Фізичні властивості
Етан за н. у.- безбарвний газ, без запаху. Молярна маса– 30,07. Температура плавлення –182,81 °C, кипіння -88,63 °C. . Щільність ρ газ. =0,001342 г/см³ або 1,342 кг/м³ (н. у.), ρ рідк. =0,561 г/см³ (T=-100 °C). Константа дисоціації 42 (у воді, прин. у.) [ джерело?]. Тиск пари при 0 ° С - 2,379 МПа.
Хімічні властивості
Хімічна формула C 2 H 6 (раціональна CН 3 СН 3). Найбільш характерні реакції заміщення водню галогенами, які проходять вільно радикальним механізмом. Термічне дегідрування етану при 550-650 ° С наводить кетену, при температурах понад 800 ° С - кацетилену (утворюється також бензолісажу). Пряме хлорування при 300-450 ° С - кетилхлориду, нитрування в газовій фазі дає суміш (3:1) нітроетана інітрометану.
Отримання
У промисловості
У промисловості одержують із нафтових та природних газів, де він становить до 10 % за обсягом. У Росії вміст етану у нафтових газах дуже низький. У США та Канаді (де його вміст у нафтових та природних газах високо) служить основною сировиною для отримання етену.
У лабораторних умовах
Одержують з йодметанапореакції Вюрца, ізацетату натріюелектролізомпореакції Кольбе, сплавленнямпропіонату натріяс лугом, ізетилбромідапореакції Гриньяра,гідруванняметена(над Pd) абоацетилену(у присутностіНікель Ренея).
Застосування
Основне використання етану у промисловості - отримання етилену.
Бутан(C 4 H 10) - органічна сполука класу алканів. У хімії назва використовується переважно для позначення н-бутану. Таку ж назву має суміш н-бутану та його ізомера ізобутану CH(CH 3) 3 . Назва походить від кореня «бут-» (англійська назва олійної кислоти - butyric acid) та суфікса «-ан» (приналежність до алканів). У великих концентраціях отруйний, вдихання бутану викликає дисфункцію легенево-дихального апарату. Міститься в природному газі, утворюється при крекінгу нафтопродуктівпри поділі попутного нафтового газу, "жирного" природного газу. Як представник вуглеводневих газів пожежо- та вибухонебезпечний, малотоксичний, має специфічний характерний запах, має наркотичні властивості. За ступенем впливу на організм газ відноситься до речовин 4-го класу небезпеки (малонебезпечні) за ГОСТ 12.1.007-76. Шкідливо впливає на нервову систему .
Ізомерія
Бутан має два ізомера:
Фізичні властивості
Бутан - безбарвний горючий газ, зі специфічним запахом, що легко зріджується (нижче 0 ° C і нормальному тиску або при підвищеному тиску і звичайній температурі - легколетюча рідина). Точка замерзання -138 ° С (при нормальному тиску). Розчинністьу воді - 6,1 мг у 100 мл води (для н-бутану, при 20 °C, значно краще розчиняється в органічних розчинниках ). Може утворювати азеотропнусуміш з водою при температурі близько 100 °C та тиску 10 атм.
Знаходження та отримання
Міститься у газовому конденсаті та нафтовому газі (до 12 %). Є продуктом каталітичного та гідрокаталітичного крекінгунафтових фракцій. У лабораторії може бути отриманий реакції Вюрца.
2 C 2 H 5 Br + 2Na → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + 2NaBr
Сіроочищення (демеркаптанізація) бутанової фракції
Прямогонну бутанову фракцію необхідно очищати від сірчистих сполук, які в основному представлені метил- та етил-меркаптанами. Метод очищення бутанової фракції від меркаптанів полягає у лужній екстракції меркаптанів з вуглеводневої фракції та подальшої регенерації лугу у присутності гомогенних або гетерогенних каталізаторів киснем повітря з виділенням дисульфідної олії.
Застосування та реакції
При вільнорадикальному хлоруванні утворює суміш 1-хлор-і 2-хлорбутану. Їхнє співвідношення добре пояснюється різницею в міцності. С-Н зв'язківу позиції 1 і 2 (425 і 411 кДж/моль). При повному згорянні повітря утворює вуглекислий газта воду. Бутан застосовується в суміші з пропаному запальничках, у газових балонах у зрідженому стані, де він має запах, оскільки містить спеціально додані одоранти. При цьому використовуються «зимові» та «літні» суміші з різним складом. Теплота згоряння 1 кг – 45,7 МДж (12,72 кВт·год).
2C 4 H 10 + 13 O 2 → 8 CO 2 + 10 H 2 O
При нестачі кисню утворюється сажаабо чадний газабо те й інше разом.
2C 4 H 10 + 5 O 2 → 8 C + 10 H 2 O
2C 4 H 10 + 9 O 2 → 8 CO + 10 H 2 O
Фірмою Дюпонрозроблено метод отримання малеїнового ангідридуз н-бутану при каталітичному окисненні.
