Etilēns ir vienkāršākais no organiskajiem savienojumiem, kas pazīstami kā alkēni. Tā ir bezkrāsaina uzliesmojoša gāze ar saldenu garšu un smaržu. Dabiskie avoti ir dabasgāze un eļļa, tas ir arī dabisks hormons augos, kur tas kavē augšanu un veicina augļu nogatavošanos. Etilēna izmantošana ir izplatīta rūpnieciskajā organiskajā ķīmijā. To ražo, karsējot dabasgāzi, kušanas temperatūra ir 169,4°C, viršanas temperatūra ir 103,9°C.
Etilēns: struktūras iezīmes un īpašības
Ogļūdeņraži ir molekulas, kas satur ūdeņradi un oglekli. Tās ļoti atšķiras pēc vienkāršās un dubultās saites skaita un katras sastāvdaļas strukturālās orientācijas. Viens no vienkāršākajiem, bet bioloģiski un ekonomiski izdevīgākajiem ogļūdeņražiem ir etilēns. Tas tiek piegādāts gāzveida formā, ir bezkrāsains un viegli uzliesmojošs. Tas sastāv no diviem dubultsaitiem oglekļa atomiem ar ūdeņraža atomiem. Ķīmiskā formula ir C2H4. Molekulas strukturālā forma ir lineāra, jo centrā ir dubultsaite.
Etilēnam ir saldens muskusa aromāts, kas atvieglo toidentificēt vielu gaisā. Tas attiecas uz gāzi tās tīrā veidā: smarža var pazust, ja to sajauc ar citām ķīmiskām vielām.
Etilēna lietošanas shēma
Etilēnu izmanto divās galvenajās kategorijās: kā monomēru, no kura tiek veidotas lielas oglekļa ķēdes, un kā izejmateriālu citiem divu oglekļa savienojumiem. Polimerizācijas ir daudzu mazu etilēna molekulu atkārtotas kombinācijas lielākās. Šis process notiek augstā spiedienā un temperatūrā. Etilēna pielietojums ir daudz. Polietilēns ir polimērs, ko īpaši lielos daudzumos izmanto iepakojuma plēvju, stiepļu pārklājumu un plastmasas pudeļu ražošanā. Vēl viens etilēna kā monomēra lietojums attiecas uz lineāru α-olefīnu veidošanos. Etilēns ir izejmateriāls vairāku divu oglekļa savienojumu, piemēram, etanola (tehniskā spirta), etilēnoksīda (antifrīza, poliestera šķiedras un plēves), acetaldehīda un vinilhlorīda, pagatavošanai. Papildus šiem savienojumiem etilēns ar benzolu veido etilbenzolu, ko izmanto plastmasas un sintētiskā kaučuka ražošanā. Attiecīgā viela ir viens no vienkāršākajiem ogļūdeņražiem. Tomēr etilēna īpašības padara to bioloģiski un ekonomiski nozīmīgu.
Komerciālai lietošanai
Etilēna īpašības nodrošina labu komerciālu pamatu daudziem organiskiem (satur oglekli un ūdeņradi) materiāliem. Var būt atsevišķas etilēna molekulassavieno kopā, veidojot polietilēnu (kas nozīmē daudzas etilēna molekulas). Polietilēnu izmanto plastmasas ražošanai. Turklāt to var izmantot, lai izgatavotu mazgāšanas līdzekļus un sintētiskās smērvielas, kas ir ķīmiskas vielas, ko izmanto berzes samazināšanai. Etilēna izmantošana stirolu iegūšanai ir aktuāla gumijas un aizsargiepakojuma veidošanas procesā. Turklāt to izmanto apavu rūpniecībā, īpaši sporta apavos, kā arī automašīnu riepu ražošanā. Etilēna izmantošana ir komerciāli svarīga, un pati gāze ir viens no visbiežāk ražotajiem ogļūdeņražiem pasaules mērogā.
Bīstamība veselībai
Etilēns ir bīstams veselībai galvenokārt tāpēc, ka tas ir uzliesmojošs un sprādzienbīstams. Tas var darboties arī kā zāles zemās koncentrācijās, izraisot sliktu dūšu, reiboni, galvassāpes un koordinācijas traucējumus. Augstākā koncentrācijā tas darbojas kā anestēzijas līdzeklis, izraisot bezsamaņu, nejutīgumu pret sāpēm un citiem stimuliem. Visi šie negatīvie aspekti, pirmkārt, var radīt bažas cilvēkiem, kuri strādā tieši ar gāzi. Etilēna daudzums, ar ko lielākā daļa cilvēku sastopas savā ikdienas dzīvē, parasti ir salīdzinoši neliels.
