Etāna struktūra, īpašības, izmantošanas veidi un riski

The etāns ir vienkāršs ogļūdeņradis ar formulu C₂H₆ ar bezkrāsainu un bez smaržas gāzi, kam ir ļoti vērtīga un daudzveidīga izmantošana etilēna sintēzē. Turklāt tā ir viena no sauszemes gāzēm, kas ir konstatētas arī citās planētām un zvaigžņu ķermeņos ap Saules sistēmu. To atklāja zinātnieks Maikls Faradejs 1834. gadā.

Starp lielo skaitu organisko savienojumu, ko veido oglekļa un ūdeņraža atomi (pazīstami kā ogļūdeņraži), ir tie, kas atrodas gāzveida stāvoklī pie temperatūras un vides spiediena, kurus daudzās nozarēs izmanto ļoti daudz..

Tie parasti nāk no gāzveida maisījuma, ko dēvē par "dabasgāzi", kas ir cilvēcei ļoti vērtīgs produkts, un cita starpā veido metāna, etāna, propāna un butāna metāna veidu; klasificēts atbilstoši oglekļa atomu daudzumam tās ķēdē.

Indekss

• 1 Ķīmiskā struktūra 
  • 1.1. Etāna sintēze
• 2 Rekvizīti
  • 2.1. Etāna šķīdība
  • 2.2. Etāna kristalizācija
  • 2.3. Etāna sadedzināšana
  • 2.4 Etāns atmosfērā un debess ķermenī
• 3 Lietojumi
  • 3.1. Etilēna ražošana
  • 3.2. Galveno ķīmisko vielu apmācība
  • 3.3 Aukstumnesējs
• 4 Etāna riski
• 5 Atsauces

Ķīmiskā struktūra 

Etāns ir molekula ar formulu C₂H₆, parasti tiek uzskatīta par divu metilgrupu savienojumu (-CH₃), lai izveidotu vienkāršu oglekļa-oglekļa saiti. Tas ir arī vienkāršākais organiskais savienojums pēc metāna, kas ir šāds:

H₃C-CH₃

Oglekļa atomiem šajā molekulā piemīt spibridizācija³, tāpēc molekulārās saites veido brīvu rotāciju.

Turklāt ir raksturīga etāna parādība, kas balstās uz tādas pašas molekulārās struktūras rotāciju un minimālo enerģiju, kas nepieciešama, lai radītu 360 grādu obligāciju rotāciju, ko zinātnieki sauc par "etāna barjeru"..

Šī iemesla dēļ etāns var notikt dažādās konfigurācijās atkarībā no tā rotācijas, pat ja tā stabilāka konformācija pastāv, ja ūdeņraži ir viens otram pretēji (kā parādīts attēlā)..

Etāna sintēze

Etānu var viegli sintezēt no Kolbe elektrolīzes, kas ir organiska reakcija, kurā notiek divi soļi: elektrokemiskā dekarboksilācija (karboksilgrupas atdalīšana un oglekļa dioksīda izdalīšanās) no divām karboksilskābēm un produktu kombinācija. starpprodukti, veidojot kovalentu saiti.

Līdzīgi, etiķskābes elektrolīze izraisa etāna un oglekļa dioksīda veidošanos, un šo reakciju izmanto, lai sintezētu pirmo.

Acetanhidrīda oksidēšana ar peroksīdu iedarbību, kas ir līdzīga Kolbe elektrolīzei, arī rada etāna veidošanos..

Tādā pašā veidā to var efektīvi atdalīt no dabasgāzes un metāna ar sašķidrināšanas procesu, izmantojot kriogēnās sistēmas, lai uztvertu šo gāzi un atdalītu to no maisījumiem ar citām gāzēm..

Šai lomai dod priekšroku turbokompresijas procesam: gāzes maisījums tiek novadīts caur turbīnu, radot tā paplašināšanos, līdz temperatūra pazeminās zem -100ºC.

Jau šajā brīdī maisījuma sastāvdaļas var diferencēt tā, lai šķidrais etāns tiktu atdalīts no gāzveida metāna un citām sugām, kas saistītas ar destilāciju..

Rekvizīti

Etāns rodas dabā kā bez smaržas un bezkrāsaina gāze standarta spiedienā un temperatūrā (1 atm un 25 ° C). Tā viršanas temperatūra ir -88,5 ° C un kušanas temperatūra ir –182,8 ° C. Turklāt to neietekmē spēcīgu skābju vai bāzes iedarbība.

Etanola šķīdība

Etāna molekulas ir simetriski konfigurētas un tām ir vāji piesaistes spēki, kas tos uztur kopā, ko sauc par dispersijas spēkiem.

Kad mēģina izšķīdināt ūdeni ūdenī, starp gāzi un šķidrumu veidotie piesaistes spēki ir ļoti vāji, tāpēc ir ļoti grūti apvienot etānu ar ūdens molekulām..

Šī iemesla dēļ etāna šķīdība ir ievērojami zema, nedaudz palielinoties, palielinoties sistēmas spiedienam.

Etāna kristalizācija

Etānu var sacietēt, kā rezultātā veidojas nestabili etāna kristāli ar kubiskā kristālisko struktūru.

Ar temperatūras pazemināšanos virs -183,2 ° C šī struktūra kļūst monokliniska, palielinot tā molekulas stabilitāti.

