에탄 화학식 C의 간단한 탄화수소 2 H 6 무색 에틸렌의 합성에 매우 중요한 용도 다양 화를 갖는 무취 가스의 자연. 또한 태양계 주변의 다른 행성과 항 성체에서도 발견 된 지상 가스 중 하나입니다. 1834 년 과학자 마이클 패러데이가 발견했습니다.
탄소와 수소 원자 (탄화수소라고도 함)에 의해 형성되는 많은 수의 유기 화합물 중에는 주변 온도와 압력에서 기체 상태로 발견되는 것이 있으며 수많은 산업에서 널리 사용됩니다.
이들은 일반적으로 인류에게 높은 가치를 지닌 "천연 가스"라고 불리는 가스 혼합물에서 나오며, 특히 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄 유형의 알칸을 구성합니다. 사슬에있는 탄소 원자의 양에 따라 분류됩니다.
화학 구조
에탄은 화학식 C 2 H 6을 갖는 분자로 , 일반적으로 단일 탄소-탄소 결합의 탄화수소를 형성하는 두 개의 메틸기 (-CH 3 ) 의 결합으로 간주됩니다 . 또한 다음과 같이 메탄 다음으로 가장 단순한 유기 화합물입니다.
고 3 C-CH 3
이 분자의 탄소 원자는 sp 3 유형의 혼성화 를 가지므로 분자 결합은 자유 회전을 나타냅니다.
마찬가지로, 분자 구조의 회전과 360도 결합 회전을 생성하는 데 필요한 최소 에너지를 기반으로하는 에탄의 고유 현상이 있습니다. 과학자들은이를 "에탄 장벽"이라고합니다.
이러한 이유로 에탄은 수소가 서로 반대쪽에있는 가장 안정적인 형태가 존재하더라도 회전에 따라 다른 형태로 나타날 수 있습니다 (그림 참조).
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에탄의 합성
에탄은 두 가지 카르복시산의 전기 화학적 탈 카르 복 실화 (카르복실기 제거 및 이산화탄소 방출) 및 생성물의 조합의 두 단계가 발생하는 유기 반응 인 Kolbe 전기 분해에서 쉽게 합성 될 수 있습니다. 공유 결합을 형성하는 중간체.
유사하게, 아세트산의 전기 분해는 에탄과 이산화탄소의 형성을 일으키며,이 반응은 전자를 합성하는 데 사용됩니다.
Kolbe의 전기 분해와 유사한 개념 인 과산화물의 작용에 의한 아세트산 무수물의 산화는 또한 에탄을 형성합니다.
같은 방식으로 액화 공정을 통해 천연 가스 및 메탄과 효율적으로 분리 할 수 있으며 극저온 시스템을 사용하여이 가스를 포집하고 다른 가스와의 혼합물에서 분리 할 수 있습니다.
이 역할에는 터보 팽창 공정이 선호됩니다. 가스 혼합물은 터빈을 통과하여 온도가 -100ºC 아래로 떨어질 때까지 동일한 팽창을 생성합니다.
이미이 시점에서 혼합물의 성분을 구별 할 수 있으므로 액체 에탄은 기체 메탄 및 증류 사용과 관련된 다른 종에서 분리됩니다.
속성
에탄은 자연적으로 표준 압력 및 온도 (1 atm 및 25 ° C)에서 무취 무색 가스로 발생합니다. 끓는점은 -88.5 ºC이고 융점은 -182.8 ºC입니다. 또한 강산이나 염기에 노출 되어도 영향을받지 않습니다.
에탄 용해도
에탄 분자는 구성이 대칭이며 분산력이라고하는 약한 인력을 가지고 있습니다.
에탄을 물에 녹이려고하면 기체와 액체 사이에 형성되는 인력이 매우 약하여 에탄이 물 분자와 결합하기가 매우 어렵습니다.
이러한 이유로 에탄의 용해도는 상당히 낮아 시스템 압력이 상승하면 약간 증가합니다.
에탄 결정화
에탄은 응고되어 입방정 결정 구조를 가진 불안정한 에탄 결정을 형성 할 수 있습니다.
-183.2 ºC 이상의 온도 감소로이 구조는 단 사정이되어 분자의 안정성을 증가시킵니다.
에탄 연소
이 탄화수소는 연료로 널리 사용되지는 않지만 연소 공정에서 이산화탄소, 물 및 열을 생성하는 데 사용할 수 있으며 다음과 같이 표현됩니다.
2C 2 H 6 + 70 2 → 4CO 2 + 6H 2 O 3 + 120 킬로
"불완전 연소"로 알려진 과도한 산소없이이 분자를 연소 할 가능성도 있으며, 이로 인해 적용되는 산소의 양에 따라 원치 않는 반응에서 비정질 탄소와 일산화탄소가 형성됩니다. :
2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + 히트
2C 2 H 6 + 4O 2 → 2CO + 2C + 6H 2 O + 히트
2C 2 H 6 + 50 2 → + 4CO 6H 2 O + 히트
이 영역에서 연소는 수백 가지의 서로 다른 반응으로 번호가 매겨진 일련의 자유 라디칼 반응에 의해 발생합니다. 예를 들어 불완전 연소 반응은 포름 알데히드, 아세트 알데히드, 메탄, 메탄올 및 에탄올과 같은 화합물을 형성 할 수 있습니다.
