- Structura chimică
- Sinteza etanului
- Proprietăți
- Solubilitatea în etan
- Cristalizare cu etan
- Combustie de etan
- Etan în atmosferă și în corpurile cerești
- Aplicații
- Producție de etilenă
- Formarea chimică de bază
- refrigerent
- Riscurile de etan
- Referințe
Etanul este o simplă hidrocarbură cu formula C 2 H 6 , cu caracter de incolor și inodor gaz având o utilizare extrem de valoros și diversificat în sinteza etilenei. În plus, este unul dintre gazele terestre care a fost detectat și în alte planete și corpuri stelare din jurul Sistemului Solar. A fost descoperit de savantul Michael Faraday în 1834.
Printre numărul mare de compuși organici formați din atomii de carbon și hidrogen (cunoscuți sub denumirea de hidrocarburi), se numără cei care sunt în stare gazoasă la temperaturi și presiuni ambientale, care sunt utilizate pe scară largă în multe industrii.
Acestea provin de obicei din amestecul gazos numit "gaz natural", un produs cu o valoare ridicată pentru umanitate și alcătuiesc alcani de tipul metanului, etanului, propanului și butanului, printre altele; clasificate în funcție de cantitatea de atomi de carbon din lanțul său.
Structura chimică
Etanul este o moleculă cu formula C 2 H 6 , în mod tipic văzută ca o unire a două grupe metil (-CH 3 ) , pentru a forma hidrocarbura unei singure legături carbon-carbon. În plus, este cel mai simplu compus organic după metan, fiind reprezentat după cum urmează:
H 3 C-CH 3
Atomii de carbon din această moleculă au hibridizare de tip sp 3 , deci legăturile moleculare prezintă rotație liberă.
De asemenea, există un fenomen intrinsec al etanului, care se bazează pe rotația structurii sale moleculare și energia minimă necesară pentru a produce o rotație a legăturilor de 360 de grade, pe care oamenii de știință au numit-o „bariera de etan”.
Din acest motiv, etanul poate apărea în diferite configurații, în funcție de rotația sa, chiar dacă conformația sa cea mai stabilă există acolo unde hidrogenii sunt opoziți (așa cum se vede în figură).
De Jslipscomb, de la Wikimedia Commons
Sinteza etanului
Etanul poate fi sintetizat cu ușurință din electroliza Kolbe, o reacție organică în care apar două etape: o descarboxilare electrochimică (îndepărtarea grupării carboxilice și eliberarea dioxidului de carbon) a doi acizi carboxilici și combinația produselor intermediază pentru a forma o legătură covalentă.
În mod similar, electroliza acidului acetic dă naștere la formarea de etan și dioxid de carbon, iar această reacție este utilizată pentru a sintetiza primul.
Oxidarea anhidridei acetice prin acțiunea peroxizilor, concept similar cu cel al electrolizei lui Kolbe, are ca rezultat și formarea de etan.
În același mod, poate fi separat eficient de gazul natural și metan printr-un proces de lichefiere, folosind sisteme criogenice pentru a capta acest gaz și a-l separa de amestecuri cu alte gaze.
Procesul de turboexpansiune este preferat pentru acest rol: amestecul de gaz este trecut printr-o turbină, generând o expansiune a acesteia, până când temperatura lui scade sub -100ºC.
Deja în acest moment, componentele amestecului pot fi diferențiate, astfel încât etanul lichid va fi separat de metanul gazos și de celelalte specii implicate cu utilizarea unei distilări.
Proprietăți
Etanul apare în natură ca un gaz inodor și incolor la presiuni și temperaturi standard (1 atm și 25 ° C). Are un punct de fierbere de -88,5 ºC și un punct de topire de -182,8 ºC. De asemenea, nu este afectată de expunerea la acizi sau baze puternice.
Solubilitatea în etan
Moleculele de etan au o configurație simetrică și au forțe atractive slabe care le țin împreună, numite forțe de dispersie.
Când etanul se încearcă să se dizolve în apă, forțele atractive formate între gaz și lichid sunt foarte slabe, astfel încât este foarte dificil pentru etan să se lege cu moleculele de apă.
Din acest motiv, solubilitatea etanului este considerabil scăzută, crescând ușor la creșterea presiunii sistemului.
Cristalizare cu etan
Etanul poate fi solidificat, rezultând formarea de cristale de etan instabile cu o structură cristalină cubică.
Cu o scădere a temperaturii peste -183,2 ºC, această structură devine monoclinică, crescând stabilitatea moleculei sale.
