Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с этаном или этином .
Этилен
Этилен-CRC-MW-sizes-2D.png
Этилен-CRC-MW-3D-balls.png
Этилен-3D-vdW.png
Имена
Название ИЮПАК
Этен
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.000.742 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 200-815-3
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / C2H4 / c1-2 / h1-2H2 проверитьY
    Ключ: VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C2H4 / c1-2 / h1-2H2
    Ключ: VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYAE
  • C = C
Характеристики
C
2ЧАС
4
Молярная масса28,054  г · моль -1
Внешностьбесцветный газ
Плотность1,178 кг / м 3 при 15 ° C, газ [1]
Температура плавления -169,2 ° С (-272,6 ° F, 104,0 К)
Точка кипения -103,7 ° С (-154,7 ° F, 169,5 К)
0,131 мг / мл (25 ° С); [ необходима ссылка ] 2,9 мг / л [2]
Растворимость в этаноле4,22 мг / л [2]
Растворимость в диэтиловом эфирехорошо [2]
Кислотность (p K a )44
Конъюгированная кислотаЭтений
Магнитная восприимчивость (χ)
-15,30 · 10 −6 см 3 / моль
Вязкость10,28 мкПа · с [3]
Структура
Молекулярная форма
Д 2ч
Дипольный момент
нуль
Термохимия
Стандартная мольная энтропия ( S o 298 )
219,32 Дж · К −1 · моль −1
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 )
+52,47 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасностиСм .: страницу данных
ICSC 0475
Классификация ЕС (DSD) (устарела)
R-фразы (устаревшие)R12 R67
S-фразы (устаревшие)(S2) S9 S16 S33 S46
NFPA 704 (огненный алмаз)
2
4
2
точка возгорания -136 ° С (-213 ° F, 137 К)
самовоспламенения температуру
 542,8 ° С (1009,0 ° F, 815,9 К)
Родственные соединения
Родственные соединения
Этан
ацетилен
пропен
Страница дополнительных данных
Структура и свойства
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемость (ε r ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
Спектральные данные
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Этилен ( название IUPAC : этен ) представляет собой углеводород, имеющий формулу C
2ЧАС
4или H 2 C = CH 2 . Это бесцветный горючий газ со слабым сладко- мускусным запахом в чистом виде. [5] Это простейший алкен (углеводород с двойными связями углерод-углерод ).

Этилен широко используется в химической промышленности, и его мировое производство (более 150 миллионов тонн в 2016 году [6] ) превышает производство любого другого органического соединения . [7] [8] Большая часть этой продукции идет на полиэтилен , широко используемый пластик, содержащий полимерные цепи звеньев этилена различной длины. Этилен также является важным природным гормоном растений и используется в сельском хозяйстве для ускорения созревания фруктов. [9] гидрат этилена этанол .

Структура и свойства [ править ]

Орбитальное описание связи между этиленом и переходным металлом.

Этот углеводород имеет четыре атома водорода, связанных с парой атомов углерода , соединенных двойной связью . Все шесть атомов этилена компланарны . НСН угол составляет 117,4 °, близкий к 120 ° для идеальной sp² гибридизированного углерода. Молекула также относительно слаба: вращение вокруг связи CC - это процесс с очень низкой энергией, который требует разрыва π-связи путем подачи тепла при 50 ° C. [ необходима цитата ]

Π-связь в молекуле этилена отвечает за ее полезную реакционную способность. Двойная связь - это область с высокой электронной плотностью , поэтому она подвержена атакам электрофилов . Многие реакции этилена катализируются переходными металлами, которые временно связываются с этиленом, используя как π-, так и π * -орбитали. [ необходима цитата ]

Этилен простая молекула и спектроскопически проста. Его УФ-видимый спектр до сих пор используется в качестве проверки теоретических методов. [10]

Использует [ редактировать ]

Основные промышленные реакции этилена включают в себя в порядке масштаба: 1) полимеризацию , 2) окисление , 3) галогенирование и гидрогалогенирование , 4) алкилирование , 5) гидратацию , 6) олигомеризацию и 7) гидроформилирование . В США и Европе примерно 90% этилена используется для производства этиленоксида , этилендихлорида , этилбензола и полиэтилена . [11] Большинство реакций с этиленом представляют собой электрофильное присоединение .[ необходима цитата ]

Основные виды промышленного использования этилена. По часовой стрелке от верхнего правого угла: его превращения в оксид этилена , предшественник этиленгликоля; в этилбензол , предшественник стирола ; к различным видам полиэтилена ; до этилендихлорида , предшественника винилхлорида .

