אתילן הוא התרכובות האורגניות הפשוטות ביותר הידועות בשם אלקנים. זהו גז דליק חסר צבע עם טעם וריח מתקתק. מקורות טבעיים כוללים גז טבעי ושמן, הוא גם הורמון טבעי בצמחים בו הוא מעכב צמיחה ומקדם הבשלת פירות. השימוש באתילן נפוץ בכימיה אורגנית תעשייתית. הוא מיוצר על ידי חימום גז טבעי, נקודת ההיתוך היא 169.4 מעלות צלזיוס, נקודת הרתיחה היא 103.9 מעלות צלזיוס.
אתילן: מאפיינים ומאפיינים מבניים
פחמימנים הם מולקולות המכילות מימן ופחמן. הם משתנים מאוד מבחינת מספר הקשרים הבודדים והכפולים והכיוון המבני של כל רכיב. אחד הפחמימנים הפשוטים, אך המועילים מבחינה ביולוגית וכלכלית הוא אתילן. הוא מסופק בצורת גז, הוא חסר צבע ודליק. הוא מורכב משני אטומי פחמן קשורים כפולים עם אטומי מימן. הנוסחה הכימית היא C2H4. הצורה המבנית של המולקולה היא ליניארית עקב נוכחות של קשר כפול במרכז.
לאתילן יש ריח מושק מתקתק שמקל עללזהות את החומר באוויר. זה חל על גז בצורתו הטהורה: הריח עלול להיעלם כאשר הוא מעורבב עם כימיקלים אחרים.
תוכנית יישום אתילן
אתילן משמש בשתי קטגוריות עיקריות: כמונומר שממנו בנויות שרשראות פחמן גדולות, וכחומר מוצא לתרכובות אחרות של שני פחמן. פילומריזציות הן שילובים חוזרים ונשנים של הרבה מולקולות אתילן קטנות למולקולות גדולות יותר. תהליך זה מתרחש בלחצים ובטמפרטורות גבוהות. היישומים לאתילן הם רבים. פוליאתילן הוא פולימר המשמש במיוחד בכמויות גדולות בייצור סרטי אריזה, ציפויי חוטים ובקבוקי פלסטיק. שימוש נוסף באתילן כמונומר נוגע להיווצרות α-olefins ליניארי. אתילן הוא חומר המוצא להכנת מספר תרכובות דו-פחמן, כגון אתנול (אלכוהול טכני), אתילן אוקסיד (נוגד קיפאון, סיבי פוליאסטר וסרטים), אצטלדהיד וויניל כלוריד. בנוסף לתרכובות אלו, אתילן עם בנזן יוצר אתיל-בנזן, המשמש לייצור פלסטיק וגומי סינטטי. החומר המדובר הוא אחד הפחמימנים הפשוטים ביותר. עם זאת, תכונות האתילן הופכות אותו למשמעותי ביולוגית וכלכלית.
שימוש מסחרי
תכונות האתילן מספקות בסיס מסחרי טוב למספר רב של חומרים אורגניים (המכילים פחמן ומימן). מולקולות אתילן בודדות יכולות להיותחוברו יחדיו ליצירת פוליאתילן (שמשמעותו מולקולות אתילן רבות). פוליאתילן משמש לייצור פלסטיק. בנוסף, ניתן לייצר ממנו חומרי ניקוי וחומרי סיכה סינתטיים, שהם כימיקלים המשמשים להפחתת החיכוך. השימוש באתילן להשגת סטירנים רלוונטי בתהליך יצירת גומי ואריזות מגן. בנוסף, הוא משמש בתעשיית הנעליים, בעיקר נעלי ספורט, וכן בייצור צמיגים לרכב. השימוש באתילן חשוב מבחינה מסחרית, והגז עצמו הוא אחד הפחמימנים הנפוצים ביותר בקנה מידה עולמי.
סכנה בריאותית
אתילן מהווה סכנה בריאותית בעיקר בגלל שהוא דליק ונפיץ. זה יכול גם לפעול כמו תרופה בריכוזים נמוכים, ולגרום לבחילה, סחרחורת, כאבי ראש וחוסר קואורדינציה. בריכוז גבוה יותר, הוא פועל כחומר הרדמה, גורם לאיבוד הכרה, חוסר רגישות לכאב וגירויים אחרים. כל ההיבטים השליליים הללו יכולים להוות סיבה לדאגה מלכתחילה עבור אנשים העובדים ישירות עם גז. כמות האתילן שרוב האנשים נתקלים בה בחיי היומיום שלהם היא בדרך כלל קטנה יחסית.
