Etana – pengeluaran, sifat, kegunaan

Etana: ciri umum

Sebatian karbon dengan hidrogen dipanggil hidrokarbon . Dalam kimia organik , bergantung pada struktur kimia sebatian tersebut, siri homolog – atau keluarga – sebatian kimia dibezakan, dicirikan oleh formula umum yang dikongsi. Etana tergolong dalam siri homolog alkana , atau hidrokarbon tepu (juga dipanggil hidrokarbon parafin). Mereka dicirikan oleh fakta bahawa semua ikatan antara atom karbon dan hidrogen adalah tepu. Formula molekul etana ialah C ₂ H ₆ . Setiap atom karbon dalam molekul mengamalkan penghibridan sp ³ dan tetravalen. Atom individu disambungkan antara satu sama lain melalui ikatan kovalen. Kedua-dua atom karbon dalam molekul etana terikat terus antara satu sama lain dengan satu ikatan. Selain itu, terdapat tiga ikatan daripada setiap atom karbon yang mana atom hidrogen dilekatkan. Tidak seperti rakan tak tepu etana, etena dan etena (juga dikenali sebagai etilena dan asetilena), molekul etana tidak menunjukkan isomerisme cis-trans yang biasa kepada sebatian ini dan melibatkan konfigurasi spatial yang berbeza di sekeliling gelang karbon.

Penyediaan dan sifat

Sebilangan kecil etana terdapat dalam gas asli. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa berbanding dengan konstituen utama gas asli, iaitu metana , etana hanya membentuk kira-kira 1 %daripadanya. Etana juga mengiringi deposit minyak. Sumber etana lain termasuk produk pirolisis biojisim dan biogas yang dijana dalam pencerna anaerobik yang direka khusus. Pada skala perindustrian, ia juga diekstrak melalui keretakan wap, penapisan dan pemprosesan minyak mentah yang lain. Pada skala yang lebih besar, etana diperoleh sebagai produk pemprosesan haba minyak mentah dan arang batu. Pada skala makmal, sebatian boleh diperolehi melalui tindak balas elektrolisis larutan natrium asetat pekat. Selain etana, tindak balas juga menghasilkan karbon dioksida. Kaedah lain yang kerap digunakan ialah penghidrogenan pemangkin bagi etena (wakil alkena ). Dalam proses ini, molekul hidrogen dilekatkan pada ikatan berganda tak tepu yang dikongsi oleh atom karbon. Di bawah keadaan biasa, tindak balas tidak begitu cekap, jadi proses penghidrogenan etena dijalankan dengan kehadiran pemangkin platinum.

Sifat fizikal dan kimia etana:

• Gas tidak berwarna dan tidak berbau (pada suhu bilik).
• Tidak larut dalam air.
• Larut dengan baik dalam pelarut organik.
• Mudah terbakar.
• Ia mengalami tindak balas pembakaran yang lengkap dan tidak lengkap.
• Ia mempunyai kereaktifan kimia yang rendah.
• Ketumpatannya lebih besar daripada udara.
• Tidak toksik.

Etana ialah sebatian kimia yang tidak reaktif. Ini kerana semua atom dalam molekul berkongsi ikatan tunggal yang sukar dipecahkan. Walau bagaimanapun, terbitan etana, wakil alkena dan alkuna , seperti etena dan etena, juga dipanggil asetilena, menunjukkan kelakuan yang berbeza. Molekul mereka masing-masing mengandungi ikatan berganda dan rangkap tiga tak tepu antara atom karbon. Oleh kerana ikatan sedemikian mudah dipecahkan, ia menjadikan sebatian tersebut sangat reaktif, seperti dalam, sebagai contoh, tindak balas penggantian. Tindak balas kimia utama etana ialah pembakaran. Bergantung pada keadaan pembakaran, iaitu bekalan udara atau oksigen, hasil pembakaran mungkin berbeza:

• Pembakaran lengkap berlaku dengan akses tanpa had ke udara. Ia adalah yang paling cekap bertenaga. Hasil tindak balas termasuk karbon dioksida dan molekul air.
• Pembakaran tidak lengkap berlaku dengan bekalan udara yang terhad. Ia tidak cekap kerana produk yang dihasilkan. Pembakaran yang tidak sempurna menghasilkan karbon monoksida (II) dan air atau karbon dan air yang beracun.

Aplikasi etana

Bersama propana dan butana , etana digunakan sebagai bahan suapan tenaga . Etana adalah salah satu juzuk utama bahan api untuk dapur kem kerana kemudahbakaran yang tinggi, kekurangan bau dan nilai kalori yang tinggi. Ia kurang penting dalam pemanasan rumah dan pangsapuri. Etana ialah bahan mentah penting dalam industri kimia . Ia digunakan bukan sahaja untuk menjana tenaga tetapi juga dalam beberapa proses perindustrian. Etana digunakan, antara lain, untuk penghasilan etil alkohol, asetilena atau etilena glikol. Ia juga merupakan komponen penting dalam proses pembuatan plastik . Etana ialah bahan tambahan petrol . Tujuan menambah etana kepada petrol adalah untuk meningkatkan nombor oktananya. Etana juga merupakan komponen agen antibeku dan detergen . Terima kasih kepada sifatnya, ia boleh berfungsi sebagai penyejuk. Dalam aplikasi sedemikian, ia ditandakan sebagai R-170. Direka untuk digunakan terutamanya dalam penyejukan suhu rendah. Aplikasi etana yang menarik ialah penggunaannya dalam industri makanan. Ia mempercepatkan pematangan produk tertentu, terutamanya buah-buahan.

