Ethanstruktur, egenskaber, anvendelser og risici

den ethan er et simpelt carbonhydrid med formlen C₂H₆ med en karakter af farveløs og lugtfri gas, der har en meget værdifuld og diversificeret anvendelse i syntesen af ​​ethylen. Derudover er det en af ​​de jordbaserede gasser, der også er blevet påvist i andre planeter og stjernekroppe omkring solsystemet. Det blev opdaget af forskeren Michael Faraday i år 1834.

Blandt det store antal organiske forbindelser dannet af carbon og hydrogenatomer (kendt som carbonhydrider) er der dem, der er i en gasform ved temperaturer og miljøbelastninger, som anvendes enormt i mange brancher.

Disse kommer sædvanligvis fra den gasformige blanding kaldet "naturgas", et produkt af høj værdi for menneskeheden, og blander metan type methan, ethan, propan og butan blandt andre; klassificeret i henhold til mængden af ​​carbonatomer i sin kæde.

indeks

• 1 Kemisk struktur 
  • 1.1 Syntese af ethan
• 2 Egenskaber
  • 2.1 Opløselighed af ethan
  • 2.2 Krystallisering af ethan
  • 2.3 Forbrænding af ethan
  • 2.4 Etan i atmosfæren og i himmellegemer
• 3 anvendelser
  • 3.1 Ethylenproduktion
  • 3.2 Uddannelse af grundlæggende kemikalier
  • 3.3 Kølemiddel
• 4 Risici for ethan
• 5 referencer

Kemisk struktur 

Ethan er et molekyle med formel C₂H₆, typisk set som en union af to methylgrupper (-CH₃) til dannelse af carbonhydridet af en simpel carbon-carbon-binding. Det er også den simpleste organiske forbindelse efter metan, repræsenteret som følger:

H₃C-CH₃

Kulatomerne i dette molekyle besidder sp hybridisering³, så de molekylære bindinger frembyder fri rotation.

Der er også et indre fænomen etan, der er baseret på rotation af den molekylære struktur af det samme og den minimale energi, der kræves for at frembringe en rotation af bindingen på 360 grader, hvilke forskere har kaldt "etanbarriere".

Af denne årsag kan ethan forekomme i forskellige konfigurationer i henhold til dets rotation, selv om dens mere stabile konformation eksisterer, hvor hydrogenerne er modsatte hinanden (som vist i figuren).

Syntese af ethan

Ethan kan let syntetiseres ud fra elektrolysen af ​​Kolbe, en organisk reaktion, hvor to trin forekommer: en elektrokemisk dekarboxylering (fjernelse af carboxylgruppen og frigivelse af carbondioxid) af to carboxylsyrer og kombinationen af ​​produkterne mellemprodukter til dannelse af en kovalent binding.

Tilsvarende fører elektrolysen af ​​eddikesyre til dannelsen af ​​ethan og carbondioxid, og denne reaktion anvendes til at syntetisere den første.

Oxidation af eddikesyreanhydrid ved virkningen af ​​peroxider, et koncept svarende til Kolbe's elektrolyse resulterer også i dannelsen af ​​ethan.

På samme måde kan den adskilles effektivt fra naturgas og methan ved en flydende proces, ved hjælp af kryogene systemer til at opfange denne gas og adskille den fra blandinger med andre gasser..

Turboexpansionprocessen foretrækkes til denne rolle: gasblandingen føres gennem en turbine, der frembringer en udvidelse deraf, indtil temperaturen falder under -100ºC.

Allerede på dette tidspunkt kan komponenterne i blandingen differentieres, således at flydende ethan vil blive separeret fra gasformet methan og de andre arter involveret i anvendelse af en destillation.

egenskaber

Ethan forekommer naturligt som en lugtfri og farveløs gas ved standardtryk og temperaturer (1 atm og 25 ° C). Den har et kogepunkt på -88,5 ºC og et smeltepunkt på -182.8 ºC. Derudover påvirkes det ikke af eksponering for stærke syrer eller baser.

Ethanolopløselighed

Ethanamolekylerne er af symmetrisk konfiguration og har svage tiltrækningskraft, der holder dem sammen, kaldet dispersionskræfter.

Når ethan forsøges at opløses i vand, er tiltrækningskraften mellem gas og væske meget svag, så det er meget vanskeligt at være med i ethan med vandmolekyler.

Af denne grund er opløseligheden af ​​ethan betydeligt lav, hvilket øger en smule, når systemtrykket stiger.

Krystallisering af ethan

Etan kan størknes, hvilket resulterer i dannelsen af ​​ustabile ethankrystaller med en kubisk krystallinsk struktur.

Med en temperaturfald over -183,2 ° C bliver denne struktur monoklinisk, hvilket øger stabiliteten af ​​dets molekyle.