2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + 7 O 2 → 2 C 2 H 2 (CO) 2 O + 8 H 2 O
н-Бутан - сировина для отримання бутена, 1,3-бутадієну, компонент бензинів із високим октановим числом. Бутан високої чистоти і особливо ізобутан може бути використаний як холодоагент у холодильних установках. Продуктивність таких систем трохи нижча, ніж фреонових. Бутан безпечний для довкілля, на відміну фреонових холодоагентів.
У харчовій промисловості бутан зареєстрований як харчової добавки E943a, а ізобутан - E943b, як пропелент, наприклад, в дезодорантах.
Етилен(за ІЮПАК: Етен) - органічне хімічне з'єднання, що описується формулою 2 H 4 . Є найпростішим алкеном (олефіном). У природі етилен мало зустрічається. Це безбарвний горючий газ із слабким запахом. Частково розчинний у воді (25,6 мл 100 мл води при 0°C), етанолі (359 мл у тих же умовах). Добре розчиняється в діетиловому ефірі та вуглеводнях. Містить подвійний зв'язок і тому відноситься до ненасичених або ненасичених вуглеводням. Відіграє надзвичайно важливу роль у промисловості, а також є фітогормоном. Етилен - органічне з'єднання, що найбільш виробляється в світі ; загальне світове виробництво етилену в 2008 рокустановило 113 мільйонів тонн і продовжує зростати на 2-3% на рік .
Застосування
Етилен є провідним продуктом основного органічного синтезута застосовується для отримання наступних сполук (перераховані в алфавітному порядку):
Вінілацетат;
Дихлоретан / вінілхлорид(3-е місце, 12% всього обсягу);
Окис етилену(2-е місце, 14-15% всього обсягу);
Поліетилен(1-е місце, до 60% всього обсягу);
Стирол;
Оцтова кислота;
Етилбензол;
Етиленгліколь;
Етиловий спирт.
Етилен у суміші з киснем використовувався в медицині для наркозааж до середини 80-х років ХХ століття в СРСР та на Близькому Сході. Етилен є фітогормономпрактично у всіх рослин , між іншим відповідає за опадання голок у хвойних.
Основні хімічні властивості
Етилен – хімічно активна речовина. Так як в молекулі між атомами вуглецю є подвійний зв'язок, то одна з них менш міцна, легко розривається, і за місцем розриву зв'язку відбувається приєднання, окислення, полімеризація молекул.
Галогенування:
CH 2 =CH 2 + Cl 2 → CH 2 Cl-CH 2 Cl
Відбувається знебарвлення бромної води. Це якісна реакція на ненасичені сполуки.
Гідрування:
CH 2 = CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (під дією Ni)
Гідрогалогенування:
CH 2 = CH 2 + HBr → CH 3 - CH 2 Br
Гідратація:
CH 2 =CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (під дією каталізатора)
Цю реакцію відкрив AM. Бутлерів, і вона використовується для промислового отримання етилового спирту.
Окислення:
Етилен легко окислюється. Якщо етилен пропускати через розчин перманганату калію, він знебарвиться. Ця реакція використовується для відмінності граничних та ненасичених з'єднань.
Окис етилену - неміцна речовина, кисневий місток розривається та приєднується вода, в результаті утворюється етиленгліколь:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
Полімеризація:
nCH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) n
ІзопренСН 2 =С(СН 3)-СН=СН 2 2-метилбутадієн-1,3 - ненасичений вуглеводень дієнового ряду (C n H 2n−2 ) . У нормальних умовах безбарвна рідина. Він являється мономеромдля натурального каучукута структурною одиницею для безлічі молекул інших природних сполук - ізопреноїдів, або терпеноїдів. . Розчинимо в спирті. Ізопрем полімеризується, даючи ізопренові каучуки. Ізопрен також вступає в реакцію полімеризаціїіз сполуками вінілового ряду.
Знаходження та отримання
Натуральний каучук є полімером ізопрену - найчастіше цис-1,4-поліізопреном з молекулярною масою від 100,000 до 1,000,000. Як домішки містить кілька відсотків інших матеріалів, таких як білки, жирні кислоти, смоли та неорганічні речовини. Деякі джерела натурального каучуку називаються гутаперчаі складається з транс-1,4-поліізопрену, структурний ізомерщо має схожі, але не ідентичні властивості. Ізопрен виробляється та виділяється в атмосферу багатьма видами дерев (головний з них - дуб) Річне виробництво ізопрену рослинністю близько 600 млн т., причому половина виробляється тропічними широколистими деревами, решта виробляється чагарниками. Після потрапляння в атмосферу ізопрен перетворюється вільними радикалами (такими як гідроксил (OH) радикал) і меншою мірою озоном в різні речовини, такі як альдегіди, гідроксипероксиди, органічні нітрати та епоксиди, які змішуються з водними краплями, утворюючи аерозолі або серпанок. Цей механізм дерева використовують не тільки для того, щоб уникнути перегріву листя Сонцем, але й для захисту від вільних радикалів, особливо озону. Ізопрен вперше було отримано термічною обробкою натурального каучуку. Найбільш промислово доступний як продукт термічного крекінгу лігроїнуабо олії, а також як побічний продукт при виробництві етилену. Виробляється близько 20,000 тонн на рік. Близько 95% виробництва ізопрену використовується для виробництва цис-1,4-поліізопрену – синтетичного варіанту природного каучуку.
