Алкан що містить 10 атомів гідрогену називається бутан — C₄H₁₀. Саме у бутану формула відповідає загальній для алканів: CₙH₂ₙ₊₂, де n=4, а кількість атомів Гідрогену дорівнює 10. Це насичений вуглеводень, один із найпоширеніших у побуті та промисловості.
Як правильно визначити назву алкану за кількістю атомів Гідрогену
Щоб знайти алкан із 10 атомами Гідрогену, достатньо скористатись загальною формулою. Алкани мають формулу CₙH₂ₙ₊₂. Якщо підставити 10 замість кількості атомів Гідрогену: 2n+2=10, отже n=4. Чотири атоми Карбону — це бутан.
Загальна формула алканів і як нею користуватись
Формула CₙH₂ₙ₊₂ — основний інструмент для визначення будь-якого алкану. Алгоритм простий:
- Запишіть кількість атомів Гідрогену — у нашому випадку 10.
- Підставте в рівняння: 2n+2=10.
- Розв’яжіть: n=4.
- Знайдіть назву за кількістю атомів Карбону — чотири означає бутан.
Саме так органічна хімія дозволяє легко переходити від числового складу до систематичної назви речовини.
Таблиця перших алканів і їхній склад
Щоб не плутатись у назвах, корисно мати перед очима порівняльний список перших представників гомологічного ряду.
| Назва | Формула | Атомів Карбону | Атомів Гідрогену |
|---|---|---|---|
| Метан | CH₄ | 1 | 4 |
| Етан | C₂H₆ | 2 | 6 |
| Пропан | C₃H₈ | 3 | 8 |
| Бутан | C₄H₁₀ | 4 | 10 |
| Пентан | C₅H₁₂ | 5 | 12 |
| Гексан | C₆H₁₄ | 6 | 14 |
Чому саме 10 атомів — це бутан, а не інший алкан
Кожен наступний алкан у гомологічному ряду відрізняється від попереднього на одну групу CH₂. Тому кількість атомів Гідрогену зростає рівно на 2 при кожному кроці: метан — 4, етан — 6, пропан — 8, бутан — 10. Жоден інший алкан без розгалуження не матиме 10 атомів Гідрогену при лінійному ланцюзі. Формула однозначна.
Дуже поширена помилка — плутати кількість атомів Гідрогену з молярною масою або загальною кількістю атомів у молекулі. Деякі учні рахують усі атоми разом (Карбон + Гідроген) і дивуються, чому відповідь не збігається. Але формула CₙH₂ₙ₊₂ оперує лише атомами кожного елемента окремо.
Бутан у реальному житті: де Ви його зустрічаєте
Бутан — не просто відповідь у задачі з хімії. Це речовина, яку Ви використовуєте майже щодня, часто навіть не знаючи про це. Він горить чисто, зріджується при невисокому тиску, легко транспортується.
Основні сфери застосування бутану:
- газові запальнички і портативні пальники
- балони для кемпінгу та туристичного спорядження
- паливо для автомобілів у складі зрідженого газу (LPG)
- аерозольні балончики як пропелент
- хімічна промисловість — виробництво бутадієну та синтетичного каучуку
- нафтопереробка — компонент автомобільного бензину
Є одна деталь, яка часто дивує тих, хто вперше вивчає тему. Здається, що алкани — суто лабораторні речовини з підручника. Насправді ж бутан — один із найдоступніших і найдешевших вуглеводнів у світі. Щорічне виробництво вимірюється сотнями мільйонів тонн, і значна частина цього обсягу надходить прямо до побутових споживачів.
Ізобутан і структурна ізомерія: той самий склад, інша будова
Бутан C₄H₁₀ існує у двох формах. Обидві мають однаковий хімічний склад — 4 атоми Карбону і 10 атомів Гідрогену. Але будова різна.
- н-Бутан — лінійний ланцюг із чотирьох атомів Карбону.
- Ізобутан (2-метилпропан) — розгалужена структура, де один атом Карбону приєднаний до трьох інших.
Обидва є ізомерами бутану. Їхні фізичні властивості відрізняються: н-бутан кипить при мінус 1 градусі Цельсія, ізобутан — при мінус 12. У промисловості їх розрізняють і використовують по-різному: ізобутан активно застосовують у виробництві холодоагентів та як замінник фреонів.
Структурна ізомерія — важливий концепт саме для бутану, бо це перший алкан у ряду, де вона взагалі можлива. Метан, етан і пропан мають лише одну структуру.
Фізичні властивості бутану: що корисно знати
Для розуміння поведінки речовини у реальних умовах важливо знати кілька конкретних характеристик.
- Температура кипіння н-бутану: мінус 1 градус Цельсія.
- Температура займання: близько 365 градусів Цельсія.
- Межі вибухонебезпечності у суміші з повітрям: від 1,8 до 8,4 відсотка за об’ємом.
- Щільність газу важча за повітря — при витіканні бутан накопичується біля підлоги, а не піднімається вгору.
- Не має запаху у чистому вигляді — саме тому до побутового газу додають одорант із характерним запахом.
Останній пункт особливо важливий з погляду безпеки. Чистий бутан не відчути на нюх, що робить витік непомітним без спеціальних датчиків або штучного одоранту.
Про що варто пам’ятати після вивчення теми
Алкан із 10 атомами Гідрогену — це бутан, і це не просто хімічна абстракція. За формулою C₄H₁₀ стоїть речовина з цілком конкретними властивостями, двома структурними формами та широким практичним застосуванням. Визначити назву алкану за кількістю атомів Гідрогену легко через формулу CₙH₂ₙ₊₂ — і цей навик стане в пригоді при розв’язанні будь-яких задач із органічної хімії.
Якщо Вам потрібно швидко знайти назву іншого алкану — дія та сама: підставте кількість атомів Гідрогену у формулу, знайдіть n, а потім відповідну назву за кількістю атомів Карбону у таблиці гомологів.
Залишити відповідь