Terbitan etana utama

Etilena

Etena ialah wakil siri homolog alkena. Dua atom hidrogen yang membentuk rantai hidrokarbon berkongsi ikatan berganda tak tepu. Etena, juga biasa dipanggil etilena, ialah hasil penyahhidrogenan pemangkin etana. Dehidrogenasi biasanya dilakukan dengan mangkin nikel. Ikatan tak tepu dalam molekul etena menjadikan sebatian sangat reaktif. Ia mudah ditambah kepada ikatan berganda molekul seperti klorin, bromin, hidrogen klorida, hidrogen bromida, air dan banyak lagi. Etena juga mengalami pempolimeran , yang melibatkan penyambungan serpihan pendek (monomer) kepada rantai panjang ( polimer ). Hasil daripada proses pemangkin ini ialah bahan lutsinar yang dipanggil polietilena . Polietilena ialah produk asas yang digunakan secara meluas untuk membuat pembungkusan, botol plastik , filem pembalut, filem fotografi dan banyak lagi. Dalam industri, etena pada asasnya digunakan untuk pengeluaran plastik. Selain itu, ia berfungsi sebagai substrat dalam proses mendapatkan sebatian seperti asid asetik , etil alkohol dan etilena glikol.

asetilena

Satu lagi terbitan etana ialah asetilena. Ia adalah wakil pertama siri homolog alkuna. Molekul asetilena terdiri daripada dua atom karbon dan dua atom hidrogen. Struktur kimia sedemikian menunjukkan bahawa terdapat ikatan tak tepu tiga kali ganda antara atom karbon. Ikatan sebahagian besarnya menentukan sifat-sifat sebatian. Asetilena adalah gas yang sangat reaktif. Ia mengalami tindak balas pembakaran dan penambahan (dengan bromin, klorin , hidrogen bromin, antara lain). Seperti etilena, ia mengalami tindak balas pempolimeran untuk membentuk poliasetilena. Walaupun fungsinya yang menarik (seperti kekonduksian elektrik), sebatian itu sukar diperoleh. Dalam industri kimia, ia juga boleh digunakan untuk mensintesis pelarut organik. Asetilena mempunyai pelbagai aplikasi dalam pelbagai sektor industri. Salah satu aplikasi yang paling penting ialah obor oksi-asetilena. Mereka digunakan untuk kerja dan pemotongan logam, serta kimpalan. Terdapat juga lampu asetilena di mana gas digunakan sebagai penerang. Dari segi sejarah, ia dihasilkan dan dibakar dalam apa yang dipanggil lampu Karbida. Hari ini, kaedah ini tidak lagi digunakan. Asetilena ketulenan tinggi diberikan kepada pesakit dalam bentuk anestesia.

Etanol

Etanol ialah cecair tidak berwarna dengan ciri bau, rasa astringen dan kemeruapan yang tinggi. Etil alkohol ialah terbitan etana yang mengandungi kumpulan hidroksil -OH dalam molekulnya. Etanol sangat polar dan bercampur dengan air dalam sebarang nisbah. Etanol juga merupakan pelarut untuk beberapa sebatian organik. Walaupun ia adalah terbitan etana, ia diperoleh pada skala industri melalui penapaian alkohol bahan mentah yang mengandungi gula. Ini mungkin kentang, jagung atau bijirin. Produk siap diasingkan dan disucikan dengan penyulingan. Kepekatan maksimum etanol yang boleh dicapai ialah kira-kira 96%(campuran azeotropik etanol dan air). Etanol mempunyai kepentingan terbesar dalam industri makanan. Ia digunakan bukan sahaja untuk pengeluaran minuman beralkohol, tetapi juga cuka dan perisa makanan. Dalam industri farmaseutikal, ia digunakan untuk membuat sirap dan pembasmi kuman topikal. Kerana sifatnya, etil alkohol juga digunakan dalam industri kosmetik untuk membuat minyak wangi.

Etilena glikol

Seperti etanol, etilena glikol adalah satu lagi terbitan alkohol etana. Sebatian ini diperbuat daripada dua atom karbon yang disambungkan oleh ikatan tunggal, yang mana dua kumpulan hidroksil -OH dilekatkan. Glikol datang dalam bentuk cecair pekat dan tidak berwarna. Ia mudah larut dalam air. Etilena glikol ialah contoh alkohol polihidroksi termudah. Ia agak murah untuk dibuat tetapi kelemahan utamanya ialah mengkristal pada suhu rendah. Etilena glikol adalah salah satu bahan utama yang digunakan dalam produk anti-beku untuk HVAC dan sistem automotif. Bahan ini juga terdapat dalam beberapa produk isi rumah, termasuk detergen, kosmetik, cat dan pelarut. Kegunaan lain untuk etilena glikol termasuk pengeluaran plastik, dakwat dan pembawa haba.