Combustie de etan
Acest hidrocarbură, chiar dacă nu este utilizat pe scară largă ca combustibil, poate fi utilizat în procesele de ardere pentru a genera dioxid de carbon, apă și căldură, care este reprezentat după cum urmează:
2C 2 H 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3 120 kJ
Există, de asemenea, posibilitatea de a arde această moleculă fără un exces de oxigen, care este cunoscută sub numele de "combustie incompletă" și care are ca rezultat formarea carbonului amorf și a monoxidului de carbon într-o reacție nedorită, în funcție de cantitatea de oxigen aplicată. :
2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + Căldură
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + Căldură
2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + căldură
În această zonă, arderea se produce printr-o serie de reacții de radicali liberi, care sunt numerotate în sutele de reacții diferite. De exemplu, reacțiile de combustie incomplete pot forma compuși precum formaldehidă, acetaldehidă, metan, metanol și etanol.
Aceasta va depinde de condițiile în care reacția are loc și de reacțiile radicalilor liberi implicați. Etilena poate fi, de asemenea, formată la temperaturi ridicate (600-900 ° C), ceea ce este un produs foarte dorit de industrie.
Etan în atmosferă și în corpurile cerești
Etanul este prezent în atmosfera planetei Pământ în urme și se suspectează că oamenii au reușit să dubleze această concentrare de când au început să practice activități industriale.
Oamenii de știință cred că o mare parte a prezenței actuale a etanului în atmosferă se datorează arderii combustibililor fosili, deși emisia globală de etan a scăzut cu aproape jumătate de la tehnologiile de producție de gaz de șist sursa de gaz natural).
Această specie este produsă în mod natural și prin efectul luminii solare asupra metanului atmosferic, care se recombină și formează o moleculă de etan.
Etanul există într-o stare lichidă pe suprafața Titanului, una dintre lunile lui Saturn. Aceasta se produce într-o cantitate mai mare în râul Vid Flumina, care se varsă pe mai mult de 400 de kilometri spre una din mările sale. Acest compus a fost evidențiat și pe comete și pe suprafața lui Pluto.
Aplicații
Producție de etilenă
Utilizarea etanului se bazează în principal pe producerea de etilenă, cel mai utilizat produs organic în producția mondială, printr-un proces cunoscut sub numele de fisurare în fază de vapori.
Acest proces presupune trecerea unui aliment de etan diluat cu abur într-un cuptor, încălzindu-l rapid fără oxigen.
Reacția are loc la o temperatură extrem de ridicată (între 850 și 900 ° C), dar timpul de ședere (timpul pe care etanul îl petrece în cuptor) trebuie să fie scurt pentru ca reacția să fie eficientă. La temperaturi mai ridicate, se generează mai multă etilenă.
Formarea chimică de bază
Etanul a fost, de asemenea, studiat ca o componentă principală în formarea substanțelor chimice de bază. Clorurarea oxidativă este unul dintre procesele propuse pentru obținerea clorurii de vinil (o componentă a PVC-ului), înlocuind pe altele mai puțin economice și mai complicate.
refrigerent
În cele din urmă, etanul este utilizat ca agent frigorific în sisteme criogenice obișnuite, arătând și capacitatea de a îngheța probe mici în laborator pentru analiză.
Este un înlocuitor foarte bun pentru apă, care necesită mai mult timp până la răcirea probelor delicate și poate provoca, de asemenea, formarea de cristale de gheață dăunătoare.
Riscurile de etan
-Etanul are capacitatea de a aprinde, mai ales atunci când se leagă cu aerul. La 3,0 până la 12,5% volum etan în aer, se poate forma un amestec exploziv.
-Poate limita oxigenul din aerul în care se găsește și din acest motiv prezintă un factor de risc pentru sufocare pentru oameni și animale care sunt prezente și expuse.
-Etanul în formă lichidă înghețată poate arde serios pielea dacă este pus în contact direct cu ea și, de asemenea, acționează ca un mediu criogen pentru orice obiect pe care îl atinge, înghețându-l în momente.
-Vaporii de etan lichid sunt mai grei decât aerul și sunt concentrați la sol, acest lucru poate prezenta un risc de aprindere care poate genera o reacție în lanț de ardere.
-Ingestia de etan poate provoca greață, vărsături și sângerare internă. Inhalarea, pe lângă sufocare, provoacă dureri de cap, confuzie și modificări de dispoziție. Moartea prin stop cardiac este posibilă la expuneri mari.
-Reprezintă un gaz cu efect de seră care, împreună cu metanul și dioxidul de carbon, contribuie la încălzirea globală și la schimbările climatice generate de poluarea umană. Din fericire, este mai puțin abundent și durabil decât metanul și absoarbe mai puține radiații decât metanul.
Referințe
- Britannica, E. (nd). Etan. Preluat de pe britannica.com
- Nes, GV (nd). Structuri monocristale și distribuții ale densității electronilor de etan, etilenă și acetilenă. Recuperat din covor.nl
- Sites, G. (sf). Etan: surse și chiuvete. Preluat de pe site-uri.google.com
- SoftSchools. (Sf). Etan Formula. Recuperat de pe softschools.com
- Wikipedia. (Sf). Etan. Preluat de pe en.wikipedia.org