Etylén je najjednoduchšia organická zlúčenina známa ako alkény. Je to bezfarebný horľavý plyn sladkastej chuti a vône. Prírodné zdroje zahŕňajú zemný plyn a ropu, je to tiež prirodzený hormón v rastlinách, kde brzdí rast a podporuje dozrievanie plodov. Použitie etylénu je bežné v priemyselnej organickej chémii. Vyrába sa zahrievaním zemného plynu, bod topenia je 169,4°C, bod varu je 103,9°C.
Etylén: štrukturálne vlastnosti a vlastnosti
Uhľovodíky sú molekuly obsahujúce vodík a uhlík. Veľmi sa líšia, pokiaľ ide o počet jednoduchých a dvojitých väzieb a štruktúrnu orientáciu každej zložky. Jedným z najjednoduchších, ale biologicky a ekonomicky výhodných uhľovodíkov je etylén. Dodáva sa v plynnej forme, je bezfarebný a horľavý. Pozostáva z dvoch dvojitou väzbou viazaných atómov uhlíka s atómami vodíka. Chemický vzorec je C2H4. Štrukturálna forma molekuly je lineárna vďaka prítomnosti dvojitej väzby v strede.
Etylén má sladkastú pižmovú vôňu, ktorá uľahčujeidentifikovať látku vo vzduchu. To platí pre plyn v jeho čistej forme: zápach môže zmiznúť, keď sa zmieša s inými chemikáliami.
Schéma aplikácie etylénu
Etylén sa používa v dvoch hlavných kategóriách: ako monomér, z ktorého sú postavené veľké uhlíkové reťazce, a ako východiskový materiál pre ďalšie dvojuhlíkové zlúčeniny. Polymerizácie sú opakované kombinácie mnohých malých molekúl etylénu na väčšie. Tento proces prebieha pri vysokých tlakoch a teplotách. Aplikácie etylénu sú početné. Polyetylén je polymér, ktorý sa vo veľkom využíva najmä pri výrobe obalových fólií, poťahov drôtov a plastových fliaš. Ďalšie použitie etylénu ako monoméru sa týka tvorby lineárnych a-olefínov. Etylén je východiskovým materiálom na prípravu množstva dvojuhlíkových zlúčenín, ako je etanol (technický alkohol), etylénoxid (nemrznúca zmes, polyesterové vlákna a filmy), acetaldehyd a vinylchlorid. Okrem týchto zlúčenín tvorí etylén s benzénom etylbenzén, ktorý sa používa pri výrobe plastov a syntetického kaučuku. Predmetná látka je jedným z najjednoduchších uhľovodíkov. Vlastnosti etylénu ho však robia biologicky a ekonomicky významným.
Komerčné použitie
Vlastnosti etylénu poskytujú dobrý komerčný základ pre veľké množstvo organických materiálov (obsahujúcich uhlík a vodík). Jednotlivé molekuly etylénu môžu byťspojené, aby vytvorili polyetylén (čo znamená veľa molekúl etylénu). Polyetylén sa používa na výrobu plastov. Okrem toho sa dá použiť na výrobu čistiacich prostriedkov a syntetických mazív, čo sú chemikálie používané na zníženie trenia. Použitie etylénu na získanie styrénov je dôležité v procese výroby gumy a ochranných obalov. Okrem toho sa používa v obuvníckom priemysle, najmä športovej obuvi, ako aj pri výrobe pneumatík pre automobily. Použitie etylénu je komerčne dôležité a samotný plyn je jedným z najčastejšie vyrábaných uhľovodíkov v celosvetovom meradle.
Zdravotné nebezpečenstvo
Etylén predstavuje zdravotné riziko predovšetkým preto, že je horľavý a výbušný. Môže tiež pôsobiť ako droga v nízkych koncentráciách, čo spôsobuje nevoľnosť, závraty, bolesti hlavy a poruchy koordinácie. Vo vyšších koncentráciách pôsobí ako anestetikum, spôsobuje bezvedomie, necitlivosť na bolesť a iné podnety. Všetky tieto negatívne aspekty môžu byť dôvodom na obavy v prvom rade u ľudí, ktorí priamo pracujú s plynom. Množstvo etylénu, s ktorým sa väčšina ľudí stretáva vo svojom každodennom živote, je zvyčajne relatívne malé.
