Ethaanstructuur, eigenschappen, gebruik en risico's

de ethaan is een eenvoudige koolwaterstof met formule C₂H₆ met de aard van kleurloos en geurloos gas dat een zeer waardevol en gevarieerd gebruik heeft bij de synthese van ethyleen. Bovendien is het een van de terrestrische gassen die ook is gedetecteerd in andere planeten en sterrendelen rond het zonnestelsel. Het werd ontdekt door de wetenschapper Michael Faraday in het jaar 1834.

Onder het grote aantal organische verbindingen die bestaan ​​uit koolstofatomen en waterstof (zogenaamde koolwaterstoffen), zijn degenen die in een gasvormige toestand bij omgevingstemperatuur en druk, die gebruikt worden in talrijke industrieën sterk.

Deze komen meestal uit het gasmengsel genaamd "aardgas", een product van grote waarde voor de mensheid en omvatten alkanen soort methaan, ethaan, propaan en butaan, en anderen; ingedeeld volgens de hoeveelheid koolstofatomen in de keten.

index

• 1 Chemische structuur 
  • 1.1 Synthese van ethaan
• 2 Eigenschappen
  • 2.1 Oplosbaarheid van ethaan
  • 2.2 Kristallisatie van ethaan
  • 2.3 Verbranding van ethaan
  • 2.4 Ethaan in de atmosfeer en in hemellichamen
• 3 Gebruik
  • 3.1 Ethyleenproductie
  • 3.2 Training van basischemicaliën
  • 3.3 Koelmiddel
• 4 Risico's van ethaan
• 5 Referenties

Chemische structuur 

Ethaan is een molecuul met formule C₂H₆, meestal gezien als een unie van twee methylgroepen (-CH₃) om de koolwaterstof van een eenvoudige koolstof-koolstof-binding te vormen. Het is ook de eenvoudigste organische verbinding na methaan, weergegeven als volgt:

H₃C-CH₃

De koolstofatomen in dit molecuul bezitten sp-hybridisatie³, dus de moleculaire bindingen presenteren vrije rotatie.

Ook is er een intrinsiek verschijnsel ethaan, gebaseerd op de draaiing van de moleculaire structuur daarvan en de minimale energie die een rotatie van koppeling 360, die wetenschappers genaamd "barrier ethaan" produceren.

Daarom kan het ethaan in verschillende configuraties, afhankelijk van hun rotatie, hoewel de meest stabiele conformatie sprake wanneer de waterstofatomen tegenover elkaar liggen (zie de figuur).

Synthese van ethaan

Ethaan kan gemakkelijk worden gesynthetiseerd uit de Kolbe elektrolyse, een organische reactie waarin twee stappen uitgevoerd: een elektrochemische decarboxylering (verwijdering van de carboxylgroep en afgifte van kooldioxide) twee carbonzuren en combinatieproducten tussenproducten om een ​​covalente binding te vormen.

Evenzo leidt de elektrolyse van azijnzuur tot de vorming van ethaan en kooldioxide en deze reactie wordt gebruikt om de eerste te synthetiseren..

Oxidatie van azijnzuuranhydride door de werking van peroxiden, een concept vergelijkbaar met dat van Kolbe's elektrolyse, resulteert ook in de vorming van ethaan.

Op soortgelijke wijze kan het efficiënt worden afgescheiden uit aardgas en methaan voor het vloeibaar werkwijze gebruikt cryogene systemen te vangen en te scheiden gasmengsels met andere gassen.

De werkwijze volgens de turbo-expander voorkeur voor deze rol: wordt geleid het gasmengsel door een turbine, genereren een uitbreiding daarvan, totdat de temperatuur onder -100 ° C.

Reeds op dit punt kan worden gedifferentieerd bestanddelen van het mengsel, zodat vloeistof methaan en ethaan gas andere soorten betrokken zijn bij het gebruik van een afzonderlijke destillatie.

eigenschappen

Ethaan komt in de natuur voor als een geurloos en kleurloos gas bij standaard drukken en temperaturen (1 atm en 25 ° C). Het heeft een kookpunt van -88,5 ºC en een smeltpunt van -182,8 ºC. Bovendien wordt het niet beïnvloed door blootstelling aan sterke zuren of basen.

Oplosbaarheid in ethanol

De moleculen van ethaan hebben een symmetrische configuratie en hebben zwakke aantrekkende krachten die ze bij elkaar houden, die dispersiekrachten worden genoemd.

Als ethaan wordt geprobeerd op te lossen in water, de aantrekkingskrachten gevormd tussen het gas en de vloeistof zeer zwak, zodat nauwelijks ethaan wil band met watermoleculen.

Om deze reden is de oplosbaarheid van ethaan aanzienlijk laag, iets toenemend wanneer de systeemdruk stijgt.

Kristallisatie van ethaan

Ethaan kan worden gestold, wat resulteert in de vorming van onstabiele ethaankristallen met een kubische kristallijne structuur.

Met een temperatuurafname van meer dan -183,2 ° C wordt deze structuur monoklien, waardoor de stabiliteit van het molecuul toeneemt.

