Das Ethan ist ein einfacher Kohlenwasserstoff der Formel C.zweiH.6 mit einem farblosen und geruchlosen Naturgas, das eine sehr wertvolle und vielfältige Verwendung bei der Synthese von Ethylen hat. Darüber hinaus ist es eines der terrestrischen Gase, die auch auf anderen Planeten und Sternkörpern rund um das Sonnensystem nachgewiesen wurden. Es wurde 1834 vom Wissenschaftler Michael Faraday entdeckt.
Unter der großen Anzahl organischer Verbindungen, die durch Kohlenstoff- und Wasserstoffatome (als Kohlenwasserstoffe bekannt) gebildet werden, gibt es solche, die sich bei Umgebungstemperaturen und -drücken in einem gasförmigen Zustand befinden und in zahlreichen Industrien weit verbreitet sind..
Diese stammen normalerweise aus dem gasförmigen Gemisch "Erdgas", einem Produkt von hohem Wert für die Menschheit, und bilden unter anderem Alkane vom Typ Methan, Ethan, Propan und Butan. klassifiziert nach der Anzahl der Kohlenstoffatome in seiner Kette.
Artikelverzeichnis
Ethan ist ein Molekül mit der Formel C.zweiH.6, typischerweise als Vereinigung zweier Methylgruppen (-CH) gesehen3) um den Kohlenwasserstoff einer einzelnen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung zu bilden. Es ist auch die einfachste organische Verbindung nach Methan, dargestellt wie folgt:
H.3C-CH3
Die Kohlenstoffatome in diesem Molekül weisen eine Hybridisierung vom sp-Typ auf3, so zeigen die molekularen Bindungen freie Rotation.
Ebenso gibt es ein intrinsisches Phänomen von Ethan, das auf der Rotation seiner Molekülstruktur und der minimalen Energie basiert, die erforderlich ist, um eine 360-Grad-Bindungsrotation zu erzeugen, die Wissenschaftler als "Ethanbarriere" bezeichnet haben..
Aus diesem Grund kann Ethan je nach Rotation in unterschiedlichen Konfigurationen auftreten, obwohl seine stabilste Konformation dort besteht, wo sich die Wasserstoffatome gegenüberliegen (siehe Abbildung)..
Ethan kann leicht durch Kolbe-Elektrolyse synthetisiert werden, eine organische Reaktion, bei der zwei Schritte ablaufen: eine elektrochemische Decarboxylierung (Entfernung der Carboxylgruppe und Freisetzung von Kohlendioxid) von zwei Carbonsäuren und die Kombination der Produktzwischenprodukte unter Bildung einer kovalenten Bindung.
In ähnlicher Weise führt die Elektrolyse von Essigsäure zur Bildung von Ethan und Kohlendioxid, und diese Reaktion wird zur Synthese des ersteren verwendet..
Die Oxidation von Essigsäureanhydrid durch Einwirkung von Peroxiden, ein Konzept ähnlich dem der Kolbe-Elektrolyse, führt ebenfalls zur Bildung von Ethan..
Auf die gleiche Weise kann es durch einen Verflüssigungsprozess effizient von Erdgas und Methan getrennt werden, wobei kryogene Systeme verwendet werden, um dieses Gas einzufangen und es von Gemischen mit anderen Gasen zu trennen..
Der Turboexpansionsprozess wird für diese Rolle bevorzugt: Das Gasgemisch wird durch eine Turbine geleitet, wodurch eine Expansion derselben erzeugt wird, bis seine Temperatur unter -100 ºC fällt.
Bereits zu diesem Zeitpunkt können die Bestandteile des Gemisches unterschieden werden, so dass das flüssige Ethan vom gasförmigen Methan und den anderen Spezies, die an der Verwendung einer Destillation beteiligt sind, getrennt wird.
Ethan kommt in der Natur als geruchloses und farbloses Gas bei Standarddrücken und -temperaturen (1 atm und 25 ° C) vor. Es hat einen Siedepunkt von -88,5 ºC und einen Schmelzpunkt von -182,8 ºC. Es wird auch nicht durch die Einwirkung starker Säuren oder Basen beeinträchtigt..
Ethanmoleküle sind symmetrisch konfiguriert und haben schwache Anziehungskräfte, die sie zusammenhalten, sogenannte Dispersionskräfte..
Wenn versucht wird, Ethan in Wasser zu lösen, sind die zwischen Gas und Flüssigkeit gebildeten Anziehungskräfte sehr schwach, so dass es für Ethan sehr schwierig ist, sich an Wassermoleküle zu binden..
Aus diesem Grund ist die Löslichkeit von Ethan erheblich gering und steigt leicht an, wenn der Systemdruck erhöht wird..
Ethan kann verfestigt werden, was zur Bildung instabiler Ethankristalle mit einer kubischen Kristallstruktur führt..
Bei einem Temperaturabfall über -183,2 ºC wird diese Struktur monoklin, was die Stabilität ihres Moleküls erhöht.
Dieser Kohlenwasserstoff kann, obwohl er nicht häufig als Brennstoff verwendet wird, in Verbrennungsprozessen zur Erzeugung von Kohlendioxid, Wasser und Wärme verwendet werden, was wie folgt dargestellt wird:
2 C.zweiH.6 + 7Ozwei → 4COzwei + 6HzweiO + 3120 kJ
Es besteht auch die Möglichkeit, dieses Molekül ohne überschüssigen Sauerstoff zu verbrennen, was als "unvollständige Verbrennung" bekannt ist und in Abhängigkeit von der Menge des angewendeten Sauerstoffs zur Bildung von amorphem Kohlenstoff und Kohlenmonoxid in einer unerwünschten Reaktion führt.
