Structura etanului, proprietățile, utilizările și riscurile

etan este o hidrocarbură simplă cu formula C₂H₆ cu o natură de gaz incolor și inodor, care are o utilizare extrem de valoroasă și diversificată în sinteza etilenei. În plus, este unul dintre gazele terestre care a fost de asemenea detectat pe alte planete și corpuri de stele în jurul Sistemului Solar. A fost descoperită de omul de știință Michael Faraday în anul 1834.

Printre numărul mare de compuși organici formați prin atomi de carbon și hidrogen (cunoscut sub numele de hidrocarburi), sunt cei care sunt în stare gazoasă la temperaturi și presiuni ambiante, care sunt utilizate în numeroase industrii foarte mult.

Acestea provin de obicei din amestecul de gaz numit „gaze naturale“, un produs de mare valoare pentru omenire și cuprind alcanii tip metan, etan, propan și butan, și altele; clasificată în funcție de cantitatea de atomi de carbon din lanțul său.

index

• 1 Structura chimică
  • 1.1 Sinteza etanului
• 2 Proprietăți
  • 2.1 Solubilitatea etanului
  • 2.2. Cristalizarea etanului
  • 2.3 Arderea etanului
  • 2.4 Etanolul în atmosferă și în corpurile celeste
• 3 Utilizări
  • 3.1 Producția de etilenă
  • 3.2 Instruirea chimicalelor de bază
  • 3.3 Refrigerant
• 4 Riscurile de etan
• 5 Referințe

Structura chimică

Etanul este o moleculă cu formula C₂H₆, în mod tipic văzută ca o unire a două grupări metil (-CH₃) pentru a forma hidrocarbura dintr-o legătură simplă carbon-carbon. Este, de asemenea, cel mai simplu compus organic după metan, care este reprezentat după cum urmează:

H₃C-CH₃

Atomii de carbon din această moleculă au hibridizare sp³, astfel încât legăturile moleculare prezintă rotație liberă.

De asemenea, există un fenomen intrinsec al etanul, care se bazează pe rotația structurii moleculare a acesteia și energia minimă necesară pentru a produce o rotație de legătură 360, care oamenii de știință au numit „etan barieră“.

Din acest motiv, etanul poate fi prezentat în diferite configurații în funcție de rotația lui, chiar dacă conformația sa mai stabilă există acolo unde hidrogena este opusă reciproc (așa cum se arată în figură).

Sinteza etanului

Etanul poate fi ușor sintetizat din electroliză Kolbe, o reacție organică în care au loc două etape: o decarboxilare electrochimic (îndepărtarea grupării carboxil și eliberarea dioxidului de carbon) a doi acizi carboxilici și de produse combinate intermediari pentru a forma o legătură covalentă.

În mod similar, electroliza acidului acetic are ca rezultat formarea etanului și a dioxidului de carbon, iar această reacție este utilizată pentru a sintetiza primul.

Oxidarea anhidridei acetice prin acțiunea peroxizilor, un concept similar cu cel al electrolizei lui Kolbe, are ca rezultat și formarea etanului.

În același mod, poate fi separat în mod eficient de gazele naturale și metan printr-un proces de lichefiere, folosind sisteme criogene pentru captarea acestui gaz și separarea acestuia de amestecuri cu alte gaze.

Procesul turboexpanimentului este preferat pentru acest rol: amestecul de gaz este trecut printr-o turbină, generând o extindere a acestuia, până când temperatura scade sub -100 ° C.

Deja în acest moment, pot fi componente diferențiate ale amestecului, astfel încât metan lichid și gaz etan alte specii implicate cu utilizarea unei distilare separată.

proprietăţi

Etanul are loc în natură ca un gaz inodor și incolor la presiuni și temperaturi standard (1 atm și 25 ° C). Are un punct de fierbere de -88,5 ° C și un punct de topire de -182,8 ° C În plus, nu este afectată de expunerea la acizi sau baze puternice.

Solubilitate în etanol

Moleculele de etan sunt în configurație simetrice și au forțe slabe de atracție care le țin împreună, numite forțe de dispersie.

Atunci când etanul este încercat să se dizolve în apă, forțele de atracție formate între gaz și lichid sunt foarte slabe, deci este foarte dificil să se conecteze etanul cu moleculele de apă.

Din acest motiv, solubilitatea etanului este considerabil scăzută, crescând ușor când crește presiunea sistemului.

Cristalizarea etanului

Etanolul poate fi solidificat, ducând la formarea de cristale instabile de etan cu o structură cristalină cristală.

Cu o scădere a temperaturii peste -183,2 ° C, această structură devine monoclinică, mărind stabilitatea moleculei sale.

