Plik etan jest prostym węglowodorem o wzorze CdwaH.6 z bezbarwnym i bezwonnym gazem naturalnym, który ma bardzo wartościowe i zróżnicowane zastosowanie w syntezie etylenu. Ponadto jest to jeden z ziemskich gazów, który został również wykryty na innych planetach i ciałach gwiazdowych w Układzie Słonecznym. Został odkryty przez naukowca Michaela Faradaya w 1834 roku.
Wśród dużej liczby związków organicznych utworzonych przez atomy węgla i wodoru (zwanych węglowodorami) są takie, które są w stanie gazowym w temperaturze otoczenia i pod ciśnieniem, które są szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu..
Pochodzą one przeważnie z mieszaniny gazowej zwanej „gazem ziemnym”, produktu o wysokiej wartości dla ludzkości i tworzą między innymi alkany typu metanu, etanu, propanu i butanu; klasyfikowane według liczby atomów węgla w łańcuchu.
Indeks artykułów
Etan to cząsteczka o wzorze CdwaH.6, zazwyczaj postrzegane jako połączenie dwóch grup metylowych (-CH3) tworząc węglowodór o pojedynczym wiązaniu węgiel-węgiel. Jest też najprostszym związkiem organicznym po metanie, reprezentowanym następująco:
H.3C-CH3
Atomy węgla w tej cząsteczce mają hybrydyzację typu sp3, więc wiązania molekularne wykazują swobodną rotację.
Podobnie, istnieje nieodłączne zjawisko etanu, które opiera się na rotacji jego struktury molekularnej i minimalnej energii wymaganej do wytworzenia obrotu wiązania o 360 stopni, które naukowcy nazwali „barierą etanową”..
Z tego powodu etan może występować w różnych konfiguracjach w zależności od jego rotacji, nawet jeśli jego najbardziej stabilna konformacja istnieje, gdy atomy wodoru znajdują się naprzeciw siebie (jak widać na rysunku).
Etan można łatwo zsyntetyzować z elektrolizy Kolbe, reakcji organicznej, w której zachodzą dwa etapy: elektrochemiczna dekarboksylacja (usunięcie grupy karboksylowej i uwolnienie dwutlenku węgla) dwóch kwasów karboksylowych oraz połączenie produktów pośrednich w celu utworzenia wiązania kowalencyjnego.
Podobnie elektroliza kwasu octowego powoduje powstawanie etanu i dwutlenku węgla, a reakcja ta służy do syntezy tego pierwszego..
Utlenianie bezwodnika octowego przez działanie nadtlenków, koncepcja podobna do elektrolizy Kolbego, również powoduje powstawanie etanu..
W ten sam sposób można go skutecznie oddzielić od gazu ziemnego i metanu w procesie skraplania, wykorzystując systemy kriogeniczne do wychwytywania tego gazu i oddzielania go od mieszanin z innymi gazami..
W tej roli preferowany jest proces turbo rozprężania: mieszanina gazów przepuszczana jest przez turbinę, powodując jej rozprężanie, aż temperatura spadnie poniżej -100 ºC.
Już na tym etapie można rozróżnić składniki mieszaniny, dzięki czemu ciekły etan zostanie oddzielony od gazowego metanu i innych gatunków zaangażowanych w destylację.
Etan występuje w naturze jako bezwonny i bezbarwny gaz przy standardowych ciśnieniach i temperaturach (1 atm i 25 ° C). Ma temperaturę wrzenia -88,5 ° C i temperaturę topnienia -182,8 ° C. Nie ma również wpływu narażenie na silne kwasy lub zasady..
Cząsteczki etanu mają symetryczną konfigurację i mają słabe siły przyciągania, które utrzymują je razem, zwane siłami dyspersji..
Kiedy próbuje się rozpuścić etan w wodzie, siły przyciągania powstające między gazem a cieczą są bardzo słabe, więc wiązanie się etanu z cząsteczkami wody jest bardzo trudne..
Z tego powodu rozpuszczalność etanu jest znacznie niska i nieznacznie wzrasta, gdy ciśnienie w układzie jest podwyższone..
Etan może ulec zestaleniu, powodując tworzenie się niestabilnych kryształów etanu o sześciennej strukturze krystalicznej..
Wraz ze spadkiem temperatury powyżej -183,2 ºC struktura ta staje się jednoskośna, zwiększając stabilność jej cząsteczki.