Полимеризация [ править ]

См. Также: катализатор Циглера – Натта и полиэтилен.

Полиэтилен потребляет более половины мировых поставок этилена. Полиэтилен, также называемый полиэтиленом и полиэтиленом , является наиболее широко используемым пластиком в мире. Он в основном используется для изготовления пленок для упаковки , пакетов и мусорных вкладышей . Линейные альфа-олефины , полученные путем олигомеризации (образования коротких полимеров), используются в качестве прекурсоров , детергентов , пластификаторов , синтетических смазок , добавок, а также в качестве сомономеров при производстве полиэтиленов. [11]

Окисление [ править ]

Этилен окисляется с образованием окиси этилена , ключевого сырья для производства поверхностно-активных веществ и детергентов путем этоксилирования . Оксид этилена также гидролизуется с образованием этиленгликоля , широко используемого в качестве автомобильного антифриза, а также гликолей с более высокой молекулярной массой, простых эфиров гликоля и полиэтилентерефталата . [ необходима цитата ]

Основная статья: Ваккерский процесс

Этилен окисляется палладием с образованием ацетальдегида . Это преобразование остается основным промышленным процессом (10 млн кг / год). [12] Процесс протекает через начальное комплексообразование этилена с центром Pd (II). [ необходима цитата ]

Галогенирование и гидрогалогенирование [ править ]

Основные промежуточные продукты галогенирования и гидрогалогенирования этилена включают этилендихлорид , этилхлорид и этилендибромид . Добавление хлора влечет за собой «оксихлорирование», т.е. сам хлор не используется. Некоторые продукты, полученные из этой группы, представляют собой поливинилхлорид , трихлорэтилен , перхлорэтилен , метилхлороформ , поливинилиденхлорид и сополимеры , а также бромистый этил . [13]

Алкилирование [ править ]

Основным химическим промежуточным продуктом алкилирования этиленом является этилбензол , предшественник стирола . Стирол используется в основном в полистироле для упаковки и изоляции, а также в бутадиен-стирольном каучуке для шин и обуви. В меньшем масштабе - этилтолуол , этиланилины, 1,4-гексадиен и алкилы алюминия . Продукты этих промежуточных продуктов включают полистирол , ненасыщенные полиэфиры и тройные сополимеры этилена и пропилена . [13]

Оксо реакция [ править ]

Гидроформилирования (реакция оксо) результатов этилена в пропионовом , предшественник пропионовой кислоты и н-пропилового спирт . [13]

Гидратация [ править ]

Этилен долгое время представлял собой основной неферментирующий предшественник этанола . Первоначальный метод предусматривал его преобразование в диэтилсульфат с последующим гидролизом. Основным методом, применяемым с середины 1990-х годов, является прямая гидратация этилена, катализируемая твердыми кислотными катализаторами : [14]

С 2 Н 4 + Н 2 О → СН 3 СН 2 ОН

Димеризация в бутены [ править ]

Этилен димеризован от hydrovinylation с получением п -butenes с использованием процессов , лицензированного Ламмесом или IFP . Процесс Lummus производит смешанные н- бутены (в основном 2-бутены ), а процесс IFP дает 1-бутен . 1-бутен используется в качестве сомономера при производстве некоторых видов полиэтилена . [ необходима цитата ]

Плоды и цветение [ править ]

Основная статья: Этилен как растительный гормон

Этилен - гормон, влияющий на созревание и цветение многих растений. Он широко используется для контроля свежести в садоводстве и фруктах . [ необходима цитата ]

Ниша использует [ править ]

Примером нишевого использования является анестезирующее средство (при соотношении этилена 85% и кислорода 15%). [15] Другое применение - сварочный газ. [11] [16]

Производство [ править ]

Мировое производство этилена составило 107 миллионов тонн в 2005 году [7] 109 миллионов тонн в 2006 году, [17] 138 миллионов тонн в 2010 году и 141 миллион тонн в 2011 году. [18] К 2013 году этилен производили по крайней мере 117 компаний в России. 32 страны. Чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на этилен, резко увеличиваются производственные мощности во всем мире, особенно на Ближнем Востоке и в Китае . [19]

Промышленный процесс [ править ]