Etāna sadedzināšana

Šo ogļūdeņražu, kaut arī to plaši neizmanto kā degvielu, var izmantot sadegšanas procesos, lai radītu oglekļa dioksīdu, ūdeni un siltumu, kas ir šāds:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 3120 kJ

Pastāv arī iespēja sadedzināt šo molekulu bez skābekļa pārpalikuma, kas ir pazīstama kā "nepilnīga sadedzināšana" un kas rada amorfa oglekļa un oglekļa monoksīda veidošanos nevēlamā reakcijā atkarībā no izmantotā skābekļa daudzuma. :

2C₂H₆ + 3O₂ → 4C + 6H₂O + siltums

2C₂H₆ + 4O₂ → 2C + 2CO + 6H₂O + siltums

2C₂H₆ + 5O₂ → 4CO + 6H₂O + siltums

Šajā jomā sadegšana notiek, izmantojot virkni brīvo radikāļu reakciju, kas ir numurētas simtiem dažādu reakciju. Piemēram, savienojumi, piemēram, formaldehīds, acetaldehīds, metāns, metanols un etanols, var veidoties nepilnīgas sadegšanas reakcijās..

Tas būs atkarīgs no apstākļiem, kādos notiek reakcija, un no brīvajām radikāļiem. Etilēnu var veidot arī augstās temperatūrās (600-900 ° C), kas ir produkts, ko rūpniecība ļoti vēlas.

Etāns atmosfērā un debess ķermeņi

Etāns atrodas planētas Zemes atmosfērā pēdās, un ir aizdomas, ka cilvēks ir spējis divkāršot šo koncentrāciju, kopš viņš sāka praktizēt rūpniecisko darbību..

Zinātnieki uzskata, ka liela daļa pašreizējā etāna klātbūtnes atmosfērā ir saistīta ar fosilā kurināmā sadegšanu, lai gan globālā etāna emisija ir samazinājusies gandrīz uz pusi, jo uzlabojās slānekļa gāzes ražošanas tehnoloģijas (a dabasgāzes avots).

Šo sugu dabiski rada arī saules staru ietekme uz atmosfēras metānu, kas rekombinē un veido etāna molekulu..

Etāns atrodas šķidrā stāvoklī uz Titāna, viena no Saturnas mēnešiem, virsmas. Tas notiek lielākos daudzumos Vid Flumina upē, kas virzās uz vairāk nekā 400 kilometriem vienā no tās jūrām. Šo savienojumu ir pierādījuši arī komētas un Plutona virsma.

Lietojumi

Etilēna ražošana

Etāna izmantošana galvenokārt balstās uz etilēna ražošanu, kas ir visplašāk izmantotais bioloģiskais produkts pasaules ražošanā, izmantojot procesu, kas pazīstams kā tvaika krekinga process..

Šis process ietver etāna padevi, kas atšķaidīts ar tvaiku, cepeškrāsnī, ātri uzsildot to bez skābekļa.

Reakcija notiek ārkārtīgi augstā temperatūrā (no 850 līdz 900 ° C), bet uzturēšanās laiks (laiks, ko pavada etāns krāsnī) ir īss, lai reakcija būtu efektīva. Augstākās temperatūrās rodas vairāk etilēna.

Pamat ķīmisko vielu apmācība

Etāns ir pētīts arī kā galvenais komponents pamata ķīmisko vielu veidošanā. Oksidatīvā hlorēšana ir viens no procesiem, kas ierosināti, lai iegūtu vinilhlorīdu (PVC sastāvdaļu), aizstājot lētākus un sarežģītākus..

Dzesēšanas šķidrums

Visbeidzot, etānu izmanto kā aukstumaģentu kopējās kriogēnās sistēmās, kā arī parāda spēju iesaldēt nelielus paraugus laboratorijā analīzei..

Tas ir ļoti labs ūdens aizstājējs, kas prasa ilgāku laiku, lai atdzesētu delikātus paraugus, kā arī var radīt kaitīgu ledus kristālu veidošanos..

Ēnas riski

-Etānam ir spēja aizdegties, it īpaši, ja tas saistās ar gaisu. 3,0% līdz 12,5% etāna tilpuma gaisā var veidoties sprādzienbīstams maisījums.

-Tas var ierobežot skābekli gaisā, kurā tas ir konstatēts, un tādēļ tas rada cilvēku un dzīvnieku, kas ir klāt un pakļauti, nosmakšanas risku..

-Etāns saldētā šķidrumā var smagi sadedzināt ādu, ja tas nonāk tiešā saskarē ar to, kā arī darbojas kā kriogēnais līdzeklis jebkuram tā skartam objektam, sasaldējot to momentos.

-Šķidrā etāna tvaiki ir smagāki par gaisu un koncentrējas zemē, tas var radīt aizdegšanās risku, kas var radīt ķēdes sadegšanas reakciju..

-Etāna uzņemšana var izraisīt sliktu dūšu, vemšanu un iekšējo asiņošanu. Ieelpošana papildus nosmakšanai izraisa galvassāpes, apjukumu un garastāvokļa svārstības. Nāve sirds apstāšanās dēļ ir iespējama ar augstu iedarbību.

-Tā ir siltumnīcefekta gāze, kas kopā ar metānu un oglekļa dioksīdu veicina globālo sasilšanu un klimata pārmaiņas, ko rada cilvēku piesārņojums. Par laimi, tas ir mazāk bagāts un izturīgs nekā metāns, un tas absorbē mazāk radiācijas nekā tas ir.

Atsauces

1. Britannica, E. (s.f.). Etāns. Izgūti no britannica.com
2. Nes, G. V. (s.f.). Etāna, etilēna un acetilēna vienkristālu struktūras un elektronu blīvuma sadalījumi. Atgūts no rug.nl
3. Vietnes, G. (s.f.). Etāns: avoti un izlietnes. Izgūti no vietnēm.google.com
4. SoftSchools. (s.f.). Etāna formula. Atgūts no softschools.com
5. Vikipēdija. (s.f.). Etāns. Izgūti no en.wikipedia.org