Enciklopedinis „YouTube“.

• 1 / 5

  Etilenas buvo pradėtas plačiai naudoti kaip monomeras prieš Antrąjį pasaulinį karą, nes reikėjo gauti aukštos kokybės izoliacinę medžiagą, kuri galėtų pakeisti polivinilchloridą. Sukūrus etileno polimerizacijos aukštu slėgiu metodą ir ištyrus gauto polietileno dielektrines savybes, pradėtas jo gamyba iš pradžių Didžiojoje Britanijoje, vėliau ir kitose šalyse.

  Pagrindinis pramoninis etileno gamybos būdas yra skystų naftos distiliatų arba mažiau sočiųjų angliavandenilių pirolizė. Reakcija vykdoma vamzdinėse krosnyse +800-950 °C temperatūroje ir 0,3 MPa slėgyje. Kai kaip žaliava naudojamas tiesioginio distiliavimo benzinas, etileno išeiga yra maždaug 30%. Kartu su etilenu taip pat susidaro nemažas kiekis skystų angliavandenilių, įskaitant aromatinius. Gazolio pirolizės metu etileno išeiga yra apie 15-25%. Didžiausia etileno išeiga – iki 50 % – gaunama, kai kaip žaliava naudojami sotieji angliavandeniliai: etanas, propanas ir butanas. Jų pirolizė atliekama esant garams.

  Išleidžiant iš gamybos, atliekant prekių apskaitos operacijas, tikrinant, ar ji atitinka norminius ir techninius dokumentus, etileno mėginiai imami GOST 24975.0-89 „Etilenas ir propilenas“ aprašyta tvarka. Mėginių ėmimo metodai“. Etileno mėginių ėmimas gali būti atliekamas tiek dujiniu, tiek suskystintu pavidalu specialiuose mėginių ėmikliuose pagal GOST 14921.

  Rusijoje pramoniniu būdu gaminamas etilenas turi atitikti GOST 25070-2013 „Etilenas. Specifikacijos“.

  Gamybos struktūra

  Šiuo metu etileno gamybos struktūroje 64% tenka didelio tonažo pirolizės įrenginiams, ~17% - mažo tonažo dujų pirolizės įrenginiams, ~11% benzino pirolizės, 8% etano pirolizės.

  Taikymas

  Etilenas yra pagrindinis pagrindinės organinės sintezės produktas ir naudojamas gauti šiuos junginius (išvardytus abėcėlės tvarka):

  • Dichloretanas / vinilchloridas (3 vieta, 12% viso tūrio);
  • Etileno oksidas (2 vieta, 14-15% viso tūrio);
  • Polietilenas (1 vieta, iki 60% bendro tūrio);

  Etilenas, sumaišytas su deguonimi, buvo naudojamas medicinoje anestezijai iki devintojo dešimtmečio vidurio SSRS ir Artimuosiuose Rytuose. Etilenas yra beveik visų augalų fitohormonas, be kita ko, jis yra atsakingas už spygliuočių spyglių kritimą.

  Elektroninė ir erdvinė molekulės struktūra

  Anglies atomai yra antroje valentinėje būsenoje (sp 2 hibridizacija). Dėl to plokštumoje 120° kampu susidaro trys hibridiniai debesys, kurie sudaro tris σ ryšius su anglies ir dviem vandenilio atomais; p-elektronas, kuris nedalyvavo hibridizacijoje, statmenoje plokštumoje sudaro π-jungtį su gretimo anglies atomo p-elektronu. Tai sudaro dvigubą ryšį tarp anglies atomų. Molekulė turi plokščią struktūrą.

  CH 2 \u003d CH 2

  Pagrindinės cheminės savybės

  Etilenas yra chemiškai aktyvi medžiaga. Kadangi molekulėje tarp anglies atomų yra dviguba jungtis, vienas iš jų, ne toks stiprus, lengvai nutrūksta, o jungties nutrūkimo vietoje molekulės susijungia, oksiduojasi, polimerizuojasi.

  • Halogeninimas:
  CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br Bromo vanduo nublanksta. Tai kokybinė reakcija į nesočiuosius junginius.
  • Hidrinimas:
  CH 2 \u003d CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (veikiant Ni)
  • Hidrohalogeninimas:
  CH 2 \u003d CH 2 + HBr → CH 3 - CH 2 Br
  • Hidratacija:
  CH 2 \u003d CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (veikiant katalizatoriui) Šią reakciją atrado A.M. Butlerovas, ir jis naudojamas pramoninei etilo alkoholio gamybai.
  • Oksidacija:
  Etilenas lengvai oksiduojasi. Jei etilenas praleidžiamas per kalio permanganato tirpalą, jis taps bespalvis. Ši reakcija naudojama norint atskirti sočiuosius ir nesočiuosius junginius. Rezultatas yra etilenglikolis. Reakcijos lygtis: 3CH 2 \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOH 2 C - CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
  • Degimas:
  C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
  • Polimerizacija (polietileno gavimas):
  nCH2 \u003d CH2 → (-CH2-CH2-) n
  • Dimerizacija (V. Sh. Feldblumas. Olefinų dimerizacija ir disproporcija. M.: Chemija, 1978)
  2CH 2 \u003d CH 2 → CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3

  Biologinis vaidmuo

  Etilenas yra pirmasis atrastas dujinis augalinis hormonas, turintis labai platų biologinio poveikio spektrą. Etilenas atlieka įvairias augalų gyvenimo ciklo funkcijas, įskaitant sodinukų vystymosi kontrolę, vaisių (ypač vaisių) nokimą, pumpurų žydėjimą (žydėjimo procesą), lapų ir žiedų senėjimą ir kritimą. Etilenas taip pat vadinamas streso hormonu, nes jis dalyvauja augalų atsake į biotinį ir abiotinį stresą, o jo sintezė augalų organuose sustiprėja reaguojant į įvairius pažeidimus. Be to, etilenas, kaip laki dujinė medžiaga, užtikrina greitą ryšį tarp skirtingų augalų organų ir tarp augalų populiacijoje, o tai svarbu. ypač išsivysčius atsparumui stresui.

