- التركيب الكيميائي
- تخليق الإيثان
- الخصائص
- ذوبان الإيثان
- تبلور الإيثان
- احتراق الإيثان
- الإيثان في الغلاف الجوي وفي الأجرام السماوية
- التطبيقات
- إنتاج الإيثيلين
- التكوين الكيميائي الأساسي
- المبردات
- مخاطر الإيثان
- المراجع
و الإيثان هو الهيدروكربونية بسيط من صيغة C 2 H 6 مع طبيعة عديم اللون والرائحة الغاز جود استخدام ذات قيمة عالية ومتنوعة في تركيب الاثيلين. بالإضافة إلى ذلك ، فهو أحد الغازات الأرضية التي تم اكتشافها أيضًا في الكواكب الأخرى والأجسام النجمية حول النظام الشمسي. اكتشفه العالم مايكل فاراداي عام 1834.
من بين العدد الكبير من المركبات العضوية المكونة من ذرات الكربون والهيدروجين (المعروفة باسم الهيدروكربونات) ، توجد تلك المركبات الموجودة في حالة غازية عند درجات الحرارة والضغط المحيط ، والتي تُستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات.
تأتي هذه عادة من الخليط الغازي المسمى "الغاز الطبيعي" ، وهو منتج ذو قيمة عالية للبشرية ، ويتكون من ألكانات الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان وغيرها ؛ مصنفة حسب كمية ذرات الكربون في سلسلتها.
التركيب الكيميائي
الإيثان هو جزيء بالصيغة C 2 H 6 ، ويُنظر إليه عادةً على أنه اتحاد لمجموعتي ميثيل (-CH 3) لتكوين الهيدروكربون لرابطة كربون-كربون واحدة. وهو ، بالإضافة إلى ذلك ، أبسط مركب عضوي بعد الميثان ، ويتم تمثيله على النحو التالي:
H 3 C-CH 3
تحتوي ذرات الكربون في هذا الجزيء على تهجين من نوع sp 3 ، لذلك تظهر الروابط الجزيئية دورانًا حرًا.
وبالمثل ، هناك ظاهرة جوهرية للإيثان ، والتي تقوم على دوران بنيته الجزيئية والحد الأدنى من الطاقة اللازمة لإنتاج دوران الرابطة 360 درجة ، والذي أطلق عليه العلماء "حاجز الإيثان".
لهذا السبب ، يمكن أن يظهر الإيثان في تكوينات مختلفة اعتمادًا على دورانه ، على الرغم من وجود أكثر أشكاله استقرارًا حيث تتقابل الهيدروجين مع بعضها البعض (كما هو موضح في الشكل).
بواسطة Jslipscomb ، من ويكيميديا كومنز
تخليق الإيثان
يمكن تصنيع الإيثان بسهولة من التحليل الكهربائي Kolbe ، وهو تفاعل عضوي يحدث فيه خطوتين: نزع الكربوكسيل الكهروكيميائي (إزالة مجموعة الكربوكسيل وإطلاق ثاني أكسيد الكربون) من اثنين من الأحماض الكربوكسيلية ، وتوليفة المنتجات وسيطة لتشكيل رابطة تساهمية.
وبالمثل ، يؤدي التحليل الكهربائي لحمض الأسيتيك إلى تكوين الإيثان وثاني أكسيد الكربون ، ويستخدم هذا التفاعل لتخليق الأول.
تؤدي أكسدة أنهيدريد الخل بفعل البيروكسيدات ، وهو مفهوم مشابه لمفهوم التحليل الكهربائي لكولبي ، إلى تكوين الإيثان.
بنفس الطريقة ، يمكن فصله بكفاءة عن الغاز الطبيعي والميثان من خلال عملية تسييل ، باستخدام أنظمة التبريد لالتقاط هذا الغاز وفصله عن الخلائط مع الغازات الأخرى.
تُفضل عملية التوسيع التوربيني لهذا الدور: يتم تمرير خليط الغاز عبر التوربينات ، مما يؤدي إلى توليد تمدد من نفس التوربينات ، حتى تنخفض درجة حرارته إلى أقل من -100 درجة مئوية.
