Этилен является простейшим из органических соединений, известных как алкены. Это бесцветный имеющий сладковатый вкус и запах. Природные источники включают природный газ и нефть, он также является естественным гормоном в растениях, в которых он ингибирует рост и способствует созреванию плодов. Применение этилена является распространенным явлением в промышленной органической химии. Он производится путем нагревания природного газа, температура плавления составляет 169,4 °С, кипения - 103, 9 °С.
Этилен: особенности структуры и свойства
Углеводороды представляют собой молекулы, содержащие водород и углерод. Они сильно различаются с точки зрения количества одинарных и двойных связей и структурной ориентации каждого компонента. Одним из простейших, но биологически и экономически выгодных углеводородов является этилен. Он поставляется в газообразном виде, является бесцветным и легковоспламеняющимся. Он состоит из двух двойных скрепленных атомов углерода с атомами водорода. Химическая формула имеет вид C 2 H 4 . Структурная форма молекулы является линейной из-за наличия двойной связи в центре.
Этилен имеет сладковатый мускусный запах, который позволяет легко идентифицировать вещество в воздухе. Это касается газа в чистом виде: запах может исчезать при смешивании с другими химическими веществами.
Схема применения этилена
Этилен используют в двух основных категориях: в качестве мономера, из которого построены большие углеродные цепи, и в качестве исходного материала для других двух-углеродных соединений. Полимеризации - это повторяющиеся объединения множества мелких молекул этилена в более крупные. Этот процесс происходит при высоких давлениях и температурах. Области применения этилена многочисленны. Полиэтилен - это полимер, который используется особенно массово в производстве упаковочных пленок, проволочных покрытий и пластиковых бутылок. Еще одно применение этилена в качестве мономера касается формирования линейных α-олефинов. Этилен является исходным материалом для приготовления ряда двух-углеродных соединений, таких как этанол (технический спирт), (антифриз, и пленки), ацетальдегида и винил хлорида. Кроме этих соединений, этилен с бензолом образует этилбензол, который используется в производстве пластмасс и Рассматриваемое вещество является одним из простейших углеводородов. Однако свойства этилена делают его биологически и хозяйственно значимым.
Коммерческое использование
Свойства этилена дают хорошую коммерческую основу для большого количества органических (содержащих углерод и водород) материалов. Одиночные молекулы этилена могут быть соединены вместе для получения полиэтилена (что означает много молекул этилена). Полиэтилен используется для изготовления пластмасс. Кроме того, он может быть использован для изготовления моющих средств и синтетических смазочных материалов, которые представляют собой химические вещества, используемые для уменьшения трения. Применение этилена для получения стиролов актуально в процессе создания резины и защитной упаковки. Кроме того, он используется в обувной промышленности, особенно это касается спортивной обуви, а также при производстве автомобильных покрышек. Применение этилена является коммерчески важным, а сам газ является одним из наиболее часто производимых углеводородов в глобальном масштабе.
Опасность для здоровья
Этилен представляет опасность для здоровья прежде всего потому, что он является легковоспламеняющимся и взрывоопасным. Он также может действовать как наркотик при низких концентрациях, вызывая тошноту, головокружение, головные боли и потерю координации движения. При более высоких концентрациях он действует как анестетик, вызывая потерю сознания, и другим раздражителям. Все эти негативные моменты могут быть причиной для беспокойства в первую очередь для людей, непосредственно работающих с газом. Количество этилена, с которым большинство людей сталкивается в повседневной жизни, как правило, сравнительно небольшое.
Реакции этилена
1) Окисление. Это добавление кислорода, например, при окислении этилена до окиси этилена. Он используется в производстве этиленгликоля (1,2-этандиола), который применяется в качестве незамерзающей жидкости и в производстве полиэфиров путем конденсационной полимеризации.
2) Галогенирование - реакции с этиленом фтора, хлора, брома, йода.
3) Хлорирование этилена в виде 1,2-дихлорэтана и последующая конверсия 1,2-дихлорэтана в винилхлорид мономер. 1,2-дихлорэтан является полезным органическим растворителем, а также является ценным предшественником в синтезе винилхлорида.
