ETHANE: ISTRAKTURA, PAG-AARI, GAMIT AT PANGANIB - CHEMISTRY - 2025

Ang ethane ay isang simpleng hydrocarbon ng formula C ₂ H _{6 na} may likas na katangian ng walang kulay at walang amoy na gas na mayroong isang lubos na mahalaga at sari-saring paggamit sa synthesis ng etilena. Bilang karagdagan, ito ay isa sa mga terrestrial gas na napansin din sa iba pang mga planeta at mga katawan ng stellar sa paligid ng Solar System. Natuklasan ito ng siyentipiko na si Michael Faraday noong 1834.

Kabilang sa malaking bilang ng mga organikong compound na nabuo ng mga carbon at hydrogen atoms (na kilala bilang hydrocarbons), mayroong mga matatagpuan sa isang estado ng gas sa mga nakapaligid na temperatura at presyur, na malawakang ginagamit sa maraming industriya.

Ang mga ito ay karaniwang nagmula sa gas na pinaghalong tinatawag na "natural gas", isang produkto na may mataas na halaga para sa sangkatauhan, at bumubuo ng mga alkanes ng mitein, etane, propane at butane na uri, bukod sa iba pa; inuri ayon sa dami ng mga carbon atoms sa chain nito.

Istraktura ng kemikal

Ang Ethane ay isang molekula na may formula C ₂ H ₆ , na karaniwang nakikita bilang isang unyon ng dalawang grupo ng methyl (-CH ₃ ) upang mabuo ang hydrocarbon ng isang solong carbon-carbon bond. Ito ay, bilang karagdagan, ang pinakasimpleng organikong compound pagkatapos ng mitein, na kinakatawan bilang mga sumusunod:

H ₃ C-CH ₃

Ang mga carbon atoms sa molekulang ito ay may sp ³ type na hybridization , kaya ang mga molekulang molekular ay nagpapakita ng libreng pag-ikot.

Gayundin, mayroong isang intrinsic na kababalaghan ng ethane, na batay sa pag-ikot ng istruktura ng molekular nito at ang minimum na enerhiya na kinakailangan upang makagawa ng isang 360-degree na pag-ikot ng bono, na tinawag ng mga siyentista na "etane barrier."

Para sa kadahilanang ito, ang etane ay maaaring lumitaw sa iba't ibang mga pagsasaayos depende sa pag-ikot nito, kahit na ang pinaka-matatag na pagbabagong-anyo ay umiiral kung saan ang mga hydrogens ay kabaligtaran sa bawat isa (tulad ng nakikita sa figure).

Sa pamamagitan ng Jslipscomb, mula sa Wikimedia Commons

Synthesis ng ethane

Ang Ethane ay madaling synthesized mula sa Kolbe electrolysis, isang organikong reaksyon kung saan nangyari ang dalawang hakbang: isang electrochemical decarboxylation (pag-alis ng pangkat na carboxyl at pagpapakawala ng carbon dioxide) ng dalawang carboxylic acid, at ang pagsasama ng mga produkto mga tagapamagitan upang makabuo ng isang covalent bond.

Katulad nito, ang electrolysis ng acetic acid ay nagbibigay ng pagtaas sa pagbuo ng ethane at carbon dioxide, at ang reaksyon na ito ay ginagamit upang synthesize ang dating.

Ang oksihenasyon ng acetic anhydride sa pamamagitan ng pagkilos ng peroxides, isang konsepto na katulad ng electrolysis ng Kolbe, ay nagreresulta din sa pagbuo ng ethane.

Sa parehong paraan, maaari itong maging mahusay na mahihiwalay mula sa natural gas at mitein sa pamamagitan ng isang proseso ng pagkawalang-kilos, na gumagamit ng mga cryogen system upang makuha ang gas na ito at ihiwalay ito mula sa mga mixtures sa iba pang mga gas.

Ang proseso ng turboexpansion ay ginustong para sa papel na ito: ang pinaghalong gas ay dumaan sa isang turbine, na bumubuo ng isang pagpapalawak ng pareho, hanggang sa bumaba ang temperatura nito sa ibaba -100ºC.

Sa puntong ito, ang mga sangkap ng halo ay maaaring magkakaiba-iba, kaya ang likidong ethan ay mahihiwalay mula sa gasolina na mitein at ang iba pang mga species na kasangkot sa paggamit ng isang distillation.

