מבנה אתני, תכונות, שימושים וסיכונים



ה אתאן הוא פחמימנים פשוטים של נוסחה C2ח6 עם אופי של גז חסר ריח וחסר ריח בעל ערך רב ומגוון להשתמש בסינתזה של אתילן. בנוסף, זהו אחד של גזים יבשתיים כי יש גם זוהה כוכבי לכת אחרים וגופים כוכב סביב מערכת השמש. הוא התגלה על ידי המדען מייקל פאראדיי בשנת 1834.

בין מספר רב של תרכובות אורגניות נוצר על ידי אטומי פחמן ומימן (המכונה פחמימנים), יש כאלה שנמצאים במצב גזי בטמפרטורות ולחצים הסביבה, אשר משמשים בתעשיות רבות מאוד.

אלה באים בדרך כלל מתערובת הגז הנקראת "גז טבעי", מוצר בעל ערך גבוה לאנושות, ומרכיבים את מתאן מסוג מתאן, אתאן, פרופן ובוטאן, בין היתר; מסווגים לפי כמות אטומי הפחמן בשרשרת.

אינדקס

  • מבנה כימי 
    • 1.1 סינתזה של אתאן
  • 2 מאפיינים
    • 2.1 מסיסות של אתאן
    • 2.2 התגבשות האתאן
    • 2.3 שרפה של אתאן
    • 2.4 אתאן באטמוספירה ובגופים שמימיים
  • 3 שימושים
    • 3.1 ייצור אתילן
    • 3.2 הכשרה של כימיקלים בסיסיים
    • 3.3 קירור
  • 4 סיכונים של אתאן
  • 5 הפניות

מבנה כימי 

אתאן הוא מולקולה עם נוסחה C2ח6, בדרך כלל לראות איחוד של שתי קבוצות מתיל (-CH3) כדי ליצור פחמימנים של קשר פחמן פחמן פשוטה. זהו גם המתחם האורגני הפשוט ביותר לאחר מתאן, המיוצג כדלקמן:

ח3C-CH3

לאטומי הפחמן במולקולה זו יש הכלאה של sp3, כך שהקשרים המולקולריים מהווים סיבוב חופשי.

כמו כן, קיימת תופעה מהותית של אתאן, אשר מבוססת על הסיבוב של המבנה המולקולרי שלה ואת האנרגיה המינימאלית הנדרשת כדי לייצר סיבוב של קישור 360, אשר מדענים בשם "מחסום אתאן".

מסיבה זו, אתאן יכול להתרחש בתצורות שונות על פי סיבובו, למרות שקונפורמציה יציבה יותר שלו קיימת כאשר ההידרוגנים נמצאים זה מול זה (כפי שמוצג בתרשים).

סינתזה של אתאן

אתאן יכול להיות מסונתז בקלות מן אלקטרוליזה קולבה, תגובה אורגנית שבו שני צעדים להתרחש: An decarboxylation אלקטרוכימיים (הסרת קבוצת carboxyl ושחרור פחמן דו חמצני) של שתי חומצות קרבוקסיליות, ומוצרי שילוב ביניים כדי ליצור קשר קוולנטי.

באופן דומה, אלקטרוליזה של חומצה אצטית מוביל להיווצרות של אתאן ופחמן דו חמצני, ואת התגובה הזו משמשת כדי לסנתז את הראשון.

חמצון של אנהידריד אצטית על ידי פעולה של פרוקסידים, מושג דומה לזה של אלקטרוליזה של Kolbe, גם תוצאות היווצרות של אתאן.

באותו אופן, ניתן להפריד אותו ביעילות מ גז טבעי ומתאן על ידי תהליך ניזול, באמצעות מערכות cryogenic ללכוד גז זה ולהפריד אותו מתערובות עם גזים אחרים..