Бутадієн-1,3(Дівініл) СН 2 = СН-СН = СН 2 - ненасичений вуглеводень, Найпростіший представник дієнових вуглеводнів.
Фізичні властивості
Бутадієн - безбарвний газз характерним запахом, Температура кипіння−4,5 °C, Температура плавлення−108,9 °C, Температура спалаху−40 °C, гранично допустима концентраціяу повітрі (ГДК) 0,1 г/м³, густина 0,650 г/см³ при −6 °C.
Слабо розчинний у воді, добре розчинний у спирті, гасі з повітрям у кількості 1,6-10,8 %.
Хімічні властивості
Бутадієн схильний до полімеризаціїлегко окислюється повітрямз освітою перекиснихз'єднань, що прискорюють полімеризацію.
Отримання
Бутадієн отримують за реакцією Лебедєвапропусканням етилового спиртучерез каталізатор:
2CH 3 CH 2 OH → C 4 H 6 + 2H 2 O + H 2
Або дегідрогенізацією нормального бутилена:
CH 2 = CH-CH 2 -CH 3 → CH 2 = CH-CH = CH 2 + Н 2
Застосування
Полімеризацією бутадієну отримують синтетичний каучук. Сополімеризацією з акрилонітриломі стироломотримують АБС-пластик.
Бензол (C 6 H 6 , Ph H) - органічна хімічна сполука, безбарвна рідиназ приємним солодкуватим запахом. Найпростіший ароматичний вуглеводень. Бензол входить до складу бензину, широко застосовується в промисловості, є вихідною сировиною для виробництва ліків, різних пластмас, синтетичної гумибарвників. Хоча бензол входить до складу сирої нафти, у промислових масштабах він синтезується з інших її компонентів. Токсичний, канцерогенний.
Фізичні властивості
Безбарвна рідина із своєрідним різким запахом. Температура плавлення = 5,5 °C, температура кипіння = 80,1 °C, щільність = 0,879 г/см³, молярна маса = 78,11 г/моль. Подібно до всіх вуглеводнів бензол горить і утворює багато кіптяви. З повітрям утворює вибухонебезпечні суміші, добре змішується з ефірами, бензиномта іншими органічними розчинниками з водою утворює азеотропну суміш з температурою кипіння 69,25 °C (91% бензолу). Розчинність у воді 1,79 г/л (25 °C).
Хімічні властивості
Для бензолу характерні реакції заміщення - бензол реагує з алкенами, хлор алканами, галогенами, азотноїі сірчаною кислотами. Реакції розриву бензольного кільця відбуваються у жорстких умовах (температура, тиск).
Взаємодія з хлором у присутності каталізатора:
З 6 H 6 + Cl 2 -(FeCl 3)→ З 6 H 5 Cl + HCl утворюється хлорбензол
Каталізатори сприяють створенню активної електрофільної частинки шляхом поляризації атомів галогену.
Cl-Cl + FeCl 3 → Cl ઠ - ઠ +
З 6 H 6 + Cl ઠ - -Cl ઠ + + FeCl 3 → [З 6 H 5 Cl + FeCl 4 ] → З 6 H 5 Cl + FeCl 3 + HCl
За відсутності каталізатора при нагріванні чи освітленні йде радикальна реакція заміщення.
С 6 H 6 + 3Cl 2 -(освітлення)→ C 6 H 6 Cl 6 утворюється суміш ізомерів гексахлорциклогексану відео
Взаємодія з бромом (чистий):
Взаємодія з галогенопохідними алканами ( реакція Фріделя-Крафтса):
З 6 H 6 + З 2 H 5 Cl -(AlCl 3)→ З 6 H 5 З 2 H 5 + HCl утворюється етилбензол
З 6 H 6 + HNO 3 -(H 2 SO 4)→ З 6 H 5 NO 2 + H 2 O
Структура
Бензол за складом відноситься до ненасичених вуглеводням(Гомологічний ряд C n H 2n-6), але на відміну від вуглеводнів ряду етилену C 2 H 4 виявляє властивості, властиві ненасиченим вуглеводням (для них характерні реакції приєднання) тільки за жорстких умов, а ось до реакцій заміщення бензол більш схильний. Така «поведінка» бензолу пояснюється його особливою будовою: знаходженням усіх зв'язків і молекул на одній площині та наявністю в структурі сполученої 6π-електронної хмари. Сучасне уявлення про електронну природу зв'язків у бензолі ґрунтується на гіпотезі Лайнуса Полінга, який запропонував зображати молекулу бензолу у вигляді шестикутника з вписаним колом, підкреслюючи тим самим відсутність фіксованих подвійних зв'язків та наявність єдиної електронної хмари, що охоплює всі шість атомів вуглецю циклу.
