- Kemična zgradba
- Sinteza etana
- Lastnosti
- Topnost etana
- Kristalizacija etana
- Izgorevanje etana
- Etan v ozračju in v nebesnih telesih
- Prijave
- Proizvodnja etilena
- Osnovna kemična tvorba
- Hladilno sredstvo
- Tveganja etana
- Reference
Etan je preprost ogljikovodik s formulo C 2 H 6 z naravo barve in vonja plin, ki ima visoko dragocen in raznoliko uporabo v sintezi etilena. Poleg tega gre za enega zemeljskih plinov, ki so ga zaznali tudi na drugih planetih in zvezdnih telesih okoli Osončja. To je odkril znanstvenik Michael Faraday leta 1834.
Med velikim številom organskih spojin, ki jih tvorijo ogljikovi in vodikovi atomi (znani kot ogljikovodiki), so takšne, ki se nahajajo v plinastem stanju pri zunanjih temperaturah in tlakih, ki se pogosto uporabljajo v številnih industrijah.
Običajno izvirajo iz plinaste zmesi, imenovane "zemeljski plin", proizvod visoke vrednosti za človeštvo in med drugim sestavljajo alkane tipa metana, etana, propana in butana; razvrščeno glede na količino ogljikovih atomov v njeni verigi.
Kemična zgradba
Etan je molekula s formulo C 2 H 6 , značilno gledano kot zvezo dvema metilnima skupinama (-CH 3 ), da se tvori ogljikovodika enotnega vez ogljik-ogljik. Poleg tega je po metanu najpreprostejša organska spojina, ki je predstavljena na naslednji način:
H 3 C-CH 3
Ogljikovi atomi v tej molekuli imajo hibridizacijo tipa sp 3 , zato molekularne vezi kažejo prosto vrtenje.
Prav tako obstaja notranji pojav etana, ki temelji na vrtenju njegove molekularne strukture in minimalni energiji, potrebni za ustvarjanje 360-stopinjske rotacije vezi, ki so jo znanstveniki poimenovali "etanska ovira."
Zaradi tega se lahko etan pojavlja v različnih konfiguracijah, odvisno od vrtenja, čeprav njegova najbolj stabilna konformacija obstaja tam, kjer so vodiki nasproti drugemu (kot je prikazano na sliki).
Avtor Jslipscomb, iz Wikimedia Commons
Sinteza etana
Etan je mogoče zlahka sintetizirati iz elektrolize Kolbe, organske reakcije, v kateri sta dva koraka: elektrokemična dekarboksilacija (odstranitev karboksilne skupine in sproščanje ogljikovega dioksida) dveh karboksilnih kislin in kombinacija produktov intermediati, da tvorijo kovalentno vez.
Podobno elektroliza ocetne kisline povzroči nastanek etana in ogljikovega dioksida, ta reakcija pa se uporablja za sintezo prvega.
Oksidacija ocetnega anhidrida z delovanjem peroksidov, ki je podoben konceptu Kolbejeve elektrolize, prav tako povzroči nastanek etana.
Na enak način ga je mogoče učinkovito ločiti od zemeljskega plina in metana s postopkom utekočinjanja, pri čemer se kriogeni sistemi uporabljajo za zajemanje plina in ločitev od mešanic z drugimi plini.
Pri tej vlogi je prednostni postopek turboekspanzije: plinska mešanica se prenaša skozi turbino, pri čemer nastane enaka, dokler njena temperatura ne pade pod -100 ° C.
Že na tej točki je mogoče sestavine zmesi razlikovati, tako da se tekoči etan loči od plinastega metana in druge vrste, ki sodelujejo z destilacijo.
Lastnosti
Etan se v naravi pojavlja kot plin brez vonja in brez barve pri standardnih tlakih in temperaturah (1 atm in 25 ° C). Točka vrelišča -88,5 ºC in tališče -182,8 ºC. Prav tako ne vplivajo izpostavljenosti močnim kislinam ali bazam.
Topnost etana
Molekule etana so po konfiguraciji simetrične in imajo šibke privlačne sile, ki jih držijo skupaj, imenovane disperzijske sile.
Ko se etan poskuša raztopiti v vodi, so privlačne sile, ki nastanejo med plinom in tekočino, zelo šibke, zato je etana zelo težko vezati z molekulami vode.
Zaradi tega je topnost etana občutno nizka in se ob dvigu tlaka sistema rahlo poveča.
Kristalizacija etana
Etan se lahko strdi, kar ima za posledico tvorbo nestabilnih kristalov etana s kubično kristalno strukturo.
Z znižanjem temperature nad –183,2 ºC ta struktura postane monoklinična, kar poveča stabilnost njene molekule.