תגובות אתילן
1) חמצון. זוהי תוספת חמצן, למשל, בחמצון של אתילן לאתילן אוקסיד. הוא משמש בבייצור אתילן גליקול (1,2-אתנדיול), המשמש כנוזל מונע קפיאה ובייצור פוליאסטרים על ידי פילמור עיבוי.
2) הלוגנציה - תגובות עם אתילן של פלואור, כלור, ברום, יוד.
3) הכלור של אתילן כ-1,2-דיכלורואתן והמרה שלאחר מכן של 1,2-דיכלורואתן למונומר ויניל כלוריד. 1,2-Dichloroethane הוא ממס אורגני שימושי והוא גם מבשר חשוב בסינתזה של ויניל כלוריד.
4) אלקילציה - הוספת פחמימנים לקשר הכפול, למשל, סינתזה של אתיל-בנזן מאתילן ובנזן, ולאחר מכן המרה לסטירן. אתילבנזן הוא תוצר ביניים לייצור סטירן, אחד ממונומרים הויניל הנפוצים ביותר. סטירן הוא מונומר המשמש לייצור פוליסטירן.
5) בעירה של אתילן. הגז מתקבל על ידי חימום אלכוהול אתילי וחומצה גופרתית מרוכזת.
6) הידרציה היא תגובה עם הוספת מים לקשר כפול. היישום התעשייתי החשוב ביותר של תגובה זו הוא ההמרה של אתילן לאתנול.
אתילן ובערה
אתילן הוא גז חסר צבע שאינו מסיס במים בצורה גרועה. שריפת אתילן באוויר מלווה ביצירת פחמן דו חמצני ומים. בצורתו הטהורה, הגז בוער בלהבת דיפוזיה קלה. מעורבב עם כמות קטנה של אוויר, הוא נותן להבה המורכבת משלוש שכבות נפרדות - ליבה פנימית - גז לא נשרף, שכבה כחולה-ירוקה וחרוט חיצוני שבו המוצר מחומצן חלקיתמהשכבה המעורבבת מראש צורבים בלהבת דיפוזיה. הלהבה שנוצרה מראה סדרה מורכבת של תגובות, וככל שמתווסף יותר אוויר לתערובת הגז, שכבת הדיפוזיה נעלמת בהדרגה.
עובדות שימושיות
1) אתילן הוא הורמון צמחי טבעי, הוא משפיע על הצמיחה, ההתפתחות, ההבשלה וההזדקנות של כל הצמחים.
2) הגז אינו מזיק ואינו רעיל לבני אדם בריכוז מסוים (100-150 מ ג).
3) הוא משמש ברפואה כמשכך כאבים.
4) אתילן מאט בטמפרטורות נמוכות.
5) התכונה האופיינית היא חדירה טובה דרך רוב החומרים, כמו קופסאות אריזות קרטון, קירות עץ ואפילו בטון.
6) אמנם הוא בעל ערך רב עבור יכולתו להתחיל את תהליך ההבשלה, אך הוא יכול גם להזיק מאוד לפירות, ירקות, פרחים וצמחים רבים, להאיץ את תהליך ההזדקנות ולהפחית את איכות המוצר וחיי המדף. מידת הנזק תלויה בריכוז, משך החשיפה והטמפרטורה.
7) אתילן הוא חומר נפץ בריכוזים גבוהים.
8) אתילן משמש לייצור זכוכית מיוחדת לתעשיית הרכב.
9) ייצור פלדה מבנית: הגז משמש כגז חמצן לחיתוך מתכת, ריתוך וריסוס תרמי במהירות גבוהה.
10) זיקוק: נעשה שימוש באתילןכחומר קירור, במיוחד במפעלי LNG.
11) כאמור, אתילן הוא חומר מאוד תגובתי, בנוסף, הוא גם דליק מאוד. מטעמי בטיחות, הוא מועבר בדרך כלל דרך צינור גז נפרד מיוחד.
12) אחד המוצרים הנפוצים ביותר המיוצרים ישירות מאתילן הוא פלסטיק.
