Αιθυλένιο είναι η απλούστερη από τις οργανικές ενώσεις που είναι γνωστές ως αλκένια. Είναι ένα άχρωμο εύφλεκτο αέριο με γλυκιά γεύση και οσμή. Οι φυσικές πηγές περιλαμβάνουν το φυσικό αέριο και το λάδι, είναι επίσης μια φυσική ορμόνη στα φυτά όπου αναστέλλει την ανάπτυξη και προάγει την ωρίμανση των καρπών. Η χρήση αιθυλενίου είναι κοινή στη βιομηχανική οργανική χημεία. Παράγεται με θέρμανση φυσικού αερίου, το σημείο τήξεως είναι 169,4°C, το σημείο βρασμού είναι 103,9°C.
Αιθυλένιο: δομικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες
Οι υδρογονάνθρακες είναι μόρια που περιέχουν υδρογόνο και άνθρακα. Διαφέρουν πολύ ως προς τον αριθμό των απλών και διπλών δεσμών και τον δομικό προσανατολισμό κάθε συστατικού. Ένας από τους απλούστερους, αλλά βιολογικά και οικονομικά ωφέλιμους υδρογονάνθρακες είναι το αιθυλένιο. Διατίθεται σε αέρια μορφή, είναι άχρωμο και εύφλεκτο. Αποτελείται από δύο διπλά συνδεδεμένα άτομα άνθρακα με άτομα υδρογόνου. Ο χημικός τύπος είναι C2H4. Η δομική μορφή του μορίου είναι γραμμική λόγω της παρουσίας ενός διπλού δεσμού στο κέντρο.
Το αιθυλένιο έχει μια γλυκιά μοσχομυριστή μυρωδιά που διευκολύνειαναγνωρίσει την ουσία στον αέρα. Αυτό ισχύει για το αέριο στην καθαρή του μορφή: η μυρωδιά μπορεί να εξαφανιστεί όταν αναμιχθεί με άλλες χημικές ουσίες.
Σχέδιο εφαρμογής αιθυλενίου
Αιθυλένιο χρησιμοποιείται σε δύο κύριες κατηγορίες: ως μονομερές από το οποίο κατασκευάζονται μεγάλες αλυσίδες άνθρακα και ως πρώτη ύλη για άλλες ενώσεις δύο άνθρακα. Οι πολυμερισμοί είναι επαναλαμβανόμενοι συνδυασμοί πολλών μικρών μορίων αιθυλενίου σε μεγαλύτερα. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες. Οι εφαρμογές για το αιθυλένιο είναι πολλές. Το πολυαιθυλένιο είναι ένα πολυμερές που χρησιμοποιείται ιδιαίτερα σε μεγάλες ποσότητες στην παραγωγή μεμβρανών συσκευασίας, συρμάτινων επικαλύψεων και πλαστικών φιαλών. Μια άλλη χρήση του αιθυλενίου ως μονομερούς αφορά τον σχηματισμό γραμμικών α-ολεφινών. Το αιθυλένιο είναι η πρώτη ύλη για την παρασκευή ενός αριθμού ενώσεων δύο άνθρακα, όπως η αιθανόλη (τεχνική αλκοόλη), το οξείδιο του αιθυλενίου (αντιψυκτικό, ίνες πολυεστέρα και μεμβράνες), η ακεταλδεΰδη και το χλωριούχο βινύλιο. Εκτός από αυτές τις ενώσεις, το αιθυλένιο με το βενζόλιο σχηματίζει αιθυλβενζόλιο, το οποίο χρησιμοποιείται στην παραγωγή πλαστικών και συνθετικού καουτσούκ. Η εν λόγω ουσία είναι ένας από τους απλούστερους υδρογονάνθρακες. Ωστόσο, οι ιδιότητες του αιθυλενίου το καθιστούν βιολογικά και οικονομικά σημαντικό.
Εμπορική χρήση
Οι ιδιότητες του αιθυλενίου παρέχουν μια καλή εμπορική βάση για μεγάλο αριθμό οργανικών υλικών (που περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο). Μεμονωμένα μόρια αιθυλενίου μπορεί να είναιενώνονται μεταξύ τους για να κάνουν πολυαιθυλένιο (που σημαίνει πολλά μόρια αιθυλενίου). Το πολυαιθυλένιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλαστικών. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή απορρυπαντικών και συνθετικών λιπαντικών, τα οποία είναι χημικά που χρησιμοποιούνται για τη μείωση της τριβής. Η χρήση αιθυλενίου για τη λήψη στυρενίων είναι σχετική στη διαδικασία δημιουργίας καουτσούκ και προστατευτικής συσκευασίας. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στη βιομηχανία υποδημάτων, ιδιαίτερα αθλητικών υποδημάτων, καθώς και στην παραγωγή ελαστικών αυτοκινήτων. Η χρήση του αιθυλενίου είναι εμπορικά σημαντική και το ίδιο το αέριο είναι ένας από τους πιο συχνά παραγόμενους υδρογονάνθρακες σε παγκόσμια κλίμακα.
Κίνδυνος για την υγεία
Το αιθυλένιο αποτελεί κίνδυνο για την υγεία κυρίως επειδή είναι εύφλεκτο και εκρηκτικό. Μπορεί επίσης να δράσει σαν φάρμακο σε χαμηλές συγκεντρώσεις, προκαλώντας ναυτία, ζάλη, πονοκεφάλους και ασυντονισμό. Σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, δρα ως αναισθητικό, προκαλώντας απώλεια συνείδησης, αναισθησία στον πόνο και άλλα ερεθίσματα. Όλες αυτές οι αρνητικές πτυχές μπορεί να είναι καταρχάς αιτία ανησυχίας για τα άτομα που εργάζονται άμεσα με το φυσικό αέριο. Η ποσότητα αιθυλενίου που συναντούν οι περισσότεροι άνθρωποι στην καθημερινή τους ζωή είναι συνήθως σχετικά μικρή.
