Det etan er et simpelt carbonhydrid med formlen CtoH6 med en farveløs og lugtfri naturgas, der har en meget værdifuld og diversificeret anvendelse i syntesen af ethylen. Derudover er det en af de jordgasser, der også er blevet opdaget i andre planeter og stjernekroppe omkring solsystemet. Det blev opdaget af videnskabsmanden Michael Faraday i 1834.
Blandt det store antal organiske forbindelser dannet af kulstof- og brintatomer (kendt som kulbrinter) er der dem, der er i gasform ved omgivelsestemperaturer og -tryk, som er almindeligt anvendt i adskillige industrier..
Disse kommer normalt fra den gasformige blanding kaldet "naturgas", et produkt af høj værdi for menneskeheden og udgør blandt andet alkaner af methan, ethan, propan og butan; klassificeret efter antallet af kulstofatomer i kæden.
Artikelindeks
Ethan er et molekyle med formel CtoH6, typisk set som en forening af to methylgrupper (-CH3) til dannelse af carbonhydridet i en enkelt carbon-carbon-binding. Det er også den enkleste organiske forbindelse efter metan, repræsenteret som følger:
H3C-CH3
Kulstofatomerne i dette molekyle har hybridisering af sp-typen3, så de molekylære bindinger udgør fri rotation.
Ligeledes er der et iboende fænomen med etan, der er baseret på rotation af dets molekylære struktur og den mindste energi, der kræves for at producere en 360 graders bindingsrotation, som forskere har kaldt "etanbarrieren".
Af denne grund kan etan forekomme i forskellige konfigurationer afhængigt af dens rotation, selvom dens mest stabile konformation findes, hvor hydrogenerne er overfor hinanden (som det ses i figuren).
Ethan kan let syntetiseres fra Kolbe-elektrolyse, en organisk reaktion, hvor to trin forekommer: en elektrokemisk decarboxylering (fjernelse af carboxylgruppen og frigivelse af carbondioxid) af to carboxylsyrer og kombinationen af produkterne mellemprodukter til dannelse af en kovalent binding.
Tilsvarende giver elektrolyse af eddikesyre dannelse af etan og carbondioxid, og denne reaktion bruges til at syntetisere førstnævnte..
Oxidationen af eddikesyreanhydrid ved indvirkning af peroxider, et koncept svarende til Kolbes elektrolyse, resulterer også i dannelsen af etan..
På samme måde kan den effektivt adskilles fra naturgas og metan ved en flydende proces ved at anvende kryogene systemer til at fange denne gas og adskille den fra blandinger med andre gasser..
Turboekspansionsprocessen foretrækkes til denne rolle: gasblandingen ledes gennem en turbine og genererer en ekspansion af den samme, indtil dens temperatur falder under -100 ºC.
Allerede på dette tidspunkt kan blandingskomponenterne differentieres, så den flydende etan vil blive adskilt fra den gasformige methan og de andre arter, der er involveret i brugen af en destillation.
Ethan forekommer i naturen som en lugtfri og farveløs gas ved standardtryk og temperaturer (1 atm og 25 ° C). Det har et kogepunkt på -88,5 ° C og et smeltepunkt på -182,8 ° C. Det påvirkes heller ikke af eksponering for stærke syrer eller baser..
Ethanmolekyler er symmetriske i konfiguration og har svage tiltrækningskræfter, der holder dem sammen, kaldet dispersionskræfter..
Når etan forsøges at opløses i vand, er de attraktive kræfter, der dannes mellem gas og væske, meget svage, så det er meget vanskeligt for etan at binde sig til vandmolekyler..
Af denne grund er opløseligheden af etan betydeligt lav og stiger lidt, når systemtrykket hæves..
Ethan kan størknes, hvilket resulterer i dannelsen af ustabile ethankrystaller med en kubisk krystallinsk struktur..
Med et fald i temperaturen ud over -183,2 ºC bliver denne struktur monoklinisk, hvilket øger dets molekylers stabilitet.
Selvom det ikke er meget brugt som brændstof, kan dette carbonhydrid bruges i forbrændingsprocesser til at generere kuldioxid, vand og varme, hvilket er repræsenteret som følger:
2 CtoH6 + 7Oto → 4COto + 6HtoO + 3120 kJ
Der er også muligheden for at forbrænde dette molekyle uden overskydende ilt, som er kendt som "ufuldstændig forbrænding", og som resulterer i dannelsen af amorft kulstof og kulilte i en uønsket reaktion, afhængigt af mængden af anvendt ilt.