Этилен в нефтехимической промышленности производят несколькими способами . Первичный метод - паровой крекинг (SC), при котором углеводороды и пар нагреваются до 750–950 ° C. Этот процесс превращает крупные углеводороды в более мелкие и вводит ненасыщенность. Когда этан является сырьем, этилен является продуктом. Этилен отделяют от полученной смеси повторным сжатием и перегонкой . [13] В Европе и Азии этилен получают в основном из крекинга нафты, газойля и конденсатов с совместным производством пропилена, олефинов C4 и ароматических углеводородов (пиролизный бензин). [20] Другие технологии, используемые для производства этилена, включают:окислительное сочетание метана , синтез Фишера-Тропша , превращение метанола в олефины (МТО) и каталитическое дегидрирование. [21]

Лабораторный синтез [ править ]

Хотя этилен имеет большое промышленное значение, его редко синтезируют в лаборатории, и его обычно покупают. [22] Она может быть получена с помощью дегидратации этанола с серной кислотой или в газовой фазе с оксидом алюминия . [23]

Биосинтез [ править ]

Этилен в природе производится из метионина. Непосредственным предшественником является 1-аминоциклопропан-1-карбоновая кислота . [24]

Лиганд [ править ]

Димер хлорбис (этилен) родия представляет собой хорошо изученный комплекс этилена. [25]

Этилен является основным лигандом в алкеновых комплексах переходных металлов . Одно из первых металлоорганических соединений, соль Цейзе, представляет собой комплекс этилена. Подходящие реагенты, содержащие этилен, включают Pt (PPh 3 ) 2 (C 2 H 4 ) и Rh 2 Cl 2 (C 2 H 4 ) 4 . Катализируемое Rh гидроформилирование этилена проводят в промышленном масштабе для получения пропионового альдегида . [ необходима цитата ]

История [ править ]

Некоторые геологи и ученые полагают, что знаменитый греческий оракул в Дельфах ( Пифия ) вошел в состояние транса из-за воздействия этилена, поднимающегося из разломов земли. [26]

Этилен, по-видимому, был открыт Иоганном Иоахимом Бехером , который получил его путем нагревания этанола с серной кислотой; [27] он упомянул газ в своей « Physica Subterranea» (1669). [28] Джозеф Пристли также упоминает газ в своих экспериментах и ​​наблюдениях, относящихся к различным отраслям естественной философии: с продолжением наблюдений на воздухе (1779 г.), где он сообщает, что Ян Ингенхауз видел этилен, синтезированный таким же образом с помощью Г-н Enée в Амстердаме в 1777 году, и что Ingenhousz впоследствии добывал газ сам. [29] Свойства этилена были изучены в 1795 году четырьмя голландскимихимики Иоганн Рудольф Дейманн, Адриен Паэтс ван Троствик, Антони Лауверенбург и Николас Бондт обнаружили, что он отличается от газообразного водорода и содержит как углерод, так и водород. [30] Эта группа также обнаружила, что этилен может быть объединен с хлором для получения масла голландских химиков , 1,2-дихлорэтана ; это открытие дало этилену название, используемое для него в то время, олефиантный газ ( нефтесодержащий газ ). [31] Термин олефиантный газ, в свою очередь, является этимологическим происхождением современного слова «олефин», класса углеводородов, в котором этилен является первым членом. [ необходима цитата ]

В середине 19 века суффикс -ene (древнегреческий корень, добавляемый в конец женских имен, означающий «дочь») широко использовался для обозначения молекулы или ее части, которая содержала на один атом водорода меньше, чем молекула изменен. Таким образом, этилен ( C
2ЧАС
4) была «дочерью этила » ( C
2ЧАС
5). Название этилен используется в этом смысле уже в 1852 году [ править ]

В 1866 году немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн предложил систему номенклатуры углеводородов, в которой суффиксы -ane, -ene, -ine, -one и -une использовались для обозначения углеводородов цифрами 0, 2, 4, 6, и на 8 атомов водорода меньше, чем у их исходного алкана . [32] В этой системе этилен превратился в этен . Система Хофмана в конечном итоге стала основой Женевской номенклатуры, одобренной Международным конгрессом химиков в 1892 году, которая остается ядром номенклатуры ИЮПАК . Однако к тому времени название этилен прочно закрепилось, и сегодня оно широко используется, особенно в химической промышленности.

