The etan je jednoduchý uhlovodík vzorce C.dvaH6 s bezbarvým přírodním plynem bez zápachu, který má velmi cenné a různorodé použití při syntéze ethylenu. Kromě toho je to jeden z pozemských plynů, který byl také detekován na jiných planetách a hvězdných tělesech kolem sluneční soustavy. Objevil jej vědec Michael Faraday v roce 1834.
Mezi velkým počtem organických sloučenin tvořených atomy uhlíku a vodíku (známými jako uhlovodíky) jsou ty, které jsou v plynném stavu při okolních teplotách a tlacích, které jsou široce používány v mnoha průmyslových odvětvích..
Obvykle pocházejí z plynné směsi zvané „zemní plyn“, produkt, který má pro lidstvo vysokou hodnotu, a tvoří mimo jiné alkany typu methanu, etanu, propanu a butanu; klasifikován podle počtu atomů uhlíku v řetězci.
Rejstřík článků
Ethan je molekula vzorce C.dvaH6, obvykle viděn jako spojení dvou methylových skupin (-CH3) za vzniku uhlovodíku z jedné vazby uhlík-uhlík. Je to také nejjednodušší organická sloučenina po metanu, vyjádřená takto:
H3C-CH3
Atomy uhlíku v této molekule mají hybridizaci sp-typu3, takže molekulární vazby představují volnou rotaci.
Podobně existuje přirozený jev etanu, který je založen na rotaci jeho molekulární struktury a minimální energii potřebné k vytvoření rotace vazby o 360 stupňů, kterou vědci nazývají „etanová bariéra“.
Z tohoto důvodu se ethan může objevit v různých konfiguracích v závislosti na jeho rotaci, i když jeho nejstabilnější konformace existuje tam, kde jsou vodíky naproti sobě (jak je vidět na obrázku).
Ethan lze snadno syntetizovat z Kolbeho elektrolýzy, což je organická reakce, při které dochází ke dvěma krokům: elektrochemická dekarboxylace (odstranění karboxylové skupiny a uvolnění oxidu uhličitého) dvou karboxylových kyselin a kombinace meziproduktů produktů za vzniku kovalentní vazby.
Podobně elektrolýza kyseliny octové vede k tvorbě etanu a oxidu uhličitého a tato reakce se používá k její syntéze..
Oxidace anhydridu kyseliny octové působením peroxidů, což je koncept podobný konceptu Kolbeho elektrolýzy, má za následek také tvorbu etanu..
Stejným způsobem jej lze účinně oddělit od zemního plynu a metanu zkapalňovacím procesem, přičemž se k zachycení tohoto plynu a jeho oddělení od směsí s jinými plyny využívají kryogenní systémy..
Pro tuto roli je upřednostňován proces expanze turba: směs plynů prochází turbínou a generuje její expanzi, dokud její teplota neklesne pod -100 ° C.
Již v tomto bodě lze složky směsi rozlišit, takže kapalný ethan bude oddělen od plynného metanu a dalších druhů zapojených pomocí destilace.
Ethan se v přírodě vyskytuje jako bez zápachu a bezbarvý plyn při standardních tlacích a teplotách (1 atm a 25 ° C). Má bod varu -88,5 ° C a bod tání -182,8 ° C. Rovněž na něj nemá vliv vystavení silným kyselinám nebo zásadám..
Molekuly etanu jsou symetrické v konfiguraci a mají slabé přitažlivé síly, které je drží pohromadě, nazývané disperzní síly..
Při pokusu o rozpuštění etanu ve vodě jsou přitažlivé síly vytvořené mezi plynem a kapalinou velmi slabé, takže je velmi obtížné vázat etan s molekulami vody..
Z tohoto důvodu je rozpustnost etanu značně nízká a při zvýšení tlaku v systému se mírně zvyšuje..
Ethan lze ztuhnout, což vede k tvorbě nestabilních krystalů etanu s krychlovou krystalickou strukturou..
S poklesem teploty nad -183,2 ° C se tato struktura stává monoklinickou, což zvyšuje stabilitu její molekuly.