  Viena iš geriausiai žinomų etileno funkcijų yra vadinamojo trigubo atsako išsivystymas etioliuotuose (augamuose tamsoje) daiguose, gydant šiuo hormonu. Trigubas atsakas apima tris reakcijas: hipokotilo sutrumpėjimą ir sustorėjimą, šaknies sutrumpėjimą ir viršūninio kabliuko stiprinimą (staigus vingis viršutinėje hipokotilo dalyje). Sodinukų reakcija į etileną itin svarbi pirmaisiais jų vystymosi tarpsniais, nes tai palengvina daigų prasiskverbimą į šviesą.

  Komerciniame vaisių ir vaisių derliaus nuėmimo metu vaisiams nokinti naudojamos specialios patalpos arba kameros, į kurių atmosferą iš specialių katalizinių generatorių, kurie iš skysto etanolio gamina dujinį etileną, įpurškiamas etilenas. Paprastai, norint paskatinti vaisių nokimą, dujinio etileno koncentracija kameros atmosferoje yra nuo 500 iki 2000 ppm 24-48 valandas. Esant aukštesnei oro temperatūrai ir didesnei etileno koncentracijai ore, vaisiai sunoksta greičiau. Tačiau svarbu užtikrinti anglies dioksido kiekio kameros atmosferoje kontrolę, nes brandinimas aukštoje temperatūroje (aukštesnėje nei 20 laipsnių Celsijaus temperatūroje) arba brandinimas esant didelei etileno koncentracijai kameros ore smarkiai padidina anglies dvideginio išmetimas iš greitai nokstančių vaisių, kartais net iki 10 % anglies dvideginio kiekis ore po 24 valandų nuo nokimo pradžios, dėl kurio anglies dvideginiu gali apsinuodyti ir darbuotojai, skinantys jau sunokusius vaisius, ir patys vaisiai.

  Etilenas vaisių nokimui skatinti buvo naudojamas nuo senovės Egipto. Senovės egiptiečiai tyčia subraižydavo ar šiek tiek traiškydavo, mušdavo datules, figas ir kitus vaisius, kad paskatintų jų nokimą (pažeidus audinius augalo audiniai skatina etileno susidarymą). Senovės kinai uždarose patalpose degindavo medines smilkalų lazdeles ar kvapiąsias žvakes, kad paskatintų persikų nokimą (deginant žvakes ar medieną išsiskiria ne tik anglies dvideginis, bet ir nepilnai oksiduoti tarpiniai degimo produktai, tarp jų ir etilenas). 1864 m. buvo nustatyta, kad iš gatvių šviestuvų nutekėjusios gamtinės dujos stabdo netoliese esančių augalų augimą, jų susisukimą, nenormalų stiebų ir šaknų sustorėjimą, pagreitino vaisių nokimą. 1901 metais rusų mokslininkas Dmitrijus Neliubovas įrodė, kad aktyvusis gamtinių dujų komponentas, sukeliantis šiuos pokyčius, yra ne pagrindinis jų komponentas metanas, o nedideliais kiekiais jose esantis etilenas. Vėliau, 1917 m., Sarah Dubt įrodė, kad etilenas skatina ankstyvą lapų kritimą. Tačiau tik 1934 m. Geinas atrado, kad augalai patys sintetina endogeninį etileną. 1935 m. Crocker pasiūlė, kad etilenas yra augalų hormonas, atsakingas už fiziologinį vaisių nokimo reguliavimą, taip pat už augalų vegetatyvinių audinių senėjimą, lapų kritimą ir augimo slopinimą.

  Etileno biosintezės ciklas prasideda nuo aminorūgšties metionino pavertimo S-adenozilmetioninu (SAMe), veikiant fermentui metionino adenozilo transferazei. Tada S-adenozil-metioninas paverčiamas 1-aminociklopropan-1-karboksirūgštimi (ACA, ACC) naudojant fermentą 1-aminociklopropan-1-karboksilato sintetazę (ACC sintetazę). ACC sintetazės aktyvumas riboja viso ciklo greitį, todėl šio fermento aktyvumo reguliavimas yra labai svarbus reguliuojant etileno biosintezę augaluose. Paskutiniam etileno biosintezės etapui reikalingas deguonis ir jis vyksta veikiant fermentui aminociklopropano karboksilato oksidazė (ACC oksidazė), anksčiau žinoma kaip etileną formuojantis fermentas. Etileno biosintezę augaluose skatina tiek egzogeninis, tiek endogeninis etilenas (teigiamas grįžtamasis ryšys). ACC sintetazės aktyvumas ir atitinkamai etileno susidarymas taip pat padidėja esant dideliam auksinų, ypač indolacto rūgšties, ir citokininų kiekiui.

  Etileno signalą augaluose suvokia mažiausiai penkios skirtingos transmembraninių receptorių šeimos, kurios yra baltymų dimerai. Visų pirma žinomas etileno receptorius ETR 1 Arabidopsis ( Arabidopsis). Etileno receptorius koduojantys genai buvo klonuoti Arabidopsis, o vėliau pomidoruose. Etileno receptorius koduoja keli genai tiek Arabidopsis, tiek pomidorų genomuose. Bet kurios genų šeimos, kurią sudaro penki Arabidopsis etileno receptorių tipai ir mažiausiai šeši pomidorų receptorių tipai, mutacijos gali sukelti augalų nejautrumą etilenui ir sutrikdyti brendimo, augimo ir vytimo procesus. DNR sekos, būdingos etileno receptorių genams, aptiktos ir daugelyje kitų augalų rūšių. Be to, cianobakterijose netgi buvo rasta etileną surišančių baltymų.

