ETAN: STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA I RIZICI - KEMIJA - 2026

Etana je jednostavna ugljikovodik formule C ₂ H ₆ s prirodom bez boje i mirisa plina koji ima visoko vrijedne i raznolike uporabe u sintezi etilena. Pored toga, to je jedan od zemaljskih plinova koji je također otkriven na drugim planetima i zvjezdanim tijelima oko Sunčevog sustava. Otkrio ga je 1834. znanstvenik Michael Faraday.

Među velikim brojem organskih spojeva formiranih od atoma ugljika i vodika (poznatih kao ugljikovodici), postoje i oni koji se nalaze u plinovitom stanju pri sobnoj temperaturi i tlaku, a koji se široko koriste u brojnim industrijama.

Obično potječu iz plinovite smjese koja se naziva "prirodni plin", proizvod velike vrijednosti za čovječanstvo, i između ostalog čine alkane tipa metana, etana, propana i butana; razvrstana prema količini ugljikovih atoma u svom lancu.

Kemijska struktura

Etan je molekula s formulom C ₂ H ₆, obično vidi kao zajednica dvije metilne skupine (-CH = ₃), čime se dobije ugljikovodik jednog veze ugljik-ugljik. Pored toga, to je najjednostavniji organski spoj nakon metana koji je predstavljen kako slijedi:

H ₃ C-CH ₃

Atomi ugljika u molekuli imaju ovaj sp ³ tipa hibridizacije, tako da molekularni veze pokazuju slobodnu rotaciju.

Isto tako, postoji intrinzičan fenomen etana, koji se temelji na rotaciji njegove molekularne strukture i minimalnoj energiji potrebnoj za stvaranje rotacije veze za 360 stupnjeva, što su znanstvenici nazvali "etanska barijera".

Iz tog razloga, etan se može pojaviti u različitim konfiguracijama ovisno o rotaciji, iako njegova najstabilnija konformacija postoji tamo gdje su vodikovi nasuprot jedni drugima (kao što se vidi na slici).

Autor Jslipscomb, iz Wikimedia Commons

Sinteza etana

Etan se lako može sintetizirati iz Kolbe-ove elektrolize, organske reakcije u kojoj se događaju dva koraka: elektrokemijska dekarboksilacija (uklanjanje karboksilne skupine i oslobađanje ugljičnog dioksida) dviju karboksilnih kiselina i kombinacija proizvoda intermedijari za stvaranje kovalentne veze.

Slično tome, elektroliza octene kiseline uzrokuje stvaranje etana i ugljičnog dioksida, a ta se reakcija koristi za sintezu prve.

Oksidacija anhidrida octene kiseline djelovanjem peroksida, koncept sličan onome Kolbe-ove elektrolize, također rezultira stvaranjem etana.

Na isti se način može učinkovito odvojiti od prirodnog plina i metana procesom ukapljivanja, koristeći kriogene sustave za hvatanje ovog plina i odvajanje od smjesa s drugim plinovima.

Postupak turbo ekspanzije je preferiran za ovu ulogu: plinska smjesa prolazi kroz turbinu, generirajući istu ekspanziju, sve dok njezina temperatura ne padne ispod -100 ºC.

Već u ovom trenutku, komponente smjese mogu se razlikovati, tako da će se tekući etan odvojiti od plinovitog metana, a ostale vrste koje su uključene u destilaciju.

Svojstva

Etan se u prirodi javlja kao plin bez mirisa i bez boje, pri standardnim tlacima i temperaturama (1 atm i 25 ° C). Ima vrelište od -88,5 ºC, a talište -182,8 ºC. Također, na njega ne utječu izlaganje jakim kiselinama ili bazama.

Topljivost etana

Molekule etana su u simetričnoj konfiguraciji i imaju slabe privlačne sile koje ih drže zajedno, nazivamo disperzijskim silama.

Kada se etan pokušava otopiti u vodi, privlačne sile formirane između plina i tekućine su vrlo slabe, pa je etanu vrlo teško vezati se s molekulama vode.

Iz toga je razloga topljivost etana znatno niska, lagano se povećavajući pri porastu tlaka u sustavu.

Kristalizacija etana

Etan se može očvrsnuti, što rezultira stvaranjem nestabilnih kristala etana s kubičnom kristalnom strukturom.

S padom temperature preko -183,2 ºC, ova struktura postaje monoklinička, povećavajući stabilnost svoje molekule.