بالفعل في هذه المرحلة ، يمكن تمييز مكونات الخليط ، لذلك سيتم فصل الإيثان السائل عن الميثان الغازي والأنواع الأخرى المشاركة في استخدام التقطير.
الخصائص
يحدث الإيثان في الطبيعة كغاز عديم الرائحة واللون عند ضغوط ودرجات حرارة قياسية (1 ضغط جوي و 25 درجة مئوية). تبلغ درجة غليانها -88.5 درجة مئوية ، ونقطة انصهارها تبلغ -182.8 درجة مئوية. كما أنه لا يتأثر بالتعرض للأحماض أو القواعد القوية.
ذوبان الإيثان
جزيئات الإيثان متماثلة في التكوين ولها قوى جذب ضعيفة تجمعهم معًا ، تسمى قوى التشتت.
عند محاولة تذويب الإيثان في الماء ، تكون قوى الجذب المتكونة بين الغاز والسائل ضعيفة جدًا ، لذلك من الصعب جدًا على الإيثان الارتباط بجزيئات الماء.
لهذا السبب ، فإن قابلية ذوبان الإيثان منخفضة إلى حد كبير ، وتزداد قليلاً عند زيادة ضغط النظام.
تبلور الإيثان
يمكن ترسيخ الإيثان ، مما يؤدي إلى تكوين بلورات إيثان غير مستقرة ذات هيكل بلوري مكعب.
مع انخفاض درجة الحرارة إلى ما بعد -183.2 درجة مئوية ، يصبح هذا الهيكل أحادي الميل ، مما يزيد من استقرار جزيئه.
احتراق الإيثان
يمكن استخدام هذا الهيدروكربون ، على الرغم من عدم استخدامه على نطاق واسع كوقود ، في عمليات الاحتراق لتوليد ثاني أكسيد الكربون والماء والحرارة ، والتي تتمثل على النحو التالي:
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3120 كيلوجول
هناك أيضًا إمكانية احتراق هذا الجزيء دون زيادة الأكسجين ، وهو ما يُعرف باسم "الاحتراق غير الكامل" ، والذي ينتج عنه تكوين كربون غير متبلور وأول أكسيد الكربون في تفاعل غير مرغوب فيه ، اعتمادًا على كمية الأكسجين المستخدمة.:
2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + حرارة
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + حرارة
2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + حرارة
في هذا المجال ، يحدث الاحتراق من خلال سلسلة من تفاعلات الجذور الحرة ، والتي تعد بمئات التفاعلات المختلفة. على سبيل المثال ، يمكن أن تشكل تفاعلات الاحتراق غير المكتملة مركبات مثل الفورمالديهايد والأسيتالديهيد والميثان والميثانول والإيثانول.
سيعتمد هذا على الظروف التي يحدث فيها التفاعل وردود الفعل الجذور الحرة. يمكن أيضًا تكوين الإيثيلين عند درجات حرارة عالية (600-900 درجة مئوية) ، وهو منتج مرغوب فيه للغاية من قبل الصناعة.
الإيثان في الغلاف الجوي وفي الأجرام السماوية
يوجد الإيثان في الغلاف الجوي لكوكب الأرض في آثار ، ويُشتبه في أن البشر تمكنوا من مضاعفة هذا التركيز منذ أن بدأوا في ممارسة الأنشطة الصناعية.
يعتقد العلماء أن الكثير من الوجود الحالي للإيثان في الغلاف الجوي يرجع إلى احتراق الوقود الأحفوري ، على الرغم من أن الانبعاثات العالمية للإيثان قد انخفضت بمقدار النصف تقريبًا منذ تحسين تقنيات إنتاج الغاز الصخري (أ مصدر الغاز الطبيعي).
يتم إنتاج هذا النوع أيضًا بشكل طبيعي من خلال تأثير ضوء الشمس على الميثان في الغلاف الجوي ، والذي يعيد تكوين جزيء الإيثان.
