Ethanová struktura, vlastnosti, použití a rizika

ethan "R" je jednoduchý uhlovodík vzorce C₂H₆ s charakterem bezbarvého plynu a plynu bez zápachu, který má vysoce cenné a rozmanité použití při syntéze ethylenu. Navíc je to jeden z pozemských plynů, který byl také detekován v jiných planetách a tělech hvězd kolem Sluneční soustavy. Byl objeven vědcem Michaelem Faradayem v roce 1834.

Mezi velké množství organických sloučenin tvořených uhlíkovými a vodíkovými atomy (známými jako uhlovodíky), jsou ty, které jsou v plynném stavu při teplotách a environmentálních tlacích, které se v mnoha průmyslových odvětvích používají enormně..

Tito obvykle přijdou z plynné směsi volal “zemní plyn”, produkt vysoké hodnoty pro lidstvo, a tvořit metanový typ metan, ethane, propane a butane, mezi ostatními; podle množství atomů uhlíku v řetězci.

Index

• 1 Chemická struktura 
  • 1.1 Syntéza etanu
• 2 Vlastnosti
  • 2.1 Rozpustnost etanu
  • 2.2 Krystalizace etanu
  • 2.3 Spalování etanu
  • 2.4 Ethan v atmosféře a nebeských tělesech
• 3 Použití
  • 3.1 Výroba ethylenu
  • 3.2 Školení základních chemických látek
  • 3.3 Chladivo
• 4 Rizika etanu
• 5 Odkazy

Chemická struktura 

Ethan je molekula se vzorcem C₂H₆, typicky viděný jako spojení dvou methylových skupin (-CH₃) za vzniku uhlovodíku jednoduché vazby uhlík-uhlík. To je také nejjednodušší organická sloučenina po metanu, reprezentovaný takto: \ t

H₃C-CH₃

Atomy uhlíku v této molekule mají sp hybridizaci³, takže molekulární vazby představují volnou rotaci.

Také existuje vnitřní jev etanu, který je založen na rotaci molekulární struktury stejné a minimální energie potřebné k vytvoření rotace vazby o 360 stupňů, kterou vědci nazývají "etanovou bariérou".

Z tohoto důvodu se může ethan vyskytovat v různých konfiguracích podle jeho rotace, i když jeho stabilnější konformace existuje tam, kde jsou vodíky naproti sobě (jak je znázorněno na obrázku).

Syntéza etanu

Ethan lze snadno syntetizovat z elektrolýzy Kolbe, organické reakce, ve které se vyskytují dva kroky: elektrochemická dekarboxylace (odstranění karboxylové skupiny a uvolnění oxidu uhličitého) dvou karboxylových kyselin a kombinace produktů meziprodukty za vzniku kovalentní vazby.

Podobně elektrolýza kyseliny octové vede k tvorbě etanu a oxidu uhličitého a tato reakce se používá k syntéze prvního.

Oxidace anhydridu kyseliny octové působením peroxidů, což je koncept podobný tomu, který má Kolbeova elektrolýza, také vede ke vzniku etanu.

Stejným způsobem lze účinně oddělit od zemního plynu a metanu procesem zkapalňování za použití kryogenních systémů pro zachycení tohoto plynu a jeho oddělení od směsí s jinými plyny..

Pro tuto úlohu je výhodný turboexpanzní proces: plynná směs je vedena turbínou, čímž vzniká její expanze, dokud její teplota neklesne pod -100 ° C..

Již v tomto bodě mohou být složky směsi diferencovány tak, že kapalný ethan bude oddělen od plynného metanu a dalších druhů, které se používají při destilaci..

Vlastnosti

Ethan se vyskytuje v přírodě jako bezbarvý plyn bez zápachu při standardních tlacích a teplotách (1 atm a 25 ° C). Má teplotu varu -88,5 ° C a teplotu tání -182,8 ° C. Kromě toho není ovlivněn působením silných kyselin nebo zásad.

Rozpustnost ethanolu

Molekuly etanu jsou symetrické a mají slabé přitažlivé síly, které je udržují pohromadě, nazývané síly disperze.

Když se ethan pokouší rozpouštět ve vodě, jsou síly přitažlivosti vytvořené mezi plynem a kapalinou velmi slabé, takže je velmi obtížné spojit ethan s molekulami vody..

Z tohoto důvodu je rozpustnost etanu značně nízká, když se systémový tlak mírně zvyšuje.

Krystalizace etanu

Ethan může být ztuhlý, což vede ke vzniku nestabilních krystalů etanu s kubickou krystalickou strukturou.

S poklesem teploty nad -183,2 ° C se tato struktura stává monoklinickou, což zvyšuje stabilitu její molekuly.

