Kemijske lastnosti etilena. Formula etilena

Nenasičeni ogljikovodiki z dvojno kemično vezjo v molekulah spadajo v skupino alkenov. Prvi predstavnik homologne serije je eten, ali etilen, katerega formula je: C2H4. Alkeni se pogosto imenujejo olefini. Ime je zgodovinsko in je nastalo v 18. stoletju, po pridobitvi produkta interakcije etilena s klor-etil kloridom, ki ima videz oljne tekočine. Nato ethen in se imenuje naftni plin. V članku bomo preučevali njegove kemijske lastnosti, pa tudi njihovo proizvodnjo in uporabo v industriji.

Razmerje med strukturo molekule in lastnostmi snovi

Glede na teorijo o strukturi organskih snovi, ki jo je predlagal M. Butlerov, je značilnost spojine popolnoma odvisna od strukturne formule in vrste vezi njene molekule. Kemijske lastnosti etilena določajo tudi prostorska konfiguracija atomov, hibridizacija elektronskih oblakov in prisotnost pi vezi v njeni molekuli. Dva ne-hibridizirana p-elektrona ogljikovih atomov se prekrivata v ravnini, ki je pravokotna na ravnino same molekule. Nastane dvojna vez, katere razpok določa sposobnost alkenov za reakcije adicije in polimerizacije.

Fizične lastnosti

Eten je plinasta snov z nežnim vonjem. Slabo topen v vodi, dobro topen v benzenu, ogljikovem tetrakloridu, bencinu in drugih organskih topilih. Na osnovi formule etilena C ₂ H ₄ je njegova molekulska masa 28, tj. Etilen je nekoliko lažji od zraka. V homolognih nizih alkenov s povečanjem njihove mase se agregatno stanje snovi spreminja po shemi: plin - tekočina - trdna spojina.

Prejemanje plina v laboratoriju in industriji

Ogrevanje etilni alkohol do 140 ° C v prisotnosti. t koncentrirano žveplovo kislino lahko dobimo v laboratoriju. Druga metoda je odstranjevanje vodikovih atomov iz molekul alkana. Z delovanjem s kastrim natrijem ali kalijem na halogensko substituirane spojine nasičenih ogljikovodikov, npr. Kloroetan, se ekstrahira etilen. V industriji je najbolj obetaven način, kako ga pridobiti, predelava zemeljskega plina, kot tudi piroliza in razpokanje olja. Vse kemijske lastnosti etilena - hidratacija, polimerizacija, adicija, oksidacijske reakcije - so pojasnjene s prisotnostjo dvojne vezi v njeni molekuli.

Interakcija olefinov z elementi glavne podskupine sedme skupine

Vsi člani homologne serije etena pripnejo halogene atome na točki, kjer je vezana pi v svoji molekuli. Tako postane rdeče-rjava vodna raztopina broma brezbarvna, tako da je etilenska enačba dibromoetan:

C2H4 + Br2 = C2H4Br2

Reakcija s klorom in jodom poteka na podoben način, dodajanje atomov halogenov v njem poteka tudi na mestu uničenja dvojne vezi. Vse spojine - olefini lahko medsebojno delujejo z vodikovimi halogenidi: vodikov klorid, vodikov fluorid itd. Kot posledica reakcije adicije, ki poteka po ionskem mehanizmu, nastajajo snovi - halogenski derivati ​​nasičenih ogljikovodikov: kloroetan, fluoroetan.

Proizvodnja industrijskega etanola

Kemične lastnosti etilena se pogosto uporabljajo za pridobivanje pomembnih snovi, ki se pogosto uporabljajo v industriji in vsakdanjem življenju. Na primer, segrevanje etena z vodo v prisotnosti fosforne ali žveplove kisline, pod delovanjem katalizatorja, se pojavi postopek hidracije. Gre za oblikovanje etilnega alkohola - več tonažnega proizvoda, pridobljenega v kemičnih obratih organske sinteze. Mehanizem hidratacijske reakcije poteka po analogiji z drugimi adicijskimi reakcijami. Poleg tega se interakcija etilena z vodo pojavi tudi kot posledica prekinitve pi vezi. Proste valence ogljikovih atomov etena so povezane z vodikovimi atomi in hidroksilno skupino, ki so del vodne molekule.

Hidrogeniranje in izgorevanje etilena

Ne glede na to je reakcija vodikove spojine malo praktičnega pomena. Vendar pa kaže genetsko povezavo med različnimi razredi organskih spojin, v tem primeru alkanov in olefinov. Z dodajanjem vodika se eten pretvori v etan. Nasprotni proces je odcep od nasičenih ogljikovodikov vodikovih atomov vodi do nastanka reprezentativnih alkenov - etena. Hudo oksidacijo olefinov, imenovano zgorevanje, spremlja sproščanje velikih količin toplote, reakcija je eksotermna. Izdelki iz zgorevanja so enaki za snovi vseh razredov ogljikovodikov: alkane, nenasičene spojine iz etilena in serije acetilena, aromatične snovi. Sem spadajo ogljikov dioksid in voda. Zrak reagira z etilenom in tvori eksplozivno zmes.

Oksidacijske reakcije

Eten lahko oksidiramo z raztopino. kalijev permanganat. To je ena od kvalitativnih reakcij, ki dokazujejo prisotnost dvojne vezi v sestavi snovi, ki jo določamo. Vijolična barva raztopine izgine zaradi loma dvojne vezi in nastanka dvoatomičnega končnega alkohola - etilen glikola. Reakcijski produkt ima široko paleto industrijskih aplikacij kot surovina za proizvodnjo sintetičnih vlaken, kot so lavsan, eksplozivi in ​​antifriz. Kot lahko vidite, se kemijske lastnosti etilena uporabljajo za pridobivanje dragocenih spojin in materialov.

Polimerizacija olefinov

Povečanje temperature, povečanje tlaka in uporaba katalizatorjev so potrebni pogoji za izvedbo postopka polimerizacije. Njegov mehanizem se razlikuje od reakcij adicije ali oksidacije. Predstavlja zaporedno vezavo mnogih molekul etilena na mestih prekinitve dvojnih vezi. Reakcijski produkt je polietilen, katerega fizikalne lastnosti so odvisne od vrednosti n, stopnje polimerizacije. Če je majhna, je snov v tekočem agregacijskem stanju. Če se številka približa 1000 povezavam, potem so iz takega polimera izdelani polietilenski film in gibke cevi. Če stopnja polimerizacije presega 1500 enot v verigi, je material bela trdna, mastna na dotik.

Gre za proizvodnjo trdnih izdelkov in plastičnih cevi. Etilen halogenirana spojina - Teflon ima protipečeče lastnosti in je široko uporabljen polimer, zahtevan pri izdelavi večnamenskih pekačev, ponve, jedi. Njegova visoka odpornost proti abraziji se uporablja pri proizvodnji maziv za avtomobilske motorje, nizka toksičnost in toleranca na tkiva človeškega telesa pa je omogočila uporabo teflonskih protez v kirurgiji.

V našem članku smo pregledali kemijske lastnosti olefinov, kot so zgorevanje, dodajanje, oksidacija in polimerizacija etilena.