Виробництво
На сьогоднішній день існує три принципово різні способи виробництва бензолу.
Коксуваннякам'яного вугілля. Цей процес історично був першим і був основним джерелом бензолу до Другої світової війни. Нині частка бензолу, одержуваного у такий спосіб, становить менше 1 %. Слід додати, що бензол, що отримується з кам'яновугільної смоли, містить значну кількість тіофену, що робить такий бензол сировиною, непридатною для ряду технологічних процесів.
Каталітичний риформінг(аромаїзинг) бензинових фракцій нафти. Цей процес є основним джерелом бензолу США. У Західної Європи, Росії та Японії цим способом отримують 40-60 % від загальної кількостіречовини. У цьому процесі крім бензолу утворюються толуолі ксилоли. Зважаючи на те, що толуол утворюється в кількостях, що перевищують попит на нього, його також частково переробляють у:
бензол - методом гідродеалкілування;
суміш бензолу та ксилолів – методом диспропорціонування;
Піролізбензинових та більш важких нафтових фракцій. До 50% бензолу виробляється цим методом. Поряд із бензолом утворюються толуол та ксилоли. У деяких випадках всю цю фракцію направляють на стадію деалкілування, де і толуол, і ксилоли перетворюються на бензол.
Застосування
Бензол входить до десятки найважливіших речовин хімічної промисловості. [ джерело не вказано 232 дні ] Більшу частину бензолу використовують для синтезу інших продуктів:
близько 50% бензолу перетворюють на етилбензол (алкілюваннябензолу етиленом);
близько 25% бензолу перетворюють на кумол (алкілюваннябензолу пропіленом);
приблизно 10-15% бензолу гідруютьв циклогексан;
близько 10% бензолу витрачається на виробництво нітробензолу;
2-3% бензолу перетворюють на лінійні алкілбензоли;
приблизно 1% бензолу використовується для синтезу хлорбензолу.
У значно менших кількостях бензол використовується для синтезу деяких інших сполук. Зрідка і в крайніх випадках, через високу токсичність, бензол використовується як розчинника. Крім того, бензол входить до складу бензину. Зважаючи на високу токсичність, його зміст новими стандартами обмежений введенням до 1 %.
Толуол(від вик. Tolu, Толуанський бальзам) - метилбензол, безбарвна рідина з характерним запахом, відноситься до арен.
Толуол отриманий вперше П. Пельтьє у 1835 р. при перегонці соснової смоли. У 1838 виділено А. Девілем з бальзаму, привезеного з міста Толу до Колумбії, на честь якого отримав свою назву.
Загальна характеристика
Безбарвна рухлива летюча рідина з різким запахом, виявляє слабку наркотичну дію. Змішується в необмежених межах з вуглеводнями, багатьма спиртамиі ефірамине змішується з водою. Показник заломленнясвітла 1,4969 за 20 °C. Горючий, згоряє полум'ям, що коптить.
Хімічні властивості
Для толуолу характерні реакції електрофільного заміщення в ароматичному кільці та заміщення у метильній групі за радикальним механізмом.
Електрофільне заміщенняв ароматичному кільці йде переважно в орто-і пара-положення щодо метильної групи.
Крім реакцій заміщення, толуол входить у реакції приєднання (гідрування), озонолізу. Деякі окислювачі (лужний розчин перманганату калію, розведена азотна кислота) окислюють метильну групу до карбоксильної. Температура спалахування 535 °C. Концентраційна межа поширення полум'я, %об. Температурна межа поширення полум'я, °C. Температура спалаху становить 4 °C.
Взаємодія з перманганатом калію в кислому середовищі:
5С 6 H 5 СH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5С 6 H 5 СOOH + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 14H 2 O утворення бензойної кислоти
Отримання та очищення
Продукт каталітичного риформінгу бензиновихфракцій нафти. Виділяється селективною екстракцією та наступною ректифікацією. Також хороші виходи досягаються при каталітичному дегідруванні гептанучерез метилциклогексан. Очищають толуол аналогічно бензолу, тільки у разі застосування концентрованою сірчаної кислотине можна забувати, що толуол сульфуєтьсялегше бензолу, отже, необхідно підтримувати нижчу температуру реакційної суміші(менше 30 °C). Толуол також утворює з водою азеотропну суміш .
Толуол можна отримати з бензолу по реакції Фріделя-Крафтса:
Застосування
Сировина для виробництва бензолу, бензойної кислоти, нітротолуолів(в тому числі тринітротолуолу), толуїлендіізоціанатів(через динітротолуол та толуїлендіамін) бензилхлоридута ін. органічних речовин.
Є розчинникомдля багатьох полімерів, входить до складу різних товарних розчинників для лаківі фарб. Входить до складу розчинників: Р-40, Р-4, 645, 646 , 647 , 648. Застосовується як розчинник у хімічному синтезі.
Нафталін- З 10 Н 8 тверде кристалічна речовиназ характерним запахом. У воді не розчиняється, але добре - у бензоле, ефірі, спирті, хлороформі.
