propane, iso-Butane, and n-Butane by Headspace GC-MS in Intoxications by Inhalation of Lighter Fluid*. In: Journal of Analytical Toxicology. Band 26, Nr. 1, 1. Januar 2002, S. 35–42, doi:10.1093/jat/26.1.35. 
18. ↑ Hideaki Sugie, Chizuko Sasaki, Chikako Hashimoto, Hiroshi Takeshita, Tomonori Nagai, Shigeki Nakamura, Masataka Furukawa, Takashi Nishikawa, Katsuyoshi Kurihara: Three cases of sudden death due to butane or propane gas inhalation: analysis of tissues for gas components. In: Forensic Science International. Band 143, Nr. 2–3, Juli 2004, S. 211–214, doi:10.1016/j.forsciint.2004.02.038. 
19. ↑ Gas: Propan oder Butan für Gas Feuerstellen und Terrassenheizer? In: Lexikon. Abgerufen am 2. August 2025. 
20. ↑ Roland Schmidt, Karl Griesbaum, Arno Behr, Dieter Biedenkapp, Heinz-Werner Voges, Dorothea Garbe, Christian Paetz, Gerd Collin, Dieter Mayer, Hartmut Höke: Hydrocarbons. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2014, ISBN 978-3-527-30673-2, S. 1–74, doi:10.1002/14356007.a13_227.pub3. 
21. ↑ Mao-Yu Wen, Ching-Yen Ho, Jome-Ming Hsieh: Condensation heat transfer and pressure drop characteristics of R-290 (propane), R-600 (butane), and a mixture of R-290/R-600 in the serpentine small-tube bank. In: Applied Thermal Engineering. Band 26, Nr. 16, November 2006, S. 2045–2053, doi:10.1016/j.applthermaleng.2005.10.001. 
22. ↑ Robert Ackermann: Der plötzliche Schnüffeltod. In: die tageszeitung. 19. Juni 2008.
23. ↑ Stadtnachrichten Markdorf (schwaebische.de): 15-Jähriger stirbt nach Deo-Schnüffeln. Abgerufen am 10. Oktober 2011.
24. ↑ Spiegel Online: Schnüffeln - Tödlicher Rausch aus der Dose vom 10. August 2010.
25. ↑ Jugendamt Nürnberg (Hrsg.): Keine Flucht in die Sucht. (PDF-Datei; 313 kB) Nürnberg 2009.