1-Chlorbutan
1-Chlorbutan ist eine chemische Verbindung aus den Gruppen der gesättigten, aliphatischen Halogenkohlenwasserstoffe und der organischen Chlorverbindungen.
Synthese
Eine technische Synthese erfolgt durch thermische Chlorierung von Butan über Aluminiumoxid bei 200 °C. Hierbei entsteht in gleichem Maße 2-Chlorbutan und in geringen Anteilen Dichlorbutane. Diese Synthese gelingt auch photochemisch bei 15–20 °C, wobei die Produktverteilung ähnlich ist. Eine weitere Möglichkeit ist die Umsetzung von 1-Butanol mit Chlorwasserstoff bei 100 °C.<ref name="Ullmann">Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. 7. Auflage. Wiley Interscience, Release 2009.</ref>
Eigenschaften
1-Chlorbutan ist eine farblose und leicht flüchtige Flüssigkeit mit einem für halogenierte Kohlenwasserstoffe typischen Geruch. Unter Normaldruck siedet die Verbindung bei 78 °C.<ref name="Brandes" /> Bei −123,1 °C erstarrt die Substanz zu einem farblosen Feststoff. 1-Chlorbutan bildet mit Wasser und Alkoholen azeotrop siedende Gemische. Mit einem Wassergehalt von 6,6 Ma% zeigt sich ein Azeotrop bei 68,1 °C.<ref name="Ullmann" /> Die Azeotrope für Alkohole liegen für Methanol mit 28,5 Ma% bei 57,2 °C, für Ethanol mit 21,5 Ma% bei 66,2 °C und für 1-Propanol mit 16,0 Ma% bei 75,6 °C.<ref name="Ullmann" />
Thermodynamische Eigenschaften
Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,99588, B = 1182,903 und C = −54,885 im Temperaturbereich von 256,4 bis 351,6 K.<ref>H. R. Kemme, S. I. Kreps: Vapor Pressure of Primary ’n'-Alkyl Chlorides and Alcohols. In: J. Chem. Eng. Data., 14, 1, 1969, S. 98–102, doi:10.1021/je60040a011.</ref>
| Eigenschaft | Typ | Wert [Einheit] | Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| Standardbildungsenthalpie | ΔfH0liquid ΔfH0gas |
−188,2 kJ·mol−1 −154,6 kJ·mol−1<ref name="Stridth Sunner">G. Stridth, S. Sunner: Enthalpies of formation of some 1-chloroalkanes and the CH2-increment in the 1-chloroalkanes series. In: J. Chem. Thermodyn., 7, 1975, S. 161–168, doi:10.1016/0021-9614(75)90264-5.</ref> |
|
| Verbrennungsenthalpie | ΔcH0liquid | −2695.8 kJ·mol−1<ref name="Stridth Sunner" /> | |
| Wärmekapazität | cp | 159,53 J·mol−1·K−1 (25 °C)<ref name="Grolier">J.-P. E. Grolier, G. Roux-Desgranges, M. Berkane, E. Jimenez, E. Wilhelm: Heat capacities and densities of mixtures of very polar substances 2. Mixtures containing N,N-dimethylformamide. In: J. Chem. Thermodyn. 25(1), 1993, S. 41–50, doi:10.1006/jcht.1993.1005.</ref> 1,72 J·g−1·K−1 (25 °C)<ref name="Grolier" /> |
als Flüssigkeit |
| Kritische Temperatur | Tc | 503 K<ref name="Yaws1" /> | |
| Kritischer Druck | pc | 45,8 bar<ref name="Yaws1" /> | |
| Kritisches Volumen | Vc | 0,247 l·mol−1<ref name="Yaws1" /> | |
| Kritische Dichte | ρc | 0,318 g·ml−1<ref name="Yaws1">Carl L. Yaws, Prasad K. Narasimhan: Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbons - Chapter 1: Critical Properties and Acentric Factor, Organic Compounds. 1. Auflage. Elsevier, 2008, ISBN 978-0-8155-1596-8, S. 8, doi:10.1016/B978-081551596-8.50006-7.</ref> | |
| Azentrischer Faktor | ωc | 0,228<ref name="Yaws1" /> | |