Ethanové spalování

Tento uhlovodík, i když není široce používán jako palivo, může být použit ve spalovacích procesech k výrobě oxidu uhličitého, vody a tepla, který je znázorněn takto:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 3120 kJ

Existuje také možnost spálit tuto molekulu bez přebytku kyslíku, který je známý jako "neúplné spalování", a který má za následek tvorbu amorfního uhlíku a oxidu uhelnatého v nežádoucí reakci v závislosti na množství použitého kyslíku :

2C₂H₆ + 3O₂ → 4C + 6H₂O + Teplo

2C₂H₆ + 4O₂ → 2C + 2CO + 6H₂O + Teplo

2C₂H₆ + 5O₂ → 4CO + 6H₂O + Teplo

V této oblasti dochází ke spalování řadou radikálových reakcí, které jsou číslovány ve stovkách různých reakcí. Například sloučeniny, jako je formaldehyd, acetaldehyd, metan, methanol a ethanol, mohou být vytvořeny při neúplných reakcích spalování..

To bude záviset na podmínkách, za kterých dochází k reakci a na reakcích s volnými radikály. Ethylen může být také vytvořen při vysokých teplotách (600-900 ° C), což je produkt, který je pro průmysl velmi žádoucí.

Ethan v atmosféře a nebeská tělesa

Ethan je přítomen v atmosféře planety Země ve stopách a je podezření, že lidská bytost dokázala tuto koncentraci zdvojnásobit, protože začal praktikovat průmyslové aktivity..

Vědci se domnívají, že velká část současné přítomnosti etanu v atmosféře je způsobena spalováním fosilních paliv, i když se globální emise etanu snížily téměř o polovinu, protože technologie výroby břidlicového plynu se zlepšily ( zdroj zemního plynu).

Tento druh je také produkován přirozeně účinkem slunečních paprsků na atmosférický metan, který rekombinuje a tvoří molekulu ethanu.

Ethan existuje v kapalném stavu na povrchu Titanu, jednoho z měsíců Saturna. To se vyskytuje ve větším množství v řece Vid Flumina, která proudí více než 400 kilometrů směrem k jednomu ze svých moří. To bylo také doloženo tato sloučenina na kometách, a na povrchu Pluto.

Použití

Výroba ethylenu

Použití etanu je založeno hlavně na výrobě ethylenu, nejrozšířenějšího organického produktu ve světové produkci, prostřednictvím procesu známého jako krakování parou..

Tento proces spočívá v tom, že se přívod etanu zředěný párou do pece rychle ohřívá bez kyslíku.

Reakce probíhá při extrémně vysoké teplotě (mezi 850 ° C a 900 ° C), ale doba zdržení (doba strávená ethanem uvnitř trouby) musí být krátká, aby byla reakce účinná. Při vyšších teplotách se vytváří více ethylenu.

Školení základních chemických látek

Ethan byl také studován jako hlavní složka při tvorbě základních chemikálií. Oxidační chlorace je jedním z postupů navržených k získání vinylchloridu (složky PVC), který nahrazuje méně nákladné a komplikovanější látky..

Chladicí kapalina

Nakonec se ethan používá jako chladivo v běžných kryogenních systémech, což také ukazuje schopnost zmrazit malé vzorky v laboratoři pro analýzu..

Je to velmi dobrá náhrada vody, která trvá déle, než ochlazují jemné vzorky, a může také generovat škodlivé ledové krystaly.

Etická rizika

-Ethan má schopnost vznítit se, zejména když se váže vzduchem. Při obsahu 3,0 až 12,5% objemu etanu ve vzduchu se může vytvořit výbušná směs.

-To může omezit kyslík ve vzduchu ve kterém to je nalezené, a proto představuje rizikový faktor udušení pro lidi a zvířata, která jsou přítomná a vystavená..

-Ethan v zmrazené tekuté formě může vážně spálit kůži, pokud se s ní dostane do přímého kontaktu, a také působí jako kryogenní médium pro jakýkoli předmět, kterého se dotýká, v okamžicích zmrazení..

-Výpary kapalného ethanu jsou těžší než vzduch a jsou koncentrovány na zemi, což může představovat riziko vznícení, které může vyvolat řetězovou spalovací reakci..

-Požití ethanu může způsobit nevolnost, zvracení a vnitřní krvácení. Inhalace, vedle udušení, způsobuje bolesti hlavy, zmatenost a výkyvy nálady. Smrť způsobená srdeční zástavou je možná při vysokých expozicích.

-Představuje skleníkový plyn, který spolu s metanem a oxidem uhličitým přispívá ke globálnímu oteplování a klimatickým změnám způsobeným lidským znečištěním. Naštěstí je méně hojný a odolný než metan a absorbuje méně záření než toto.

Odkazy

1. Britannica, E. (s.f.). Ethan. Získáno z britannica.com
2. Nes, G. V. (s.f.). Jednotlivé krystalové struktury a distribuce elektronové hustoty etanu, ethylenu a acetylenu. Obnoveno z rug.nl
3. Sites, G. (s.f.). Ethan: Zdroje a výlevky. Citováno ze stránek sites.google.com
4. SoftSchools. (s.f.). Ethanový vzorec. Obnoveno z softschools.com
5. Wikipedia. (s.f.). Ethan. Zdroj: en.wikipedia.org