Etilen je najpreprostejša od organskih spojin, znanih kot alkeni. Je brezbarven vnetljiv plin s sladkastim okusom in vonjem. Naravni viri sta zemeljski plin in nafta, je tudi naravni hormon v rastlinah, kjer zavira rast in pospešuje zorenje plodov. Uporaba etilena je pogosta v industrijski organski kemiji. Proizvaja se s segrevanjem zemeljskega plina, tališče je 169,4°C, vrelišče je 103,9°C.
Etilen: strukturne značilnosti in lastnosti
Ogljikovodiki so molekule, ki vsebujejo vodik in ogljik. Zelo se razlikujejo glede na število enojnih in dvojnih vezi ter strukturno usmerjenost vsake komponente. Eden najpreprostejših, a biološko in ekonomsko koristnih ogljikovodikov je etilen. Dobavlja se v plinasti obliki, je brezbarven in vnetljiv. Sestavljen je iz dveh dvojno vezanih ogljikovih atomov z atomi vodika. Kemijska formula je C2H4. Strukturna oblika molekule je linearna zaradi prisotnosti dvojne vezi v središču.
Etilen ima sladkast mošusni vonj, ki olajšaprepoznati snov v zraku. To velja za plin v njegovi čisti obliki: vonj lahko izgine, če se meša z drugimi kemikalijami.
Shema uporabe etilena
Etilen se uporablja v dveh glavnih kategorijah: kot monomer, iz katerega so zgrajene velike ogljikove verige, in kot začetni material za druge dvoogljične spojine. Polimerizacije so ponavljajoče se kombinacije številnih majhnih molekul etilena v večje. Ta proces poteka pri visokih tlakih in temperaturah. Aplikacije za etilen so številne. Polietilen je polimer, ki se uporablja predvsem v velikih količinah pri proizvodnji embalažnih filmov, žičnih premazov in plastičnih steklenic. Druga uporaba etilena kot monomera se nanaša na tvorbo linearnih α-olefinov. Etilen je izhodišče za pripravo številnih dvoogljičnih spojin, kot so etanol (tehnični alkohol), etilen oksid (antifriz, poliestrska vlakna in filmi), acetaldehid in vinilklorid. Poleg teh spojin etilen z benzenom tvori etilbenzen, ki se uporablja pri proizvodnji plastike in sintetičnega kavčuka. Zadevna snov je eden najpreprostejših ogljikovodikov. Vendar je zaradi lastnosti etilena biološko in ekonomsko pomemben.
komercialna uporaba
Lastnosti etilena zagotavljajo dobro komercialno osnovo za veliko število organskih (ki vsebujejo ogljik in vodik) materialov. Posamezne molekule etilena so lahkozdruženi v polietilen (kar pomeni veliko molekul etilena). Polietilen se uporablja za izdelavo plastike. Poleg tega se lahko uporablja za izdelavo detergentov in sintetičnih maziv, ki so kemikalije, ki se uporabljajo za zmanjšanje trenja. Uporaba etilena za pridobivanje stirenov je pomembna pri izdelavi gume in zaščitne embalaže. Poleg tega se uporablja v čevljarski industriji, predvsem v športni obutvi, pa tudi pri proizvodnji avtomobilskih pnevmatik. Uporaba etilena je komercialno pomembna, sam plin pa je eden najpogosteje proizvedenih ogljikovodikov v svetovnem merilu.
