De etan är ett enkelt kolväte med formeln CtvåH6 med en färglös och luktfri naturgas som har en mycket värdefull och diversifierad användning vid syntesen av eten. Dessutom är det en av de markgaser som också har upptäckts i andra planeter och stjärnkroppar runt solsystemet. Det upptäcktes av forskaren Michael Faraday 1834.
Bland det stora antalet organiska föreningar som bildas av kol- och väteatomer (kända som kolväten) finns det sådana som är i gasform vid omgivningstemperaturer och tryck, som används i stor utsträckning i många industrier..
Dessa kommer vanligtvis från den gasformiga blandningen som kallas "naturgas", en produkt av högt värde för mänskligheten, och utgör bland annat alkaner av metan, etan, propan och butan; klassificeras enligt antalet kolatomer i kedjan.
Artikelindex
Etan är en molekyl med formel CtvåH6, typiskt sett som en förening av två metylgrupper (-CH3) för att bilda kolväten i en enda kol-kolbindning. Det är också den enklaste organiska föreningen efter metan, representerad enligt följande:
H3C-CH3
Kolatomerna i denna molekyl har hybridisering av sp-typ3, så de molekylära bindningarna ger fri rotation.
På samma sätt finns det ett inneboende fenomen med etan, som är baserat på rotationen av dess molekylära struktur och den minsta energi som krävs för att producera en 360 graders bindningsrotation, som forskare har kallat "etanbarriären".
Av denna anledning kan etan förekomma i olika konfigurationer beroende på dess rotation, även om dess mest stabila konformation finns där väten är mitt emot varandra (som framgår av figuren).
Etan kan lätt syntetiseras från Kolbe-elektrolys, en organisk reaktion i vilken två steg inträffar: en elektrokemisk dekarboxylering (avlägsnande av karboxylgruppen och frisättning av koldioxid) av två karboxylsyror och kombinationen av produkterna mellanprodukter för att bilda en kovalent bindning.
På liknande sätt ger elektrolysen av ättiksyra bildning av etan och koldioxid, och denna reaktion används för att syntetisera den förra..
Oxidationen av ättiksyraanhydrid genom inverkan av peroxider, ett koncept som liknar Kolbes elektrolys, resulterar också i bildandet av etan..
På samma sätt kan den separeras effektivt från naturgas och metan genom en flytande process, med användning av kryogena system för att fånga upp denna gas och separera den från blandningar med andra gaser..
Turbo-expansionsprocessen är att föredra för denna roll: gasblandningen passerar genom en turbin och genererar en expansion av densamma tills dess temperatur sjunker under -100 ° C.
Redan vid denna punkt kan blandningskomponenterna differentieras, så den flytande etan kommer att separeras från det gasformiga metanet och de andra arter som är involverade i användningen av en destillation.
Etan förekommer i naturen som en luktfri och färglös gas vid standardtryck och temperaturer (1 atm och 25 ° C). Den har en kokpunkt på -88,5 ° C och en smältpunkt på -182,8 ° C. Det påverkas inte heller av exponering för starka syror eller baser..
Etanmolekyler är symmetriska i konfiguration och har svaga attraktionskrafter som håller dem samman, kallade dispersionskrafter..
När etan försöks lösa sig i vatten är de attraktiva krafterna som bildas mellan gas och vätska mycket svaga, så det är mycket svårt för etan att binda med vattenmolekyler..
Av denna anledning är etanens löslighet betydligt låg och ökar något när systemtrycket höjs..
Etan kan stelna, vilket resulterar i bildandet av instabila etankristaller med en kubisk kristallstruktur..
Med en sänkning av temperaturen över -183,2 ºC blir denna struktur monoklinisk, vilket ökar stabiliteten i dess molekyl.
Även om det inte används i stor utsträckning som bränsle kan detta kolväte användas i förbränningsprocesser för att generera koldioxid, vatten och värme, vilket representeras enligt följande:
2 CtvåH6 + 7Otvå → 4COtvå + 6HtvåO + 3120 kJ
Det finns också en möjlighet att bränna denna molekyl utan överskott av syre, som kallas "ofullständig förbränning", och som resulterar i bildandet av amorft kol och kolmonoxid i en oönskad reaktion, beroende på mängden syre som appliceras.