Ethaanverbranding

Deze koolwaterstof kan, hoewel hij niet veel wordt gebruikt als brandstof, worden gebruikt in verbrandingsprocessen om koolstofdioxide, water en warmte te genereren, die als volgt wordt weergegeven:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 3120 kJ

Het is ook mogelijk om dit molecuul te verbranden zonder overmaat zuurstof, die bekend staat als "onvolledige verbranding" en resulteert in de vorming van amorfe koolstof en koolmonoxide in een ongewenste reactie als de zuurstoftoevoer :

2C₂H₆ + 3O₂ → 4C + 6H₂O + warmte

2C₂H₆ + 4O₂ → 2C + 2CO + 6H₂O + warmte

2C₂H₆ + 5O₂ → 4CO + 6H₂O + warmte

In dit gebied vindt verbranding plaats via een reeks reacties van vrije radicalen, die zijn genummerd in de honderden verschillende reacties. Bijvoorbeeld kunnen verbindingen zoals formaldehyde, aceetaldehyde, methaan, methanol en ethanol worden gevormd in onvolledige verbrandingsreacties..

Dit hangt af van de omstandigheden waaronder de reactie optreedt en de reacties op vrije radicalen. Ethyleen kan ook worden gevormd bij hoge temperaturen (600-900 ° C), wat een product is dat zeer gewenst is door de industrie.

Ethaan in de atmosfeer en hemellichamen

Ethaan is aanwezig in de atmosfeer van planeet Aarde in sporen, en het vermoeden bestaat dat de mens erin geslaagd is deze concentratie te verdubbelen sinds hij industriële activiteiten begon te beoefenen.

Wetenschappers geloven dat veel van de huidige aanwezigheid van ethaan in de atmosfeer als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen, hoewel de globale uitstoot van ethaan aangezien productietechnologieën van schaliegas verbeterd is gedaald met bijna de helft (een bron van natuurlijk gas).

Deze soort wordt ook op natuurlijke wijze geproduceerd door het effect van zonnestralen op atmosferisch methaan, dat recombineert en een molecule van ethaan vormt.

Ethaan bestaat in een vloeibare toestand op het oppervlak van Titan, een van de manen van Saturnus. Dit gebeurt in grotere hoeveelheden in de Vid Flumina-rivier, die meer dan 400 kilometer naar één van zijn zeeën stroomt. Deze verbinding is ook aangetoond op kometen en op het oppervlak van Pluto.

toepassingen

Ethyleen productie

Het gebruik van ethaan is voornamelijk gebaseerd op de productie van ethyleen, het meest gebruikte biologische product in de wereldproductie, via een proces dat bekend staat als stoomkraken..

Dit proces bestaat uit het doorvoeren van een toevoer van ethaan verdund met stoom naar een oven, het snel verwarmen zonder zuurstof.

De reactie vindt plaats bij een extreem hoge temperatuur (tussen 850 en 900 ºC), maar de verblijftijd (de tijd die wordt besteed door het ethaan in de oven) moet kort zijn om de reactie effectief te laten zijn. Bij hogere temperaturen wordt meer ethyleen gegenereerd.

Training van basischemicaliën

Ethaan is ook bestudeerd als een hoofdcomponent in de vorming van basischemicaliën. Oxidatieve chlorering is een van de voorgestelde processen om vinylchloride (een component van PVC) te verkrijgen, ter vervanging van minder dure en meer gecompliceerde.

koelmiddel

Ten slotte wordt ethaan gebruikt als koudemiddel in gewone cryogene systemen, waarbij ook het vermogen wordt aangetoond om kleine monsters in het laboratorium te bevriezen voor analyse.

Het is een zeer goede vervanging voor water, dat langer duurt om de delicate monsters af te koelen, en het kan ook de vorming van schadelijke ijskristallen genereren..

Ethane risico's

-Ethaan heeft het vermogen om te ontbranden, vooral als het zich bindt aan lucht. Bij percentages van 3,0 tot 12,5% volume ethaan in de lucht kan zich een explosief mengsel vormen.

-Het kan de zuurstof in de lucht waarin het wordt aangetroffen, beperken en om deze reden vormt het een risicofactor voor verstikking voor mensen en dieren die aanwezig en bloot zijn..

-Een vloeibare ethaan bevroren kan de huid ernstig branden als de verbinding is gemaakt, en ook fungeren als cryomedium voor het object raakt, ijskoud momenten.

-De dampen van vloeibaar ethaan zijn zwaarder dan lucht en zijn geconcentreerd op de grond, dit kan een ontstekingsrisico inhouden dat een kettingverbrandingsreactie kan veroorzaken.

-De inname van ethaan kan misselijkheid, braken en inwendige bloedingen veroorzaken. Inhalatie veroorzaakt naast stikken hoofdpijn, verwardheid en stemmingswisselingen. Dood door hartstilstand is mogelijk bij hoge blootstellingen.

-Het vertegenwoordigt een broeikasgas dat, samen met methaan en kooldioxide, bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde en de klimaatverandering die wordt veroorzaakt door menselijke vervuiling. Gelukkig is het minder overvloedig en duurzaam dan methaan en absorbeert het minder straling dan dit.

referenties

1. Britannica, E. (s.f.). Ethaan. Opgehaald van britannica.com
2. Nes, G.V. (s.f.). Monokristallijne structuren en elektronendichtheidsverdelingen van ethaan, ethyleen en acetyleen. Hersteld van rug.nl
3. Sites, G. (s.f.). Ethane: Bronnen en putten. Opgehaald van sites.google.com
4. SoftSchools. (N.D.). Ethane Formule. Hersteld van softschools.com
5. Wikipedia. (N.D.). Ethaan. Opgehaald van en.wikipedia.org