Nevarnost za zdravje
Etilen je nevaren za zdravje predvsem zato, ker je vnetljiv in eksploziven. Pri nizkih koncentracijah lahko deluje tudi kot zdravilo, kar povzroča slabost, omotico, glavobole in neusklajenost. Pri višjih koncentracijah deluje kot anestetik, povzroča nezavest, neobčutljivost na bolečino in druge dražljaje. Vsi ti negativni vidiki so lahko vzrok za zaskrbljenost predvsem za ljudi, ki neposredno delajo s plinom. Količina etilena, s katero se večina ljudi sreča v vsakdanjem življenju, je običajno relativno majhna.
etilenske reakcije
1) Oksidacija. To je dodajanje kisika, na primer pri oksidaciji etilena v etilen oksid. Uporablja se vpri proizvodnji etilen glikola (1,2-etandiol), ki se uporablja kot tekočina proti zmrzovanju in pri proizvodnji poliestrov s kondenzacijsko polimerizacijo.
2) Halogenacija - reakcije z etilenom fluora, klora, broma, joda.
3) Kloriranje etilena kot 1,2-dikloroetana in kasnejša pretvorba 1,2-dikloroetana v monomer vinilklorida. 1,2-dikloroetan je uporabno organsko topilo in je tudi dragocen predhodnik pri sintezi vinilklorida.
4) Alkilacija - dodajanje ogljikovodikov dvojni vezi, na primer sinteza etilbenzena iz etilena in benzena, čemur sledi pretvorba v stiren. Etilbenzen je vmesni produkt za proizvodnjo stirena, enega najpogosteje uporabljenih vinilnih monomerov. Stiren je monomer, ki se uporablja za izdelavo polistirena.
5) Zgorevanje etilena. Plin se pridobi s segrevanjem etilnega alkohola in koncentrirane žveplove kisline.
6) Hidracija je reakcija z dodatkom vode k dvojni vezi. Najpomembnejša industrijska uporaba te reakcije je pretvorba etilena v etanol.
Etilen in zgorevanje
Etilen je brezbarven plin, ki je slabo topen v vodi. Zgorevanje etilena v zraku spremlja tvorba ogljikovega dioksida in vode. V svoji čisti obliki gori plin z lahkim difuzijskim plamenom. V mešanici z majhno količino zraka daje plamen, sestavljen iz treh ločenih plasti - notranjega jedra - neizgorelega plina, modro-zelene plasti in zunanjega stožca, kjer je delno oksidiran produkt.iz vnaprej mešane plasti zažgemo v difuzijskem plamenu. Nastali plamen kaže zapleteno serijo reakcij in ko se mešanici plinov dodaja več zraka, difuzijska plast postopoma izgine.
Koristna dejstva
1) Etilen je naravni rastlinski hormon, vpliva na rast, razvoj, zorenje in staranje vseh rastlin.
2) Plin ni škodljiv in nestrupen za ljudi v določeni koncentraciji (100-150 mg).
3) V medicini se uporablja kot lajšanje bolečin.
4) Etilen se pri nizkih temperaturah upočasni.
5) Značilna lastnost je dober prodor skozi večino snovi, kot so kartonske embalaže, lesene in celo betonske stene.
6) Čeprav je neprecenljiv zaradi svoje sposobnosti sprožitve procesa zorenja, je lahko tudi zelo škodljiv za veliko sadja, zelenjave, cvetja in rastlin, pospešuje proces staranja ter zmanjšuje kakovost izdelkov in rok uporabnosti. Stopnja poškodbe je odvisna od koncentracije, trajanja izpostavljenosti in temperature.
7) Etilen je eksploziven pri visokih koncentracijah.
8) Etilen se uporablja v proizvodnji posebnega stekla za avtomobilsko industrijo.
9) Izdelava konstrukcijskega jekla: plin se uporablja kot plin s kisikom za rezanje kovin, varjenje in toplotno razprševanje pri visoki hitrosti.
10) Rafiniranje: uporablja se etilenkot hladilno sredstvo, zlasti v obratih za UZP.
11) Kot smo že omenili, je etilen zelo reaktivna snov, poleg tega pa je tudi zelo vnetljiv. Iz varnostnih razlogov se običajno prevaža po posebnem ločenem plinovodu.
12) Eden najpogostejših izdelkov, narejenih neposredno iz etilena, je plastika.