2 C.zweiH.6 + 3Ozwei → 4C + 6HzweiO + Hitze
2 C.zweiH.6 + 4 ..zwei → 2C + 2CO + 6HzweiO + Hitze
2 C.zweiH.6 + 50zwei → 4CO + 6HzweiO + Hitze
In diesem Bereich erfolgt die Verbrennung durch eine Reihe von Radikalreaktionen, die in Hunderten verschiedener Reaktionen nummeriert sind. Beispielsweise können bei unvollständigen Verbrennungsreaktionen Verbindungen wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Methan, Methanol und Ethanol gebildet werden..
Dies hängt von den Bedingungen ab, unter denen die Reaktion abläuft, und von den beteiligten Radikalreaktionen. Ethylen kann auch bei hohen Temperaturen (600-900 ° C) gebildet werden, was von der Industrie ein sehr gewünschtes Produkt ist..
Ethan ist in der Atmosphäre des Planeten Erde in Spuren vorhanden, und es wird vermutet, dass es den Menschen gelungen ist, diese Konzentration zu verdoppeln, seit sie begonnen haben, industrielle Aktivitäten auszuüben.
Wissenschaftler glauben, dass ein Großteil des gegenwärtigen Vorhandenseins von Ethan in der Atmosphäre auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen ist, obwohl die weltweite Ethanemission seit der Verbesserung der Schiefergasproduktionstechnologien (einer Erdgasquelle) um fast die Hälfte zurückgegangen ist..
Diese Art wird auch auf natürliche Weise durch die Einwirkung von Sonnenlicht auf atmosphärisches Methan erzeugt, das rekombiniert und ein Ethanmolekül bildet.
Flüssiges Ethan befindet sich auf der Oberfläche von Titan, einem der Saturnmonde. Dies geschieht in größerer Menge im Fluss Vid Flumina, der mehr als 400 Kilometer in Richtung eines seiner Meere fließt. Diese Verbindung wurde auch auf Kometen und auf der Oberfläche von Pluto nachgewiesen.
Die Verwendung von Ethan basiert hauptsächlich auf der Herstellung von Ethylen, dem in der Weltproduktion am häufigsten verwendeten organischen Produkt, durch ein Verfahren, das als Dampfphasen-Cracken bekannt ist..
Dieser Prozess besteht darin, eine mit Dampf verdünnte Ethanzufuhr in einen Ofen zu leiten und ihn ohne Sauerstoff schnell zu erhitzen..
Die Reaktion findet bei einer extrem hohen Temperatur (zwischen 850 und 900 ° C) statt, aber die Verweilzeit (die Zeit, die das Ethan im Ofen verbringt) muss kurz sein, damit die Reaktion wirksam ist. Bei höheren Temperaturen wird mehr Ethylen erzeugt.
Ethan wurde auch als Hauptbestandteil bei der Bildung basischer Chemikalien untersucht. Die oxidative Chlorierung ist eines der vorgeschlagenen Verfahren zur Gewinnung von Vinylchlorid (einem Bestandteil von PVC), das andere weniger wirtschaftliche und kompliziertere ersetzt.
Schließlich wird Ethan als Kältemittel in gängigen kryogenen Systemen verwendet, was auch die Fähigkeit zeigt, kleine Proben im Labor zur Analyse einzufrieren..
Es ist ein sehr guter Ersatz für Wasser, das zum Abkühlen empfindlicher Proben länger braucht und auch zur Bildung schädlicher Eiskristalle führen kann..
-Ethan hat die Fähigkeit, sich zu entzünden, hauptsächlich wenn es sich mit Luft verbindet. Bei 3,0 bis 12,5 Vol .-% Ethan in Luft kann sich ein explosives Gemisch bilden.
-Es kann den Sauerstoff in der Luft, in der es gefunden wird, begrenzen und stellt aus diesem Grund einen Risikofaktor für das Ersticken von Menschen und Tieren dar, die anwesend und exponiert sind.
-Ethan in gefrorener flüssiger Form kann die Haut bei direktem Kontakt schwer verbrennen und als kryogenes Medium für jeden Gegenstand dienen, den es berührt, und es sofort einfrieren.
-Flüssige Ethandämpfe sind schwerer als Luft und konzentrieren sich auf den Boden. Dies kann eine Entzündungsgefahr darstellen, die eine Verbrennungskettenreaktion hervorrufen kann.
-Die Einnahme von Ethan kann Übelkeit, Erbrechen und innere Blutungen verursachen. Einatmen verursacht zusätzlich zum Ersticken Kopfschmerzen, Verwirrung und Stimmungsschwankungen. Tod durch Herzstillstand ist bei hoher Exposition möglich.
-Es handelt sich um ein Treibhausgas, das zusammen mit Methan und Kohlendioxid zur globalen Erwärmung und zum durch menschliche Verschmutzung verursachten Klimawandel beiträgt. Glücklicherweise ist es weniger häufig und haltbar als Methan und absorbiert weniger Strahlung als Methan..
Bisher hat noch niemand einen Kommentar zu diesem Artikel abgegeben.