- Cấu tạo hóa học
- Tổng hợp etan
- Tính chất
- Tính hòa tan trong etan
- Kết tinh etan
- Đốt etane
- Ethane trong khí quyển và trong các thiên thể
- Các ứng dụng
- Sản xuất etylen
- Sự hình thành hóa học cơ bản
- Môi chất lạnh
- Rủi ro về etan
- Người giới thiệu
Các etan là một hydrocacbon đơn giản công thức C 2 H 6 với bản chất của không màu và khí không mùi có một ứng dụng rất có giá trị và đa dạng trong quá trình tổng hợp của ethylene. Ngoài ra, nó là một trong những loại khí trên cạn cũng đã được phát hiện ở các hành tinh và thiên thể sao khác xung quanh Hệ Mặt trời. Nó được phát hiện bởi nhà khoa học Michael Faraday vào năm 1834.
Trong số lượng lớn các hợp chất hữu cơ được tạo thành bởi các nguyên tử cacbon và hydro (được gọi là hydrocacbon), có những hợp chất được tìm thấy ở trạng thái khí ở nhiệt độ và áp suất xung quanh, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Chúng thường đến từ hỗn hợp khí được gọi là "khí tự nhiên", một sản phẩm có giá trị cao đối với con người, và tạo nên các ankan thuộc loại mêtan, etan, propan và butan, cùng những loại khác; được phân loại theo số lượng nguyên tử cacbon trong chuỗi của nó.
Cấu tạo hóa học
Ethane là một phân tử có công thức C 2 H 6 , thường được xem là sự liên kết của hai nhóm metyl (-CH 3 ) để tạo thành hydrocacbon của một liên kết cacbon-cacbon đơn. Ngoài ra, nó là hợp chất hữu cơ đơn giản nhất sau metan, được biểu diễn như sau:
H 3 C-CH 3
Các nguyên tử cacbon trong phân tử này có kiểu lai hóa sp 3 nên các liên kết phân tử có chuyển động quay tự do.
Tương tự, có một hiện tượng nội tại của etan, dựa trên chuyển động quay của cấu trúc phân tử của nó và năng lượng tối thiểu cần thiết để tạo ra chuyển động quay liên kết 360 độ, mà các nhà khoa học gọi là "rào cản etan".
Vì lý do này, etan có thể xuất hiện trong các cấu hình khác nhau tùy thuộc vào chuyển động quay của nó, mặc dù cấu hình ổn định nhất của nó tồn tại ở nơi các hydro đối diện nhau (như được thấy trong hình).
Bởi Jslipscomb, từ Wikimedia Commons
Tổng hợp etan
Ethane có thể được tổng hợp dễ dàng từ điện phân Kolbe, một phản ứng hữu cơ trong đó xảy ra hai bước: khử cacboxyl điện hóa (loại bỏ nhóm cacboxyl và giải phóng cacbon đioxit) của hai axit cacboxylic, và sự kết hợp của các sản phẩm chất trung gian để tạo liên kết cộng hóa trị.
Tương tự, quá trình điện phân axit axetic dẫn đến sự hình thành etan và cacbon đioxit, và phản ứng này được sử dụng để tổng hợp phản ứng cũ.
Quá trình oxy hóa anhydrit axetic bằng tác dụng của peroxit, một khái niệm tương tự như quá trình điện phân của Kolbe, cũng dẫn đến sự hình thành etan.
Theo cách tương tự, nó có thể được tách một cách hiệu quả khỏi khí tự nhiên và mêtan bằng quá trình hóa lỏng, sử dụng các hệ thống đông lạnh để thu giữ khí này và tách nó khỏi hỗn hợp với các khí khác.
Quá trình giãn nở turbo được ưu tiên cho vai trò này: hỗn hợp khí được đi qua một tuabin, tạo ra sự giãn nở giống nhau, cho đến khi nhiệt độ của nó giảm xuống dưới -100ºC.
Tại thời điểm này, các thành phần của hỗn hợp có thể được phân biệt, do đó etan lỏng sẽ được tách ra khỏi khí metan và các thành phần khác liên quan đến việc sử dụng phương pháp chưng cất.
Tính chất
Ethane xuất hiện trong tự nhiên dưới dạng khí không mùi và không màu ở áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn (1 atm và 25 ° C). Nó có điểm sôi -88,5 ºC và điểm nóng chảy -182,8 ºC. Ngoài ra, nó không bị ảnh hưởng khi tiếp xúc với axit hoặc bazơ mạnh.
Tính hòa tan trong etan
Các phân tử etan có cấu hình đối xứng và có lực hút yếu giữ chúng lại với nhau, được gọi là lực phân tán.
Khi etan được cố gắng hòa tan trong nước, lực hấp dẫn hình thành giữa chất khí và chất lỏng rất yếu, do đó etan rất khó liên kết với các phân tử nước.
Vì lý do này, độ hòa tan của etan thấp đáng kể, tăng nhẹ khi tăng áp suất của hệ thống.
Kết tinh etan
Ethane có thể bị đông đặc, dẫn đến việc hình thành các tinh thể etan không bền với cấu trúc tinh thể lập phương.
Với sự giảm nhiệt độ vượt quá -183,2 ºC, cấu trúc này trở nên đơn tà, làm tăng tính ổn định của phân tử.