Etilēna reakcijas
1) Oksidācija. Tā ir skābekļa pievienošana, piemēram, etilēna oksidēšanā par etilēnoksīdu. Tas tiek izmantotsetilēnglikola (1, 2-etāndiola) ražošanā, ko izmanto kā antifrīzu, un poliesteru ražošanā ar kondensācijas polimerizāciju.
2) Halogenēšana - reakcijas ar fluora, hlora, broma, joda etilēnu.
3) Etilēna hlorēšana kā 1,2-dihloretāns un sekojoša 1,2-dihloretāna pārvēršana par vinilhlorīda monomēru. 1,2-dihloretāns ir noderīgs organiskais šķīdinātājs, kā arī vērtīgs priekštecis vinilhlorīda sintēzē.
4) Alkilēšana - ogļūdeņražu pievienošana dubultai saitei, piemēram, etilbenzola sintēze no etilēna un benzola, kam seko pārvēršana stirolā. Etilbenzols ir starpprodukts stirola ražošanai, kas ir viens no visplašāk izmantotajiem vinila monomēriem. Stirols ir monomērs, ko izmanto polistirola ražošanai.
5) Etilēna sadedzināšana. Gāzi iegūst, karsējot etilspirtu un koncentrētu sērskābi.
6) Hidratēšana ir reakcija ar ūdens pievienošanu dubultai saitei. Šīs reakcijas svarīgākais rūpnieciskais pielietojums ir etilēna pārvēršana etanolā.
Etilēns un sadegšana
Etilēns ir bezkrāsaina gāze, kas slikti šķīst ūdenī. Etilēna sadegšanu gaisā pavada oglekļa dioksīda un ūdens veidošanās. Tīrā veidā gāze deg ar vieglu difūzijas liesmu. Sajaucot ar nelielu gaisa daudzumu, tā rada liesmu, kas sastāv no trim atsevišķiem slāņiem - iekšējā kodola - nesadegušās gāzes, zili zaļā slāņa un ārējā konusa, kurā atrodas daļēji oksidēts produkts.no iepriekš sajauktā slāņa sadedzina difūzijas liesmā. Iegūtā liesma parāda sarežģītu reakciju virkni, un, gāzu maisījumam pievienojot vairāk gaisa, difūzijas slānis pakāpeniski izzūd.
Noderīgi fakti
1) Etilēns ir dabisks augu hormons, tas ietekmē visu augu augšanu, attīstību, nobriešanu un novecošanos.
2) Gāze nav kaitīga un nav toksiska cilvēkiem noteiktā koncentrācijā (100-150 mg).
3) To lieto medicīnā kā pretsāpju līdzekli.
4) Etilēns palēninās zemā temperatūrā.
5) Raksturīgā īpašība ir laba iekļūšana caur lielāko daļu vielu, piemēram, kartona iepakojuma kastes, koka un pat betona sienas.
6) Lai gan tas ir nenovērtējams, jo tas spēj uzsākt nogatavināšanas procesu, tas var būt arī ļoti kaitīgs daudziem augļiem, dārzeņiem, ziediem un augiem, paātrinot novecošanas procesu un samazinot produkta kvalitāti un glabāšanas laiku. Bojājuma pakāpe ir atkarīga no koncentrācijas, iedarbības ilguma un temperatūras.
7) Etilēns ir sprādzienbīstams augstā koncentrācijā.
8) Etilēnu izmanto speciāla stikla ražošanā automobiļu rūpniecībai.
9) Strukturālā tērauda ražošana: gāzi izmanto kā skābekļa gāzi metāla griešanai, metināšanai un liela ātruma termiskai izsmidzināšanai.
10) Rafinēšana: tiek izmantots etilēnskā aukstumaģents, īpaši SDG rūpnīcās.
11) Kā minēts iepriekš, etilēns ir ļoti reaģējoša viela, turklāt tas ir arī ļoti viegli uzliesmojošs. Drošības apsvērumu dēļ to parasti transportē pa īpašu atsevišķu gāzes vadu.
12) Viens no visizplatītākajiem produktiem, kas izgatavoti tieši no etilēna, ir plastmasa.