2 CtvåH6 + 3Otvå → 4C + 6HtvåO + värme
2 CtvåH6 + 4: etvå → 2C + 2CO + 6HtvåO + värme
2 CtvåH6 + 5Otvå → 4CO + 6HtvåO + värme
I detta område sker förbränning av en serie fria radikala reaktioner, vilka är numrerade i hundratals olika reaktioner. I ofullständiga förbränningsreaktioner kan till exempel föreningar såsom formaldehyd, acetaldehyd, metan, metanol och etanol bildas..
Detta beror på de betingelser under vilka reaktionen inträffar och de fria radikalereaktionerna som är inblandade. Etylen kan också bildas vid höga temperaturer (600-900 ° C), vilket är en mycket önskad produkt av industrin..
Etan finns i atmosfären på planeten Jorden i spår, och det misstänks att människor har lyckats fördubbla denna koncentration sedan de började utöva industriell verksamhet.
Forskare tror att mycket av den nuvarande närvaron av etan i atmosfären beror på förbränningen av fossila bränslen, även om det globala utsläppet av etan har minskat med nästan hälften sedan teknik för produktion av skiffergas förbättrades (en naturgaskälla).
Denna art produceras också naturligt genom att solljus påverkar atmosfärisk metan, som rekombineras och bildar en etanmolekyl..
Flytande etan finns på ytan av Titan, en av Saturnus månar. Detta inträffar i större mängd i Vid Flumina-floden, som flyter mer än 400 kilometer mot ett av sina hav. Denna förening har också visats på kometer och på ytan av Pluto.
Användningen av etan baseras främst på produktionen av eten, den organiska produkt som används mest i världsproduktionen, genom en process som kallas ångfas-krackning..
Denna process består i att mata etan utspädd med ånga till en ugn och snabbt värma upp den utan syre..
Reaktionen sker vid en extremt hög temperatur (mellan 850 och 900 ° C), men uppehållstiden (den tid som etan tillbringar i ugnen) måste vara kort för att reaktionen ska vara effektiv. Vid högre temperaturer genereras mer eten.
Etan har också studerats som en huvudkomponent i bildandet av basiska kemikalier. Oxidativ klorering är en av de processer som föreslås för att erhålla vinylklorid (en komponent av PVC), som ersätter andra mindre ekonomiska och mer komplicerade.
Slutligen används etan som kylmedel i vanliga kryogena system, vilket också visar förmågan att frysa små prover i laboratoriet för analys..
Det är en mycket bra ersättning för vatten, som tar längre tid att kyla känsliga prover och kan också orsaka skadliga iskristaller..
-Etan har förmågan att antändas, främst när det binder med luft. Vid 3,0 till 12,5 volymprocent etan i luft kan en explosiv blandning bildas.
-Det kan begränsa syret i luften i vilket det finns, och av den anledningen utgör det en riskfaktor för kvävning för människor och djur som är närvarande och utsatta.
-Etan i frusen flytande form kan bränna huden allvarligt om den kommer i direkt kontakt med den, och också fungera som ett kryogent medium för alla föremål som den vidrör och frysa det direkt.
-Flytande etanångor är tyngre än luft och koncentreras på marken, detta kan utgöra en antändningsrisk som kan generera en förbränningskedjereaktion.
-Intag av etan kan orsaka illamående, kräkningar och inre blödningar. Inandning, förutom kvävning, orsakar huvudvärk, förvirring och humörsvängningar. Död från hjärtstopp är möjlig vid hög exponering.
-Det representerar en växthusgas som tillsammans med metan och koldioxid bidrar till global uppvärmning och klimatförändringar som orsakas av mänsklig förorening. Lyckligtvis är det mindre rikligt och hållbart än metan och absorberar mindre strålning än metan..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.