Ari-arian

Ang Ethane ay nangyayari sa likas na katangian bilang isang walang amoy at walang kulay na gas sa karaniwang mga presyur at temperatura (1 atm at 25 ° C). Mayroon itong punto ng kumukulo ng -88.5 ºC, at isang natutunaw na punto ng -182.8 ºC. Gayundin, hindi ito apektado sa pamamagitan ng pagkakalantad sa mga malakas na acid o base.

Pag-iingat ng Ethane

Ang mga molekula ng Ethane ay simetriko sa pagsasaayos at may mahina na mga kaakit-akit na puwersa na magkakasama sa kanila, na tinatawag na mga pwersa ng pagkakalat.

Kapag sinubukan ang ethane na matunaw sa tubig, ang mga kaakit-akit na puwersa na nabuo sa pagitan ng gas at likido ay napakahina, kaya napakahirap para sa etana na magbigkis sa mga molekula ng tubig.

Para sa kadahilanang ito, ang solubility ng ethane ay medyo mababa, pagtaas ng kaunti kapag ang presyon ng system ay nakataas.

Ang pagkikristal ng Ethane

Ang Ethane ay maaaring mapatibay, na nagreresulta sa pagbuo ng hindi matatag na mga kristal ng etane na may isang kubiko na istraktura ng kristal.

Sa pagbaba ng temperatura na lampas -183.2 ºC, ang istraktura na ito ay nagiging monoclinic, pinatataas ang katatagan ng molekula nito.

Ang pagkasunog ng Ethane

Ang hydrocarbon na ito, kahit na hindi ito malawak na ginagamit bilang gasolina, ay maaaring magamit sa mga proseso ng pagkasunog upang makabuo ng carbon dioxide, tubig at init, na kinakatawan bilang mga sumusunod:

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

Mayroon ding posibilidad na masunog ang molekulang ito nang walang labis na oxygen, na kilala bilang "hindi kumpleto na pagkasunog", at na nagreresulta sa pagbuo ng amorphous carbon at carbon monoxide sa isang hindi kanais-nais na reaksyon, depende sa dami ng inilapat na oxygen. :

2C ₂ H ₆ + 3O ₂ → 4C + 6H ₂ O + Init

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

2C ₂ H ₆ + 5O ₂ → 4CO + 6H ₂ O + Init

Sa lugar na ito, ang pagkasunog ay nangyayari sa pamamagitan ng isang serye ng mga libreng radikal na reaksyon, na kung saan ay bilangin sa daan-daang iba't ibang mga reaksyon. Halimbawa, ang hindi kumpletong mga reaksyon ng pagkasunog ay maaaring makabuo ng mga compound tulad ng formaldehyde, acetaldehyde, mitein, methanol, at ethanol.

Ito ay depende sa mga kondisyon kung saan nangyayari ang reaksyon at ang mga libreng radikal na reaksyon na kasangkot. Ang Ethylene ay maaari ring mabuo sa mataas na temperatura (600-900 ° C), na kung saan ay isang mataas na nais na produkto ng industriya.

Ethane sa kapaligiran at sa mga kalangitan ng kalangitan

Ang Ethane ay naroroon sa kapaligiran ng planeta ng Earth sa mga bakas, at pinaghihinalaang ang mga tao ay pinamamahalaang i-doble ang konsentrasyong ito mula nang magsimula silang magsagawa ng mga pang-industriya na aktibidad.

Iniisip ng mga siyentipiko na ang karamihan sa kasalukuyang pagkakaroon ng ethane sa kapaligiran ay dahil sa pagkasunog ng mga fossil fuels, bagaman ang pandaigdigang paglabas ng ethane ay nabawasan ng halos kalahati dahil ang mga teknolohiya ng produksyon ng shale gas ay pinabuting (a likas na mapagkukunan ng gas).

Ang species na ito ay likas din na ginawa ng epekto ng sikat ng araw sa atmospera na mitein, na nag-recombine at bumubuo ng isang molekula ng etane.

Ang Ethane ay umiiral sa isang likido na estado sa ibabaw ng Titan, isa sa mga buwan ng Saturn. Nangyayari ito sa higit na dami sa ilog ng Vid Flumina, na dumadaloy nang higit sa 400 kilometro patungo sa isa sa mga dagat nito. Ang tambalang ito ay napatunayan din sa mga kometa, at sa ibabaw ng Pluto.

