Butan

Butan, auch n-Butan ist ein gasformiges farbloses Alkan, das die geradkettige (CH₃-CH₂-CH₂-CH₃) Form der beiden Strukturisomere der Butane (Summenformel C₄H₁₀) darstellt. Es ist isomer zu Isobutan.

Naturlich kommt es in Erdgas vor. Genutzt wird es als Brennstoff, Kaltemittel, Treibgas sowie in der chemischen Industrie zur Herstellung anderer Verbindungen.

Butan ist ein sogenanntes Flussiggas, das bei der Erdoldestillation anfallt. Es kommt im Erdol und im Erdgas vor.^[6] Extraterrestrisch wurde Butan im Rahmen der Rosetta-Mission im Schweif des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko nachgewiesen.^[7]

Butan ist bei Raumtemperatur und Normaldruck gasformig und hat einen Schmelzpunkt von -138 degC und einen Siedepunkt von -0,5 degC. Die molaren Enthalpien der entsprechenden Phasenubergange betragen 4,66 kJ/mol (Schmelzen)^[8] und 22,44 kJ/mol (Verdampfen)^[9]. Der Tripelpunkt liegt bei (0,0067 hPa; -138,3 degC) und der kritische Punkt bei (37,96 bar; 152,0 degC).^[3]

Der Dampfdruck bzw. Sattigungsdampfdruck von n-Butan in Abhangigkeit der Temperatur ${\displaystyle \vartheta }$^[10] lasst sich mit hinreichender Genauigkeit (${\displaystyle |\Delta p/p|}$ < 4 % im Bereich -20 degC bis 152 degC) nach folgender Gleichung (gemass Geradengleichung^[11] 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^[12][13], ist schwerer als Luft und wirkt in hohen Konzentrationen narkotisierend bis erstickend.^[3]

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).^[3] Mit einer Mindestzundenergie von 0,25 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zundfahig.^[14] Das Volumen ist als Normkubikmeter bei einer Temperatur von 0 degC und einem Druck von 101,325 kPa zu verstehen.^[15]

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.^[16]

Im Gemisch mit wechselnden Anteilen Isobutan und/oder Propan wird Butan als Brenngas (,,Flussiggas") fur Feuerzeuge^[17] und Campingkocher verwendet.^[18] Der Heizwert liegt bei 45,7 MJ*kg^-1.^[19]

In der chemischen Industrie wird Butan zur Herstellung von 1-Buten, 2-Buten sowie Buta-1,3-dien und Maleinsaureanhydrid verwendet.^[20][6]

Unter der Bezeichnung R600 dient es als Kaltemittel fur Kuhlschranke, Klimaanlagen und ahnliche Anwendungen.^[21] Butan wird als Treibgas fur Spraydosen genutzt.^[6] Innerhalb der Europaischen Union ist es als Lebensmittelzusatzstoff E 943a zugelassen in Pflanzenol-Sprays fur den Profi-Bereich.^[6]

Butan wird als Droge missbraucht. Die Wirkung ist mit ahnlichen Schnuffelstoffen zu vergleichen^[22] und wird primar von Jugendlichen gesucht. Dabei wirkt Butan nicht selbst psychoaktiv, sondern lost eine bewusstseinsverandernde Sauerstoffunterversorgung des Gehirns aus.^[23][24]

Beim Konsum von Butan als Schnuffelstoff kann es zu einer Sauerstoffunterversorgung kommen, da sich das dichtere Butan in der Lunge absetzt und somit das nutzbare Lungenvolumen abnimmt. Es kann zu Ubelkeit, Erbrechen und im schlimmsten Fall zu erheblichen Hirnschadigungen fuhren. Lebensgefahr besteht bei Erhohung des Gehirndrucks. Durch Senkung der Krampfschwelle kann die Krampfanfalligkeit gesteigert werden. Psychische Abhangigkeit ist moglich. In geschlossenen Raumen und Fahrzeugen kann es zudem zu einem hochexplosiven Gas-Luft-Gemisch kommen.^[25]

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

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

1. | Eintrag zu E 943a: Butane in der Europaischen Datenbank fur Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 11. August 2020.
2. | Eintrag zu BUTANE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 28. Dezember 2020.
3. | ^{a b c d e f g h i j k l m n} 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 Europaischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer konnen die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
6. | ^{a b c d} Eintrag zu Butane. In: Rompp 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. | Vladimir. Majer, Vaclav 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 Blaser: 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 Raumliche Darstellung von Molekulen 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 Flussiggas. (PDF) WPG Westfalische Propan-GmbH, archiviert vom Original (nicht mehr online verfugbar) 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, Andre 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 fur 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 Hoke: 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 plotzliche Schnuffeltod. In: die tageszeitung. 19. Juni 2008.
23. | Stadtnachrichten Markdorf (schwaebische.de): 15-Jahriger stirbt nach Deo-Schnuffeln. Abgerufen am 10. Oktober 2011.
24. | Spiegel Online: Schnuffeln - Todlicher Rausch aus der Dose vom 10. August 2010.
25. | Jugendamt Nurnberg (Hrsg.): Keine Flucht in die Sucht. (PDF-Datei; 313 kB) Nurnberg 2009.

• Gefahrlicher Stoff mit harmonisierter Einstufung (CLP-Verordnung)
• Feuergefahrlicher Stoff
• Beschrankter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 40
• Alkan
• Psychotroper Wirkstoff
• Brenngas
• Kaltemittel
• Lebensmittelzusatzstoff (EU)