Хімічні властивості
Нафталін за хімічними властивостями подібний до бензолом: легко нітрується, сульфується, взаємодіє з галогенами. Відрізняється від бензолу тим, що ще легше входить у реакції.
Фізичні властивості
Щільність 1.14 г/см³, температура плавлення 80.26 °C, температура кипіння 218 °C, розчинність у воді приблизно 30 мг/л, температура спалаху 79 - 87 °C, температура самозаймання 525 °C, молярна маса 128.17052 г/моль.
Отримання
Отримують нафталін з кам'яновугільної смоли. Також нафталін можна виділяти з важкої смоли піролізу (загартована олія), яка застосовується у процесі піролізу на етиленових установках.
Також нафталін виробляють терміти. Coptotermes formosanus , щоб захистити свої гнізда від мурах, грибків та нематод .
Застосування
Важлива сировина хімічної промисловості: застосовується для синтезу фталевого ангідриду, тетраліну, декаліна, різноманітних похідних нафталіну.
Похідні нафталіну застосовують для отримання барвниківі вибухових речовин, в медицині, як інсектицид.
З одним подвійним зв'язком.
1. Фізичні властивості
Етилен - безбарвний газ із слабким приємним запахом. Він трохи легший за повітря. У воді мало розчинний, а спирті та інших органічних розчинниках розчиняється добре.
2. Будова
Молекулярна формула С 2 Н 4. Структурна та електронна формули:
3. Хімічні властивості
На відміну метану етилен хімічно досить активний. Для нього характерні реакції приєднання за місцем подвійного зв'язку, реакції полімеризації та реакції окиснення. При цьому один із подвійних зв'язків розривається і на його місці залишається простий одинарний зв'язок, а за рахунок звільнених валентностей відбувається приєднання інших атомів чи атомних груп. Розглянемо це з прикладів деяких реакцій. При пропущенні етилену в бромну воду (водний розчин брому) остання знебарвлюється внаслідок взаємодії етилену з бромом з утворенням диброметан (бромистого етилену) C 2 H 4 Br 2:
Як видно зі схеми цієї реакції, тут відбувається не заміщення атомів водню атомами галогену, як насичених вуглеводнів, а приєднання атомів брому за місцем подвійного зв'язку. Етилен легко знебарвлює також Фіолетовий колір водного розчинуманганатом калію KMnO 4 навіть за нормальної температури. Сам же етилен при цьому окислюється в етиленгліколь C2H4(OH)2. Цей процес можна зобразити наступним рівнянням:
- 2KMnO 4 -> K 2 MnO 4 + MnO 2 + 2O
Реакції взаємодії етилену з бромом та манганатом калію служать для відкриття ненасичених вуглеводнів. Метан та інші насичені вуглеводні, як зазначалося, з манганатом калію не взаємодіють.
Етилен входить у реакцію з воднем. Так, коли суміш етилену з воднем нагріти в присутності каталізатора (порошку нікелю, платини або паладію), то вони поєднуються з утворенням етану:
Реакції, при яких відбувається приєднання водню до речовини, називають реакціями гідрування або гідрогенізації. Реакції гідрогенізації мають велике практичного значення. їх досить часто використовують у промисловості. На відміну від метану етилен горить повітрям полум'ям, що світить, оскільки містить більше вуглецю, ніж метан. Тому не весь вуглець згоряє відразу і частки його сильно розжарюються та світяться. Потім ці частинки вуглецю згоряють у зовнішній частині полум'я:
- C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O
З повітрям етилен, як метан, утворює вибухові суміші.
4. Отримання
У природі етилен не зустрічається, крім незначних домішок у природному газі. У лабораторних умовах етилен зазвичай одержують при дії концентрованої сірчаної кислоти на етиловий спирт при нагріванні. Цей процес можна зобразити наступним сумарним рівнянням:
Під час реакції від молекули спирту віднімаються елементи води, а звільнено дві валентності насичують один одного з утворенням подвійного зв'язку між атомами вуглецю. Для промислових цілей етилен отримують у великих кількостях із газів крекінгу нафти.
5. Застосування
У сучасній промисловості етилен застосовується досить широко для синтезу етилового спирту та виробництва важливих полімерних матеріалів (поліетилен та ін.), а також для синтезу інших органічних речовин. Дуже цікава властивість етилену прискорювати дозрівання багатьох городніх та садових плодів (помідорів, динь, груш, лимонів тощо). Використовуючи це, плоди можна транспортувати ще зеленими, а потім доводити їх до стиглого стану вже на місці споживання, вводячи повітря складських приміщень невеликі кількості етилену.
З етилену виробляють хлористий вініл та полівінілхлорид, бутадієн та синтетичні каучуки, оксид етилену та полімери на його основі, етиленгліколь і т.д.