2 CtoH6 + 3Oto → 4C + 6HtoO + varme
2 CtoH6 + 4. pladsto → 2C + 2CO + 6HtoO + varme
2 CtoH6 + 5Oto → 4CO + 6HtoO + varme
I dette område forekommer forbrændingen ved en række frie radikalereaktioner, der er nummereret i hundreder af forskellige reaktioner. For eksempel kan der i ufuldstændige forbrændingsreaktioner dannes forbindelser såsom formaldehyd, acetaldehyd, methan, methanol og ethanol..
Dette vil afhænge af de betingelser, hvorunder reaktionen finder sted, og de involverede frie radikaler. Ethylen kan også dannes ved høje temperaturer (600-900 ° C), hvilket er et meget ønsket produkt af industrien..
Ethan er til stede i atmosfæren på planeten Jorden i spor, og det mistænkes for, at mennesker har formået at fordoble denne koncentration, siden de begyndte at praktisere industrielle aktiviteter.
Forskere mener, at meget af den nuværende tilstedeværelse af etan i atmosfæren skyldes forbrænding af fossile brændstoffer, skønt den globale emission af etan er faldet med næsten halvdelen, siden produktionen af skifergassteknologier blev forbedret (en naturgaskilde).
Denne art produceres også naturligt ved indvirkning af sollys på atmosfærisk methan, som rekombinerer og danner et etanmolekyle.
Flydende etan findes på overfladen af Titan, en af Saturns måner. Dette sker i større mængde i Vid Flumina-floden, der strømmer mere end 400 kilometer mod et af dets have. Denne forbindelse er også blevet påvist på kometer og på overfladen af Pluto.
Anvendelsen af etan er hovedsageligt baseret på produktion af ethylen, det organiske produkt, der er mest anvendt i verdensproduktion, gennem en proces kendt som dampfase-krakning..
Denne proces består i at føre et tilførsel af etan fortyndet med damp til en ovn og hurtigt opvarme det uden ilt..
Reaktionen finder sted ved en ekstremt høj temperatur (mellem 850 og 900 ° C), men opholdstiden (den tid, ethanen tilbringer i ovnen) skal være kort for at reaktionen skal være effektiv. Ved højere temperaturer dannes mere ethylen.
Ethan er også blevet undersøgt som en hovedkomponent i dannelsen af basiske kemikalier. Oxidativ chlorering er en af de foreslåede processer til opnåelse af vinylchlorid (en komponent af PVC), der erstatter andre mindre økonomiske og mere komplicerede.
Endelig anvendes etan som kølemiddel i almindelige kryogene systemer, hvilket også viser evnen til at fryse små prøver i laboratoriet til analyse..
Det er en meget god erstatning for vand, som tager længere tid at afkøle sarte prøver og kan også medføre dannelse af skadelige iskrystaller..
-Ethan har evnen til at antænde, især når det binder sig med luft. Ved 3,0 til 12,5 volumenprocent etan i luft kan der dannes en eksplosiv blanding.
-Det kan begrænse iltet i luften, i hvilket det findes, og det udgør derfor en risikofaktor for kvælning for mennesker og dyr, der er til stede og udsat for.
-Ethan i frossen flydende form kan forbrænde huden alvorligt, hvis den kommer i direkte kontakt med den, og fungerer også som et kryogent medium for ethvert objekt, det rører ved, og fryser det øjeblikkeligt.
-Flydende etandampe er tungere end luft og koncentreres på jorden, dette kan udgøre en antændelsesrisiko, der kan generere en forbrændingskædereaktion.
-Indtagelse af etan kan forårsage kvalme, opkastning og indre blødninger. Indånding forårsager udover kvælning hovedpine, forvirring og humørsvingninger. Død ved hjertestop er mulig ved høje eksponeringer.
-Det repræsenterer en drivhusgas, der sammen med metan og kuldioxid bidrager til global opvarmning og klimaforandringer genereret af menneskelig forurening. Heldigvis er det mindre rigeligt og holdbart end metan og absorberer mindre stråling end metan..
Endnu ingen kommentarer