Izgorevanje etana
Ta ogljikovodik, čeprav se ne uporablja pogosto kot gorivo, se lahko uporablja pri zgorevalnih procesih za ustvarjanje ogljikovega dioksida, vode in toplote, kar je predstavljeno na naslednji način:
2C 2 H 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3 120 kJ
Obstaja tudi možnost zgorevanja te molekule brez presežka kisika, kar je znano kot "nepopolno zgorevanje", kar ima za posledico tvorbo amorfnega ogljika in ogljikovega monoksida v neželeni reakciji, odvisno od količine uporabljenega kisika. :
2C 2 H 6 + 30 2 → 4C + 6H 2 O + toplota
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + toplota
2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + toplota
Na tem področju se zgorevanje zgodi z nizom reakcij prostih radikalov, ki so oštevilčeni v stotinah različnih reakcij. Na primer, nepopolne zgorevalne reakcije lahko tvorijo spojine, kot so formaldehid, acetaldehid, metan, metanol in etanol.
To je odvisno od pogojev, pod katerimi se reakcija zgodi, in reakcij prostih radikalov. Etilen se lahko tvori tudi pri visokih temperaturah (600-900 ° C), kar je v industriji zelo želeni izdelek.
Etan v ozračju in v nebesnih telesih
Etan je v atmosferi planeta Zemlje prisoten v sledeh in domneva se, da je ljudem uspelo podvojiti to koncentracijo, odkar so začeli izvajati industrijske dejavnosti.
Znanstveniki menijo, da je velik del trenutne prisotnosti etana v ozračju posledica zgorevanja fosilnih goriv, čeprav se je svetovna emisija etana zmanjšala za skoraj polovico, saj so bile izboljšane tehnologije pridobivanja skrilavca (pl vir zemeljskega plina).
Ta vrsta se naravno proizvaja tudi zaradi vpliva sončne svetlobe na atmosferski metan, ki rekombinira in tvori molekulo etana.
Etan obstaja v tekočem stanju na površini Titana, ene izmed Saturnovih lun. To se pojavlja v večji količini v reki Vid Flumina, ki teče več kot 400 kilometrov proti enemu od svojih morij. Ta spojina je bila dokazana tudi na kometih in na površju Plutona.
Prijave
Proizvodnja etilena
Uporaba etana temelji predvsem na proizvodnji etilena, najpogosteje uporabljenega ekološkega proizvoda v svetovni proizvodnji, in sicer s postopkom, ki ga poznamo kot pokanje v parni fazi.
Ta postopek vključuje prehajanje etanskega dovoda etana v peč in ga hitro segreva brez kisika.
Reakcija poteka pri izredno visoki temperaturi (med 850 in 900 ° C), vendar mora biti čas zadrževanja (čas, ki ga etan preživi v peči) krajši, da je reakcija učinkovita. Pri višjih temperaturah nastaja več etilena.
Osnovna kemična tvorba
Etan je bil preučen tudi kot glavni sestavni del pri tvorbi osnovnih kemikalij. Oksidativno kloriranje je eden od postopkov, ki se predlaga za pridobivanje vinil klorida (sestavnega dela PVC), ki nadomešča druge manj varčne in bolj zapletene.
Hladilno sredstvo
Nazadnje se etan uporablja kot hladilno sredstvo v običajnih kriogenih sistemih, kar kaže tudi sposobnost zamrzovanja majhnih vzorcev v laboratoriju za analizo.
Je zelo dober nadomestek za vodo, ki traja dlje časa za hlajenje občutljivih vzorcev in lahko povzroči nastanek škodljivih ledenih kristalov.
Tveganja etana
-Etan ima sposobnost vžiga, predvsem kadar se veže z zrakom. Pri 3,0 do 12,5 vol.% Etana v zraku lahko nastane eksplozivna zmes.
-Koksid lahko omeji v zraku, v katerem je, in zaradi tega predstavlja dejavnik tveganja za zadušitev za ljudi in živali, ki so prisotni in izpostavljeni.
- Etan v zamrznjeni tekoči obliki lahko resno opeče kožo, če je z njo neposreden stik, poleg tega pa deluje kot kriogeni medij za vsak predmet, ki se ga dotakne in ga na trenutke zamrzne.
-Tarni hlapi etana so težji od zraka in so koncentrirani na tleh, to lahko predstavlja nevarnost vžiga, ki lahko povzroči reakcijo zgorevalne verige.
-Uživanje etana lahko povzroči slabost, bruhanje in notranje krvavitve. Vdihavanje poleg zadušitve povzroča glavobole, zmedenost in nihanje razpoloženja. Pri visoki izpostavljenosti je možna smrt zaradi zastoja srca.
-Predstavlja toplogredni plin, ki skupaj z metanom in ogljikovim dioksidom prispeva k globalnemu segrevanju in podnebnim spremembam, ki nastanejo zaradi onesnaženja ljudi. Na srečo je manj obilen in trpežen od metana in absorbira manj sevanja kot metan.
Reference
- Britannica, E. (drugo). Etan Pridobljeno iz britannica.com
- Nes, GV (drugi). Enokristalne strukture in porazdelitev elektronske gostote etana, etilena in acetilena. Pridobljeno iz rug.nl
- Sites, G. (sf). Etan: Viri in ponori. Pridobljeno s sites.google.com
- SoftSchools. (sf). Etanska formula. Pridobljeno od softschools.com
- Wikipedija. (sf). Etan Pridobljeno z en.wikipedia.org