Примітки
Джерела
- Ф. А. Деркач "Хімія" Л. 1968
|
||||||||
| ||||||||
ПРОМЫШЛЕННЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕКИНГ АЛКАНОВ АЛКАН АЛКАН + АЛКЕН С БОЛЕЕ ДЛИННОЙ С МЕНЕЕ ДЛИНОЙ С БОЛЕЕ ДЛИННОЙ С МЕНЕЕ ДЛИНОЙ УГЛЕРОДНОЙ УГЛЕРОДНОЙ УГЛЕРОДНОЙ УГЛЕРОДНОЙ ЦЕПЬЮ ЦЕПЬЮ ЦЕПЬЮ ЦЕПЬЮ ПРИМЕР: t= C t= C С 10 Н 22 C 5 H 12 + C 5 H 10 З 10 Н 22 C 5 H 12 + C 5 H 10 декан пентан пентен декан пентан пентен
ЛАБОРАТОРНИЙ СПОСІБ ОТРИМАННЯ ДЕГІДРОГАЛОГЕНУВАННЯ ВИДАЛИТИ ВОДОРОД ГАЛОГЕН ДІЯ ВИДАЛИТИ ВОДОРОД ГАЛОГЕН ДІЯПРИКЛАД: спиртовий спиртовий H H розчин H H розчин Н-С–С-Н+КОНН 2 С+Н 2 СН 2 СН 2 СН 2 СН 2 НС (етилен)
РЕАКЦІЯ ПОЛІМЕРИЗАЦІЇ Це процес з'єднання однакових молекул у більші. ПРИКЛАД: n CH 2 =CH 2 (-CH 2 -CH 2 -)n етилен поліетилен (мономер) (полімер) n - ступінь полімеризації, показує кількість молекул, що вступили в реакцію -CH 2 -CH 2 - структурна ланка
Застосування етилену ВластивістьЗастосуванняПриклад 1. ПолімеризаціяВиробництво поліетилену, пластмас 2. Галогенування Отримання розчинників 3. Гідрогалогенування Для: місцева анестезія, одержання розчинників, у с/г для знезараження зерносховищ
ВластивістьЗастосуванняПриклад 4. Гідратація Одержання етилового спирту, використовуваного як розчинник, анти-септик в медицині, у виробництві синтетичного каучуку 5. Окислення розчином KMnO 4 Отримання антифризів, гальмівних рідин, у виробництві пластмас 6. Особлива властивість етилену
Енциклопедичний YouTube
-
1 / 5
Етилен стали широко застосовувати як мономер перед Другою світовою війною у зв'язку з необхідністю отримання високоякісного ізоляційного матеріалу, здатного замінити полівінілхлорид. Після розробки методу полімеризації етилену під високим тиском і вивчення діелектричних властивостей поліетилену почалося його виробництво спочатку у Великобританії, а пізніше і в інших країнах.
Основним промисловим методом одержання етилену є піроліз рідких дистилятів нафти або нижчих насичених вуглеводнів. Реакція проводиться в трубчастих печах при +800-950 ° С та тиску 0,3 МПа. При використанні сировини прямогонного бензину вихід етилену становить приблизно 30 %. Одночасно з етиленом утворюється також значна кількість рідких вуглеводнів, у тому числі ароматичних. При піролізі газойлю вихід етилену становить приблизно 15-25%. Найбільший вихід етилену - до 50% - досягається при використанні як сировина насичених вуглеводнів: етану, пропану та бутану. Їх піроліз проводять у присутності водяної пари.
При випуску з виробництва, при товарно-облікових операціях, під час перевірки його відповідність нормативно-технічної документації проводиться відбір проб етилену за процедурою, описаної в ГОСТ 24975.0-89 «Етилен і пропилен . Методи відбору проб». Відбір проби етилену може проводитися і в газоподібному і в зрідженому вигляді спеціальні пробовідбірники за ГОСТ 14921.
Етилен, що промислово отримується в Росії, повинен відповідати вимогам, викладеним у ГОСТ 25070-2013 «Етилен. Технічні умови".
Структура виробництва
Нині у структурі виробництва етилену 64 % посідає великотоннажні установки піролізу, ~17 % - на малотоннажні установки газового піролізу, ~11 % становить піроліз бензину і 8 % падає піроліз етану .
Застосування
Етилен є провідним продуктом основного, органічного синтезу і застосовується для отримання наступних сполук (перераховані в алфавітному порядку):
- Дихлоретан/вінілхлорид (3-е місце, 12% всього обсягу);
- Окис етілену (2-е місце, 14-15% всього обсягу);
- Поліетилен (1-е місце, до 60% всього обсягу);
Етилен у суміші з киснем використовувався в медицині для наркозу аж до середини 1980-х років у СРСР та на Близькому Сході. Етилен є фітогормоном практично у всіх рослин, серед іншого відповідає за опад голок у хвойних.
Електронна та просторова будова молекули
Атоми вуглецю перебувають у другому валентному стані (sр 2 -гібридизація). В результаті, на площині під кутом 120° утворюються три гібридні хмари, які утворюють три зв'язку з вуглецем і двома атомами водню; p-електрон, який не брав участь у гібридизації, утворює в перпендикулярній площиніπ-зв'язок із р-електроном сусіднього атома вуглецю. Так утворюється подвійний зв'язок між атомами вуглецю. Молекула має площинну будову.