  Nepalankūs išoriniai veiksniai, tokie kaip nepakankamas deguonies kiekis atmosferoje, potvynis, sausra, šaltis, mechaniniai augalo pažeidimai (sužalojimai), patogeninių mikroorganizmų, grybų ar vabzdžių ataka, gali sukelti padidėjusį etileno gamybą augalo audiniuose. Taigi, pavyzdžiui, potvynio metu augalo šaknys kenčia nuo vandens pertekliaus ir deguonies trūkumo (hipoksijos), todėl jose vyksta 1-aminociklopropan-1-karboksirūgšties biosintezė. Tada ACC transportuojamas stiebuose iki lapų ir lapuose oksiduojamas iki etileno. Susidaręs etilenas skatina epinastinius judesius, dėl kurių vanduo iš lapų mechaniškai purtomas, taip pat lapai, gėlių ir vaisių žiedlapiai nuvysta ir nukrenta, o tai leidžia augalui vienu metu atsikratyti vandens pertekliaus organizme ir sumažinti poreikį. deguoniui mažinant bendrą audinių masę.

  Nedideli endogeninio etileno kiekiai susidaro ir gyvūnų ląstelėse, įskaitant žmones, lipidų peroksidacijos metu. Dalis endogeninio etileno oksiduojasi iki etileno oksido, kuris gali alkilinti DNR ir baltymus, įskaitant hemoglobiną (sudaro specifinį aduktą su hemoglobino N-galiniu valinu, N-hidroksietil-valinu). Endogeninis etileno oksidas taip pat gali alkilinti DNR guanino bazes, todėl susidaro 7-(2-hidroksietil)-guanino aduktas, ir tai yra viena iš endogeninės kancerogenezės rizikos visoms gyvoms būtybėms priežasčių. Endogeninis etileno oksidas taip pat yra mutagenas. Kita vertus, yra hipotezė, kad jei organizme nesusidarytų nedideli kiekiai endogeninio etileno ir atitinkamai etileno oksido, tada spontaniškų mutacijų greitis ir atitinkamai evoliucijos greitis būtų daug didesnis. žemesnė.

  Pastabos

  1. DevanneyMichael T. Etilenas (anglų k.). SRI Consulting (2009 m. rugsėjis). Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 21 d.
  2. Etilenas (anglų k.). WP ataskaita. SRI Consulting (2010 m. sausis). Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 21 d.
  3. Angliavandenilių: metano, etano, etileno, propano, propileno, butano, alfa-butileno, izopentano masės koncentracijų dujų chromatografinis matavimas darbo zonos ore. Metodiniai nurodymai. MUK 4.1.1306-03  (Patvirtinta Rusijos Federacijos vyriausiojo valstybinio sanitarijos gydytojo 2003 m. kovo 30 d.)
  4. "Augalų augimas ir vystymasis" V. V. Chub
  5. „Kalėdų eglutės adatos pametimo atidėliojimas“
  6. Khomchenko G.P. §16.6. Etilenas ir jo homologai// Chemija stojantiesiems į universitetus. - 2 leidimas. - M.: Aukštoji mokykla, 1993. - S. 345. - 447 p. - ISBN 5-06-002965-4.
  7. Linas, Z.; Zhong, S.; Grierson, D. (2009). „Naujausi etileno tyrimų pasiekimai“. J. Exp. botas. 60 (12): 3311-36. DOI: 10.1093/jxb/erp204. PMID.
  8. Etileno ir vaisių nokimas / J Plant Growth Regul (2007) 26:143-159 doi:10.1007/s00344-007-9002-y
  9. Lutova L.A. Augalų vystymosi genetika / red. S.G. Inge-Vechtomovas. - 2 leidimas - Sankt Peterburgas: N-L, 2010. - S. 432.
  10. . ne-postharvest.com (nuoroda nepasiekiama nuo 2015-06-06)
  11. Neljubovas D. (1901). „Uber die horizontale Nutation der Stengel von Pisum sativum und einiger anderen Pflanzen“. Beih Bot Zentralbl. 10 : 128-139.
  12. Abejonė, Sarah L. (1917). „Augalų reakcija į šviečiančias dujas“. Botanikos leidinys. 63 (3): 209-224.

  T. 5. 495-496 p

  ETILENAS (etenas) CH 2 = CH 2, molekulinė masė 28,05; bespalvės dujos su lengvu kvapu; lydymosi temperatūra -169,15°C, virimo temperatūra -103,71°C; d -104 4 0,566; t crit 9,2°C, p crit 5,042 MPa; η (skysčiai) 0,161 mPa s; γ (skysčiai) 16,4 mN/m; garų slėgis (kPa): 4110 (0°C), 2200 (-25°C), 151 (-100°C); Cp 62,16 J/(mol K) (-193°C); ΔH 0 sudegė -1400 kJ / mol. Tirpumas (ml 100 ml tirpiklio 0°C temperatūroje): vanduo 25,6, etanolis 359; gerai tirpsta dietilo eteryje ir angliavandeniliuose.

  Etileno gamtoje praktiškai nėra. Mažais kiekiais jis susidaro augalų ir gyvūnų audiniuose kaip tarpinis metabolizmo produktas. Pasižymi fitohormonų savybėmis – lėtina augimą, greitina ląstelių senėjimą, vaisių nokimą ir kritimą.

