Estrutura, propriedades, usos e riscos do etano

O etano é um hidrocarboneto simples de fórmula C₂H₆ com uma natureza de gás incolor e inodoro que tem um uso altamente valioso e diversificado na síntese de etileno. Além disso, é um dos gases terrestres que também foi detectado em outros planetas e corpos estelares ao redor do Sistema Solar. Foi descoberto pelo cientista Michael Faraday no ano de 1834.

Entre o grande número de compostos orgânicos formados por átomos de carbono e hidrogénio (conhecido como hidrocarbonetos), existem aqueles que estão no estado gasoso a temperaturas e pressões ambientais, que são utilizados em várias indústrias grandemente.

Estes normalmente vêm a partir da mistura de gás chamado "gás natural", um produto de elevado valor para a humanidade, e compreendem alcanos Tipo de metano, etano, propano e butano, e outros; classificados de acordo com a quantidade de átomos de carbono em sua cadeia.

Índice

• 1 estrutura química
  • 1.1 Síntese do etano
• 2 Imóveis
  • 2.1 Solubilidade do etano
  • 2.2 Cristalização de etano
  • 2.3 Combustão de etano
  • 2.4 Etano na atmosfera e nos corpos celestes
• 3 usos
  • 3.1 Produção de Etileno
  • 3.2 Treinamento de produtos químicos básicos
  • 3.3 Refrigerante
• 4 riscos de etano
• 5 referências

Estrutura química

O etano é uma molécula com fórmula C₂H₆, tipicamente vista como uma união de dois grupos metílicos (-CH₃) para formar o hidrocarboneto de uma ligação carbono-carbono simples. É também o composto orgânico mais simples depois do metano, que é representado da seguinte forma:

H₃C-CH₃

Os átomos de carbono nesta molécula possuem hibridização sp³, então ligações moleculares apresentam rotação livre.

Além disso, existe um fenómeno intrínseca de etano, que se baseia na rotação da estrutura molecular dos mesmos e a energia mínima necessária para produzir uma rotação de ligação 360, que os cientistas têm chamado "etano barreira".

Por esta razão, o etano pode ser apresentado em diferentes configurações de acordo com a sua rotação, mesmo que a sua conformação mais estável exista onde os hidrogênios são opostos um ao outro (como mostrado na figura).

Síntese do etano

Etano pode ser facilmente sintetizado a partir da electrólise Kolbe, uma reacção orgânico no qual ocorrem duas etapas: uma descarboxilação electroquímica (remoção do grupo carboxilo e libertação de dióxido de carbono) de dois ácidos carboxílicos, e produtos de combinação intermediários para formar uma ligação covalente.

Da mesma forma, a eletrólise do ácido acético resulta na formação de etano e dióxido de carbono, e essa reação é usada para sintetizar o primeiro.

A oxidação do anidrido acético pela ação dos peróxidos, conceito similar ao da eletrólise de Kolbe, também resulta na formação do etano.

Da mesma forma, pode ser eficientemente separado do gás natural e do metano por um processo de liquefação, usando sistemas criogênicos para capturar esse gás e separá-lo de misturas com outros gases.

O processo de turboexpansão é preferido para este papel: a mistura gasosa é passada através de uma turbina, gerando uma expansão da mesma, até que sua temperatura caia abaixo de -100ºC.

Já neste ponto, podem ser diferenciadas de componentes da mistura, de modo que o metano líquido e gás etano outras espécies envolvidas com o uso de uma destilação separada.

Propriedades

O etano ocorre na natureza como um gás inodoro e incolor a pressões e temperaturas padrão (1 atm e 25 ° C). Tem um ponto de ebulição de -88,5 ° C e um ponto de fusão de -182,8 ° C. Além disso, não é afetado pela exposição a ácidos ou bases fortes.

Solubilidade em etanol

As moléculas de etano são simétricas na configuração e têm forças de atração fracas que as mantêm juntas, chamadas forças de dispersão.

Quando se tenta dissolver o etano na água, as forças de atração formadas entre o gás e o líquido são muito fracas, por isso é muito difícil ligar o etano às moléculas de água.

Por esta razão, a solubilidade do etano é consideravelmente baixa, aumentando ligeiramente quando a pressão do sistema aumenta.

Cristalização de etano

O etano pode ser solidificado, resultando na formação de cristais de etano instáveis ​​com uma estrutura cristalina cúbica.

Com uma diminuição da temperatura além de -183,2 ° C, esta estrutura torna-se monoclínica, aumentando a estabilidade de sua molécula.