이것은 반응이 일어나는 조건과 관련된 자유 라디칼 반응에 따라 달라집니다. 에틸렌은 또한 고온 (600-900 ° C)에서 형성 될 수 있으며, 이는 업계에서 매우 요구되는 제품입니다.
대기와 천체의 에탄
에탄은 지구 대기에 흔적으로 존재하며, 인간은 산업 활동을 시작한 이래로이 농도를 두 배로 늘린 것으로 의심됩니다.
과학자들은 셰일 가스 생산 기술이 개선 된 이후 에탄의 전 세계 배출량이 거의 절반으로 감소했지만 대기 중 에탄의 현재 존재 대부분이 화석 연료의 연소로 인한 것이라고 생각합니다. 천연 가스 공급원).
이 종은 또한 에탄 분자를 재결합하고 형성하는 대기 메탄에 대한 햇빛의 영향에 의해 자연적으로 생성됩니다.
에탄은 토성의 위성 중 하나 인 타이탄의 표면에 액체 상태로 존재합니다. 이것은 바다 중 하나를 향해 400km 이상 흐르는 Vid Flumina 강에서 더 많이 발생합니다. 이 화합물은 혜성과 명왕성의 표면에서도 입증되었습니다.
응용
에틸렌 생산
에탄의 사용은 주로 증기 상 분해로 알려진 공정을 통해 세계 생산에서 가장 널리 사용되는 유기 제품인 에틸렌의 생산을 기반으로합니다.
이 공정은 증기 희석 된 에탄 공급 물을 용광로에 통과시켜 산소없이 빠르게 가열하는 과정을 포함합니다.
반응은 매우 높은 온도 (850 ~ 900 ° C 사이)에서 발생하지만 반응이 효과적이려면 체류 시간 (에탄이 용광로에서 보내는 시간)이 짧아야합니다. 더 높은 온도에서는 더 많은 에틸렌이 생성됩니다.
기본 화학 형성
에탄은 또한 염기성 화학 물질 형성의 주성분으로 연구되었습니다. 산화성 염소화는 염화 비닐 (PVC의 구성 요소)을 얻기 위해 제안 된 공정 중 하나이며 경제적이고 복잡한 다른 것을 대체합니다.
냉각제
마지막으로 에탄은 일반적인 극저온 시스템에서 냉매로 사용되며 분석을 위해 실험실에서 작은 샘플을 동결시키는 능력도 보여줍니다.
섬세한 샘플을 냉각하는 데 시간이 오래 걸리고 해로운 얼음 결정이 형성 될 수도있는 물을 대체 할 수있는 매우 좋은 제품입니다.
에탄의 위험
-에탄은 주로 공기와 결합 할 때 발화하는 능력이 있습니다. 공기 중 3.0 ~ 12.5 % 부피의 에탄에서 폭발성 혼합물이 형성 될 수 있습니다.
-공기 중 산소가 발견되는 것을 제한 할 수 있으며, 이러한 이유로 존재하고 노출 된 사람과 동물에게 질식의 위험 요인이됩니다.
-냉동 액체 형태의 에탄은 직접 접촉하면 피부에 심각한 화상을 입힐 수 있으며, 접촉하는 모든 물체의 극저온 매개체 역할을하여 순식간에 얼어 붙을 수 있습니다.
-액체 에탄 증기는 공기보다 무겁고지면에 집중되어 연소 연쇄 반응을 일으킬 수있는 발화 위험이 있습니다.
-에탄 섭취는 메스꺼움, 구토 및 내부 출혈을 유발할 수 있습니다. 질식과 함께 흡입은 두통, 혼란 및 기분 변화를 유발합니다. 높은 노출에서 심장 마비로 인한 사망이 가능합니다.
-메탄, 이산화탄소와 함께 지구 온난화와 인간 오염으로 인한 기후 변화에 기여하는 온실 가스를 나타냅니다. 다행히도 메탄보다 풍부하고 내구성이 떨어지며 메탄보다 방사선을 덜 흡수합니다.
참고 문헌
- Britannica, E. (nd). 에탄. britannica.com에서 검색
- Nes, GV (nd). 에탄, 에틸렌 및 아세틸렌의 단결정 구조 및 전자 밀도 분포. rug.nl에서 복구
- 사이트, G. (sf). 에탄 : 소스와 싱크. sites.google.com에서 가져옴
- SoftSchools. (sf). 에탄 공식. softschools.com에서 복구
- Wikipedia. (sf). 에탄. en.wikipedia.org에서 검색