התהליך של הטורבינה expanders עדיף עבור תפקיד זה: הוא עבר את תערובת הגז באמצעות טורבינה, יצירת רחבה של אותו, עד שהטמפרטורה יורדת מתחת -100 ° C.

כבר בשלב זה, ניתן להבחין במרכיבי התערובת, כך שהאתאן הנוזלי יופרד מהמתאן הגזי והמינים האחרים הכרוכים בשימוש בזיקוק.

מאפיינים

אתאן מתרחש בטבע כגז חסר ריח וחסר צבע בלחצים ובטמפרטורות סטנדרטיים (1 atm ו- 25 ° C). יש נקודת רתיחה של -88.5 מעלות צלזיוס, ונקודת התכה של -1.88 מעלות צלזיוס. בנוסף, הוא אינו מושפע מחשיפה לחומצות או לבסיסים חזקים.

מסיסות אתנול

המולקולות של אתאן הן בעלות תצורה סימטרית ויש להן כוחות משיכה חלשים ששומרים אותן יחד, הנקראות כוחות פיזור.

כאשר אתאן ניסו להתמוסס במים, כוחות המשיכה שנוצרו בין הגז לנוזל חלשים מאוד, כך שקשה מאוד להצטרף לאתאן עם מולקולות מים.

מסיבה זו, מסיסות של אתאן הוא נמוך באופן משמעותי, עולה מעט כאשר הלחץ במערכת עולה.

התגבשות האתאן

אתאן יכול להיות מוצק, וכתוצאה מכך היווצרות גבישים אתניים יציבים עם מבנה גבישי מעוקב.

עם ירידה בטמפרטורה מעבר ל -183.2 מעלות צלזיוס, מבנה זה הופך למונוקליני, דבר המגביר את יציבות המולקולה.

אתאן שרפה

פחמימנים אלו, למרות שאינם בשימוש נרחב כדלק, יכולים לשמש בתהליכי הבעירה ליצירת פחמן דו חמצני, מים וחום, המיוצגים כדלקמן:

2 ג2ח6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O + 3120 kJ

אפשר גם לשרוף מולקולה זו ללא חמצן עודף, אשר ידוע בשם "שריפה בלתי שלמה" ו וכתוצאה מכך ההיווצרות של פחמן אמורפי פחמן חד חמצני תגובה רצויה כערך החמצן You

2 ג2ח6 + 3O2 → 4C + 6H2O + חום

2 ג2ח6 + 4O2 → 2C + 2CO + 6H2O + חום

2 ג2ח6 + 5O2 → 4CO + 6H2O + חום

באזור זה, בעירה מתרחשת באמצעות סדרה של תגובות רדיקלים חופשיים, אשר ממוספרים מאות תגובות שונות. לדוגמה, תרכובות כגון פורמלדהיד, אצטאלדהיד, מתאן, מתנול ואתנול יכול להיווצר בתגובות בעירה לא שלמות..

זה יהיה תלוי בתנאים שבהם מתרחשת התגובה ואת תגובות רדיקלים חופשיים המעורבים. אתילן יכול גם להיווצר בטמפרטורות גבוהות (600-900 ºC), שהוא מוצר מבוקש ביותר על ידי התעשייה.

אתאן באטמוספירה ובגופים שמימיים

אתאן נמצא באטמוספרה של כדור הארץ עקבות, והוא חשוד כי האדם הצליח להכפיל את הריכוז הזה מאז שהוא התחיל לתרגל פעילויות תעשייתיות.

מדענים סבורים כי חלק ניכר מהנוכחות הנוכחית של אתאן באטמוספרה נובעת משריפת דלקים פוסיליים, אם כי הפליטה העולמית של אתאן ירדה כמעט בחצי מאז שפוצצו טכנולוגיות הפקת הגז מפצלי שמן (א) מקור גז טבעי).

מין זה מיוצר גם באופן טבעי על ידי ההשפעה של קרני השמש על מתאן אטמוספרי, אשר recombines ויוצר מולקולה של אתאן.