Etanarea prin ardere

Această hidrocarbură, deși nu este utilizată pe scară largă ca combustibil, poate fi utilizată în procesele de ardere pentru a genera dioxid de carbon, apă și căldură, care este reprezentată după cum urmează:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 3120 kJ

Este de asemenea posibil să ardă această moleculă fără exces de oxigen, care este cunoscut ca „arderea incompletă“ și având ca rezultat formarea de carbon amorf și monoxid de carbon într-o reacție nedorită deoarece intrarea oxigenului :

2C₂H₆ + 3O₂ → 4C + 6H₂O + încălzire

2C₂H₆ + 4O₂ → 2C + 2CO + 6H₂O + încălzire

2C₂H₆ + 5O₂ → 4CO + 6H₂O + încălzire

În această zonă, arderea are loc printr-o serie de reacții cu radicali liberi, care sunt numerotate în sutele de reacții diferite. De exemplu, compuși cum ar fi formaldehidă, acetaldehidă, metan, metanol și etanol pot fi formați în reacții de ardere incomplete.

Aceasta va depinde de condițiile în care se produce reacția și de reacțiile cu radicalii liberi implicați. Etilena poate fi formată, de asemenea, la temperaturi ridicate (600-900 ºC), un produs foarte dorit de industrie.

Etanul în atmosferă și în corpurile celeste

Etanul este prezent în atmosfera planetei Pământ în urme și se suspectează că omul a reușit să dubleze această concentrare de la începutul activităților industriale.

Oamenii de știință cred că o mare parte din prezența actuală a etan în atmosferă, datorită arderea combustibililor fosili, cu toate că emisiile globale de etan a scăzut cu aproape jumătate, deoarece tehnologiile de producție de gaze de șist au fost îmbunătățite (unul sursa de gaze naturale).

Această specie este, de asemenea, produsă în mod natural prin efectul razelor solare asupra metanului atmosferic, care recombinează și formează o moleculă de etan.

Etanul există într-o stare lichidă pe suprafața lui Titan, unul dintre sateliții lui Saturn. Acest lucru se întâmplă în cantități mai mari în râul Vid Flumina, care curge pentru mai mult de 400 de kilometri spre una dintre mările sale. Acest compus a fost demonstrat, de asemenea, pe comete și pe suprafața lui Pluto.

aplicații

Producția de etilena

Utilizarea etanului se bazează în principal pe producția de etilenă, produsul organic cel mai important folosit în producția mondială, printr-un proces cunoscut sub numele de cracare cu aburi.

Acest proces constă în trecerea unui aliment de etan diluat cu abur într-un cuptor, încălzindu-l rapid fără oxigen.

Reacția are loc la o temperatură foarte ridicată (între 850 și 900 ° C), dar timpul de rezidență (timpul petrecut în etanul cuptorului) trebuie să fie scurtă pentru ca reacția să fie eficientă. La temperaturi mai ridicate, se produce mai mult etilenă.

Formarea chimică de bază

Ethanul a fost de asemenea studiat ca o componentă principală în formarea substanțelor chimice de bază. Clorinarea oxidativă este unul dintre procesele propuse pentru obținerea clorurii de vinil (o componentă din PVC), înlocuind cele mai puțin costisitoare și mai complicate.

refrigerent

În cele din urmă, etanul este utilizat ca agent frigorific în sistemele criogene comune, prezentând de asemenea capacitatea de a înghea probe mici în laborator pentru analiză.

Este un substitut foarte bun pentru apă, care durează mai mult pentru a răci probele delicate și poate genera, de asemenea, formarea de cristale de gheață dăunătoare.

Riscurile de etan

- Etanul are capacitatea de a se aprinde, în special când se alimentează cu aerul. La procente de 3,0 până la 12,5% vol de etan în aer, se poate forma un amestec exploziv.

Poate limita oxigenul din aer, în cazul în care vă aflați, și, prin urmare, prezintă un factor de risc de sufocare pentru oameni și animale, care sunt prezente și expuse.

-ORAȘUL etan înghețate în formă lichidă poate arde grav pielea în cazul în care contactul se face cu ea, și, de asemenea acționează ca cryomedium pentru orice obiect ce atinge, congelare-l într-o clipă.

-cele vaporii etan lichid sunt mai grei decât aerul și sunt concentrate pe sol, aceasta poate prezenta un risc de aprindere, care poate genera un lanț de reacție de combustie.

- Infecția cu etan poate provoca greață, vărsături și sângerări interne. Inhalarea, în plus față de sufocare, cauzează dureri de cap, confuzie și schimbări de dispoziție. Moartea datorată opririi cardiace este posibilă la expuneri mari.

- reprezintă un gaz cu efect de seră care, împreună cu metanul și dioxidul de carbon, contribuie la încălzirea globală și la schimbările climatice generate de poluarea umană. Din fericire, este mai puțin abundentă și durabilă decât metanul și absoarbe mai puțină radiație decât aceasta.

referințe

1. Britannica, E. (s.f.). Etan. Adus de la britannica.com
2. Nes, G.V. (s.f.). Structurile cu cristale unice și densitățile electronice ale etanului, etilenei și acetilenei. Recuperat din covor
3. Site-uri, G. (s.f.). Etan: surse și chiuvete. Descărcat de pe site.google.com
4. SoftSchools. (N.d.). Formula de etan. Recuperat de la softschools.com
5. Wikipedia. (N.d.). Etan. Adus de la en.wikipedia.org