ETAN: STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK OG RISIKO - KJEMI - 2026

Den etan er en enkel hydrocarbon med formel C- ₂ H- ₆ med en natur fargeløs og luktfri gass som har en meget verdifull og variert anvendelse i syntese av etylen. I tillegg er det en av de landlige gassene som også er blitt påvist i andre planeter og stjernekropper rundt solsystemet. Det ble oppdaget av forskeren Michael Faraday i 1834.

Blant det store antallet organiske forbindelser dannet av karbon og hydrogenatomer (kjent som hydrokarboner), er det de som finnes i gassform ved omgivelsestemperaturer og trykk, som er mye brukt i en rekke bransjer.

Disse kommer vanligvis fra den gassformige blandingen kalt "naturgass", et produkt av høy verdi for menneskeheten, og utgjør alkaner av metan, etan, propan og butantype, blant andre; klassifisert i henhold til mengden karbonatomer i kjeden.

Kjemisk struktur

Etan er et molekyl med formelen C ₂ H ₆ , vanligvis sett på som en forening av to metylgrupper (-CH ₃ ) for å danne hydrocarbon med en enkel karbon-karbon-binding. Det er i tillegg den enkleste organiske forbindelse etter metan, og blir representert som følger:

H ₃ C-CH ₃

Karbonatomene i dette molekylet har Sp ^3- hybridisering , så molekylbindingene viser fri rotasjon.

På samme måte er det et iboende fenomen med etan, som er basert på rotasjonen av dens molekylstruktur og den minimale energien som kreves for å produsere en 360 graders bindingsrotasjon, som forskere har kalt "etanbarrieren."

Av denne grunn kan etan vises i forskjellige konfigurasjoner avhengig av rotasjonen, selv om den mest stabile konstruksjonen eksisterer der hydrogelene er overfor hverandre (som vist på figuren).

Av Jslipscomb, fra Wikimedia Commons

Syntese av etan

Etan kan lett syntetiseres fra Kolbe-elektrolyse, en organisk reaksjon der to trinn oppstår: en elektrokjemisk dekarboksylering (fjerning av karboksylgruppen og frigjøring av karbondioksid) av to karboksylsyrer, og kombinasjonen av produktene mellomprodukter for å danne en kovalent binding.

På lignende måte gir elektrolyse av eddiksyre dannelse av etan og karbondioksyd, og denne reaksjonen brukes til å syntetisere førstnevnte.

Oksidasjon av eddiksyreanhydrid ved virkning av peroksider, et konsept som ligner på Kolbes elektrolyse, resulterer også i dannelsen av etan.

På samme måte kan den skilles effektivt fra naturgass og metan ved en flytende prosess, ved å bruke kryogene systemer for å fange opp denne gassen og skille den fra blandinger med andre gasser.

Turboekspansjonsprosessen er å foretrekke for denne rollen: gassblandingen blir ført gjennom en turbin, og genererer en utvidelse av den til temperaturen faller under -100 ° C.

Allerede på dette tidspunktet kan komponentene i blandingen differensieres, slik at den flytende etan blir separert fra den gassformige metanen og de andre artene som er involvert i bruken av en destillasjon.

Egenskaper

Etan forekommer i naturen som en luktfri og fargeløs gass ved standardtrykk og temperaturer (1 atm og 25 ° C). Den har et kokepunkt på -88,5 ºC, og et smeltepunkt på -182,8 ºC. Den påvirkes heller ikke av eksponering for sterke syrer eller baser.

Etanløselighet

Etanmolekyler er symmetriske i konfigurasjonen og har svake attraktive krefter som holder dem sammen, kalt spredningskrefter.

Når etan blir forsøkt oppløst i vann, er de attraktive kreftene som dannes mellom gassen og væsken veldig svake, så det er veldig vanskelig for etan å binde seg til vannmolekylene.

Av denne grunn er løseligheten av etan betydelig, og øker svakt når trykket til systemet økes.

Etankrystallisering

Etan kan størknes, og danner ustabile etankrystaller med en kubisk krystallstruktur.

Med en reduksjon i temperatur utover -183,2 ºC, blir denne strukturen monoklinisk, noe som øker molekylets stabilitet.