  Pagal savo chemines savybes jis yra tipiškas olefinų atstovas, pasižymi dideliu reaktyvumu, ypač elektrofilinėse prisijungimo reakcijose. Etilenui reaguojant su chloru, susidaro dichloretanas, kuris dehidrochloruojant virsta vinilo chloridu; pastarąjį galima gauti vienu etapu, esant silicio silicidui 450-550°C temperatūroje. Dėl etileno hidratacijos susidaro etilo alkoholis, hidrohalogenuojant į etilo chloridą, sąveikaujant su SCl 2 arba S 2 Cl 2 - į garstyčių dujas S (CH 2 CH 2 Cl) 2, oksiduojant deguonimi arba oru, esant Ag oksidui, esant 200 °C. 300 ° C - iki etileno oksido; skystos fazės oksidacija deguonimi PdCl 2 ir CuCl 2 vandeniniuose tirpaluose 130°C ir 0,3 MPa slėgyje iki acetaldehido; tomis pačiomis sąlygomis vinilo acetatas susidaro esant CH 3 COOH.

  Etilenas yra alkilinimo agentas, plačiai naudojamas benzenui alkilinti; reakcija vykdoma dujinėje fazėje esant 400-450°C temperatūrai ir 1,4 MPa slėgiui esant AlCl 3 stacionariame diatomito sluoksnyje, impregnuotame H 3 RO 4 (galima naudoti BF 3 ir ceolitus).

  Etilenas yra pradinis junginys gaminant aukšto ir žemo slėgio polietileną ir etileno oligomerus, kurie yra daugelio sintetinių tepalinių alyvų pagrindas. Kopolimerizuojant etileną su propilenu ant Ziegler-Natta katalizatorių, gaunamos etileno-propileno gumos, kurios turi padidintą atsparumą oksidacijai ir dilimui. Pramonėje taip pat gaunami etileno kopolimerai su stirenu ir vinilo acetatu.

  Pagrindinis etileno gamybos būdas yra skystų naftos distiliatų arba žemesnio parafino angliavandenilių pirolizė. Reakcija dažniausiai vykdoma vamzdinėse krosnyse 750-900°C temperatūroje ir 0,3 MPa slėgyje. Rusijoje, Vakarų Europoje ir Japonijoje tiesioginis benzinas naudojamas kaip žaliava; etileno išeiga yra apie 30%, kai tuo pačiu metu susidaro didelis kiekis skystų produktų, įskaitant aromatinius angliavandenilius. Gazolio pirolizės metu etileno išeiga yra 15-25%. JAV pagrindinės žaliavos yra lengvieji alkanai (etanas, propanas, butanas), tai yra dėl didelio jų kiekio gamtinėse dujose iš Šiaurės Amerikos telkinių; Etileno išeiga yra apie 50%.

  Sukurtas būdas gauti etileną iš metano: 2CH 4 → C 2 H 4 + H 2 ; reakcija vykdoma su Mn, Tl, Cd arba Pb oksidais 500-900°C temperatūroje, esant deguoniui. Pirolizės dujos atskiriamos frakcine absorbcija, giliu aušinimu ir distiliavimu esant slėgiui. Gryniausias etilenas gaunamas dehidratuojant etanolį 400-450°C temperatūroje virš Al 2 O 3, šis metodas tinka etileno laboratorinei gamybai.

  Etilenas naudojamas pramoninėje organinėje sintezėje (daugelyje procesų jis išstumia acetileną), taip pat kaip augalų augimo reguliatorius, siekiant pagreitinti vaisių nokimą, augalų defoliaciją ir sumažinti priešlaikinį vaisių kritimą.

  Etilenas yra sprogus, CPV 3-34 % (pagal tūrį), pliūpsnio temperatūra 136,1°C, savaiminio užsidegimo temperatūra 540°C, MPC atmosferos ore 3 mg/m 3, darbo zonos ore 100 mg/m 3 .

  Pasaulinė gamyba 50 mln. tonų per metus (1988 m.).

  Lit.: Kirk-Othmer enciklopedija, 3 leidimas, v. 9, N. Y., 1980, p. 393-431.

  Nesotieji angliavandeniliai, turintys dvigubą cheminį ryšį molekulėse, priklauso alkenų grupei. Pirmasis homologinės serijos atstovas yra etenas arba etilenas, kurio formulė yra: C 2 H 4 . Alkenai dažnai vadinami olefinais. Pavadinimas istorinis ir atsirado XVIII amžiuje, gavus etileno ir chloro sąveikos produktą – etilo chloridą, kuris atrodo kaip aliejinis skystis. Tada etenas buvo vadinamas naftą gaminančiomis dujomis. Mūsų straipsnyje mes išnagrinėsime jo chemines savybes, taip pat jo gamybą ir taikymą pramonėje.

  Molekulės struktūros ir medžiagos savybių ryšys

  Pagal M. Butlerovo pasiūlytą organinių medžiagų sandaros teoriją, junginio charakteristika visiškai priklauso nuo jo molekulės struktūrinės formulės ir ryšių tipo. Etileno chemines savybes taip pat lemia erdvinė atomų konfigūracija, elektronų debesų hibridizacija ir pi jungties buvimas jo molekulėje. Du nehibridizuoti anglies atomų p-elektronai persidengia plokštumoje, statmenoje pačios molekulės plokštumai. Susidaro dviguba jungtis, kurios plyšimas lemia alkenų gebėjimą pereiti prie prisijungimo ir polimerizacijos reakcijas.

  Fizinės savybės

  Etenas yra dujinė medžiaga, turinti subtilų savitą kvapą. Jis blogai tirpsta vandenyje, bet gerai tirpsta benzene, anglies tetrachloride, benzine ir kituose organiniuose tirpikliuose. Remiantis etileno C 2 H 4 formule, jo molekulinė masė yra 28, tai yra, etenas yra šiek tiek lengvesnis už orą. Homologinėje alkenų serijoje, didėjant jų masei, medžiagų visuminė būsena keičiasi pagal schemą: dujos – skystis – kietas junginys.

