ЕТАН: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБА И РИЗИЦИ - ХЕМИЈА - 2025

Етан је једноставан угљоводонични формуле Ц ₂ Х ₆ са природом боје и мириса гаса који има изузетно вредну и разноврсну употребу у синтези етилена. Поред тога, то је један од земаљских гасова који је откривен и на другим планетима и звјезданим тијелима око Сунчевог система. Открио га је научник Мајкл Фарадаи 1834. године.

Међу великим бројем органских једињења формираних од атома угљеника и водоника (познатих као угљоводоници), постоје и она која се налазе у гасовитом стању на собној температури и притиску, а која се широко користе у бројним индустријама.

Обично потичу од гасовите смеше назване "природни гас", производ велике вредности за човечанство, и чине, између осталог, алкане типа метана, етана, пропана и бутана; класификована према количини атома угљеника у њеном ланцу.

Хемијска структура

Етан је молекул са формулом Ц ₂ Х ₆ , обично гледа као унију две метил групе (-ЦХ ₃ ) да би се образовао угљоводоник јединственог угљеник-угљеник. Поред тога, то је најједноставније органско једињење након метана, које је представљено на следећи начин:

Х ₃ Ц-ЦХ ₃

Атоми угљеника у овом молекулу имају сп ³ тип хибридизацију , тако да молекуларни везе показују слободан ротацију.

Слично томе, постоји интринзичан феномен етана, који се заснива на ротацији његове молекуларне структуре и минималној енергији која је потребна за стварање ротације везе од 360 степени, што су научници назвали "етанска баријера".

Из овог разлога, етан се може појавити у различитим конфигурацијама у зависности од његове ротације, иако његова најстабилнија конформација постоји тамо где су водони насупрот једни другима (као што се види на слици).

Аутор Јслипсцомб, из Викимедиа Цоммонс

Синтеза етана

Етан се лако може синтетизовати из Колбе-ове електролизе, органске реакције у којој се догађају два корака: електрохемијска декарбоксилација (уклањање карбоксилне групе и ослобађање угљен-диоксида) две карбоксилне киселине и комбинација производа интермедијара да се формира ковалентна веза.

Слично томе, електролиза сирћетне киселине узрокује стварање етана и угљендиоксида, а ова се реакција користи за синтезу прве.

Оксидација анхидрида сирћетне киселине дејством пероксида, концепт сличан ономе Колбе-ове електролизе, такође резултира стварањем етана.

На исти начин, он се може ефикасно одвојити од природног гаса и метана процесом укапљивања, користећи криогене системе за хватање овог гаса и одвајање од смеша са другим гасовима.

Процес турбо експанзије је префериран за ову улогу: гасна смеша се пролази кроз турбину, стварајући исту експанзију, све док њена температура не падне испод -100 ºЦ.

Већ у овом тренутку, компоненте смеше се могу разликовати, тако да ће течни етан бити одвојен од гасовитог метана, а остале врсте које су укључене у употребу дестилације.

Својства

Етан се у природи јавља као плин без мириса и без боје, при стандардним притисцима и температурама (1 атм и 25 ° Ц). Тачка врелишта је -88,5 ºЦ и тачка топљења -182,8 ºЦ. Такође, на њега не утичу излагања јаким киселинама или базама.

Растворљивост у етану

Молекули етана су конфигурације симетричне и имају слабе привлачне силе које их држе заједно, називамо дисперзионим силама.

Када се етан покуша растварати у води, привлачне силе које настају између гаса и течности су врло слабе, па је етану веома тешко да се веже са молекулама воде.

Из тог разлога, растворљивост етана је знатно ниска, лагано се повећавајући када се притисак система подиже.

Кристализација етана

Етан се може очврснути, што резултира формирањем нестабилних кристала етана с кубичном кристалном структуром.

С падом температуре преко -183,2 ºЦ, ова структура постаје моноклиничка, повећавајући стабилност свог молекула.