Aplikasyon

Paggawa ng Ethylene

Ang paggamit ng ethane ay higit sa lahat batay sa paggawa ng etilena, ang pinaka-malawak na ginagamit na organikong produkto sa paggawa ng mundo, sa pamamagitan ng isang proseso na kilala bilang singaw-phase crack.

Ang prosesong ito ay nagsasangkot ng pagpasa ng isang naka-diluted na ethane feed sa isang hurno, mabilis na pinainit nang walang oxygen.

Ang reaksyon ay nangyayari sa napakataas na temperatura (sa pagitan ng 850 at 900 ° C), ngunit ang oras ng paninirahan (ang oras na gumugugol ang etana sa pugon) ay dapat na maikli para maging epektibo ang reaksyon. Sa mas mataas na temperatura, mas maraming etilena ang nabuo.

Pangunahing pagbuo ng kemikal

Ang Ethane ay napag-aralan din bilang pangunahing sangkap sa pagbuo ng mga pangunahing kemikal. Ang Oxidative chlorination ay isa sa mga proseso na iminungkahi upang makakuha ng vinyl chloride (isang sangkap ng PVC), na pinapalitan ang iba pang mas matipid at mas kumplikado.

Kulaw

Sa wakas, ang ethane ay ginagamit bilang isang nagpapalamig sa mga karaniwang sistemang cryogen, na nagpapakita din ng kakayahang mag-freeze ng mga maliliit na sample sa laboratory para sa pagsusuri.

Ito ay isang napakahusay na kapalit para sa tubig, na tumatagal ng mas mahaba upang palamig ang mga pinong sample, at maaari ring maging sanhi ng mapanganib na mga kristal na yelo.

Mga panganib ng pagkatao

-Ethane ay may kakayahang mag-apoy, higit sa lahat kapag nagbubuklod ito sa hangin. Sa 3.0 hanggang 12.5% ​​dami ng ethane sa hangin, maaaring mabuo ang isang pagsabog.

-Maaari nitong limitahan ang oxygen sa hangin kung saan ito natagpuan, at sa kadahilanang ito ay nagtatanghal ng isang kadahilanan ng peligro para sa paghihirap para sa mga tao at hayop na naroroon at nakalantad.

-Ethane sa frozen na form ng likido ay maaaring malubhang sunugin ang balat kung ito ay ginawang direktang pakikipag-ugnay dito, at kumilos din bilang isang cryogen medium para sa anumang bagay na nahahawakan nito, nagyeyelo sa mga sandali.

-Liquid vane vapors ay mas mabibigat kaysa sa hangin at puro sa lupa, maaari itong maglahad ng isang panganib ng pag-aapoy na maaaring makabuo ng isang reaksyon ng chain ng pagkasunog.

-Ang pagpapakita ng ethane ay maaaring maging sanhi ng pagduduwal, pagsusuka at panloob na pagdurugo. Ang paglanghap, bilang karagdagan sa pag-iipon, ay nagiging sanhi ng pananakit ng ulo, pagkalito, at mga swings ng mood. Ang kamatayan mula sa pag-aresto sa puso ay posible sa mataas na exposures.

Ito ay kumakatawan sa isang greenhouse gas na, kasama ang mitein at carbon dioxide, ay nag-aambag sa pandaigdigang pag-init at pagbabago ng klima na nilikha ng polusyon ng tao. Sa kabutihang palad, ito ay hindi gaanong sagana at matibay kaysa sa mitein, at sumisipsip ng mas kaunting radiation kaysa sa mitein.

Mga Sanggunian

1. Britannica, E. (nd). Ethane. Nakuha mula sa britannica.com
2. Nes, GV (nd). Ang mga istruktura ng solong-kristal at mga pamamahagi ng electron density ng ethane, ethylene at acetylene. Nabawi mula sa rug.nl
3. Mga Site, G. (sf). Ethane: Mga Pinagmumulan at Sinks. Nakuha mula sa sites.google.com
4. Mga SoftSchools. (sf). Formula ng Ethane. Nabawi mula sa softschools.com
5. Wikipedia. (sf). Ethane. Nakuha mula sa en.wikipedia.org