После экспериментов Лакхардта, Крокера и Картера в Чикагском университете [33] этилен использовался в качестве анестетика. [34] [5] Он оставался в использовании до 1940-х годов, даже когда хлороформ выводился из употребления. Его резкий запах и взрывной характер ограничивают его использование сегодня. [35]

Номенклатура [ править ]

Правила номенклатуры IUPAC 1979 г. сделали исключение для сохранения несистематического названия этилен ; [36] однако это решение было отменено в правилах 1993 г. [37] и остается неизменным в новейших рекомендациях 2013 г. [38], поэтому название IUPAC теперь - этен . Обратите внимание, что в системе IUPAC название этилен зарезервировано для двухвалентной группы -CH 2 CH 2 -. Таким образом, имена , как окись этилена и этилендибромид допустимы, но использование имени этилена для двух-углеродного алкена не является. Тем не менее, использование названия этилендля H 2 C = CH 2 все еще широко распространено среди химиков в Северной Америке. [ необходима цитата ]

Безопасность [ править ]

Как и все углеводороды, этилен является горючим удушающим веществом . Он внесен в список канцерогенов IARC класса 3 , поскольку в настоящее время нет доказательств того, что он вызывает рак у людей. [39]

См. Также [ править ]

  • RediRipe , детектор этилена во фруктах.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Запись этилена в базе данных веществ GESTIS Института безопасности и гигиены труда , доступ 25 октября 2007 г.
  2. ^ a b c Нейланд, О. Я. (1990) Органическая химия: Учебник для хим. спец. вузов . Москва. Высшая школа. п. 128.
  3. ^ Кестин Дж, Халиф ОН, Уэйкхемы WA (1977). «Вязкость пяти газообразных углеводородов». Журнал химической физики . 66 (3): 1132–1134. Bibcode : 1977JChPh..66.1132K . DOI : 10.1063 / 1.434048 .
  4. ^ ЭТИЛЕН | CAMEO Chemicals | NOAA . Cameochemicals.noaa.gov. Проверено 24 апреля 2016.
  5. ^ а б Циммерманн Х., Вальц Р. (2008). «Этилен». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a10_045.pub3 . ISBN 978-3527306732.
  6. ^ Исследования и рынки. «Отчет о технологиях этилена 2016 - Исследования и рынки» . www.researchandmarkets.com . Проверено 19 июня +2016 .
  7. ^ a b «Производство: рост - это норма». Новости химии и техники . 84 (28): 59–236. 10 июля 2006 г. doi : 10.1021 / cen-v084n034.p059 .
  8. ^ Производство пропилена из метанола . Intratec. 31 мая 2012 г. ISBN 978-0-615-64811-8.
  9. ^ Ван KL Ли H, Экер JR (2002). «Биосинтез этилена и сигнальные сети» . Растительная клетка . 14 (Дополнение): S131-151. DOI : 10.1105 / tpc.001768 . PMC 151252 . PMID 12045274 .  
  10. ^ «Этилен: УФ / видимый спектр» . Интернет-книга NIST . Проверено 27 сентября 2006 .
  11. ^ a b c «Профиль первичной оценки малых островных развивающихся государств ОЭСР - Этилен» (PDF) . inchem.org. Архивировано из оригинального (PDF) 24 сентября 2015 года . Проверено 21 мая 2008 .
  12. ^ Elschenbroich C, Salzer A (2006). Металлоорганические соединения: краткое введение (2-е изд.). Вайнхайм: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-28165-7.
  13. ^ а б в г Книель Л., Винтер О, Аист К. (1980). Этилен - краеугольный камень нефтехимической промышленности . Нью-Йорк: М. Деккер. ISBN 978-0-8247-6914-7.
  14. ^ Kosaric N, Duvnjak Z, Фаркаш А, Sahm Н, Приносящий-Мейера S, Гебель О, Майер D (2011). "Этиловый спирт". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. С. 1–72. DOI : 10.1002 / 14356007.a09_587.pub2 . ISBN 9783527306732.
  15. ^ Форель HH (август 1927). «Изменения крови под этиленовой анестезией» . Анналы хирургии . 86 (2): 260–7. DOI : 10.1097 / 00000658-192708000-00013 . PMC 1399426 . PMID 17865725 .  
