- Kemiallinen rakenne
- Etaanin synteesi
- ominaisuudet
- Etaaniliukoisuus
- Etaanin kiteytys
- Etaanin palaminen
- Etaani ilmakehässä tai taivaankappaleissa
- Sovellukset
- Eteenin tuotanto
- Kemiallinen perusmuodostus
- jäähdytysaine
- Etaanin vaarat
- Viitteet
Etaani on yksinkertainen hiilivety, jolla on kaava C 2 H 6, jossa on luonteeltaan väritön ja hajuton kaasua, jolla on erittäin arvokas ja monipuolinen käyttö synteesissä eteeniä. Lisäksi se on yksi maanpäällisistä kaasuista, joka on havaittu myös muilla aurinkojärjestelmän ympärillä olevissa planeetoissa ja tähtikappaleissa. Tutkija Michael Faraday löysi sen vuonna 1834.
Hiili- ja vetyatomien (tunnetaan hiilivedyinä) muodostamien suurten orgaanisten yhdisteiden joukossa on sellaisia, joita ympäristön lämpötiloissa ja paineissa esiintyy kaasumaisessa tilassa ja joita käytetään laajalti monilla teollisuudenaloilla.
Nämä tulevat yleensä "luonnonkaasuna" kutsutusta kaasumaisesta seoksesta, joka on ihmisille erittäin arvokas tuote, ja ne muodostavat mm. Metaani-, etaani-, propaani- ja butaanityyppisiä alkaaneja; luokitellaan hiiliatomien määrän mukaan ketjussa.
Kemiallinen rakenne
Etaani on molekyyli, jolla on kaava C 2 H 6, tyypillisesti nähdään liitto kahdella metyyliryhmällä (CH 3) muodostamiseksi hiilivety yhden hiili-hiili-sidos. Se on lisäksi yksinkertaisin orgaaninen yhdiste metaanin jälkeen, joka esitetään seuraavasti:
H 3 C-CH 3
Hiiliatomien tämä molekyyli on sp 3 tyyppi hybridisaatio, joten molekyylisidokset osoittavat vapaan pyörimisen.
Samoin esiintyy luontaisesti etaani, joka perustuu sen molekyylirakenteen kiertoon ja minimienergiaan, joka vaaditaan 360 asteen sidoksen rotaation tuottamiseksi, jota tutkijat ovat kutsuneet "etaaniesteeksi".
Tästä syystä etaani voi esiintyä erilaisissa kokoonpanoissa riippuen sen pyörimisestä, vaikkakin sen vakain konformaatio esiintyy siellä, missä vedyt ovat vastakkaisia (kuten kuvassa).
Kirjoittanut Jslipscomb, Wikimedia Commonsista
Etaanin synteesi
Etaani voidaan syntetisoida helposti Kolben elektrolyysistä, orgaanisesta reaktiosta, jossa tapahtuu kaksi vaihetta: kahden karboksyylihapon sähkökemiallinen dekarboksylointi (karboksyyliryhmän poistaminen ja hiilidioksidin vapautuminen) ja tuotteiden yhdistelmä välituotteet kovalenttisen sidoksen muodostamiseksi.
Samoin etikkahapon elektrolyysi saa aikaan etaanin ja hiilidioksidin muodostumisen, ja tätä reaktiota käytetään syntetisoimaan entinen.
Etikkahappoanhydridin hapettuminen peroksidien vaikutuksella, samanlainen käsite kuin Kolben elektrolyysi, johtaa myös etaanin muodostumiseen.
Samalla tavalla se voidaan erottaa tehokkaasti maakaasusta ja metaanista nesteytysprosessilla hyödyntämällä kryogeenisiä järjestelmiä tämän kaasun sieppaamiseksi ja erottamiseksi seoksista muiden kaasujen kanssa.
Turboekspansioprosessi on edullinen tässä roolissa: kaasuseos johdetaan turbiinin läpi tuottaen saman laajennuksen, kunnes sen lämpötila laskee alle -100 ° C.