Forbrenning av etan

Selv om det ikke er mye brukt som drivstoff, kan dette hydrokarbon brukes i forbrenningsprosesser for å generere karbondioksid, vann og varme, som er representert som følger:

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

Det er også mulighet for å forbrenne dette molekylet uten overflødig oksygen, som er kjent som "ufullstendig forbrenning", og som resulterer i dannelse av amorft karbon og karbonmonoksid i en uønsket reaksjon, avhengig av mengden oksygen som brukes. :

2C ₂ H ₆ + 3O ₂ → 4C + 6H ₂ O + Varme

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

2C ₂ H ₆ + 5O ₂ → 4CO + 6H ₂ O + Varme

I dette området skjer forbrenning av en serie frie radikalereaksjoner, som er nummerert i hundrevis av forskjellige reaksjoner. For eksempel kan ufullstendige forbrenningsreaksjoner danne forbindelser som formaldehyd, acetaldehyd, metan, metanol og etanol.

Dette vil avhenge av forholdene under hvilke reaksjonen skjer og de involverte frie radikaler. Etylen kan også dannes ved høye temperaturer (600-900 ° C), som er et meget ønsket produkt av industrien.

Etan i atmosfæren og i himmellegemer

Ethane er til stede i atmosfæren på planeten Jorden i spor, og det mistenkes at mennesker har klart å doble denne konsentrasjonen siden de begynte å praktisere industrielle aktiviteter.

Forskere tror at mye av den nåværende tilstedeværelsen av etan i atmosfæren skyldes forbrenning av fossilt brensel, selv om den globale utslippet av etan har gått ned med nesten halvparten siden teknologiene for produksjon av skifergass ble forbedret (a naturgassskilde).

Denne arten produseres også naturlig av effekten av sollys på atmosfærisk metan, som rekombinerer og danner et etanmolekyl.

Etan eksisterer i flytende tilstand på overflaten av Titan, en av Saturns måner. Dette skjer i større mengde Vid-Flumina-elven, som renner over 400 kilometer mot et av havene. Denne forbindelsen er også bevist på kometer og på overflaten av Pluto.

applikasjoner

Etylenproduksjon

Bruken av etan er hovedsakelig basert på produksjonen av etylen, det mest brukte organiske produktet i verdensproduksjon, gjennom en prosess kjent som dampfasesprekker.

Denne prosessen innebærer å føre et dampfortynnet etanfor til en ovn, og raskt oppvarme det uten oksygen.

Reaksjonen skjer ved en ekstremt høy temperatur (mellom 850 og 900 ° C), men oppholdstiden (den tiden etanen bruker i ovnen) må være kort for at reaksjonen skal være effektiv. Ved høyere temperaturer genereres mer etylen.

Grunnleggende kjemisk dannelse

Etan har også blitt studert som en hovedkomponent i dannelsen av basiske kjemikalier. Oksidativ klorering er en av prosessene som foreslås for å oppnå vinylklorid (en komponent av PVC), og erstatter andre mindre økonomiske og mer kompliserte.

kjølemiddel

Til slutt brukes etan som kjølemiddel i vanlige kryogene systemer, og viser også evnen til å fryse små prøver på laboratoriet for analyse.

Det er en veldig god erstatning for vann, som tar lengre tid å avkjøle delikate prøver, og kan også føre til at det dannes skadelige iskrystaller.

Risiko for etan

-Ethane har evnen til å tenne, hovedsakelig når det binder seg med luft. Ved 3,0 til 12,5 volum etan i luft kan det dannes en eksplosiv blanding.

-Det kan begrense oksygenet i luften det finnes i, og av denne grunn utgjør det en risikofaktor for kvelning for mennesker og dyr som er til stede og utsatt.

-Etan i frossen flytende form kan alvorlig brenne huden hvis den blir tatt direkte i kontakt med den, og også fungere som et kryogent medium for alle gjenstander den berører, og fryser den i øyeblikk.

-Væske etan-damper er tyngre enn luft og er konsentrert på bakken, dette kan gi fare for antennelse som kan generere en forbrenningskjedereaksjon.

- Svelging av etan kan forårsake kvalme, oppkast og indre blødninger. Innånding, i tillegg til kvelning, forårsaker hodepine, forvirring og humørsvingninger. Død som følge av hjertestans er mulig ved høye eksponeringer.

-Det representerer en klimagass som sammen med metan og karbondioksid bidrar til global oppvarming og klimaendringer generert av menneskelig forurensning. Heldigvis er den mindre rik og holdbar enn metan, og absorberer mindre stråling enn metan.

referanser

1. Britannica, E. (nd). Etan. Hentet fra britannica.com
2. Nes, GV (nd). Enkeltkrystallstrukturer og elektrontetthetsfordelinger av etan, etylen og acetylen. Gjenopprettet fra rug.nl
3. Sites, G. (sf). Ethane: Kilder og vasker. Hentet fra sites.google.com
4. SoftSchools. (SF). Ethane Formula. Gjenopprettet fra softschools.com
5. Wikipedia. (SF). Etan. Hentet fra en.wikipedia.org