Сагоревање етана

Овај угљоводоници, иако се не користи широко као гориво, може се користити у процесима сагоревања за стварање угљен-диоксида, воде и топлоте, што је представљено на следећи начин:

2Ц ₂ Х ₆ + 7О ₂ → 4ЦО ₂ + 6Х ₂ О + 3 120 кЈ

Постоји и могућност сагоревања овог молекула без вишка кисеоника, што је познато и као "непотпуно сагоревање", што резултира стварањем аморфног угљеника и угљен моноксида у нежељеној реакцији, зависно од количине унесеног кисеоника. :

2Ц ₂ Х ₆ + 30 ₂ → 4Ц + 6Х ₂ О + топлота

2Ц ₂ Х ₆ + 4О ₂ → 2Ц + 2ЦО + 6Х ₂ О + топлота

2Ц ₂ Х ₆ + 5О ₂ → 4ЦО + 6Х ₂ О + топлота

У овом подручју сагоревање настаје низом реакција слободних радикала, који су нумерисани у стотинама различитих реакција. На пример, непотпуне реакције сагоревања могу да формирају једињења попут формалдехида, ацеталдехида, метана, метанола и етанола.

То ће зависити од услова под којима се реакција одвија и од реакција слободних радикала. Етилен се такође може формирати на високим температурама (600-900 ° Ц), што је веома пожељан производ у индустрији.

Етан у атмосфери и небеским телима

Етан је присутан у атмосфери планете Земље у траговима, а сумња се да су људи успели да удвоструче ову концентрацију откако су почели да практикују индустријске активности.

Научници сматрају да је велики део тренутног присуства етана у атмосфери последица сагоревања фосилних горива, мада се глобална емисија етана смањила за готово упола од побољшања технологија за производњу шкриљаца (а извор природног гаса).

Ова врста се такође природно производи дејством сунчеве светлости на атмосферски метан који рекомбинује и формира молекул етана.

Етан постоји у течном стању на површини Титана, једног од Сатурнових месеци. То се догађа у већој количини у ријеци Вид Флумина која тече више од 400 километара према једном од њених мора. Ово једињење је такође примећено на кометама и на површини Плутона.

Апликације

Производња етилена

Употреба етана углавном се заснива на производњи етилена, најчешће коришћеног органског производа у светској производњи, кроз процес познат као пуцање фазне паре.

Овај поступак укључује преношење етанског довода разређеног паром у пећ, брзо загријавање без кисеоника.

Реакција се одвија на екстремно високој температури (између 850 и 900 ° Ц), али време задржавања (време које етан проводи у пећи) мора бити краће да би реакција била ефикасна. На вишим температурама ствара се више етилена.

Основна хемијска формација

Етан је такође проучаван као главна компонента у стварању основних хемикалија. Оксидативна хлорирање један је од процеса предложених за добијање винил хлорида (компоненте ПВЦ-а), замењујући друге мање економичне и сложеније.

Расхладно средство

Коначно, етан се користи као расхладно средство у уобичајеним криогеним системима, такође показује способност замрзавања малих узорака у лабораторији на анализу.

То је врло добра замена за воду, којој је потребно дуже време за хлађење нежних узорака, а такође може изазвати формирање штетних кристала леда.

Ризици етана

-Етан има способност паљења, углавном када се веже са ваздухом. При 3,0 до 12,5% запремине етана у ваздуху може да се формира експлозивна смеша.

-Може ограничити кисеоник у ваздуху у коме се налази, и због тога представља фактор ризика за гушење за људе и животиње који су присутни и изложени.

-Етан у смрзнутом течном облику може озбиљно спалити кожу ако је изравним контактом с њом, а исто тако делује и као криогени медиј за било који предмет који додирне, замрзавајући га на тренутке.

- Течне паре етана теже су од ваздуха и концентроване су на земљи, то може представљати ризик од паљења што може изазвати реакцију ланца сагоревања.

Уношење етана може изазвати мучнину, повраћање и унутрашње крварење. Удисање, поред гушења, изазива главобољу, збуњеност и промене расположења. Смрт од застоја срца је могућа код високих изложености.

-То представља гас стаклене баште који, заједно са метаном и угљен-диоксидом, доприноси глобалном загревању и климатским променама које генеришу загађење људи. Срећом, мање је обилна и издржљива од метана и апсорбује мање зрачења од метана.

Референце

1. Британница, Е. (друго). Етан. Преузето са британница.цом
2. Нес, ГВ (нд). Монокристалне структуре и расподјела густине електрона етана, етилена и ацетилена. Опоравак од руг.нл
3. Ситес, Г. (сф). Етан: Извори и судопери. Преузето са ситес.гоогле.цом
4. СофтСцхоолс. (сф) Етан Формула. Опоравило са софтсцхоолс.цом
5. Википедиа. (сф) Етан. Преузето са ен.википедиа.орг