เอทิลีนออกไซด์

ลักษณะและคุณสมบัติ

เอทิลีนออกไซด์เป็น ก๊าซไม่มีสีและมีกลิ่นเฉพาะตัว ต่ำกว่า 10°C เป็นของเหลว โครงสร้างประกอบด้วย คาร์บอน 2 อะตอม ไฮโดรเจน 4 อะตอม และออกซิเจน 1 อะตอม โมเลกุลของสารประกอบนี้อยู่ในรูป สามเหลี่ยม เมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง เอทิลีนออกไซด์จึงถูกจัดอยู่ในกลุ่มของไซคลิกอีเทอร์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าอีพอกไซด์ สารประกอบนี้เป็นก๊าซที่ละลายน้ำได้ง่าย มันเป็นปฏิกิริยาซึ่งหมายความว่ามันทำปฏิกิริยาได้ง่ายมากกับสารประกอบเคมีอื่น ๆ ไอระเหยของเอทิลีนออกไซด์มีความเป็นพิษสูง มันเป็นหนึ่งในสารประกอบที่กำหนดความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตในอากาศที่ปลอดภัยสำหรับมนุษย์ นอกจากนี้เอทิลีนออกไซด์เหลวยังทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงเมื่อมีความชื้น คุณควรจำไว้ว่าส่วนผสมของไอระเหยของเอทิลีนออกไซด์กับอากาศจะระเบิดได้ในระดับความเข้มข้นที่หลากหลายตั้งแต่ 3 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ เอทิลีนออกไซด์ได้มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยตรงของเอทิลีน เอทิลีนเป็นไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวที่ง่ายที่สุด จัดอยู่ในประเภทแอลคีน โมเลกุลของมันประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะคู่และอะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอม พันธะคู่นั้นไม่เสถียรมากและสามารถแตกหักได้ง่าย นั่นคือเหตุผลว่าทำไมโมเลกุลที่มีพันธะคู่หรือสามในโครงสร้างจึงมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับสารประกอบเคมีอื่นๆ ได้ง่ายกว่ามาก เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างกับ อัลเคน ซึ่งอะตอมทั้งหมดเชื่อมโยงถึงกันด้วยพันธะซิกมาเดี่ยว ทำให้เอทิลีนทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนได้ง่าย ภายใต้เงื่อนไขของปฏิกิริยาจำเพาะ พันธะคู่ในเอทิลีนจะถูกทำลายและสารประกอบนั้นรับอะตอมออกซิเจนโดยไม่สูญเสียอะตอมของไฮโดรเจนไป เพื่อให้กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพตามที่ต้องการในระดับอุตสาหกรรม จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมเงิน ปฏิกิริยาที่ผลิตเอทิลีนออกไซด์เป็นกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง โดยเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิ 200°C ถึง 300°C คุณยังสามารถรับเอทิลีนออกไซด์ได้ด้วยการทำปฏิกิริยาเอทิลีนกับคลอรีนและน้ำ

