- Хімічна структура
- Синтез етану
- Властивості
- Розчинність етану
- Кристалізація етану
- Спалювання етану
- Етан в атмосфері та в небесних тілах
- Програми
- Виробництво етилену
- Основна хімічна формація
- Холодоагент
- Ризики етану
- Список літератури
Етана являє собою простий вуглеводень формулу C 2 H 6 з природою кольору і запахом газу , мають високу цінного і різноманітне застосування в синтезі етилену. Крім того, це один із наземних газів, який також був виявлений на інших планетах і зоряних тілах навколо Сонячної системи. Це було відкрито вченим Майклом Фарадеєм у 1834 році.
Серед великої кількості органічних сполук, утворених атомами вуглецю та водню (відомими як вуглеводні), є такі, які знаходяться в газоподібному стані при температурі навколишнього середовища та тиску, які широко застосовуються у численних галузях промисловості.
Зазвичай вони походять із газоподібної суміші, яка називається "природний газ" - продукт, що має високу цінність для людства, та складається з алканів типу метану, етану, пропану та бутану, серед інших; класифікується за кількістю атомів вуглецю у його ланцюзі.
Хімічна структура
Етан являє собою молекулу формули C 2 H 6 , яку зазвичай розглядають як об'єднання двох метильних груп (-CH 3 ) з утворенням вуглеводню єдиної вуглець-вуглецевої зв'язку. Крім того, це найпростіша органічна сполука після метану, представлена таким чином:
H 3 C-CH 3
Атоми вуглецю в цій молекулі мають гібридизацію типу 3 sp , тому молекулярні зв’язки демонструють вільне обертання.
Так само існує внутрішнє явище етану, яке ґрунтується на обертанні його молекулярної структури та мінімальній енергії, необхідній для створення обертання зв'язку на 360 градусів, яке вчені назвали "етановим бар'єром".
З цієї причини етан може з'являтися в різних конфігураціях залежно від його обертання, навіть незважаючи на те, що його найбільш стабільна конформація існує там, де водневі знаходяться один проти одного (як видно на малюнку).
Автор Jslipscomb, із Вікісховища
Синтез етану
Етан можна легко синтезувати за допомогою електролізу Кольбе, органічної реакції, в якій відбуваються дві стадії: електрохімічне декарбоксилювання (видалення карбоксильної групи та виділення вуглекислого газу) двох карбонових кислот та комбінація продуктів проміжні продукти, щоб утворити ковалентний зв’язок.
Так само електроліз оцтової кислоти призводить до утворення етану та вуглекислого газу, і ця реакція використовується для синтезу першої.
Окислення оцтового ангідриду дією пероксидів - концепція, подібна до методу електролізу Кольбе, також призводить до утворення етану.
Таким же чином його можна ефективно відокремити від природного газу та метану шляхом зрідження, використовуючи кріогенні системи для захоплення цього газу та відділення його від сумішей з іншими газами.
Для цієї ролі переважний процес турборозширення: газову суміш пропускають через турбіну, виробляючи її розширення, поки її температура не впаде нижче -100 ºC.
Вже на цьому етапі компоненти суміші можна диференціювати, тому рідкий етан буде відокремлюватися від газоподібного метану та інших видів, залучених до використання дистиляції.
Властивості
Етан зустрічається в природі як без запаху і безбарвний газ при стандартних тисках і температурах (1 атм і 25 ° С). Він має температуру кипіння -88,5 ºC і температуру плавлення -182,8 ºC. Також на нього не впливає вплив сильних кислот або основ.
Розчинність етану
Молекули етану мають симетричну конфігурацію і мають слабкі привабливі сили, які утримують їх разом, називаються силами дисперсії.
Коли етан намагається розчинятися у воді, привабливі сили, що утворюються між газом і рідиною, дуже слабкі, тому етану дуже важко зв’язуватися з молекулами води.
З цієї причини розчинність етану значно низька, незначно збільшуючись при підвищенні тиску в системі.
Кристалізація етану
Етан може затвердіти, що призводить до утворення нестабільних кристалів етану з кубічною кристалічною структурою.
Зі зниженням температури понад -183,2 ºC ця структура стає моноклінічною, збільшуючи стабільність своєї молекули.