  Dujų gamyba laboratorijoje ir pramonėje

  Kaitinant etilo alkoholį iki 140°C, esant koncentruotai sieros rūgščiai, laboratorijoje galima gauti etileno. Kitas būdas yra vandenilio atomų atskyrimas nuo alkano molekulių. Veikiant kaustiniu natriu arba kaliu sočiųjų angliavandenilių halogenais pakeistus junginius, pavyzdžiui, chloretaną, susidaro etilenas. Pramonėje perspektyviausias būdas jį gauti yra gamtinių dujų perdirbimas, taip pat naftos pirolizė ir krekingas. Visos cheminės etileno savybės – hidratacijos, polimerizacijos, pridėjimo, oksidacijos reakcijos – paaiškinamos dvigubos jungties buvimu jo molekulėje.

  Olefinų sąveika su septintos grupės pagrindinio pogrupio elementais

  Visi eteno homologinės serijos nariai savo molekulėje prijungia halogeno atomus pi-jungties pertraukos vietoje. Taigi, vandeninis raudonai rudo bromo tirpalas tampa bespalvis, todėl susidaro lygtis etilenas - dibrometanas:

  C 2 H 4 + Br 2 \u003d C 2 H 4 Br 2

  Reakcija su chloru ir jodu vyksta panašiai, kai dvigubos jungties sunaikinimo vietoje taip pat atsiranda halogeno atomų. Visi junginiai – olefinai gali sąveikauti su vandenilio halogenidais: vandenilio chloridu, vandenilio fluoridu ir kt. Vykstant sudėjimo reakcijai, vykstančiai pagal joninį mechanizmą, susidaro medžiagos - sočiųjų angliavandenilių halogeniniai dariniai: chloretanas, fluoretanas.

  

  Pramoninė etanolio gamyba

  Cheminės etileno savybės dažnai naudojamos svarbioms medžiagoms, plačiai naudojamoms pramonėje ir kasdieniame gyvenime, gauti. Pavyzdžiui, kaitinant eteną vandeniu, esant fosforo arba sieros rūgštims, veikiant katalizatoriui, vyksta hidratacijos procesas. Tai vyksta formuojant etilo alkoholį - didelio tonažo produktą, gaunamą organinės sintezės chemijos įmonėse. Hidratacijos reakcijos mechanizmas vyksta pagal analogiją su kitomis pridėjimo reakcijomis. Be to, etileno sąveika su vandeniu taip pat atsiranda dėl pi jungties nutraukimo. Vandenilio atomai ir hidrokso grupė, kurie yra vandens molekulės dalis, pridedami prie eteno anglies atomų laisvųjų valentų.

  Etileno hidrinimas ir deginimas

  Nepaisant to, kas išdėstyta pirmiau, vandenilio junginių reakcija praktiškai neturi reikšmės. Tačiau tai rodo genetinį ryšį tarp skirtingų organinių junginių klasių, šiuo atveju alkanų ir olefinų. Pridedant vandenilio etenas paverčiamas etanu. Priešingas procesas – vandenilio atomų atskyrimas nuo sočiųjų angliavandenilių veda prie alkenų atstovo – eteno susidarymo. Standžią olefinų oksidaciją, vadinamą degimu, lydi didelis šilumos kiekis, reakcija yra egzoterminė. Degimo produktai yra vienodi visų angliavandenilių klasių medžiagoms: alkanams, etileno ir acetileno serijos nesotiesiems junginiams, aromatinėms medžiagoms. Tai apima anglies dioksidą ir vandenį. Oras reaguoja su etilenu, sudarydamas sprogų mišinį.

  

  Oksidacijos reakcijos

  Eteną galima oksiduoti kalio permanganato tirpalu. Tai viena iš kokybinių reakcijų, kurios pagalba jie įrodo dvigubos jungties buvimą analitės sudėtyje. Violetinė tirpalo spalva išnyksta dėl dvigubos jungties plyšimo ir dvihidroso sočiojo alkoholio – etilenglikolio – susidarymo. Reakcijos produktas plačiai naudojamas pramonėje kaip žaliava sintetinių pluoštų, tokių kaip lavsanas, sprogmenys ir antifrizas, gamybai. Kaip matote, etileno cheminės savybės naudojamos vertingiems junginiams ir medžiagoms gauti.

  

  Olefino polimerizacija

  Temperatūros padidėjimas, slėgio padidėjimas ir katalizatorių naudojimas yra būtinos sąlygos polimerizacijos procesui atlikti. Jo mechanizmas skiriasi nuo pridėjimo ar oksidacijos reakcijų. Tai reiškia nuoseklų daugelio etileno molekulių surišimą dvigubos jungties nutrūkimo vietose. Reakcijos produktas yra polietilenas, kurio fizikinės charakteristikos priklauso nuo n reikšmės – polimerizacijos laipsnio. Jei jis mažas, tada medžiaga yra skystoje agregacijos būsenoje. Jei indikatorius artėja prie 1000 jungčių, tada iš tokio polimero gaminama polietileno plėvelė ir lanksčios žarnos. Jei polimerizacijos laipsnis viršija 1500 grandžių grandinėje, tada medžiaga yra balta kieta medžiaga, riebi liesti.

