Ethylen je nejjednodušší organická sloučenina známá jako alkeny. Je to bezbarvý hořlavý plyn nasládlé chuti a vůně. Mezi přírodní zdroje patří zemní plyn a ropa, je to také přirozený hormon v rostlinách, kde brzdí růst a podporuje dozrávání plodů. Použití ethylenu je běžné v průmyslové organické chemii. Vyrábí se ohřevem zemního plynu, bod tání je 169,4°C, bod varu je 103,9°C.
Ethylen: strukturální vlastnosti a vlastnosti
Uhlovodíky jsou molekuly obsahující vodík a uhlík. Velmi se liší, pokud jde o počet jednoduchých a dvojných vazeb a strukturní orientaci každé složky. Jedním z nejjednodušších, ale biologicky a ekonomicky výhodných uhlovodíků je ethylen. Dodává se v plynné formě, je bezbarvý a hořlavý. Skládá se ze dvou atomů uhlíku vázaných dvojnou vazbou s atomy vodíku. Chemický vzorec je C2H4. Strukturní forma molekuly je lineární díky přítomnosti dvojné vazby ve středu.
Etylen má nasládlý pižmový zápach, který usnadňujeidentifikovat látku ve vzduchu. To platí pro plyn v jeho čisté formě: zápach může zmizet při smíchání s jinými chemikáliemi.
Schéma aplikace etylenu
Ethylen se používá ve dvou hlavních kategoriích: jako monomer, ze kterého se staví velké uhlíkové řetězce, a jako výchozí materiál pro další dvouuhlíkové sloučeniny. Polymerizace jsou opakované kombinace mnoha malých molekul ethylenu do větších. Tento proces probíhá při vysokých tlacích a teplotách. Aplikace ethylenu jsou četné. Polyetylen je polymer, který se ve velkém množství používá při výrobě obalových fólií, potahů drátů a plastových lahví. Další použití ethylenu jako monomeru se týká tvorby lineárních a-olefinů. Ethylen je výchozí surovinou pro přípravu řady dvouuhlíkových sloučenin, jako je ethanol (technický alkohol), ethylenoxid (nemrznoucí směs, polyesterová vlákna a fólie), acetaldehyd a vinylchlorid. Kromě těchto sloučenin tvoří etylen s benzenem ethylbenzen, který se používá při výrobě plastů a syntetického kaučuku. Dotyčná látka je jedním z nejjednodušších uhlovodíků. Vlastnosti ethylenu jej však činí biologicky a ekonomicky významným.
Komerční použití
Vlastnosti etylenu poskytují dobrý obchodní základ pro velké množství organických materiálů (obsahujících uhlík a vodík). Jednotlivé molekuly ethylenu mohou býtspojeny dohromady, aby vytvořily polyethylen (což znamená mnoho molekul ethylenu). Polyetylen se používá k výrobě plastů. Kromě toho z něj lze vyrábět detergenty a syntetická maziva, což jsou chemikálie používané ke snížení tření. Použití etylenu k získání styrenů je důležité v procesu vytváření pryžových a ochranných obalů. Kromě toho se používá v obuvnickém průmyslu, zejména sportovní obuvi, a také při výrobě pneumatik pro automobily. Použití ethylenu je komerčně důležité a samotný plyn je jedním z nejběžněji vyráběných uhlovodíků v celosvětovém měřítku.
Zdravotní riziko
Etylen je zdraví škodlivý především proto, že je hořlavý a výbušný. Může také působit jako droga v nízkých koncentracích a způsobovat nevolnost, závratě, bolesti hlavy a poruchu koordinace. Ve vyšších koncentracích působí jako anestetikum, způsobuje bezvědomí, necitlivost na bolest a další podněty. Všechny tyto negativní aspekty mohou být důvodem k obavám především u lidí, kteří přímo pracují s plynem. Množství etylenu, se kterým se většina lidí setkává ve svém každodenním životě, je obvykle relativně malé.
Ethylenové reakce
1) Oxidace. Jedná se o přídavek kyslíku např. při oxidaci ethylenu na ethylenoxid. Používá se vpři výrobě ethylenglykolu (1,2-ethandiol), který se používá jako nemrznoucí kapalina a při výrobě polyesterů kondenzační polymerací.
2) Halogenace - reakce s ethylenem fluoru, chloru, bromu, jodu.
3) Chlorace ethylenu jako 1,2-dichlorethanu a následná konverze 1,2-dichlorethanu na monomer vinylchloridu. 1,2-Dichlorethan je užitečné organické rozpouštědlo a je také cenným prekurzorem při syntéze vinylchloridu.
4) Alkylace - adice uhlovodíků na dvojnou vazbu, např. syntéza ethylbenzenu z ethylenu a benzenu s následnou konverzí na styren. Ethylbenzen je meziprodukt pro výrobu styrenu, jednoho z nejpoužívanějších vinylových monomerů. Styren je monomer používaný k výrobě polystyrenu.
5) Spalování etylenu. Plyn se získává zahříváním ethylalkoholu a koncentrované kyseliny sírové.
6) Hydratace je reakce s přidáním vody na dvojnou vazbu. Nejdůležitější průmyslovou aplikací této reakce je přeměna ethylenu na ethanol.
Etylen a spalování
Etylen je bezbarvý plyn, který je špatně rozpustný ve vodě. Spalování etylenu na vzduchu je doprovázeno tvorbou oxidu uhličitého a vody. V čisté formě plyn hoří lehkým difúzním plamenem. Smíchaný s malým množstvím vzduchu dává plamen sestávající ze tří samostatných vrstev - vnitřní jádro - nespálený plyn, modrozelená vrstva a vnější kužel, kde je částečně oxidovaný produktz předem namíchané vrstvy hoří v difuzním plameni. Výsledný plamen vykazuje složitou sérii reakcí a jak se do plynné směsi přidává více vzduchu, difúzní vrstva postupně mizí.
Užitečná fakta
1) Ethylen je přirozený rostlinný hormon, ovlivňuje růst, vývoj, zrání a stárnutí všech rostlin.
2) Plyn není škodlivý a netoxický pro člověka v určité koncentraci (100-150 mg).
3) Používá se v lékařství jako lék proti bolesti.
4) Ethylen se zpomaluje při nízkých teplotách.
5) Charakteristickou vlastností je dobrá penetrace přes většinu látek, jako jsou kartonové obalové krabice, dřevěné a dokonce i betonové stěny.
6) I když je neocenitelný pro svou schopnost zahájit proces zrání, může být také velmi škodlivý pro mnoho druhů ovoce, zeleniny, květin a rostlin, urychluje proces stárnutí a snižuje kvalitu produktu a trvanlivost. Stupeň poškození závisí na koncentraci, trvání expozice a teplotě.
7) Etylen je ve vysokých koncentracích výbušný.
8) Etylen se používá při výrobě speciálního skla pro automobilový průmysl.
9) Výroba konstrukční oceli: Plyn se používá jako kyslíko-palivový plyn pro řezání kovů, svařování a vysokorychlostní tepelné stříkání.
10) Rafinace: Používá se ethylenjako chladivo, zejména v zařízeních na LNG.
11) Jak již bylo zmíněno dříve, etylen je velmi reaktivní látka, navíc je také velmi hořlavý. Z bezpečnostních důvodů se obvykle přepravuje speciálním samostatným plynovodem.
12) Jedním z nejběžnějších produktů vyrobených přímo z etylenu je plast.