Спалювання етану
Цей вуглеводень, хоча він і не використовується широко як паливо, може використовуватися в процесах згоряння для отримання вуглекислого газу, води та тепла, що представлено таким чином:
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3 120 кДж
Існує також можливість спалювання цієї молекули без надлишку кисню, що відоме як «неповне згоряння» і в результаті чого утворюється аморфний вуглець і оксид вуглецю в небажаній реакції, залежно від кількості введеного кисню. :
2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + Тепло
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + Тепло
2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + Тепло
У цій області горіння відбувається за допомогою ряду реакцій вільних радикалів, які пронумеровані у сотнях різних реакцій. Наприклад, неповні реакції горіння можуть утворювати такі сполуки, як формальдегід, ацетальдегід, метан, метанол та етанол.
Це буде залежати від умов, в яких відбувається реакція, і від участі вільних радикалів. Етилен також може утворюватися при високих температурах (600-900 ° C), що є дуже бажаним продуктом у виробництві.
Етан в атмосфері та в небесних тілах
Етан присутній в атмосфері планети Земля у слідах, і підозрюється, що люди встигли подвоїти цю концентрацію, оскільки почали займатися промисловою діяльністю.
Вчені вважають, що значна частина поточного присутності етану в атмосфері обумовлена спалюванням викопних палив, хоча глобальна емісія етану зменшилася майже вдвічі, оскільки покращилися технології видобутку сланцевого газу (a джерело природного газу).
Цей вид також виробляється природним шляхом під впливом сонячного світла на атмосферний метан, який рекомбінує і утворює молекулу етану.
Етан існує в рідкому стані на поверхні Титана, однієї з лун Сатурна. Це відбувається в більшій кількості в річці Вид Флуміна, яка тече більше 400 кілометрів у напрямку до одного з морів. Ця сполука була засвідчена і на кометах, і на поверхні Плутона.
Програми
Виробництво етилену
Використання етану в основному базується на виробництві етилену, найбільш широко використовуваного органічного продукту у світовому виробництві, через процес, відомий як крекінг парової фази.
Цей процес передбачає передачу розведеного паром подачі етану в піч, швидко нагріваючи її без кисню.
Реакція відбувається при надзвичайно високій температурі (від 850 до 900 ° C), але час перебування (час, який етан проводить у печі) повинен бути коротким, щоб реакція була ефективною. При більш високих температурах утворюється більше етилену.
Основна хімічна формація
Етан також вивчався як головний компонент при формуванні основних хімічних речовин. Окислювальне хлорування - один із запропонованих способів отримання вінілхлориду (компонента ПВХ), замінюючи інші менш економічні та більш складні.
Холодоагент
Нарешті, етан використовується як холодоагент у звичайних кріогенних системах, також демонструючи здатність заморожувати невеликі зразки в лабораторії для аналізу.
Це дуже хороший замінник води, який потребує більше часу для охолодження делікатних зразків, а також може спричинити утворення шкідливих кристалів льоду.
Ризики етану
-Етан має здатність запалюватися, головним чином, коли він зв’язується з повітрям. При вмісті в повітрі 3,0 до 12,5 об.% Етану може утворюватися вибухова суміш.
- Він може обмежувати кисень у повітрі, в якому він знаходиться, і з цієї причини він являє собою фактор ризику задухи для людей і тварин, які знаходяться і піддаються впливу.
- Етан в замороженій рідкій формі може серйозно обпалити шкіру, якщо вона буде з нею прямим контактом, а також діяти як кріогенне середовище для будь-якого предмета, до якого він торкається, заморожуючи його на моменти.
- Пари рідкого етану важчі за повітря та концентруються на землі, це може становити ризик займання, що може спричинити ланцюгову реакцію горіння.
-Прийом етану може спричинити нудоту, блювоту та внутрішню кровотечу. Вдихання, окрім задухи, викликає головний біль, плутанину та перепади настрою. Смерть від зупинки серця можлива при високій експозиції.
- Він являє собою парниковий газ, який разом з метаном та вуглекислим газом сприяє глобальному потеплінню та зміні клімату, спричиненим забрудненням людини. На щастя, він менш рясний і довговічний, ніж метан, і поглинає менше випромінювання, ніж метан.
Список літератури
- Britannica, E. (nd). Етан. Отримано з britannica.com
- Нес, GV (й). Монокристалічні структури та розподіли електронної щільності етану, етилену та ацетилену. Відновлено з rug.nl
- Сайти, Г. (sf). Етан: джерела і раковини. Отримано з сайтів.google.com
- SoftSchools. (sf). Етан формула. Відновлено з сайту softschools.com
- Вікіпедія. (sf). Етан. Отримано з en.wikipedia.org