  

  Jis skirtas kietų gaminių ir plastikinių vamzdžių gamybai. Teflonas, halogenintas etileno junginys, pasižymi nepridegančiomis savybėmis ir yra plačiai naudojamas polimeras, kuris yra paklausus gaminant multivarkes, keptuves ir keptuves. Didelis atsparumas dilimui yra naudojamas automobilių variklių tepalų gamyboje, o mažas toksiškumas ir tolerancija žmogaus audiniams leido naudoti tefloninius protezus chirurgijoje.

  

  Savo straipsnyje mes svarstėme tokias chemines olefinų savybes kaip etileno degimas, pridėjimo reakcijos, oksidacija ir polimerizacija.

  Etileno atradimo istorija

  Pirmą kartą etileną 1680 m. gavo vokiečių chemikas Johanas Becheris, veikiant vitriolio aliejui (H 2 SO 4) vyno (etilo) alkoholį (C 2 H 5 OH).

  CH 3 -CH 2 -OH + H 2 SO 4 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

  Iš pradžių jis buvo tapatinamas su „degiu oru“, t.y. su vandeniliu. Vėliau, 1795 m., olandų chemikai Deimanas, Potts-van-Trusvik, Bond ir Lauerenburg panašiai gavo etileną ir apibūdino jį pavadinimu "naftos dujos", nes atrado etileno savybę prijungti chlorą, kad susidarytų aliejinis skystis - etilenas. chloridas („olandų chemikų aliejus“), (Prochorov, 1978).

  Etileno, jo darinių ir homologų savybės pradėtos tyrinėti XIX amžiaus viduryje. Praktinio šių junginių naudojimo pradžią padėjo klasikiniai A.M. tyrimai. Butlerovas ir jo mokiniai nesočiųjų junginių srityje ir ypač Butlerovo cheminės struktūros teorijos kūrimas. 1860 m. jis gavo etileną variui veikiant metileno jodidą, nustatydamas etileno struktūrą.

  1901 metais Dmitrijus Nikolajevičius Neliubovas žirnius augino laboratorijoje Sankt Peterburge, tačiau iš sėklų davė susuktus, sutrumpėjusius daigus, kurių viršūnė buvo užlenkta kabliuku ir nelinksta. Šiltnamyje ir lauke daigai buvo lygūs, aukšti, viršūnė šviesoje greitai ištiesino kabliuką. Nelyubovas pasiūlė, kad veiksnys, sukeliantis fiziologinį poveikį, yra laboratorijos ore.

  Tuo metu patalpos buvo apšviestos dujomis. Tos pačios dujos degė gatvių šviestuvuose, seniai pastebėta, kad įvykus avarijai dujotiekyje šalia dujų nuotėkio vietos stovintys medžiai per anksti pagelsta ir meta lapus.

  Apšvietimo dujose buvo įvairių organinių medžiagų. Kad pašalintų dujų priemaišą, Nelyubovas jas perleido per įkaitintą vamzdelį su vario oksidu. Žirnių daigai normaliai vystėsi „išvalytame“ ore. Siekdamas tiksliai išsiaiškinti, kuri medžiaga sukelia sodinukų reakciją, Nelyubovas paeiliui pridėjo įvairių apšvietimo dujų komponentų ir nustatė, kad etileno pridėjimas sukelia:

  1) lėtas sodinuko ilgio augimas ir storėjimas,

  2) „nelenkiama“ viršūninė kilpa,

  3) Keičiant sodinuko orientaciją erdvėje.

  Ši fiziologinė sodinukų reakcija buvo vadinama trigubu atsaku į etileną. Žirniai buvo tokie jautrūs etilenui, kad pradėjo juos naudoti atliekant biologinius tyrimus, kad nustatytų mažą šių dujų koncentraciją. Netrukus buvo išsiaiškinta, kad etilenas sukelia ir kitus padarinius: lapų kritimą, vaisių nokimą ir kt. Paaiškėjo, kad patys augalai geba sintetinti etileną; etilenas yra fitohormonas (Petushkova, 1986).

  Fizinės etileno savybės

  Etilenas- organinis cheminis junginys, apibūdinamas formule C 2 H 4 . Tai paprasčiausias alkenas ( olefinas).

  Etilenas yra bespalvės, silpno saldaus kvapo dujos, kurių tankis yra 1,178 kg/m³ (lengvesnis už orą), o įkvėpimas turi narkotinį poveikį žmonėms. Etilenas tirpsta eteryje ir acetone, daug mažiau tirpsta vandenyje ir alkoholyje. Susimaišęs su oru sudaro sprogų mišinį

  Kietėja esant -169,5°C, tirpsta tokiomis pačiomis temperatūros sąlygomis. Etenas verda –103,8°C temperatūroje. Užsidega, kai įkaista iki 540°C. Dujos dega gerai, liepsna šviesi, su silpnais suodžiais. Suapvalinta medžiagos molinė masė yra 28 g/mol. Trečiasis ir ketvirtasis eteno homologinės serijos atstovai taip pat yra dujinės medžiagos. Penktųjų ir paskesnių alkenų fizinės savybės skiriasi, jie yra skysčiai ir kietosios medžiagos.

  Etileno gamyba

  Pagrindiniai etileno gamybos būdai:

  Alkanų halogeno darinių dehidrohalogeninimas, veikiant alkoholiniams šarmų tirpalams

  CH3-CH2-Br + KOH → CH2 = CH2 + KBr + H2O;

  Dihalogenintų alkanų dehalogeninimas, veikiant aktyviems metalams

  Cl-CH2-CH2-Cl + Zn → ZnCl2 + CH2 = CH2;

  Etileno dehidratacija, kai jis kaitinamas sieros rūgštimi (t>150˚C) arba kai jo garai praleidžiami per katalizatorių

  CH3-CH2-OH → CH2 = CH2 + H2O;

  Etano dehidrinimas kaitinant (500C) esant katalizatoriui (Ni, Pt, Pd)

  CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2.