Tento uhlovodík, i když není široce používán jako palivo, lze použít ve spalovacích procesech k výrobě oxidu uhličitého, vody a tepla, což je znázorněno následovně:
2 C.dvaH6 + 7Odva → 4COdva + 6HdvaO + 3120 kJ
Existuje také možnost spalování této molekuly bez přebytku kyslíku, což se označuje jako „neúplné spalování“, což má za následek tvorbu amorfního uhlíku a oxidu uhelnatého v nežádoucí reakci v závislosti na množství použitého kyslíku:
2 C.dvaH6 + 3Odva → 4C + 6HdvaO + teplo
2 C.dvaH6 + 4. místodva → 2C + 2CO + 6HdvaO + teplo
2 C.dvaH6 + 5Odva → 4CO + 6HdvaO + teplo
V této oblasti dochází ke spalování řadou reakcí volných radikálů, které jsou počítány do stovek různých reakcí. Například při neúplných spalovacích reakcích mohou vznikat sloučeniny, jako je formaldehyd, acetaldehyd, methan, methanol a ethanol..
To bude záviset na podmínkách, za kterých reakce probíhá, a na reakcích volných radikálů. Ethylen lze také tvořit při vysokých teplotách (600-900 ° C), což je průmyslově velmi žádaný produkt..
Ethan je v atmosféře planety Země stopový a existuje podezření, že se lidem podařilo tuto koncentraci zdvojnásobit od doby, kdy začali praktikovat průmyslové činnosti.
Vědci se domnívají, že velká část současné přítomnosti etanu v atmosféře je způsobena spalováním fosilních paliv, ačkoli celosvětové emise etanu se snížily téměř o polovinu od zlepšení technologií výroby břidlicového plynu (zdroj zemního plynu).
Tento druh je také přirozeně produkován účinkem slunečního světla na atmosférický metan, který se rekombinuje a tvoří molekulu etanu.
Tekutý etan existuje na povrchu Titanu, jednoho ze Saturnových měsíců. K tomu dochází ve větším množství v řece Vid Flumina, která teče více než 400 kilometrů k jednomu z jejích moří. Tato sloučenina byla také prokázána na kometách a na povrchu Pluta.
Použití etanu je založeno hlavně na výrobě ethylenu, organického produktu, který se ve světové výrobě používá nejvíce, prostřednictvím procesu známého jako krakování v parní fázi..
Tento proces spočívá v průchodu přívodu etanu zředěného párou do pece a jeho rychlém zahřátí bez kyslíku..
Reakce probíhá při extrémně vysoké teplotě (mezi 850 a 900 ° C), ale doba zdržení (doba, kterou ethan stráví v peci) musí být krátká, aby byla reakce účinná. Při vyšších teplotách se vytváří více ethylenu.
Ethan byl také studován jako hlavní složka při tvorbě základních chemikálií. Oxidační chlorace je jedním z postupů navržených k získání vinylchloridu (složky z PVC), který nahrazuje jiné méně hospodárné a komplikovanější.
Nakonec se etan 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 déle ochladí jemné vzorky a může také způsobit tvorbu škodlivých ledových krystalů..
-Ethan má schopnost vznítit se, hlavně když se váže na vzduch. Při obsahu 3,0 až 12,5% etanu ve vzduchu se může vytvořit výbušná směs.
-Může omezit kyslík ve vzduchu, ve kterém se nachází, a proto představuje rizikový faktor udušení pro přítomné a exponované lidi a zvířata.
-Ethan ve zmrazené kapalné formě může při přímém kontaktu s pokožkou vážně popálit a také působit jako kryogenní médium pro jakýkoli předmět, kterého se dotkne, a okamžitě ji zmrazí.
-Výpary kapalného etanu jsou těžší než vzduch a koncentrují se na zemi, což může představovat riziko vznícení, které může způsobit řetězovou reakci spalování.
-Požití etanu může způsobit nevolnost, zvracení a vnitřní krvácení. Vdechování kromě udušení způsobuje bolesti hlavy, zmatenost a změny nálady. Smrt na srdeční zástavu je možná při vysokých expozicích.
-Představuje skleníkový plyn, který společně s metanem a oxidem uhličitým přispívá ke globálnímu oteplování a změně klimatu způsobené znečištěním lidmi. Naštěstí je méně hojný a odolný než metan a absorbuje méně záření než metan..
Zatím žádné komentáře