CH 2 =CH 2
Основні хімічні властивості
Етилен – хімічно активна речовина. Так як в молекулі між атомами вуглецю є подвійний зв'язок, то одна з них менш міцна, легко розривається, і за місцем розриву зв'язку відбувається приєднання, окислення, полімеризація молекул.
- Галогенування:
- Гідрування:
- Гідрогалогенування:
- Гідратація:
- Окислення:
- Горіння:
- Полімеризація (отримання поліетилену):
- Димеризація (В. Ш. Фельдблюм. Димеризація та диспропорціонування олефінів. М.: Хімія, 1978)
Біологічна роль
Етилен - перший з виявлених газоподібних рослинних гормонів, що має дуже широкий спектр біологічних ефектів. Етилен виконує у життєвому циклі рослин різноманітні функції, серед яких контроль розвитку проростка, дозрівання плодів (зокрема, фруктів), розпускання бутонів (процес цвітіння), старіння та опадання листя та квіток. Етилен називають також гормоном стресу, оскільки він бере участь у реакції рослин на біотичний і абіотичний стрес, і синтез їх у органах рослин посилюється у відповідь різного роду ушкодження. Крім того, будучи летючим газоподібною речовиноюетилен здійснює швидку комунікацію між різними органами рослин і між рослинами в популяції, що важливо. зокрема, у разі розвитку стрес-стійкості.
До найбільш відомих функцій етилену належить розвиток так званої потрійної відповіді у етіолованих (вирощених у темряві) проростків при обробці цим гормоном. Потрійна відповідь включає три реакції: укорочення та потовщення гіпокотилю, укорочення кореня та посилення апікального гачка (різкий вигин верхньої частини гіпокотилю). Відповідь проростків на етилен дуже важливий на перших етапах їх розвитку, оскільки сприяє пробиванню паростків до світла.
У комерційному зборі плодів і фруктів використовують спеціальні кімнати або камери для дозрівання плодів, в атмосферу яких етилен впорскується зі спеціальних каталітичних генераторів, що виробляють газоподібний етилен з рідкого етанолу. Зазвичай стимулювання дозрівання плодів використовується концентрація газоподібного етилену в атмосфері камери від 500 до 2000 ppm протягом 24-48 годин. При більш високій температурі повітря та вищій концентрації етилену в повітрі дозрівання плодів йде швидше. Важливо, однак, забезпечувати контроль вмісту вуглекислого газу в атмосфері камери, оскільки високотемпературне дозрівання (при температурі вище 20 градусів Цельсія) або дозрівання при високій концентрації етилену в повітрі камери призводить до різкого підвищення виділення вуглекислого газу швидко дозрівають плодами, часом до 10% вуглекислоти в повітрі через 24 години від початку дозрівання, що може призвести до вуглекислотного отруєння як працівників, що прибирають плоди, що вже дозріли, так і самих фруктів.
Етилен використовувався для стимулювання дозрівання плодів ще в Стародавньому Єгипті. Стародавні єгиптяни навмисно дряпали або злегка м'яли, відбивали фініки, фіги та інші плоди з метою стимулювати їх дозрівання (пошкодження тканин стимулює утворення етилену тканинами рослин). Стародавні китайці спалювали дерев'яні ароматичні палички або ароматичні свічки в закритих приміщеннях з метою стимулювати дозрівання персиків (при згорянні свічок або дерева виділяється не тільки вуглекислий газ, а й недоокислені проміжні продукти горіння, зокрема і етилен). У 1864 році було виявлено, що витік природного газу з вуличних ліхтарів викликає гальмування росту довколишніх рослин, їх скручування, аномальне потовщення стебел і коренів і прискорене дозрівання плодів. У 1901 році російський учений Дмитро Нелюбов показав, що активним компонентом природного газу, що викликає ці зміни, є не його основний компонент, метан, а присутній у ньому в малих кількостях етилен. Пізніше 1917 року Сара Дубт довела, що етилен стимулює передчасне опадання листя. Однак лише у 1934 році Гейн виявив, що самі рослини синтезують ендогенний етилен. У 1935 році Крокер припустив, що етилен є рослинним гормоном, відповідальним за фізіологічне регулювання дозрівання плодів, а також за старіння вегетативних тканин рослини, опадання листя та гальмування росту.
Цикл біосинтезу етилену починається з перетворення амінокислоти метіоніну на S-аденозил-метіонін (SAMe) за допомогою ферменту метіонін-аденозилтрансферази. Потім S-аденозил-метіонін перетворюється на 1-аміноциклопропан-1-карбоксилову кислоту (АЦК, ACC) за допомогою ферменту 1-аміноциклопропан-1-карбоксилат-синтетази (АЦК-синтетази). Активність АЦК-синтетази лімітує швидкість всього циклу, тому регуляція активності цього ферменту є ключовою у регуляції біосинтезу етилену у рослин. Остання стадія біосинтезу етилену вимагає наявності кисню і відбувається при дії ферменту аміноциклопропанкарбоксилат-оксидази (АЦК-оксидази), раніше відомої як етиленутворюючий фермент. Біосинтез етилену у рослин індукується як екзогенним, так і ендогенним етиленом (позитивна Зворотній зв'язок). Активність АЦК-синтетази і, відповідно, утворення етилену підвищується також при високих рівняхауксинів, особливо індолоцтової кислоти, і цитокінінів.