  Cheminės etileno savybės

  Etilenui būdingos reakcijos, vykstančios elektrofiliniu, prisijungimo, radikalų pakeitimo, oksidacijos, redukcijos ir polimerizacijos mechanizmu.

  1. Halogeninimas(elektrofilinis priedas) - etileno sąveika su halogenais, pavyzdžiui, su bromu, kai bromo vanduo nublanksta:

  CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 \u003d Br-CH 2 -CH 2 Br.

  Etileno halogeninimas galimas ir kaitinant (300C), tokiu atveju dviguba jungtis nenutrūksta – reakcija vyksta pagal radikalų pakeitimo mechanizmą:

  CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → CH 2 \u003d CH-Cl + HCl.

  2. Hidrohalogeninimas- etileno sąveika su vandenilio halogenidais (HCl, HBr), susidaro halogeninti alkanai:

  CH 2 \u003d CH 2 + HCl → CH 3 -CH 2 -Cl.

  3. Drėkinimas- etileno sąveika su vandeniu, kai yra mineralinių rūgščių (sieros, fosforo), susidarant sočiam monohidroksiliui - etanoliui:

  CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH.

  Tarp elektrofilinio prisijungimo reakcijų išskiriamas pridėjimas hipochloro rūgštis(1), reakcijos hidroksi- ir alkoksimerkuracija(2, 3) (gaunant organinius gyvsidabrio junginius) ir hidroboravimas (4):

  CH2 \u003d CH2 + HClO → CH2(OH) -CH2-Cl (1);

  CH 2 \u003d CH 2 + (CH 3 COO) 2 Hg + H 2 O → CH 2 (OH) -CH 2 -Hg-OCOCH 3 + CH 3 COOH (2);

  CH 2 = CH 2 + (CH 3 COO) 2 Hg + R-OH → R-CH 2 (OCH 3) -CH 2 -Hg-OCOCH 3 + CH 3 COOH (3);

  CH2 \u003d CH2 + BH3 → CH3-CH2-BH2 (4).

  Nukleofilinės prisijungimo reakcijos būdingos etileno dariniams, turintiems elektronus ištraukiančių pakaitų. Tarp nukleofilinių prisijungimo reakcijų ypatingą vietą užima vandenilio cianido rūgšties, amoniako ir etanolio prisijungimo reakcijos. Pavyzdžiui,

  2 ON-CH \u003d CH2 + HCN → 2 ON-CH2-CH2-CN.

  4. oksidacija. Etilenas lengvai oksiduojasi. Jei etilenas praleidžiamas per kalio permanganato tirpalą, jis taps bespalvis. Ši reakcija naudojama norint atskirti sočiuosius ir nesočiuosius junginius. Rezultatas yra etilenglikolis.

  3CH 2 \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O \u003d 3CH 2 (OH) -CH 2 (OH) + 2MnO 2 + 2KOH.

  At kieta oksidacija etilenas su verdančiu kalio permanganato tirpalu rūgščioje terpėje, visiškai suskaidoma jungtis (σ-jungtis), susidaro skruzdžių rūgštis ir anglies dioksidas:

  Oksidacija etileno deguonies 200 C temperatūroje, esant CuCl 2 ir PdCl 2, susidaro acetaldehidas:

  CH 2 \u003d CH 2 + 1 / 2O 2 \u003d CH 3 -CH = O.

  5. hidrinimas. At atsigavimas etilenas yra etano, alkanų klasės atstovo, susidarymas. Etileno redukcijos reakcija (hidrinimo reakcija) vyksta radikaliu mechanizmu. Sąlyga, kad reakcija vyktų, yra katalizatorių (Ni, Pd, Pt) buvimas, taip pat reakcijos mišinio kaitinimas:

  CH2 \u003d CH2 + H2 \u003d CH3-CH3.

  6. Etilenas patenka į polimerizacijos reakcija. Polimerizacija – didelės molekulinės masės junginio – polimero – susidarymo procesas, jungiantis tarpusavyje, naudojant pagrindinius pradinės mažos molekulinės masės medžiagos – monomero – molekulių valentus. Etileno polimerizacija vyksta veikiant rūgštims (katijoninis mechanizmas) arba radikalams (radikalų mechanizmas):

  n CH2 \u003d CH2 \u003d - (-CH2-CH2-) n -.

  7. Degimas:

  C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

  8. Dimerizacija. Dimerizacija- naujos medžiagos susidarymo procesas, sujungiant du struktūrinius elementus (molekules, įskaitant baltymus, arba daleles) į kompleksą (dimerį), stabilizuotą silpnomis ir (arba) kovalentinėmis jungtimis.

  2CH 2 \u003d CH 2 → CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3

  Taikymas

  Etilenas naudojamas dviejose pagrindinėse kategorijose: kaip monomeras, iš kurio susidaro didelės anglies grandinės, ir kaip kitų dviejų anglies junginių pradinė medžiaga. Polimerizacija yra pakartotinis daugelio mažų etileno molekulių derinys į didesnes. Šis procesas vyksta esant aukštam slėgiui ir temperatūrai. Etileno panaudojimo galimybės yra įvairios. Polietilenas yra polimeras, kuris ypač dideliais kiekiais naudojamas pakavimo plėvelių, vielos dangų ir plastikinių butelių gamyboje. Kitas etileno kaip monomero panaudojimas yra susijęs su linijinių α-olefinų susidarymu. Etilenas yra pradinė medžiaga keletui dviejų anglies junginių, tokių kaip etanolis ( pramoninis alkoholis), etileno oksidas ( antifrizas, poliesterio pluoštai ir plėvelės), acetaldehidas ir vinilo chloridas. Be šių junginių, etilenas su benzenu sudaro etilbenzeną, kuris naudojamas plastikų ir sintetinės gumos gamyboje. Nagrinėjama medžiaga yra vienas iš paprasčiausių angliavandenilių. Tačiau dėl etileno savybių jis yra biologiškai ir ekonomiškai reikšmingas.