Combustão de etano

Este hidrocarboneto, embora não seja amplamente usado como combustível, pode ser usado em processos de combustão para gerar dióxido de carbono, água e calor, que é representado da seguinte forma:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 3120 kJ

Há também a possibilidade de queimar esta molécula sem excesso de oxigênio, o que é conhecido como "combustão incompleta", e que resulta na formação de carbono amorfo e monóxido de carbono em uma reação indesejada, dependendo da quantidade de oxigênio aplicada. :

2C₂H₆ + 3O₂ → 4C + 6H₂O + calor

2C₂H₆ + 4O₂ → 2C + 2CO + 6H₂O + calor

2C₂H₆ + 5O₂ → 4CO + 6H₂O + calor

Nesta área, a combustão ocorre através de uma série de reações de radicais livres, que são numeradas nas centenas de reações diferentes. Por exemplo, compostos tais como formaldeído, acetaldeído, metano, metanol e etanol podem ser formados em reações de combustão incompletas.

Isso dependerá das condições em que a reação ocorre e das reações dos radicais livres envolvidos. O etileno também pode ser formado em altas temperaturas (600-900 ºC), que é um produto altamente desejado pela indústria.

Etano na atmosfera e em corpos celestes

O etano está presente na atmosfera do planeta Terra em vestígios, e suspeita-se que o ser humano tenha conseguido dobrar essa concentração desde que começou a praticar atividades industriais.

Os cientistas pensam que grande parte da presença atual de etano na atmosfera é devida à combustão de combustíveis fósseis, embora a emissão global de etano tenha diminuído quase pela metade desde que as tecnologias de produção de gás de xisto foram melhoradas. fonte de gás natural).

Esta espécie também é produzida naturalmente pelo efeito dos raios solares no metano atmosférico, que se recombina e forma uma molécula de etano.

O etano existe em um estado líquido na superfície de Titã, uma das luas de Saturno. Isso ocorre em maior quantidade no rio Vid Flumina, que flui por mais de 400 quilômetros em direção a um de seus mares. Este composto também foi demonstrado em cometas e na superfície de Plutão.

Usos

Produção de etileno

O uso de etano é baseado principalmente na produção de etileno, o produto orgânico de maior uso na produção mundial, através de um processo conhecido como steam-cracking.

Este processo consiste em passar uma alimentação de etano diluído com vapor para um forno, aquecendo-o rapidamente sem oxigênio.

A reação ocorre a uma temperatura extremamente alta (entre 850 e 900 ºC), mas o tempo de permanência (o tempo gasto pelo etano no interior do forno) deve ser breve para que a reação seja efetiva. Em temperaturas mais altas, mais etileno é gerado.

Formação Química Básica

O etano também foi estudado como um componente principal na formação de químicos básicos. A cloração oxidativa é um dos processos propostos para obter o cloreto de vinila (um componente do PVC), substituindo os mais baratos e mais complicados.

Refrigerante

Finalmente, o etano é usado como refrigerante em sistemas criogênicos comuns, mostrando também a capacidade de congelar pequenas amostras em laboratório para análise.

É um substituto muito bom para a água, que leva mais tempo para resfriar as amostras delicadas, e também pode gerar a formação de cristais de gelo prejudiciais.

Riscos de etano

-O etano tem a capacidade de inflamar, principalmente quando se une ao ar. Em percentagens de 3,0 a 12,5% do volume de etano no ar, uma mistura explosiva pode ser formada.

- Pode limitar o oxigênio no ar em que se encontra e, por isso, apresenta um fator de risco de sufocamento para pessoas e animais que estão presentes e expostos.

-O etano na forma líquida congelada pode queimar seriamente a pele se fizer contato direto com ela, e também atuar como um meio criogênico para qualquer objeto que toque, congelando-o em instantes.

-Os vapores de etano líquido são mais pesados ​​que o ar e estão concentrados no solo, o que pode representar um risco de ignição que pode gerar uma reação em cadeia de combustão.

-Ingestão de etano pode causar náusea, vômito e hemorragia interna. A inalação, além da asfixia, causa dores de cabeça, confusão e alterações de humor. A morte por parada cardíaca é possível em altas exposições.

-Ele representa um gás de efeito estufa que, junto com o metano e o dióxido de carbono, contribui para o aquecimento global e as mudanças climáticas geradas pela poluição humana. Felizmente, é menos abundante e durável que o metano e absorve menos radiação do que isso.

Referências

1. Britannica, E. (s.f.). Etano Obtido de britannica.com
2. Nes, G. V. (s.f.). Estruturas monocristalinas e distribuições de densidade de elétrons de etano, etileno e acetileno. Recuperado de rug.nl
3. Sites, G. (s.f.). Etano: Fontes e Pias. Retirado de sites.google.com
4. SoftSchools. (s.f.) Fórmula Etano. Recuperado de softschools.com
5. Wikipédia. (s.f.) Etano Obtido em en.wikipedia.org