Етиленовий сигнал у рослин сприймається щонайменше п'ятьма різними сімействами трансмембранних рецепторів, що є димерами білків. Відомий, зокрема, рецептор етилену ETR 1 у арабідопсису ( Arabidopsis). Гени, що кодують рецептори для етилену, були клоновані у арабідопсису і потім у томату. Етиленові рецептори кодуються безліччю генів як у геномі арабідопсису, так і в геномі томатів. Мутації в будь-якому з сімейства генів, що складається з п'яти типів етиленових рецепторів у арабідопсису і мінімум з шести типів рецепторів у томату, можуть призвести до нечутливості рослин до етилену та порушень процесів дозрівання, росту та в'янення. Послідовності ДНК, характерні для генів етиленових рецепторів, було виявлено також у багатьох інших видів рослин. Більше того, етилензв'язуючий білок було знайдено навіть у ціанобактерій.
Несприятливі зовнішні фактори, такі як недостатнє вміст кисню в атмосфері, повінь, посуха, заморозки, механічне пошкодження (поранення) рослини, напад патогенних мікроорганізмів, грибків або комах можуть викликати підвищене утворення етилену в тканинах рослин. Так, наприклад, при повені коріння рослини страждають від надлишку води та нестачі кисню (гіпоксії), що призводить до біосинтезу в них 1-аміноциклопропан-1-карбоксилової кислоти. АЦК потім транспортується провідними шляхами в стеблах вгору, до листя, і в листі окислюється до етилену. Етилен, що утворився, сприяє епінастичним рухам, що призводять до механічного струшування води з листя, а також в'янення і опадання листя, пелюсток квіток і плодів, що дозволяє рослині одночасно і позбутися надлишку води в організмі, і скоротити потребу в кисні за рахунок скорочення загальної маси тканин.
Невеликі кількості ендогенного етилену також утворюються у клітинах тварин, включаючи людину, у процесі перекисного окиснення ліпідів. Деяка кількість ендогенного етилену потім окислюється до етиленоксиду, який має здатність алкілувати ДНК і білки, у тому числі гемоглобін (формуючи специфічний аддукт з N-термінальним валіном гемоглобіну - N-гідроксіетил-валін). Ендогенний етиленоксид також може алкілювати гуанінові основи ДНК, що призводить до утворення аддукту 7-(2-гідроксіетил)-гуаніну, і є однією з причин притаманного всім живим істотам ризику ендогенного канцерогенезу. Ендогенний етиленоксид також є мутагеном. З іншого боку, існує гіпотеза, що якби не утворення в організмі невеликих кількостей ендогенного етилену і відповідно етиленоксиду, швидкість виникнення спонтанних мутацій і відповідно швидкість еволюції була б значно нижчою.
Примітки
- Devanney Michael T. Ethylene(англ.). SRI Consulting (September 2009). Архівовано 21 серпня 2011 року.
- Ethylene(англ.). WP Report. SRI Consulting (January 2010). Архівовано 21 серпня 2011 року.
- Газохроматографічне вимірювання масових концентрацій вуглеводнів: метану, етану, етилену, пропану, пропілену, бутану, альфа-бутилену, ізопентану в очей повітря. Методичні вказівки. МУК 4.1.1306-03 (Утв. головним державним санітарним лікарем РФ 30.03.2003)
- «Зростання і розвиток рослин» В.В.Чуб
- «Delaying Christmas tree needle loss»
- Хомченком Г.П. §16.6. Етилен та його гомологи// Хімія для вступників до вузів. - 2-ге вид. - М.: Вища школа, 1993. - С. 345. - 447 с. - ISBN 5-06-002965-4.
- Lin, Z.; Zhong, S.; Grierson, D. (2009). “Recent advances in ethylene research”. J. Exp. Bot. 60 (12): 3311-36. DOI: 10.1093/jxb/erp204. PMID.
- Ethylene and Fruit Ripening / J Plant Growth Regul (2007) 26:143-159 doi:10.1007/s00344-007-9002-y (англ.)
- Лутова Л.А.Генетика розвитку рослин/ред. С.Г. Інге-Вечтом. - 2-ге вид. - Санкт-Петербург: Н-Л, 2010. - С. 432.
- . ne-postharvest.com (недоступне посилання з 06-06-2015)
- Нелюбов Д. Н. (1901). "Про горизонтальну нутацію у Pisum sativum та деяких інших рослин". Праці Санкт-Петербурзького Товариства Природознавства. 31 (1). також Beihefte zum «Bot. Centralblatt», т. х, 1901