  Etileno savybės sudaro gerą komercinį pagrindą daugeliui organinių (kurių sudėtyje yra anglies ir vandenilio) medžiagų. Atskiros etileno molekulės gali būti sujungtos kartu, kad būtų pagamintas polietilenas (tai reiškia, kad yra daug etileno molekulių). Polietilenas naudojamas plastikui gaminti. Be to, jis gali būti naudojamas gaminant plovikliai ir sintetiniai tepalai, kurios yra cheminės medžiagos, naudojamos trinčiai sumažinti. Etileno naudojimas stirenams gauti yra aktualus kuriant guminę ir apsauginę pakuotę. Be to, jis naudojamas avalynės, ypač sportinių batų, pramonėje, taip pat gaminant automobilių padangos. Etileno naudojimas yra komerciškai svarbus, o pačios dujos yra vienos dažniausiai pasaulyje gaminamų angliavandenilių.

  Etilenas naudojamas specialios paskirties stiklo, skirto automobilių pramonei, gamyboje.

  Fizinės etileno savybės:
  Etilenas yra bespalvės dujos, turinčios silpną kvapą, mažai tirpios vandenyje, tirpios alkoholyje ir lengvai tirpios dietilo eteryje. Susimaišęs su oru sudaro sprogų mišinį.
  Cheminės etileno savybės:
  Etilenui būdingos reakcijos, vykstančios elektrofiliniu, prisijungimo, radikalų pakeitimo, oksidacijos, redukcijos ir polimerizacijos mechanizmu.

  Halogeninimas(elektrofilinis priedas) - etileno sąveika su halogenais, pavyzdžiui, su bromu, kai bromo vanduo nublanksta:

  CH2 = CH2 + Br2 = Br-CH2-CH2Br.

  Etileno halogeninimas galimas ir kaitinant (300C), tokiu atveju dviguba jungtis nenutrūksta – reakcija vyksta pagal radikalų pakeitimo mechanizmą:

  CH2 = CH2 + Cl2 → CH2 = CH-Cl + HCl.

  Hidrohalogeninimas – etileno sąveika su vandenilio halogenidais (HCl, HBr), susidaro halogeninti alkanai:

  CH2 = CH2 + HCl → CH3-CH2-Cl.

  Hidratacija - etileno sąveika su vandeniu, esant mineralinėms rūgštims (sieros, fosforo), susidarant ribojančiam monohidroksiliui - etanoliui:

  CH2 \u003d CH2 + H2O → CH3-CH2-OH.

  Tarp elektrofilinio prisijungimo reakcijų išskiriamas pridėjimas hipochloro rūgštis(1), hidroksi- ir alkoksimerkuracijos (2, 3) (gaunant organinius gyvsidabrio junginius) ir hidroboravimo (4) reakcijos:

  CH2 = CH2 + HClO → CH2(OH)-CH2-Cl (1);

  CH2 = CH2 + (CH3COO)2Hg + H2O → CH2(OH)-CH2-Hg-OCOCH3 + CH3COOH (2);

  CH2 = CH2 + (CH3COO)2Hg + R-OH → R-CH2(OCH3)-CH2-Hg-OCOCH3 + CH3COOH (3);

  CH2 = CH2 + BH3 → CH3-CH2-BH2 (4).

  Nukleofilinės prisijungimo reakcijos būdingos etileno dariniams, turintiems elektronus ištraukiančių pakaitų. Tarp nukleofilinių prisijungimo reakcijų ypatingą vietą užima vandenilio cianido rūgšties, amoniako ir etanolio prisijungimo reakcijos. Pavyzdžiui,

  2ON-CH = CH2 + HCN → 2ON-CH2-CH2-CN.

  Vykstant etileno oksidacijos reakcijoms, gali susidaryti įvairūs produktai, kurių sudėtį lemia oksidacijos sąlygos. Taigi, etileno oksidacijos metu švelniomis sąlygomis (oksidatorius yra kalio permanganatas), π-jungtis nutrūksta ir susidaro dvihidris alkoholis - etilenglikolis:

  3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O = 3CH2(OH)-CH2(OH) + 2MnO2 + 2KOH.

  Kietai oksiduojant etileną verdančiu kalio permanganato tirpalu rūgščioje terpėje, ryšys (σ-jungtis) visiškai nutrūksta ir susidaro skruzdžių rūgštis ir anglies dioksidas:

  Oksiduojant etileną deguonimi 200 C temperatūroje, esant CuCl2 ir PdCl2, susidaro acetaldehidas:

  CH2 \u003d CH2 + 1/2O2 \u003d CH3-CH = O.

  Redukuojant etileną, susidaro alkanų klasės atstovas etanas. Etileno redukcijos reakcija (hidrinimo reakcija) vyksta radikaliu mechanizmu. Sąlyga, kad reakcija vyktų, yra katalizatorių (Ni, Pd, Pt) buvimas, taip pat reakcijos mišinio kaitinimas:

  CH2 = CH2 + H2 = CH3-CH3.

  Etilenas patenka į polimerizacijos reakciją. Polimerizacija – didelės molekulinės masės junginio – polimero – susidarymo procesas, jungiantis tarpusavyje, naudojant pagrindinius pradinės mažos molekulinės masės medžiagos – monomero – molekulių valentus. Etileno polimerizacija vyksta veikiant rūgštims (katijoninis mechanizmas) arba radikalams (radikalų mechanizmas).