| Verdampfungsenthalpie | ΔVH0 ΔVH |
33,52 kJ·mol−1<ref name="Tekac">V. Tekac, V. Majer, V. Svoboda, V. Hynek: Enthalpies of vaporization and cohesive energies for six monochlorinated alkanes. In: J. Chem. Thermodyn. 13, 1981, S. 659–662, doi:10.1016/0021-9614(81)90037-9.</ref> 30,39 kJ·mol−1<ref name="Majer Svoboda">V. Majer, V. Svoboda: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1985, S. 300.</ref> |
beim Normaldrucksiedepunkt |
Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der vereinfachten Watsongleichung ΔVH=A·(1−Tr)n (ΔVH in kJ/mol, Tr =(T/Tc) reduzierte Temperatur) mit A = 41,205 kJ/mol, n = 0,336 und Tc = 532,0 K im Temperaturbereich zwischen 184 K und 532 K beschreiben.<ref name="Yaws7">Carl L. Yaws, Marco A. Satyro: Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbons. Chapter 7: Enthalpy of Vaporation, Organic Compounds. 1. Auflage. Elsevier 2008, ISBN 978-0-8155-1596-8, S. 315; doi:10.1016/B978-081551596-8.50012-2.</ref>
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Dampfdruckfunktion von 1-Chlorbutan
Sicherheitstechnische Kenngrößen
1-Chlorbutan gilt als entzündliche Flüssigkeit. Oberhalb der Flammpunktes können sich entzündliche Dampf-Luft-Gemische bilden. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei −12 °C.<ref name="Brandes" /> Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,8 Vol.-% (65 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 10,1 Vol.-% (390 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="Brandes" /> Der maximale Explosionsdruck liegt bei 9,6 bar.<ref name="Brandes" /> Die Grenzspaltweite wurde mit 1,06 mm bestimmt.<ref name="Brandes" /> Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA.<ref name="Brandes" /> Mit einer Mindestzündenergie von 1,24 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zündfähig.<ref>J. B. Fenn: Lean flammability limit and minimum spark ignition energy. In: Ind. Eng. Chem., 43, 1951, S. 2865–2869, doi:10.1021/ie50504a057.</ref><ref>H. F. Calcote, C. A. Gregory, C. M. Barnett, R. B. Gilmer: Spark Ignition – Effect of Molecular Structure. In: Ind. Eng. Chem., 44, 1952, S. 2656–2662, doi:10.1021/ie50515a048.</ref><ref name="Chen">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, Vorlage:DOI.</ref> Die Zündtemperatur beträgt 245 °C.<ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T3.
Verwendung
1-Chlorbutan wird als Alkylierungsreagenz zur Einführung einer Butylgruppe bei organischen Synthesen (z. B. für ionische Flüssigkeiten) verwendet. Durch Umsetzung mit metallischen Lithium erhält man das für metallorganische Synthesen sehr häufig genutzte Butyllithium.
- <math>\mathrm{2 \ Li + C_4H_9Cl \rightarrow C_4H_9Li + LiCl}</math>
Die Verbindung besitzt sehr gute Lösungseigenschaften für Fette, Öle und Wachse und wird auch in der HPLC verwendet. In der Veterinärmedizin wird 1-Chlorbutan als Mittel gegen niedere Würmer eingesetzt.<ref>National Toxicology Program: Vorlage:Webarchiv ntp.niehs.nih.gov; abgerufen am 18. November 2014.</ref>
Weblinks
- BAuA: Begründung zu 1-Chlorbutan in TRGS 900. (PDF)
Einzelnachweise
<references />