  16. ^ «Информационный бюллетень». 12 . Консультативный совет по рынку свежих продуктов Калифорнии. 1 июня 1976 г. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  17. ^ Наттрасс, Л. и Хигсон, А. (22 июля 2010 г.) Информационный бюллетень NNFCC по возобновляемым химическим веществам: этанол . Национальный центр непродовольственных культур
  18. ^ Истинный WR (2012). «Мировые мощности по производству этилена готовы к значительному расширению» . Нефтегазовый журнал . 110 (7): 90–95.
  19. ^ «Исследование рынка: этилен (2-е издание), Ceresana, ноябрь 2014 г.» . ceresana.com . Проверено 3 февраля 2015 .
  20. ^ «Производство этилена и производственный процесс» . Ицис . Проверено 29 июля 2019 .
  21. ^ Amghizar I, Vandewalle Л., Ван Geem К.М., Marin GB (2017). «Новые тенденции в производстве олефинов» . Инженерное дело . 3 (2): 171–178. DOI : 10.1016 / J.ENG.2017.02.006 .
  22. ^ Crimmins MT, Ким-Мид AS (2001). «Этилен». В пакете, Л. (ред.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Нью-Йорк: Вили. DOI : 10.1002 / 047084289X.re066 . ISBN 0471936235.
  23. ^ Коэн JB (1930). Практическая органическая химия (подготовка 4) . Макмиллан.
  24. Перейти ↑ Yang SF, Hoffman NE (1984). «Биосинтез этилена и его регуляция у высших растений». Анну. Rev. Plant Physiol . 35 : 155–89. DOI : 10.1146 / annurev.pp.35.060184.001103 .
  25. ^ Нили, Джейми М. (2014). «димер хлорбис (этилен) родия (I)». Энциклопедия реагентов для органического синтеза E-EROS : 1–6. DOI : 10.1002 / 047084289X.rn01715 . ISBN 9780470842898.
  26. ^ Роуч J (2001-08-14). «Губы Дельфийского оракула, возможно, были распущены из-за паров газа» . National Geographic . Проверено 8 марта 2007 года .
  27. ^ Роско HE, Шорлеммер C (1878). Трактат по химии . 1 . Д. Эпплтон. п. 611.
  28. ↑ Brown JC (июль 2006 г.). История химии: с древнейших времен до наших дней . Кессинджер. п. 225. ISBN 978-1-4286-3831-0.
  29. ^ Приложение, §VIII, с 474далее,.. Эксперименты и наблюдения , относящиеся к различным отраслям естественной философии: с продолжением наблюдений на воздухе , Джозеф Пристли, Лондон: печатные для J. Johnson, 1779, вып. 1.
  30. ^ Роско и Шорлеммер 1878 , стр. 612
  31. ^ Роско и Шорлеммер 1878 , стр. 613 Грегори В. (1857 г.). Справочник по органической химии (4-е американское изд.). AS Barnes & Co. стр. 157 .
  32. ^ Hofmann AW. «Предложение Хофмана по систематической номенклатуре углеводородов» . www.chem.yale.edu. Архивировано из оригинала на 2006-09-03 . Проверено 6 января 2007 .
  33. ^ Luckhardt A, Картер JB (1 декабря 1923). «Этилен как газовый анестетик». Текущие исследования в области анестезии и обезболивания . 2 (6): 221–229. DOI : 10.1213 / 00000539-192312000-00004 .
  34. ↑ Johnstone GA (август 1927 г.). «Преимущества этилен-кислорода как общего анестетика» . Калифорния и западная медицина . 27 (2): 216–8. PMC 1655579 . PMID 18740435 .  
  35. ^ Уэлен FX, Бэкон DR, Smith HM (сентябрь 2005). «Ингаляционные анестетики: исторический обзор». Лучшие практики и исследования. Клиническая анестезиология . 19 (3): 323–30. DOI : 10.1016 / j.bpa.2005.02.001 . PMID 16013684 . 
  36. ^ Правило номенклатуры ИЮПАК A-3.1 (1979) . Acdlabs.com. Проверено 24 апреля 2016.
  37. ^ Сноска к правилу номенклатуры ИЮПАК R-9.1, таблица 19 (b) . Acdlabs.com. Проверено 24 апреля 2016.
  38. ^ Фавр, Анри А .; Пауэлл, Уоррен Х., ред. (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Кембридж: Королевское химическое общество . ISBN 9781849733069. OCLC  865143943 .
  39. ^ «Этилен (Сводка и оценка МАИР, том 60, 1994)» . www.inchem.org . Проверено 13 января 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Международная карта химической безопасности 0475
  • Паспорт безопасности