Chemické vlastnosti ethylenu. Ethylenový vzorec

Nenasycené uhlovodíky s dvojitou chemickou vazbou v molekulách patří do skupiny alkenů. První zástupce homologní série je ethen nebo ethylen, jehož vzorec je: C2H4. Alkény se často nazývají olefiny. Název je historický a vznikl v 18. století po obdržení produktu interakce ethylenu s chlorem a ethylchloridem, který má vzhled olejové kapaliny. Potom ethen a volal ropný plyn. V našem článku budeme studovat jeho chemické vlastnosti, stejně jako jeho výrobu a použití v průmyslu.

Vztah mezi strukturou molekuly a vlastnostmi látky

Podle teorie struktury organických látek navrhované M. Butlerovem, charakteristika sloučeniny zcela závisí na strukturním vzorci a typu vazeb jeho molekuly. Chemické vlastnosti ethylenu jsou také určovány prostorovou konfigurací atomů, hybridizací elektronových mračen a přítomností pi vazby v molekule. Dva nehybridizované p-elektrony atomů uhlíku se překrývají v rovině kolmé k rovině samotné molekuly. Vytvoří se dvojná vazba, jejíž prasknutí určuje schopnost alkenů přidávat a polymerizační reakce.

Fyzikální vlastnosti

Eten je plynná látka s jemným zápachem. Je špatně rozpustný ve vodě, ale dobře rozpustný v benzenu, tetrachlormethanu, benzinu a jiných organických rozpouštědlech. Na základě vzorce ethylenu C2H4 je jeho molekulová hmotnost 28, tj. Ethylen je mírně lehčí než vzduch. V homologní řadě alkenů se zvyšující se hmotností se agregátní stav látek mění podle schématu: plyn - kapalina - pevná látka.

Příjem plynu v laboratoři a průmyslu

Zahřívání ethylalkoholu až do 140 ° C v přítomnosti koncentrovaná kyselina sírová ethylen lze získat v laboratoři. Dalším způsobem je odstranění atomů vodíku z molekul alkanů. Působením hydroxidu sodného nebo draslíku na halogenem substituované sloučeniny nasycených uhlovodíků, například chlorethanu, se extrahuje ethylen. V průmyslu je nejslibnějším způsobem získání zemního plynu, stejně jako pyrolýza a praskání oleje. Všechny chemické vlastnosti ethylenu - hydratace, polymerace, adice, oxidační reakce - jsou vysvětleny přítomností dvojné vazby ve své molekule.

Interakce olefinů s prvky hlavní podskupiny sedmé skupiny

Všichni členové homologní řady ethenů připojují atomy halogenů v místě, kde je v molekule zlomena pi vazba. Tak se červenohnědý vodný roztok bromu stává bezbarvý, takže ethylenová rovnice je dibromethan:

C2H4 + Br2 = C2H4Br2

Reakce s chlórem a jodem probíhá podobným způsobem, přidání atomů halogenů v něm také dochází na místě destrukce dvojnásobné vazby. Všechny sloučeniny - olefiny mohou interagovat s halogenovodíky: chlorovodík, fluorovodík atd. V důsledku přidávání reakcí, které probíhají iontovým mechanismem, se vytvářejí látky - halogenové deriváty nasycených uhlovodíků: chlorethan, fluoretan.

Výroba průmyslového etanolu

Chemické vlastnosti ethylenu se často používají k získávání důležitých látek, které jsou v průmyslu a každodenním životě široce používány. Například zahřívání ethenem s vodou v přítomnosti kyseliny fosforečné nebo sírové, působením katalyzátoru, dochází k hydrataci. Jedná se o tvorbu ethylalkoholu - vícenásobného produktu získaného v chemických závodech organické syntézy. Mechanismus hydratační reakce probíhá analogicky s dalšími adičními reakcemi. Kromě toho dochází také k interakci ethylenu s vodou v důsledku přerušení vazby pi. Volné valence atomů uhlíku ethenu jsou spojeny atomy vodíku a hydroxylovou skupinou, které jsou součástí molekuly vody.

Hydrogenace a spalování ethylenu

Bez ohledu na výše uvedené je reakce vodíkové sloučeniny málo praktického významu. Ukazuje však genetickou vazbu mezi různými třídami organických sloučenin, v tomto případě alkány a olefiny. Přidáním vodíku se ethen převede na ethan. Opačný proces je odštěpení od nasycených uhlovodíků atomy vodíku vede k vytvoření reprezentativního alkenesu-ethenu. Silná oxidace olefinů, nazývaná spalování, je doprovázena uvolněním velkého množství tepla, reakce je exotermní. Výrobky spalování jsou stejné pro látky všech tříd uhlovodíků: alkány, nenasycené sloučeniny ethylenu a acetylenu, aromatické látky. Patří sem oxid uhličitý a voda. Vzduch reaguje s ethylenem za vzniku výbušné směsi.

Oxidační reakce

Eten může být oxidován roztokem. manganistan draselný. Jedná se o jednu z kvalitativních reakcí, které prokázaly přítomnost dvojné vazby ve složení látky, která byla určena. Fialová barva roztoku zmizí kvůli rozbití dvojné vazby a tvorbě diatomického limitu alkoholu - ethylenglykolu. Reakční produkt má širokou škálu průmyslových aplikací jako suroviny pro výrobu syntetických vláken, jako je lavsan, výbušniny a nemrznoucí směs. Jak je vidět, chemické vlastnosti ethylenu se používají k získání hodnotných sloučenin a materiálů.

Polymerizace olefinů

Zvýšení teploty, zvýšení tlaku a použití katalyzátorů jsou nezbytnými podmínkami pro provádění polymerace. Jeho mechanismus se liší od přidávání nebo oxidačních reakcí. Představuje sekvenční vazbu mnoha molekul ethylenu v místech rozbití dvojných vazeb. Reakčním produktem je polyethylen, jehož fyzikální vlastnosti závisí na hodnotě n, stupni polymerizace. Je-li malá, pak je látka v kapalném agregačním stavu. Pokud se číslo blíží k 1000 vazbám, pak jsou vyrobeny polyethylenové fólie a ohebné hadice z takového polymeru. Pokud stupeň polymerace přesahuje 1500 jednotek v řetězci, materiál je bílá pevná látka, mastná na dotek.

Jedná se o výrobu pevných výrobků a plastových trubek. Ethylenová halogenovaná sloučenina - teflon má vlastnosti proti spalování a je široce používaným polymerem požadovaným při výrobě multicookerů, pánve, odbarvovací misky. Jeho vysoká schopnost odolat otěru se používá při výrobě maziv pro automobilové motory a jeho nízká toxicita a tolerance k tkáním lidského těla umožnila použití teflonových protéz v chirurgii.

V našem článku jsme zkoumali chemické vlastnosti olefinů, jako je spalování, přidávání, oxidace a polymerace ethylenu.