Jo tässä vaiheessa seoksen komponentit voidaan erottaa, joten nestemäinen etaani erotetaan kaasumaisesta metaanista ja muista lajeista, jotka liittyvät tislauksen käyttöön.
ominaisuudet
Etaania esiintyy luonnossa hajuttomana ja värittömänä kaasuna normaaleissa paineissa ja lämpötiloissa (1 atm ja 25 ° C). Sen kiehumispiste on -88,5 ºC ja sulamispiste -182,8 ºC. Siihen ei myöskään vaikuta altistuminen vahvoille hapoille tai emäksille.
Etaaniliukoisuus
Etaanimolekyylit ovat muodoltaan symmetrisiä ja niillä on heikot houkuttelevat voimat, jotka pitävät niitä yhdessä, nimeltään dispersiovoimat.
Kun etaania yritetään liuottaa veteen, kaasun ja nesteen välille muodostuvat houkuttelevat voimat ovat erittäin heikkoja, joten etaanin on erittäin vaikea sitoutua vesimolekyyleihin.
Tästä syystä etaanin liukoisuus on huomattavasti heikko, nouseen hiukan järjestelmän paineen noustessa.
Etaanin kiteytys
Etaani voi jähmettyä, mikä johtaa epästabiilien etaanikiteiden muodostumiseen kuutiometriäisella kiteisellä rakenteella.
Kun lämpötila laskee yli -183,2 ºC, tästä rakenteesta tulee monokliininen, mikä lisää sen molekyylin stabiilisuutta.
Etaanin palaminen
Tätä hiilivetyä, vaikka sitä ei käytetä laajalti polttoaineena, voidaan käyttää palamisprosesseissa hiilidioksidin, veden ja lämmön tuottamiseksi, joka esitetään seuraavasti:
2C 2 H 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3 120 kJ
On myös mahdollisuus polttaa tämä molekyyli ilman ylimääräistä happea, joka tunnetaan nimellä "epätäydellinen palaminen" ja joka johtaa amorfisen hiilen ja hiilimonoksidin muodostumiseen ei-toivotussa reaktiossa käytetyn hapen määrästä riippuen.:
2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + Heat
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + Heat
2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + Heat
Tällä alueella palaminen tapahtuu sarjassa vapaiden radikaalien reaktioita, jotka on numeroitu satoihin eri reaktioihin. Esimerkiksi epätäydelliset palamisreaktiot voivat muodostaa yhdisteitä, kuten formaldehydiä, asetaldehydiä, metaania, metanolia ja etanolia.
Tämä riippuu olosuhteista, joissa reaktio tapahtuu, ja mukana olevista vapaiden radikaalien reaktioista. Eteeniä voidaan muodostaa myös korkeissa lämpötiloissa (600-900 ° C), mikä on teollisuuden erittäin haluttu tuote.
Etaani ilmakehässä tai taivaankappaleissa
Etaani on läsnä maapallon ilmakehässä jälkikäteen, ja epäillään, että ihmiset ovat onnistuneet kaksinkertaistamaan tämän pitoisuuden siitä lähtien, kun he aloittivat harjoittaa teollista toimintaa.
Tutkijoiden mielestä suurin osa nykyisestä etaanin läsnäolosta ilmakehässä johtuu fossiilisten polttoaineiden palamisesta, vaikka etaanipäästöt maailmanlaajuisesti ovat vähentyneet lähes puoleen siitä, kun liuskekaasun tuotantoteknologiaa on parannettu (a maakaasun lähde).
Tämä laji syntyy myös luonnollisesti auringonvalon vaikutuksesta ilmakehän metaaniin, joka yhdistää ja muodostaa etaanimolekyylin.
Etaani on nestemäisessä tilassa Titanin pinnalla, joka on yksi Saturnuksen kuista. Tätä esiintyy suuremmassa määrin Vid Flumina -joessa, joka virtaa yli 400 kilometriä kohti yhtä sen meristä. Tämä yhdiste on todistettu myös komeetoissa ja Pluton pinnalla.