Węglowodór ten, mimo że nie jest powszechnie stosowany jako paliwo, może być stosowany w procesach spalania do wytwarzania dwutlenku węgla, wody i ciepła, co przedstawia się następująco:
2 CdwaH.6 + 7Odwa → 4COdwa + 6HdwaO + 3120 kJ
Istnieje również możliwość spalenia tej cząsteczki bez nadmiaru tlenu, co jest określane jako „niecałkowite spalanie”, co skutkuje powstawaniem amorficznego węgla i tlenku węgla w niepożądanej reakcji, w zależności od ilości zastosowanego tlenu.:
2 CdwaH.6 + 3Odwa → 4 ° C + 6HdwaO + ciepło
2 CdwaH.6 + 4dwa → 2C + 2CO + 6HdwaO + ciepło
2 CdwaH.6 + 5Odwa → 4CO + 6HdwaO + ciepło
W tym obszarze spalanie zachodzi w wyniku szeregu reakcji wolnorodnikowych, które są ponumerowane w setkach różnych reakcji. Na przykład w reakcjach niepełnego spalania mogą powstawać związki takie jak formaldehyd, aldehyd octowy, metan, metanol i etanol..
Będzie to zależeć od warunków, w których zachodzi reakcja i zachodzących reakcji wolnorodnikowych. Etylen może również powstawać w wysokich temperaturach (600-900 ° C), co jest bardzo pożądanym produktem w przemyśle..
Etan jest obecny w atmosferze Ziemi w śladowych ilościach i podejrzewa się, że ludziom udało się podwoić tę koncentrację, odkąd zaczęli uprawiać działalność przemysłową.
Naukowcy uważają, że znaczna część obecnej obecności etanu w atmosferze jest spowodowana spalaniem paliw kopalnych, chociaż globalna emisja etanu spadła prawie o połowę od czasu udoskonalenia technologii produkcji gazu łupkowego (źródło gazu ziemnego).
Gatunek ten jest również wytwarzany naturalnie przez wpływ światła słonecznego na metan atmosferyczny, który rekombinuje i tworzy cząsteczkę etanu.
Ciekły etan znajduje się na powierzchni Tytana, jednego z księżyców Saturna. Występuje w większej ilości w rzece Vid Flumina, która przepływa przez ponad 400 kilometrów w kierunku jednego z jej mórz. Związek ten został również udowodniony na kometach i na powierzchni Plutona.
Stosowanie etanu opiera się głównie na produkcji etylenu, produktu organicznego najczęściej używanego w światowej produkcji, w procesie znanym jako kraking w fazie gazowej..
Proces ten polega na przepuszczeniu wsadu etanu rozcieńczonego parą wodną do pieca i jego nagrzaniu bez użycia tlenu..
Reakcja zachodzi w ekstremalnie wysokiej temperaturze (między 850 a 900 ° C), ale czas przebywania (czas, jaki etan spędza w piecu) musi być krótki, aby reakcja była skuteczna. W wyższych temperaturach powstaje więcej etylenu.
Etan badano również jako główny składnik w tworzeniu podstawowych chemikaliów. Chlorowanie oksydacyjne to jeden z proponowanych procesów otrzymywania chlorku winylu (składnika PVC), zastępujący inne mniej ekonomiczne i bardziej skomplikowane.
Wreszcie etan jest używany jako czynnik chłodniczy w powszechnych układach kriogenicznych, wykazując również zdolność zamrażania małych próbek w laboratorium do analizy..
Jest bardzo dobrym zamiennikiem wody, która dłużej schładza delikatne próbki, a także może powodować tworzenie się szkodliwych kryształków lodu..
-Etan ma zdolność zapłonu, głównie gdy wiąże się z powietrzem. Przy 3,0 do 12,5% objętości etanu w powietrzu może tworzyć się mieszanina wybuchowa.
-Może ograniczać zawartość tlenu w powietrzu, w którym się znajduje, iz tego powodu stanowi czynnik ryzyka uduszenia ludzi i zwierząt przebywających i narażonych na działanie.
-Etan w postaci zamrożonej cieczy może poważnie poparzyć skórę, jeśli wejdzie z nią w bezpośredni kontakt, a także działać jako medium kriogeniczne dla każdego przedmiotu, którego dotknie, zamrażając go natychmiast.
-Opary ciekłego etanu są cięższe od powietrza i koncentrują się na ziemi, co może stwarzać ryzyko zapłonu, który może wywołać reakcję łańcuchową spalania.
-Spożycie etanu może powodować nudności, wymioty i krwawienie wewnętrzne. Wdychanie, oprócz uduszenia, powoduje bóle głowy, dezorientację i wahania nastroju. Śmierć z powodu zatrzymania krążenia jest możliwa przy dużej ekspozycji.
-Stanowi gaz cieplarniany, który wraz z metanem i dwutlenkiem węgla przyczynia się do globalnego ocieplenia i zmian klimatycznych generowanych przez zanieczyszczenie człowieka. Na szczęście jest mniej obfity i trwały niż metan i pochłania mniej promieniowania niż metan..
Jeszcze bez komentarzy