אתאן קיים במצב נוזל על פני טיטאן, אחד הירחים של שבתאי. זה קורה בכמות גדולה יותר של נהר Vid Flumina, אשר זורם עבור יותר מ 400 ק"מ לכיוון אחד הימים שלה. זה גם הוכיח מתחם זה על שביטים, ועל פני השטח של פלוטו.

שימושים

ייצור אתילן

השימוש באתאן מבוסס בעיקר על ייצור של אתילן, המוצר האורגני הנפוץ ביותר בייצור עולמי, באמצעות תהליך המכונה פיצוח קיטור..

תהליך זה מורכב של העברת הזנה של אתאן מדוללת עם קיטור לתנור, חימום אותו במהירות ללא חמצן.

התגובה מתרחשת בטמפרטורה גבוהה מאוד (בין 850 ל 900 מעלות צלזיוס), אבל זמן המגורים (הזמן המושקע על ידי אתאן בתוך התנור) חייב להיות קצר התגובה תהיה יעילה. בטמפרטורות גבוהות יותר, אתילן יותר נוצר.

הכשרה של כימיקלים בסיסיים

אתאן נלמד גם כמרכיב עיקרי בהיווצרות של כימיקלים בסיסיים. כלור חמצון הוא אחד התהליכים המוצעים כדי להשיג כלוריד ויניל (רכיב של PVC), החלפת פחות יקר ומורכב יותר.

קירור

לבסוף, אתאן משמש קירור במערכות cryogenic נפוץ, גם מראה את היכולת להקפיא דגימות קטנות במעבדה לניתוח.

זה תחליף טוב מאוד למים, אשר לוקח זמן רב יותר כדי לקרר את הדגימות עדין, והוא יכול גם ליצור היווצרות של גבישי קרח מזיקים.

סיכונים אתניים

-אתאן יש את היכולת להצית, במיוחד כאשר הוא נקשר עם האוויר. באחוזים של 3.0 עד 12.5% ​​נפח של אתאן באוויר, תערובת נפץ עשוי להיווצר.

-זה יכול להגביל את החמצן באוויר שבו הוא נמצא, ומסיבה זו הוא מהווה גורם סיכון של מחנק עבור אנשים ובעלי חיים, כי הם חשופים.

-אתאן במצב נוזלי קפוא יכול לשרוף את העור במידה חמורה אם הוא בא במגע ישיר עם זה, וגם לשמש מדיום קריוגני לכל חפץ שהוא נוגע בו, מקפיא אותו ברגעים.

-אדים של אתאן נוזלי הם כבדים יותר מאשר באוויר מרוכזים על הקרקע, זה יכול להציג את הסיכון של הצתה שיכולה ליצור שרפה התגובה שרשרת.

-בליעת האתאן עלולה לגרום לבחילה, להקאה ולדימום פנימי. שאיפה, בנוסף חנק, גורם לכאבי ראש, בלבול מצבי רוח. מוות בשל דום לב אפשרי בחשיפה גבוהה.

-הוא מייצג גז חממה, יחד עם מתאן ופחמן דו חמצני, תורם התחממות כדור הארץ ושינויי האקלים שנוצר על ידי זיהום האדם. למרבה המזל, זה פחות שופע ועמיד יותר מתאן, וקליטת פחות קרינה מזה.

הפניות

  1. בריטניקה, א '(s.f.). אתאן. מקור: britannica.com
  2. Nes, G. V. (s.f.). מבנים חד-גבישיים והפצת צפיפות אלקטרונים של אתאן, אתילן ואצטילן. משוחזר מ rug.nl
  3. אתרים, ג '(s.f.). אתאן: מקורות וכיורים. מאוחזר מ- sites.google.com
  4. סופט-סקולס. (s.f.). פורמולה אתנית. משוחזר מ softschools.com
  5. ויקיפדיה. (s.f.). אתאן. מקור: en.wikipedia.org