Etylénové reakcie
1) Oxidácia. Ide o pridávanie kyslíka napríklad pri oxidácii etylénu na etylénoxid. Používa sa vpri výrobe etylénglykolu (1,2-etándiolu), ktorý sa používa ako nemrznúca kvapalina a pri výrobe polyesterov kondenzačnou polymerizáciou.
2) Halogenácia - reakcie s etylénom fluóru, chlóru, brómu, jódu.
3) Chlorácia etylénu ako 1,2-dichlóretánu a následná konverzia 1,2-dichlóretánu na monomér vinylchloridu. 1,2-Dichlóretán je užitočné organické rozpúšťadlo a je tiež cenným prekurzorom pri syntéze vinylchloridu.
4) Alkylácia - adícia uhľovodíkov na dvojitú väzbu, napríklad syntéza etylbenzénu z etylénu a benzénu s následnou konverziou na styrén. Etylbenzén je medziprodukt na výrobu styrénu, jedného z najpoužívanejších vinylových monomérov. Styrén je monomér používaný na výrobu polystyrénu.
5) Spaľovanie etylénu. Plyn sa získava zahrievaním etylalkoholu a koncentrovanej kyseliny sírovej.
6) Hydratácia je reakcia s pridaním vody na dvojitú väzbu. Najdôležitejšou priemyselnou aplikáciou tejto reakcie je premena etylénu na etanol.
Etylén a spaľovanie
Etylén je bezfarebný plyn, ktorý je slabo rozpustný vo vode. Spaľovanie etylénu na vzduchu je sprevádzané tvorbou oxidu uhličitého a vody. Vo svojej čistej forme plyn horí ľahkým difúznym plameňom. Zmiešaný s malým množstvom vzduchu dáva plameň pozostávajúci z troch samostatných vrstiev - vnútorné jadro - nespálený plyn, modrozelená vrstva a vonkajší kužeľ, kde je čiastočne oxidovaný produktz vopred namiešanej vrstvy horieť v difúznom plameni. Výsledný plameň vykazuje komplexnú sériu reakcií a ako sa do plynnej zmesi pridáva viac vzduchu, difúzna vrstva postupne mizne.
Užitočné fakty
1) Etylén je prírodný rastlinný hormón, ovplyvňuje rast, vývoj, dozrievanie a starnutie všetkých rastlín.
2) Plyn nie je škodlivý a netoxický pre ľudí v určitej koncentrácii (100-150 mg).
3) Používa sa v medicíne ako liek proti bolesti.
4) Etylén sa pri nízkych teplotách spomaľuje.
5) Charakteristickou vlastnosťou je dobrá penetrácia cez väčšinu látok, ako sú kartónové obalové krabice, drevené a dokonca aj betónové steny.
6) Aj keď je neoceniteľný pre svoju schopnosť iniciovať proces dozrievania, môže byť tiež veľmi škodlivý pre mnohé druhy ovocia, zeleniny, kvetov a rastlín, urýchľuje proces starnutia a znižuje kvalitu produktu a trvanlivosť. Stupeň poškodenia závisí od koncentrácie, trvania expozície a teploty.
7) Etylén je vo vysokých koncentráciách výbušný.
8) Etylén sa používa pri výrobe špeciálneho skla pre automobilový priemysel.
9) Výroba konštrukčnej ocele: Plyn sa používa ako kyslíkovo-palivový plyn na rezanie kovov, zváranie a vysokorýchlostné tepelné striekanie.
10) Rafinácia: Používa sa etylénako chladivo, najmä v zariadeniach LNG.
11) Ako už bolo spomenuté, etylén je veľmi reaktívna látka, navyše je aj veľmi horľavá. Z bezpečnostných dôvodov sa zvyčajne prepravuje špeciálnym samostatným plynovodom.
12) Jedným z najbežnejších produktov vyrobených priamo z etylénu je plast.
