Етиленът е най-простото от органичните съединения, известни като алкени. Това е безцветен запалим газ със сладникав вкус и мирис. Естествените източници включват природен газ и нефт, той също е естествен хормон в растенията, където инхибира растежа и насърчава узряването на плодовете. Използването на етилен е често срещано в промишлената органична химия. Произвежда се чрез нагряване на природен газ, точката на топене е 169,4°C, точката на кипене е 103,9°C.
Етилен: структурни характеристики и свойства
Въглеводородите са молекули, съдържащи водород и въглерод. Те се различават значително по отношение на броя на единичните и двойните връзки и структурната ориентация на всеки компонент. Един от най-простите, но биологично и икономически изгодни въглеводороди е етиленът. Доставя се в газообразна форма, безцветен е и запалим. Състои се от два въглеродни атома с двойна връзка с водородни атоми. Химическата формула е C2H4. Структурната форма на молекулата е линейна поради наличието на двойна връзка в центъра.
Етиленът има сладникава мускусна миризма, която го прави лесен заидентифицират веществото във въздуха. Това се отнася за газа в чистата му форма: миризмата може да изчезне, когато се смеси с други химикали.
Схема за прилагане на етилен
Етиленът се използва в две основни категории: като мономер, от който се изграждат големи въглеродни вериги, и като изходен материал за други двувъглеродни съединения. Полимеризациите са повтарящи се комбинации от много малки етиленови молекули в по-големи. Този процес протича при високо налягане и температура. Приложенията за етилен са многобройни. Полиетиленът е полимер, който се използва особено в големи количества при производството на опаковъчни фолиа, телени покрития и пластмасови бутилки. Друго използване на етилен като мономер се отнася до образуването на линейни α-олефини. Етиленът е изходният материал за получаването на редица двувъглеродни съединения, като етанол (технически алкохол), етиленов оксид (антифриз, полиестерни влакна и филми), ацеталдехид и винилхлорид. В допълнение към тези съединения, етиленът с бензол образува етилбензен, който се използва в производството на пластмаси и синтетичен каучук. Въпросното вещество е един от най-простите въглеводороди. Въпреки това, свойствата на етилена го правят биологично и икономически значим.
За търговска употреба
Свойствата на етилена осигуряват добра търговска основа за голям брой органични (съдържащи въглерод и водород) материали. Могат да бъдат единични етиленови молекулисъединени заедно, за да се получи полиетилен (което означава много етиленови молекули). Полиетиленът се използва за производство на пластмаси. Освен това може да се използва за производство на детергенти и синтетични лубриканти, които са химикали, използвани за намаляване на триенето. Използването на етилен за получаване на стирен е от значение в процеса на създаване на каучукови и защитни опаковки. Освен това се използва в обувната индустрия, особено спортни обувки, както и при производството на автомобилни гуми. Използването на етилен е важно от търговска гледна точка, а самият газ е един от най-често произвежданите въглеводороди в световен мащаб.
Опасност за здравето
Етиленът е опасен за здравето преди всичко, защото е запалим и експлозивен. Той може също да действа като лекарство при ниски концентрации, причинявайки гадене, виене на свят, главоболие и некоординация. При по-високи концентрации действа като анестетик, причинявайки безсъзнание, нечувствителност към болка и други стимули. Всички тези негативни аспекти могат да бъдат причина за безпокойство на първо място за хората, директно работещи с газ. Количеството етилен, което повечето хора срещат в ежедневието си, обикновено е сравнително малко.
Етилен реакции
1) Окисление. Това е добавянето на кислород, например, при окисляването на етилен до етиленов оксид. Използва се вв производството на етилен гликол (1,2-етандиол), който се използва като течност против замръзване и в производството на полиестери чрез кондензационна полимеризация.
2) Халогениране - реакции с етилен на флуор, хлор, бром, йод.
3) Хлориране на етилен като 1,2-дихлороетан и последващо превръщане на 1,2-дихлороетан във винилхлориден мономер. 1,2-Дихлороетанът е полезен органичен разтворител и също така е ценен прекурсор в синтеза на винилхлорид.
4) Алкилиране - добавяне на въглеводороди към двойната връзка, например, синтез на етилбензол от етилен и бензен, последвано от превръщане в стирен. Етилбензолът е междинен продукт за производството на стирен, един от най-широко използваните винилови мономери. Стиролът е мономер, използван за направата на полистирол.
5) Изгаряне на етилен. Газът се получава чрез нагряване на етилов алкохол и концентрирана сярна киселина.
6) Хидратацията е реакция с добавяне на вода към двойна връзка. Най-важното промишлено приложение на тази реакция е превръщането на етилена в етанол.
Етилен и горене
Етиленът е безцветен газ, който е слабо разтворим във вода. Изгарянето на етилен във въздуха е придружено от образуването на въглероден диоксид и вода. В чиста форма газът гори с лек дифузионен пламък. Смесен с малко количество въздух, той дава пламък, състоящ се от три отделни слоя - вътрешна сърцевина - неизгорял газ, синьо-зелен слой и външен конус, където частично окисленият продуктот предварително смесения слой изгарят в дифузионен пламък. Полученият пламък показва сложна серия от реакции и тъй като към газовата смес се добавя повече въздух, дифузионният слой постепенно изчезва.
Полезни факти
1) Етиленът е естествен растителен хормон, той влияе върху растежа, развитието, съзряването и стареенето на всички растения.
2) Газът не е вреден и нетоксичен за хората в определена концентрация (100-150 mg).
3) Използва се в медицината като болкоуспокояващо.
4) Етиленът се забавя при ниски температури.
5) Характерното свойство е добро проникване през повечето вещества, като картонени опаковъчни кутии, дървени и дори бетонни стени.
6) Въпреки че е безценен за способността си да инициира процеса на зреене, той също може да бъде много вреден за много плодове, зеленчуци, цветя и растения, като ускорява процеса на стареене и намалява качеството на продукта и срока на годност. Степента на увреждане зависи от концентрацията, продължителността на излагане и температурата.
7) Етиленът е експлозивен при високи концентрации.
8) Етиленът се използва в производството на специално стъкло за автомобилната индустрия.
9) Производство на структурна стомана: Газът се използва като газ с кислородно гориво за рязане на метал, заваряване и високоскоростно термично пръскане.
10) Рафиниране: Използва се етиленкато хладилен агент, особено в заводите за втечнен природен газ.
11) Както споменахме по-рано, етиленът е много реактивно вещество, освен това е и много запалим. От съображения за безопасност обикновено се транспортира през специален отделен газопровод.
12) Един от най-разпространените продукти, направени директно от етилен, е пластмасата.