4) Алкилирование - добавление углеводородов по двойной связи, например, синтез этилбензола из этилена и бензола с последующим преобразованием в стирол. Этилбензол является промежуточным для производства стирола, одного из наиболее широко используемых виниловых мономеров. Стирол - мономер, используемый для производства полистирола.
5) Горение этилена. Газ получается путем нагревания и концентрированной серной кислоты.
6) Гидратация - реакция с добавлением воды к двойной связи. Наиболее важным промышленным применением этой реакции является превращение этилена в этанол.
Этилен и горение
Этилен - это газ без цвета, который плохо растворяется в воде. Горение этилена в воздухе сопровождается образованием углекислого газа и воды. В чистом виде газ горит световым диффузионным пламенем. Смешанный с небольшим количеством воздуха, он дает пламя, состоящее из трех отдельных слоев - внутреннего сердечника - несгоревшего газа, сине-зеленого слоя и внешнего конуса, где частично окисленный продукт из предварительно перемешанного слоя сгорают в диффузионном пламени. Результирующее пламя показывает сложную серию реакций, а если к газовой смеси добавляется больше воздуха, постепенно диффузионный слой исчезает.
Полезные факты
1) Этилен является природным растительным гормоном, он влияет на рост, развитие, созревание и старение всех растений.
2) Газ не вреден и не токсичен для человека в определенной концентрации (100-150 мг).
3) Он используется в медицине в качестве обезболивающего средства.
4) Действие этилена замедляется при низких температурах.
5) Характерным свойством является хорошая проникающая способность через большинство веществ, например через картонные упаковочные коробки, деревянные и даже бетонные стены.
6) В то время как он имеет неоценимое значение благодаря своей способности инициировать процесс созревания, он также может быть очень вредным для многих фруктов, овощей, цветов и растений, ускоряя процесс старения и снижая качество продукта и его срок годности. Степень повреждения зависит от концентрации, продолжительности воздействия и температуры.
7) Этилен взрывоопасен при высоких концентрациях.
8) Этилен используется в производстве стекла специального назначения для автомобильной промышленности.
9) Изготовление металлоконструкций: газ используется в качестве кислородно-топливного газа для резки металла, сварки и высокой скорости термического напыления.
10) Нефтепереработка: этилен используется в качестве хладагента, особенно на производстве по сжижению природного газа.
11) Как уже говорилось ранее, этилен является очень реактивным веществом, кроме того, он еще и очень легко воспламеняется. Из соображений безопасности, его обычно транспортируют по специальному отдельному газопроводу.
12) Одним из самых распространенных продуктов, изготовленных непосредственно из этилена, является пластмасса.
«Диеновые углеводороды» - Состав и строение натурального каучука. Экологические проблемы. Мало хотеть, надо и делать.» И.В.Гёте. Содержат цепочку сопряжённых двойных связей апельсин, базилик. Паренхимные - гваюла. Цис -. Оао балаковорезинотехника. К каучуку синтетическому. Диеновые углеводороды. Эластичен. Х.Колумб Южная Америка Сок дерева гевея – латекс.
«Класс Алкины» - Строение ацетилена. Гибридная орбиталь. Гидратация. Окисление. Ацетиленовые углеводороды. Вопросы и ответы по химии. Кислотные свойства. Алкины. Негибридные p-орбитали. Руководство по химии. Химические свойства. Применение. Галогенирование. Номенклатура. Получение. Физические свойства. Уксусный альдегид.
«Химия Алкины» - 1.Исследование присоединения полярных молекул по правилу Марковникова 2. Алкины. Углеродные атомы стягиваются тройной связью до 0,120 нм, валентный угол = 180о. На катализаторе CuCl атому углерода». образуется винилацетилен СН = С – С=СН2. Дополнение к элективному курсу. Форма молекулы меняется из линейной в плоскостную и затем - в тетраэдрическую.
«Свойства алкинов» - Физические свойства. Горение ацетилена. Алкины. Изомерия алкинов. Окисление. Гомологический ряд алкинов. Гидрогалогенирование. Характеристика тройной связи. Получение алкинов. Реакции замещения. Схема образования sp -гибридных орбиталей. Реакция полимеризации. Выполните упражнение. Применение алкинов.
