- Kemisk struktur
- Syntese af ethan
- Ejendomme
- Ethanopløselighed
- Ethan-krystallisation
- Forbrænding af etan
- Ethan i atmosfæren og i himmellegemer
- Applikationer
- Ethylenproduktion
- Grundlæggende kemisk dannelse
- Kølemiddel
- Risici ved etan
- Referencer
Den ethan er en simpel carbonhydrid med formlen C 2 H 6 med en art af en farveløs og lugtfri gas med et meget værdifuldt 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 rundt om solsystemet. Det blev opdaget af videnskabsmand Michael Faraday i 1834.
Blandt det store antal organiske forbindelser, der er dannet af kulstof- og brintatomer (kendt som kulbrinter), er der dem, der findes i en gasformig tilstand ved omgivelsestemperaturer og -tryk, der er vidt brugt i adskillige industrier.
Disse stammer normalt fra den gasformige blanding kaldet "naturgas", et produkt af høj værdi for menneskeheden, og udgør alkaner af blandt andet metan, ethan, propan og butan; klassificeret efter mængden af kulstofatomer i dens kæde.
Kemisk struktur
Ethan er et molekyle med formlen C 2 H 6, ses typisk som en union af to methylgrupper (CH 3) til dannelse af carbonhydrid med en enkelt carbon-carbon-binding. Det er derudover den enkleste organiske forbindelse efter methan, der er repræsenteret som følger:
H 3 C-CH 3
Kulstofatomerne i dette molekyle har hybridisering af Sp 3- typen, så de molekylære bindinger viser fri rotation.
Ligeledes er der et iboende fænomen af etan, der er baseret på rotationen af dens molekylstruktur og den minimale energi, der kræves for at producere en 360 graders bindingsrotation, som forskere har kaldt "etanbarrieren".
Af denne grund kan ethan forekomme i forskellige konfigurationer afhængigt af dets rotation, selvom dets mest stabile konformation findes, hvor hydrogenerne er overfor hinanden (som det ses på figuren).
Af Jslipscomb fra Wikimedia Commons
Syntese af ethan
Ethan kan let syntetiseres fra Kolbe-elektrolyse, en organisk reaktion, hvor to trin forekommer: en elektrokemisk decarboxylering (fjernelse af carboxylgruppen og frigivelse af carbondioxid) af to carboxylsyrer, og kombinationen af produkterne mellemprodukter til dannelse af en kovalent binding.
Tilsvarende elektrolyse af eddikesyre giver anledning til dannelse af ethan og carbondioxid, og denne reaktion anvendes til at syntetisere førstnævnte.
Oxidering af eddikesyreanhydrid ved virkning af peroxider, et koncept, der ligner det i Kolbes elektrolyse, resulterer også i dannelsen af etan.
På samme måde kan den adskilles effektivt fra naturgas og methan ved en flydningsproces, idet det bruges kryogene systemer til at opsamle denne gas og adskille den fra blandinger med andre gasser.
Turboekspansionsprocessen foretrækkes for denne rolle: gasblandingen ledes gennem en turbin, hvilket genererer en udvidelse af denne, indtil dens temperatur falder til under -100 ° C.
Allerede på dette tidspunkt kan blandingens komponenter differentieres, så den flydende ethan separeres fra den gasformige metan og de andre arter, der er involveret i anvendelsen af en destillation.
Ejendomme
Ethan forekommer i naturen som en lugtfri og farveløs gas ved standardtryk og temperaturer (1 atm og 25 ° C). Det har et kogepunkt på -88,5 ºC og et smeltepunkt på -182,8 ºC. Det påvirkes heller ikke af eksponering for stærke syrer eller baser.
Ethanopløselighed
Ethanmolekyler er symmetriske i konfiguration og har svage attraktive kræfter, der holder dem sammen, kaldet spredningskræfter.
Når ethan forsøges at opløses i vand, er de attraktive kræfter dannet mellem gassen og væsken meget svage, så det er meget vanskeligt for ethan at binde til vandmolekyler.
Af denne grund er opløseligheden af etan betydeligt lav og øges lidt, når trykket i systemet hæves.
Ethan-krystallisation
Ethan kan størknes, hvilket resulterer i dannelse af ustabile ethankrystaller med en kubisk krystallinsk struktur.
Med et fald i temperaturen ud over -183,2 ºC bliver denne struktur monoklinisk, hvilket øger molekylets stabilitet.