Sovellukset
Eteenin tuotanto
Etaanin käyttö perustuu pääasiassa eteenin tuotantoon, joka on maailman tuotannossa eniten käytetty orgaaninen tuote, prosessilla, joka tunnetaan höyryfaas krakkaamalla.
Tämä prosessi sisältää höyryllä laimennetun etaanisyötön johtamisen uuniin, sen kuumentamisen nopeasti ilman happea.
Reaktio tapahtuu erittäin korkeassa lämpötilassa (välillä 850 - 900 ° C), mutta viipymisajan (ajan, jonka etaani kuluttaa uunissa) on oltava lyhyt, jotta reaktio olisi tehokas. Korkeammissa lämpötiloissa syntyy enemmän eteeniä.
Kemiallinen perusmuodostus
Etaania on tutkittu myös pääkomponenttina peruskemikaalien muodostumisessa. Oksidatiivinen klooraus on yksi prosesseista, joita ehdotetaan vinyylikloridin (PVC: n komponentti) saamiseksi korvaamaan muita vähemmän taloudellisia ja monimutkaisempia.
jäähdytysaine
Lopuksi, etaania käytetään kylmäaineena tavallisissa kryogeenisissä järjestelmissä, mikä osoittaa myös kyvyn jäädyttää pieniä näytteitä laboratoriossa analysointia varten.
Se on erittäin hyvä veden korvike, joka vie kauemmin herkkien näytteiden jäähdyttämiseen ja voi myös aiheuttaa haitallisten jääkiteiden muodostumisen.
Etaanin vaarat
-Etaanilla on kyky syttyä, lähinnä kun se sitoutuu ilmaan. Pituudella 3,0 - 12,5 tilavuusprosenttia etaania ilmassa voi muodostua räjähtävä seos.
-Se voi rajoittaa hapen määrää ilmassa, josta se löytyy, ja tästä syystä se on läsnä olevien ja altistuneiden ihmisten ja eläinten tukehtumisvaara.
- Jäädytetyssä nestemäisessä muodossa oleva metaani voi vahingoittaa ihoa vakavasti, jos se joutuu suoraan kosketukseen sen kanssa, ja se toimii myös kryogeenisena väliaineena kaikille kohteille, joita se koskettaa, jäädyttäen hetkessä.
Nestemäiset etaanihöyryt ovat ilmaa raskaampia ja keskittyvät maahan. Tämä voi aiheuttaa syttymisriskin, joka voi aiheuttaa palamisketjureaktion.
-Etaanin nieleminen voi aiheuttaa pahoinvointia, oksentelua ja sisäistä verenvuotoa. Hengitys aiheuttaa tukehtumisen lisäksi päänsärkyä, sekavuutta ja mielialan heilahteluita. Kuolema sydämenpysähdyksestä on mahdollista suurella altistuksella.
-Se edustaa kasvihuonekaasua, joka yhdessä metaanin ja hiilidioksidin kanssa myötävaikuttaa ilmaston lämpenemiseen ja ihmisten pilaantumisen aiheuttamiin ilmastonmuutoksiin. Onneksi se on vähemmän runsas ja kestävä kuin metaani ja absorboi vähemmän säteilyä kuin metaani.
Viitteet
- Britannica, E. (toinen). Etaani. Haettu osoitteesta britannica.com
- Nes, GV (toinen). Etaanin, eteenin ja asetyleenin yksikristallirakenteet ja elektronitiheysjakaumat. Palautettu rug.nl: stä
- Sites, G. (sf). Etaani: Lähteet ja nieluja. Haettu osoitteesta sites.google.com
- SoftSchools. (SF). Etaanikaava. Palautettu softschools.com-sivustolta
- Wikipedia. (SF). Etaani. Haettu osoitteesta en.wikipedia.org