Ethanforbrænding

Dette carbonhydrid kan, selv om det ikke anvendes som brændstof, anvendes i forbrændingsprocesser til dannelse af kuldioxid, vand og varme, som er repræsenteret som følger:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 3120 kJ

Der er også mulighed for at brænde dette molekyle uden et overskud af ilt, som er kendt som "ufuldstændig forbrænding", og som resulterer i dannelsen af ​​amorft carbon og carbonmonoxid i en uønsket reaktion afhængigt af mængden af ​​iltpåført :

2C₂H₆ + 3O₂ → 4C + 6H₂O + varme

2C₂H₆ + 4O₂ → 2C + 2CO + 6H₂O + varme

2C₂H₆ + 5O₂ → 4CO + 6H₂O + varme

På dette område opstår forbrænding gennem en serie af frie radikale reaktioner, der er nummereret i hundredvis af forskellige reaktioner. For eksempel kan forbindelser som formaldehyd, acetaldehyd, methan, methanol og ethanol dannes i ufuldstændige forbrændingsreaktioner..

Dette afhænger af de betingelser, hvorunder reaktionen opstår, og de involverede fri radikalreaktioner. Ethylen kan også dannes ved høje temperaturer (600-900 ºC), hvilket er et produkt, der er meget ønsket af industrien.

Ethan i atmosfæren og himmellegemer

Ethan er til stede i atmosfæren på planeten Jorden i spor, og det er mistanke om, at mennesket har formået at fordoble denne koncentration siden han begyndte at praktisere industrielle aktiviteter.

Forskere mener, at en stor del af den nuværende forekomst af ethan i atmosfæren skyldes forbrændingen af ​​fossile brændstoffer, selv om den globale emission af ethan er faldet med næsten halvdelen, da skifergasproduktionsteknologierne blev forbedret (a naturgaskilde).

Denne art produceres også naturligt af effekten af ​​solstråler på atmosfærisk methan, som rekombinerer og danner et ethanamolekyle.

Ethan eksisterer i flydende tilstand på overfladen af ​​Titan, en af ​​Saturns måner. Dette sker i større mængde i Vid Flumina-floden, der strømmer mere end 400 kilometer mod et af dets have. Det er også blevet påvist denne forbindelse på kometer, og på overfladen af ​​Pluto.

applikationer

Ethylenproduktion

Anvendelsen af ​​ethan er hovedsagelig baseret på produktion af ethylen, det mest anvendte organiske produkt i verdensproduktionen, gennem en proces, der kaldes dampkrakning..

Denne proces består i at passere et foder af ethan fortyndet med damp til en ovn, opvarmning det hurtigt uden ilt.

Reaktionen finder sted ved ekstremt høj temperatur (mellem 850 og 900 ºC), men opholdstiden (den tid, som ethanen i ovnen bruger) skal være kort for reaktionen at være effektiv. Ved højere temperaturer dannes mere ethylen.

Uddannelse af grundlæggende kemikalier

Ethan er også blevet undersøgt som en hovedkomponent i dannelsen af ​​basiske kemikalier. Oxidativ chlorering er en af ​​de processer, der foreslås for at opnå vinylchlorid (en komponent af PVC), der erstatter billigere og mere komplicerede.

kølemiddel

Endelig anvendes ethan som et kølemiddel i fælles kryogene systemer, der også viser evnen til at fryse små prøver i laboratoriet til analyse.

Det er en meget god erstatning for vand, hvilket tager længere tid at afkøle de delikate prøver og kan også generere dannelsen af ​​skadelige iskrystaller.

Ethan risici

-Ethan har evnen til at antændes, især når den binder sig med luft. Ved procentdele af 3,0 til 12,5% volumen ethan i luften kan en eksplosiv blanding dannes.

-Det kan begrænse ilt i luften, hvori det er fundet, og af denne grund udgør det en risikofaktor for kvælning for mennesker og dyr, der er til stede og udsatte.

-Ethan i frosset flydende form kan alvorligt forbrænde huden, hvis den kommer i direkte kontakt med det og også virke som et kryogen medium for enhver genstand, den rører ved, indefrysning den i øjeblikke.

-Dampene af flydende ethan er tungere end luft og er koncentreret på jorden, hvilket kan udgøre en risiko for antændelse, der kan generere en kædeforbrændingsreaktion.

-Indtagelse af ethan kan forårsage kvalme, opkastning og indre blødning. Indånding, ud over kvælning, forårsager hovedpine, forvirring og humørsvingninger. Død på grund af hjertestop er mulig ved høje eksponeringer.

-Det repræsenterer en drivhusgas, der sammen med metan og kuldioxid bidrager til global opvarmning og klimaændringer, der genereres af menneskelig forurening. Heldigvis er den mindre rigelig og holdbar end metan, og absorberer mindre stråling end dette.

referencer

1. Britannica, E. (s.f.). Ethan. Hentet fra britannica.com
2. Nes, G. V. (s.f.). Enkeltkrystalstrukturer og elektrondensitetsfordeling af ethan, ethylen og acetylen. Genoprettet fra rug.nl
3. Sites, G. (s.f.). Ethan: Kilder og vasker. Hentet fra sites.google.com
4. SoftSchools. (N.D.). Ethan Formel. Genoprettet fra softschools.com
5. Wikipedia. (N.D.). Ethan. Hentet fra en.wikipedia.org