αντιδράσεις αιθυλενίου
1) Οξείδωση. Αυτή είναι η προσθήκη οξυγόνου, για παράδειγμα, στην οξείδωση του αιθυλενίου σε οξείδιο του αιθυλενίου. Χρησιμοποιείται σεστην παραγωγή αιθυλενογλυκόλης (1, 2-αιθανοδιόλη), η οποία χρησιμοποιείται ως αντιψυκτικό υγρό και στην παραγωγή πολυεστέρων με πολυμερισμό συμπύκνωσης.
2) Αλογόνωση - αντιδράσεις με αιθυλένιο φθορίου, χλωρίου, βρωμίου, ιωδίου.
3) Χλωρίωση του αιθυλενίου ως 1,2-διχλωροαιθάνιο και επακόλουθη μετατροπή του 1,2-διχλωροαιθανίου σε μονομερές χλωριούχου βινυλίου. Το 1,2-διχλωροαιθάνιο είναι ένας χρήσιμος οργανικός διαλύτης και είναι επίσης πολύτιμος πρόδρομος στη σύνθεση του χλωριούχου βινυλίου.
4) Αλκυλίωση - η προσθήκη υδρογονανθράκων στον διπλό δεσμό, για παράδειγμα, η σύνθεση αιθυλοβενζολίου από αιθυλένιο και βενζόλιο, ακολουθούμενη από μετατροπή σε στυρόλιο. Το αιθυλοβενζόλιο είναι ένα ενδιάμεσο για την παραγωγή στυρολίου, ενός από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα μονομερή βινυλίου. Το στυρένιο είναι ένα μονομερές που χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολυστυρενίου.
5) Καύση αιθυλενίου. Το αέριο λαμβάνεται με θέρμανση αιθυλικής αλκοόλης και πυκνού θειικού οξέος.
6) Η ενυδάτωση είναι μια αντίδραση με την προσθήκη νερού σε διπλό δεσμό. Η πιο σημαντική βιομηχανική εφαρμογή αυτής της αντίδρασης είναι η μετατροπή του αιθυλενίου σε αιθανόλη.
Αιθυλένιο και καύση
Αιθυλένιο είναι ένα άχρωμο αέριο που είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό. Η καύση του αιθυλενίου στον αέρα συνοδεύεται από το σχηματισμό διοξειδίου του άνθρακα και νερού. Στην καθαρή του μορφή, το αέριο καίγεται με μια ελαφριά φλόγα διάχυσης. Αναμιγνύεται με μια μικρή ποσότητα αέρα, δίνει μια φλόγα που αποτελείται από τρία ξεχωριστά στρώματα - έναν εσωτερικό πυρήνα - άκαυστο αέριο, ένα μπλε-πράσινο στρώμα και έναν εξωτερικό κώνο όπου το μερικώς οξειδωμένο προϊόναπό το προαναμεμειγμένο στρώμα καίγονται σε φλόγα διάχυσης. Η προκύπτουσα φλόγα παρουσιάζει μια σύνθετη σειρά αντιδράσεων και καθώς προστίθεται περισσότερος αέρας στο μείγμα αερίων, το στρώμα διάχυσης σταδιακά εξαφανίζεται.
Χρήσιμα γεγονότα
1) Το αιθυλένιο είναι μια φυσική φυτική ορμόνη, επηρεάζει την ανάπτυξη, την ανάπτυξη, την ωρίμανση και τη γήρανση όλων των φυτών.
2) Το αέριο δεν είναι επιβλαβές και μη τοξικό για τον άνθρωπο σε συγκεκριμένη συγκέντρωση (100-150 mg).
3) Χρησιμοποιείται στην ιατρική ως αναλγητικό.
4) Το αιθυλένιο επιβραδύνει σε χαμηλές θερμοκρασίες.
5) Η χαρακτηριστική ιδιότητα είναι η καλή διείσδυση στις περισσότερες ουσίες, όπως κουτιά συσκευασίας από χαρτόνι, ξύλινους και ακόμη και τσιμεντένιους τοίχους.
6) Αν και είναι ανεκτίμητο για την ικανότητά του να ξεκινά τη διαδικασία ωρίμανσης, μπορεί επίσης να είναι πολύ επιβλαβές για πολλά φρούτα, λαχανικά, λουλούδια και φυτά, επιταχύνοντας τη διαδικασία γήρανσης και μειώνοντας την ποιότητα και τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Ο βαθμός της βλάβης εξαρτάται από τη συγκέντρωση, τη διάρκεια της έκθεσης και τη θερμοκρασία.
7) Το αιθυλένιο είναι εκρηκτικό σε υψηλές συγκεντρώσεις.
8) Το αιθυλένιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ειδικού γυαλιού για την αυτοκινητοβιομηχανία.
9) Κατασκευή δομικού χάλυβα: Το αέριο χρησιμοποιείται ως αέριο οξυ-καυσίμου για κοπή μετάλλων, συγκόλληση και θερμικό ψεκασμό υψηλής ταχύτητας.
10) Διύλιση: Χρησιμοποιείται αιθυλένιοως ψυκτικό μέσο, ειδικά σε εγκαταστάσεις LNG.
11) Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το αιθυλένιο είναι μια πολύ δραστική ουσία, επιπλέον, είναι επίσης πολύ εύφλεκτο. Για λόγους ασφαλείας, συνήθως μεταφέρεται μέσω ειδικού χωριστού αγωγού αερίου.
12) Ένα από τα πιο κοινά προϊόντα που κατασκευάζονται απευθείας από αιθυλένιο είναι το πλαστικό.