Đốt etane
Hydrocacbon này, ngay cả khi nó không được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu, có thể được sử dụng trong quá trình đốt cháy để tạo ra carbon dioxide, nước và nhiệt, được biểu diễn như sau:
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3 120 kJ
Cũng có khả năng đốt cháy phân tử này mà không có oxy dư thừa, được gọi là "quá trình cháy không hoàn toàn", và dẫn đến việc hình thành carbon vô định hình và carbon monoxide trong một phản ứng không mong muốn, tùy thuộc vào lượng oxy được đưa vào. :
2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + Nhiệt
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + Nhiệt
2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + Nhiệt
Trong lĩnh vực này, sự đốt cháy xảy ra bởi một loạt các phản ứng gốc tự do, được đánh số trong hàng trăm phản ứng khác nhau. Ví dụ, phản ứng cháy không hoàn toàn có thể tạo thành các hợp chất như fomandehit, axetanđehit, metan, metanol và etanol.
Điều này sẽ phụ thuộc vào các điều kiện mà phản ứng xảy ra và các phản ứng gốc tự do tham gia. Ethylene cũng có thể được hình thành ở nhiệt độ cao (600-900 ° C), là một sản phẩm rất được mong muốn trong ngành công nghiệp.
Ethane trong khí quyển và trong các thiên thể
Ethane hiện diện trong bầu khí quyển của hành tinh Trái đất dưới dạng dấu vết, và người ta nghi ngờ rằng con người đã tăng gấp đôi nồng độ này kể từ khi họ bắt đầu thực hành các hoạt động công nghiệp.
Các nhà khoa học nghĩ rằng phần lớn sự hiện diện hiện tại của etan trong khí quyển là do quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, mặc dù lượng phát thải etan toàn cầu đã giảm gần một nửa kể từ khi công nghệ sản xuất khí đá phiến được cải tiến (a nguồn khí tự nhiên).
Loài này cũng được tạo ra một cách tự nhiên do tác động của ánh sáng mặt trời với mêtan trong khí quyển, chúng tái kết hợp và tạo thành phân tử etan.
Ethane tồn tại ở trạng thái lỏng trên bề mặt Titan, một trong những mặt trăng của Sao Thổ. Điều này xảy ra với số lượng lớn hơn ở sông Vid Flumina, chảy hơn 400 km về phía một trong những vùng biển của nó. Hợp chất này cũng đã được chứng minh trên sao chổi và trên bề mặt của sao Diêm Vương.
Các ứng dụng
Sản xuất etylen
Việc sử dụng etan chủ yếu dựa vào việc sản xuất etylen, sản phẩm hữu cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong sản xuất trên thế giới, thông qua một quá trình được gọi là cracking pha hơi.
Quá trình này liên quan đến việc đưa thức ăn etan pha loãng bằng hơi nước vào lò nung, làm nóng nhanh chóng mà không cần oxy.
Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cực cao (từ 850 đến 900 ° C), nhưng thời gian lưu trú (thời gian etan ở trong lò) phải ngắn để phản ứng có hiệu quả. Ở nhiệt độ cao hơn, etylen được tạo ra nhiều hơn.
Sự hình thành hóa học cơ bản
Ethane cũng đã được nghiên cứu như một thành phần chính trong việc hình thành các hóa chất cơ bản. Quá trình clo hóa oxy hóa là một trong những quy trình được đề xuất để thu được vinyl clorua (một thành phần của PVC), thay thế những quy trình khác kém kinh tế hơn và phức tạp hơn.
Môi chất lạnh
Cuối cùng, etan được sử dụng làm chất làm lạnh trong các hệ thống đông lạnh thông thường, cũng cho thấy khả năng làm đông các mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm để phân tích.
Nó là một chất thay thế rất tốt cho nước, mất nhiều thời gian hơn để làm nguội các mẫu tinh vi và cũng có thể hình thành các tinh thể đá có hại.
Rủi ro về etan
-Ethane có khả năng bốc cháy, chủ yếu khi nó liên kết với không khí. Ở 3,0 đến 12,5% thể tích etan trong không khí, một hỗn hợp nổ có thể tạo thành.
-Nó có thể hạn chế lượng oxy trong không khí mà nó được tìm thấy, và vì lý do này, nó có nguy cơ gây ngạt thở cho người và động vật có mặt và tiếp xúc.
- Ethane ở dạng lỏng đông lạnh có thể làm bỏng da nghiêm trọng nếu nó tiếp xúc trực tiếp với nó, và cũng hoạt động như một phương tiện đông lạnh cho bất kỳ vật thể nào nó chạm vào, làm nó đóng băng trong giây lát.
- Hơi etan lỏng nặng hơn không khí và tập trung trên mặt đất, điều này có thể gây ra nguy cơ bắt lửa có thể tạo ra phản ứng dây chuyền đốt cháy.
-Nhiễm etan có thể gây buồn nôn, nôn mửa và chảy máu trong. Hít phải, ngoài việc gây ngạt thở, còn gây đau đầu, lú lẫn và thay đổi tâm trạng. Có thể tử vong do ngừng tim khi phơi nhiễm nhiều.
-Nó đại diện cho một loại khí nhà kính, cùng với mêtan và carbon dioxide, góp phần vào sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu do ô nhiễm của con người. May mắn thay, nó ít dồi dào và bền hơn metan, và hấp thụ ít bức xạ hơn metan.
Người giới thiệu
- Britannica, E. (nd). Etane. Lấy từ britannica.com
- Nes, GV (nd). Cấu trúc đơn tinh thể và sự phân bố mật độ electron của etan, etylen và axetylen. Đã khôi phục từ rug.nl
- Trang web, G. (sf). Ethane: Nguồn và Chìm. Lấy từ sites.google.com
- SoftSchools. (sf). Công thức etan. Được khôi phục từ softschools.com
- Wikipedia. (sf). Etane. Lấy từ en.wikipedia.org