Izgaranje etana

Ovaj ugljikovodik se, iako se ne koristi široko kao gorivo, može upotrijebiti u procesima izgaranja za stvaranje ugljičnog dioksida, vode i topline, a to je prikazano kako slijedi:

2C ₂ H ₆ + 7O ₂ → 4CO ₂ + 6H ₂ O + 3 120 kJ

Postoji i mogućnost sagorijevanja ove molekule bez viška kisika, što je poznato i kao "nepotpuno izgaranje", a što rezultira stvaranjem amorfnog ugljika i ugljičnog monoksida u neželjenoj reakciji, ovisno o količini primijenjenog kisika.:

2C ₂ H ₆ + 3O ₂ → 4C + 6H ₂ O + Stupanj

2C ₂ H ₆ + 4O ₂ → 2C + 2CO + 6H ₂ O + Toplina

2C ₂ H ₆ + 5a ₂ → 4CO + 6H ₂ O + Stupanj

U ovom području izgaranje se događa nizom slobodnih radikala, koji su numerirani u stotinama različitih reakcija. Na primjer, nepotpune reakcije izgaranja mogu tvoriti spojeve poput formaldehida, acetaldehida, metana, metanola i etanola.

To će ovisiti o uvjetima pod kojima se reakcija odvija i reakcijama slobodnih radikala. Etilen se također može formirati na visokim temperaturama (600-900 ° C), što je industrija koja je jako željena.

Etan u atmosferi i nebeskim tijelima

Etan je u atmosferi planete Zemlje prisutan u tragovima, a sumnja se da su ljudi uspjeli udvostručiti ovu koncentraciju otkako su počeli obavljati industrijske aktivnosti.

Znanstvenici smatraju da je velik dio trenutne prisutnosti etana u atmosferi posljedica izgaranja fosilnih goriva, iako se globalna emisija etana smanjila za gotovo upola od poboljšanja tehnologija proizvodnje plina iz škriljaca (a izvor prirodnog plina).

Ova se vrsta također prirodno proizvodi djelovanjem sunčeve svjetlosti na atmosferski metan koji rekombinira i tvori molekulu etana.

Etan postoji u tekućem stanju na površini Titana, jednog od Saturnovih mjeseca. To se događa u većoj količini u rijeci Vid Flumina koja teče više od 400 kilometara prema jednom od svojih mora. Ovaj spoj je dokazan i na kometama i na površini Plutona.

Prijave

Proizvodnja etilena

Upotreba etana uglavnom se temelji na proizvodnji etilena, najčešće korištenog organskog proizvoda u svjetskoj proizvodnji, postupkom poznatim kao pucanje u parnoj fazi.

Ovaj postupak uključuje prenošenje etanskog punjenja razrijeđenog parom u peć, brzo zagrijavanje bez kisika.

Reakcija se odvija na ekstremno visokoj temperaturi (između 850 i 900 ° C), ali vrijeme zadržavanja (vrijeme koje etan provodi u peći) mora biti kratko da bi reakcija bila učinkovita. Pri višim temperaturama stvara se više etilena.

Osnovna kemijska tvorba

Etan je također proučavan kao glavna komponenta u stvaranju osnovnih kemikalija. Oksidativno kloriranje jedan je od procesa koji se predlaže za dobivanje vinil klorida (komponente PVC-a), zamjenjujući druge manje ekonomične i složenije.

rashladni

Konačno, etan se koristi kao rashladno sredstvo u uobičajenim kriogenim sustavima, pokazujući tako i mogućnost zamrzavanja malih uzoraka u laboratoriju na analizu.

Vrlo je dobra zamjena za vodu koja treba duže za hlađenje osjetljivih uzoraka, a također može uzrokovati stvaranje štetnih ledenih kristala.

Rizici etana

-Etan ima sposobnost paljenja, uglavnom kada se veže sa zrakom. U zraku od 3,0 do 12,5% etana, može nastati eksplozivna smjesa.

-Može ograničiti kisik u zraku u kojem se nalazi i zbog toga predstavlja faktor rizika za gušenje za ljude i životinje koji su prisutni i izloženi.

-Etan u smrznutom tekućem obliku može ozbiljno spaliti kožu ako se izravna s njom, a također djeluje kao kriogeni medij za bilo koji predmet koji dodirne, smrzavajući ga na trenutke.

-Kapare tekućeg etana teže su od zraka i koncentrirane su na zemlji, što može predstavljati opasnost od paljenja koja može stvoriti reakciju lanca izgaranja.

Unošenje etana može uzrokovati mučninu, povraćanje i unutarnje krvarenje. Udisanje, osim gušenja, uzrokuje glavobolju, zbunjenost i promjene raspoloženja. Smrt od zatajenja srca moguća je pri visokim izloženostima.

-To predstavlja staklenički plin koji zajedno s metanom i ugljičnim dioksidom doprinosi globalnom zagrijavanju i klimatskim promjenama koje nastaju zagađenjem ljudi. Srećom, manje je obilan i izdržljiv od metana i apsorbira manje zračenja od metana.

Reference

1. Britannica, E. (drugo). Etan. Preuzeto s britannica.com
2. Nes, GV (drugi). Monokristalne strukture i raspodjele elektronske gustoće etana, etilena i acetilena. Oporavak od rug.nl
3. Sites, G. (sf). Ethan: Izvori i sudoperi. Preuzeto s sites.google.com
4. SoftSchools. (SF). Etanska formula. Oporavilo od softschools.com
5. Wikipedia. (SF). Etan. Preuzeto sa en.wikipedia.org