يوجد الإيثان في حالة سائلة على سطح تيتان ، أحد أقمار زحل. يحدث هذا بكمية أكبر في نهر فيد فلومينا ، الذي يتدفق لأكثر من 400 كيلومتر باتجاه أحد بحاره. وقد تم إثبات هذا المركب أيضًا على المذنبات وعلى سطح بلوتو.
التطبيقات
إنتاج الإيثيلين
يعتمد استخدام الإيثان بشكل أساسي على إنتاج الإيثيلين ، وهو المنتج العضوي الأكثر استخدامًا في الإنتاج العالمي ، من خلال عملية تُعرف باسم تكسير طور البخار.
تتضمن هذه العملية تمرير تغذية الإيثان المخفف بالبخار إلى الفرن ، وتسخينه بسرعة بدون أكسجين.
يحدث التفاعل عند درجة حرارة عالية للغاية (بين 850 و 900 درجة مئوية) ، ولكن يجب أن يكون وقت المكوث (الوقت الذي يقضيه الإيثان في الفرن) قصيرًا حتى يكون التفاعل فعالاً. في درجات حرارة أعلى ، يتم إنتاج المزيد من الإيثيلين.
التكوين الكيميائي الأساسي
تمت دراسة الإيثان أيضًا كمكون رئيسي في تكوين المواد الكيميائية الأساسية. الكلورة المؤكسدة هي إحدى العمليات المقترحة للحصول على كلوريد الفينيل (أحد مكونات PVC) ، لتحل محل العمليات الأخرى الأقل اقتصادًا والأكثر تعقيدًا.
المبردات
أخيرًا ، يتم استخدام الإيثان كمبرد في الأنظمة المبردة الشائعة ، مما يُظهر أيضًا القدرة على تجميد العينات الصغيرة في المختبر للتحليل.
إنه بديل جيد جدًا للمياه ، حيث يستغرق وقتًا أطول لتبريد العينات الرقيقة ، ويمكن أن يتسبب أيضًا في تكوين بلورات ثلجية ضارة.
مخاطر الإيثان
-إيثان لديه القدرة على الاشتعال ، خاصة عندما يرتبط بالهواء. عند 3.0 إلى 12.5٪ حجم إيثان في الهواء ، قد يتشكل خليط متفجر.
- يمكن أن يحد من الأكسجين في الهواء الذي يوجد فيه ، ولهذا السبب فإنه يمثل عامل خطر للاختناق للأشخاص والحيوانات الموجودة والمكشوفة.
- يمكن للإيثان في شكل سائل متجمد أن يحرق الجلد بشكل خطير إذا تم ملامسته مباشرة ، كما أنه يعمل كوسيط مبرد لأي جسم يلمسه ، ويجمده في لحظات.
- أبخرة الإيثان السائل أثقل من الهواء وتتركز على الأرض ، وهذا يمكن أن يمثل خطر الاشتعال الذي يمكن أن يولد تفاعلًا متسلسلًا للاحتراق.
- يمكن أن يسبب تناول الإيثان الغثيان والقيء والنزيف الداخلي. الاستنشاق بالإضافة إلى الاختناق يسبب الصداع والارتباك وتقلب المزاج. الموت من السكتة القلبية ممكن في حالات التعرض العالية.
- إنه يمثل غازًا من غازات الدفيئة يساهم مع الميثان وثاني أكسيد الكربون في الاحتباس الحراري وتغير المناخ الناتج عن التلوث البشري. لحسن الحظ ، فهو أقل وفرة ومتانة من الميثان ، ويمتص إشعاعات أقل من الميثان.
المراجع
- بريتانيكا ، إي (بدون تاريخ). الإيثان. تعافى من britannica.com
- متنوع ، GV (بدون تاريخ). الهياكل أحادية البلورة وتوزيعات كثافة الإلكترون للإيثان والإيثيلين والأسيتيلين. تعافى من rug.nl
- المواقع ، G. (sf). الإيثان: المصادر والمصارف. تم الاسترجاع من sites.google.com
- سوفت سكولز. (سادس). صيغة الإيثان. تعافى من softschools.com
- ويكيبيديا. (سادس). الإيثان. تم الاسترجاع من en.wikipedia.org