Forbrænding af etan
Selv om det ikke bruges i vid udstrækning som brændstof, kan dette carbonhydrid anvendes til forbrændingsprocesser til generering af kuldioxid, vand og varme, der er repræsenteret som følger:
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3 120 kJ
Der er også muligheden for at forbrænde dette molekyle uden et overskud af ilt, der er kendt som "ufuldstændig forbrænding", og som resulterer i dannelse af amorft kulstof og kulilte i en uønsket reaktion, afhængigt af den anvendte mængde ilt.:
2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + Varme
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + Varme
2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + Varme
På dette område sker forbrænding ved en række frie radikale reaktioner, der er nummereret i hundreder af forskellige reaktioner. For eksempel kan ufuldstændige forbrændingsreaktioner danne forbindelser, såsom formaldehyd, acetaldehyd, methan, methanol og ethanol.
Dette afhænger af betingelserne, under hvilke reaktionen finder sted, og de involverede fri radikale reaktioner. Ethylen kan også dannes ved høje temperaturer (600-900 ° C), hvilket er et meget ønsket produkt af industrien.
Ethan i atmosfæren og i himmellegemer
Ethan findes i sporene på planeten Jorden i spor, og det formodes, at mennesker har formået at fordoble denne koncentration, siden de begyndte at praktisere industrielle aktiviteter.
Forskere mener, at meget af den nuværende tilstedeværelse af ethan i atmosfæren skyldes forbrænding af fossile brændstoffer, skønt den globale emission af ethan er faldet med næsten halvdelen siden skifergasproduktionsteknologier blev forbedret (a naturgasskilde).
Denne art produceres også naturligt af virkningen af sollys på atmosfærisk metan, der rekombinerer og danner et etanmolekyle.
Ethan findes i en flydende tilstand på overfladen af Titan, en af Saturns måner. Dette forekommer i større mængde i Vid Flumina-floden, der flyder i mere end 400 kilometer mod et af dens søer. Denne forbindelse er også beviset på kometer og på overfladen af Pluto.
Applikationer
Ethylenproduktion
Anvendelsen af ethan er hovedsageligt baseret på produktionen af ethylen, det mest anvendte organiske produkt i verdensproduktionen, gennem en proces, der kaldes dampfasekrakning.
Denne proces involverer at føre et dampfortyndet etanfoder i en ovn og hurtigt opvarme det uden ilt.
Reaktionen finder sted ved en ekstrem høj temperatur (mellem 850 og 900 ° C), men opholdstiden (den tid, som ethanen tilbringer i ovnen), skal være kort for at reaktionen skal være effektiv. Ved højere temperaturer frembringes mere ethylen.
Grundlæggende kemisk dannelse
Ethan er også undersøgt som en hovedkomponent i dannelsen af basiske kemikalier. Oxiderende chlorering er en af de processer, der foreslås til opnåelse af vinylchlorid (en komponent af PVC), hvilket erstatter andre mindre økonomiske og mere komplicerede.
Kølemiddel
Endelig bruges ethan som kølemiddel i almindelige kryogene systemer, der også viser evnen til at fryse små prøver i laboratoriet til analyse.
Det er en meget god erstatning for vand, der tager længere tid at køle delikate prøver, og det kan også forårsage skadelige iskrystaller.
Risici ved etan
-Ethane har evnen til at antænde, især når det binder sig med luft. Ved 3,0 til 12,5 volumen ethan i luft kan der dannes en eksplosiv blanding.
-Det kan begrænse ilt i luften, hvori det findes, og derfor udgør det en risikofaktor for kvælning for mennesker og dyr, der er til stede og udsat.
-Ethan i frosset flydende form kan alvorligt forbrænde huden, hvis den er i direkte kontakt med den, og også fungere som et kryogent medium for ethvert objekt, det berører, og fryser det i øjeblikke.
-Væske ethandampe er tungere end luft og er koncentreret på jorden, dette kan udgøre en risiko for antændelse, der kan generere en forbrændingskædereaktion.
- Indtagelse af etan kan forårsage kvalme, opkast og indre blødninger. Indånding forårsager udover kvælning hovedpine, forvirring og humørsvingninger. Død som følge af hjertestop er muligt ved høje eksponeringer.
-Det repræsenterer en drivhusgas, der sammen med metan og kuldioxid bidrager til den globale opvarmning og klimaforandringer genereret af menneskelig forurening. Heldigvis er den mindre rigelig og holdbar end metan og absorberer mindre stråling end metan.
Referencer
- Britannica, E. (nd). Ethan. Hentet fra britannica.com
- Nes, GV (nd). Enkeltkrystallstrukturer og elektrondensitetsfordelinger af ethan, ethylen og acetylen. Gendannes fra rug.nl
- Sites, G. (sf). Ethane: Kilder og synke. Hentet fra sites.google.com
- SoftSchools. (Sf). Ethane Formula. Gendannes fra softschools.com
- Wikipedia. (Sf). Ethan. Hentet fra en.wikipedia.org