«Алкины» - Пентин-1. Сnн2n-2. 3-метилбутин-1. Алкины. 2-метилпентен-1-ин-4. Присоединение к альдегидам и кетонам. Дегидрогалогенирование. Этинил. Бутин-2 (диметилацетилен). Галогенирование. Присоединение воды (реакция М.Г.Кучерова, 1881). Гидрирование. Строение алкинов. Пропаргил. Химические свойства. Ацетилен (этин).
«Класс Алкены» - Реакции окисления. Способы получения алкенов. Четыре изомера. Алкан. Гидрогалогенирование. Задача. Физические свойства. Применение пропилена. Алканы. Межклассовая изомерия. Знания об углеводородах. Все познается в сравнении. Применение этилена. Структурная изомерия. Физкультминутка. Дегидрогалогенирование галогеналканов.
Всего в теме 18 презентаций
В сухую пробирку помещают несколько крупинок песка, 2 капли этилового спирта и 4 капли концентрированной серной кислоты. Закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой и осторожно нагревают смесь на пламени горелки. Выделяющийся газ поджигают у конца газоотводной трубки - он горит светящимся пламенем.
Химизм процесса:
CНз-СН 2 ОН + НОSОзН СНз-СН 2 -OSОзН + Н 2 О
этилсерная кислота
Этилсерная кислота - моноэфир неорганической двухосновной кислоты - при нагревании разлагается:
СНз-СН 2 -OSOзН СН 2 =СН 2 + H 2 SO 4
Таким образом, при взаимодействии этилового спирта с серной кислотой происходит дегидратация спирта:
Выделяющийся этилен горит светящимся пламенем:
C 2 H 4 + ЗO 2 2СO 2 + 2Н 2 О
Концентрированная серная кислота является окислителем. При нагревании смеси спирта с концентрированной серной кислотой образуется, кроме этилена и следов диэтилового эфира (СзН 5) 2 О , ряд продуктов окисления органических соединений, например СО 2 , уголь С (обычно смесь в пробирке чернеет). Серная кислота при этом восстанавливается углеродом до сернистого ангидрида:
2H 2 SO 4 + С СО 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
Сернистый ангидрид также может обесцвечивать растворы брома и марганцевокислого калия подобно этилену. Поэтому образующийся этилен промывают раствором щелочи для очистки от SO 2 . Если реакцию вести в присутствии песка, сульфата алюминия (катализаторы, ускоряющие дегидратацию спирта), почернения смеси не происходит, следовательно, сернистый ангидрид не образуется.
Дегидратация спиртов является общим способом получения непредельных углеводородов.
Присоединение к этилену брома
Не прекращая нагревания пробирки со смесью спирта и серной кислоты (см. опыт 1), опускают конец газоотводной трубки в пробирку с 5 каплями бромной воды. Бромная вода быстро обесцвечивается вследствие присоединения атомов брома по месту двойной связи.
Химизм процесса:
СН 2 =СН 2 + Вг 2 СН 2 -СН 2
1,2-дибромэтан
Для алкенов характерны реакции присоединения по месту двойной связи.
Реакция обесцвечивания водного раствора брома служит качественной реакцией на двойную связь.
Отношение этилена к окислителям
Не прекращая нагревания пробирки со смесью спирта и серной кислоты (см. опыт 3.2.1), опускают конец газоотводной трубки в пробирку с 1 каплей раствора марганцевокислого калия и 4 каплями воды. Раствор марганцевокислого калия быстро обесцвечивается. При этом алкен окисляется в двухатомный спирт. Химизм процесса:
СН 2 =СН 2 + [О] + Н-ОН СН 2 -СН 2
│ │
ОН ОН
этиленгликоль
Эта реакция является качественной реакцией на двойную связь.
Похожая информация:
- ПОЛУЧЕНИЕ ЭТОГО", ИЛИ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ НИЧТО - ЭТО КОЕ-ЧТО?
- Алкины, их общая формула. Этин (ацетилен), строение молекулы, химические свойства (горение, реакции присоединения), получение и применение