การใช้งาน

เอทิลีนออกไซด์ที่ผลิตทางอุตสาหกรรมในปริมาณเล็กน้อยจะถูกใช้สำหรับการฆ่าเชื้อ การรมควัน และการควบคุมแมลง สำหรับการใช้งานนี้ ผลิตภัณฑ์จะใช้ในรูปของก๊าซร่วมกับสารอื่นๆ (เป็นส่วนผสมของก๊าซ) เช่น ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ หรือไดคลอโรฟลูออโรมีเทน เอทิลีนออกไซด์ใช้สำหรับฆ่าเชื้ออุปกรณ์ทางการแพทย์ บรรจุภัณฑ์ อาหาร ยา นิทรรศการพิพิธภัณฑ์ หนังสือ และอื่นๆ อีกมากมาย กระบวนการฆ่าเชื้อโดยใช้เอทิลีนออกไซด์มีข้อดีหลายประการ ประการแรกมีประสิทธิภาพมากเนื่องจากมีความเสถียรระดับโมเลกุลสูงของโมเลกุลเอทิลีนออกไซด์ ในทางกลับกัน ส่งผลให้วัสดุที่จะฆ่าเชื้อเจาะลึกและมีประสิทธิภาพมากขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่ามีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพจากความร้อนของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการฆ่าเชื้อ นอกจากนี้ แม้ว่าไอระเหยของเอทิลีนออกไซด์จะเป็นพิษ แต่ผลิตภัณฑ์ที่ฆ่าเชื้อด้วยสารประกอบนี้ไม่เป็นอันตรายต่อผู้ใช้ เอทิลีนออกไซด์เป็นวัตถุดิบสำคัญที่มีการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการแปรรูปทางเคมี ใช้ในการผลิตเอทานอลเอมีนและแฟ ตตี้แอลกอฮอล์เอทอกซีเลต และอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิต เอทิลีนไกลคอล ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของเอทิลีนออกไซด์กับโปรตอนก่อนแล้วจึงทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำ อนุพันธ์ของเอทิลีนออกไซด์ก็มีความสำคัญทางอุตสาหกรรมเช่นกัน ใช้ในการกรองก๊าซธรรมชาติเพื่อลด การกัดกร่อน ของส่วนประกอบที่ใช้ใน การแปรรูปน้ำมันและก๊าซ และในการถมบ่อน้ำมัน เอทิลีนออกไซด์เป็นหนึ่งในส่วนผสมในสารที่รองรับการผลิตน้ำมัน และช่วยปกป้องสินค้าสำเร็จรูปจากการแช่แข็ง ซึ่งส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เอทิลีนออกไซด์และอนุพันธ์ของเอทิลีนออกไซด์ก็มีความสำคัญในการเกษตรเช่นกัน พวกมันถูกใช้เพื่อผลิตสารออกฤทธิ์ที่หลากหลายและส่วนผสมเฉื่อยที่ใช้ในยาฆ่าแมลง ยาฆ่าแมลง และยากำจัดวัชพืช ส่วนผสมแต่ละอย่างเหล่านี้ตอบสนองความต้องการเฉพาะของการผลิตทางการเกษตร ช่วยปกป้องพืชผลและเพิ่มผลผลิตพืชผล ในการแปรรูปพืชผลทางการเกษตร อิมัลซิไฟเออร์ที่มีเอทิลีนออกไซด์ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการแยกเฟสน้ำมันออกจากเฟสที่เป็นน้ำ เช่น ในการสกัดน้ำมันข้าวโพดในกระบวนการผลิตไบโอเอทานอล น้ำมันดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในอาหารสัตว์หรือเพื่อการผลิตไบโอดีเซลได้ เอทิลีนออกไซด์ยังใช้สำหรับการผลิตแป้งอุตสาหกรรมจากผลิตผลทางการเกษตรซึ่งเป็นวัตถุดิบอเนกประสงค์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท รวมถึงกาวกระดาษ ที่คลินิกสัตวแพทย์ เอทิลีนออกไซด์ใช้ในการฆ่าเชื้ออุปกรณ์ทางการแพทย์ ชุดหัตถการ ถาด และเครื่องมือผ่าตัด

โพลี (เอทิลีนออกไซด์)

เอทิลีนออกไซด์จะเกิดปฏิกิริยา พอลิเมอไรเซ ชันในทันที ซึ่งส่งผลให้โมเลกุลขนาดใหญ่แสดงคุณสมบัติเฉพาะบางอย่าง สารที่ได้จะมีคุณสมบัติและการใช้งานที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับวิธีการและน้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์ที่ได้รับ โพลีเมอร์เอทิลีนออกไซด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจะได้มาในรูปของผงหรือเม็ดละเอียดโดยผ่านกระบวนการโพลีเมอไรเซชันแบบแขวนลอยโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา ระดับการตกผลึกอยู่ระหว่าง 92%ถึง 95%โพลี (เอทิลีนออกไซด์) มีโครงสร้างที่ยืดหยุ่นและเป็นขี้ผึ้ง จุดหลอมเหลวอยู่ระหว่าง 65°C ถึง 70°C ในรูปของเหลว โพลีเมอร์แสดงความสามารถในการละลายน้ำได้ไม่จำกัด สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับขนาดที่เท่ากันของหน่วยทำซ้ำ (เมอร์) ในสายโซ่ เช่นเดียวกับแนวโน้มที่จะสร้างพันธะไฮโดรเจน โพลี (เอทิลีนออกไซด์) เป็นที่นิยมอย่างมากในหลายอุตสาหกรรม โพลีเมอร์สามารถแปรรูปได้ง่ายโดยการอัดขึ้นรูป การฉีดขึ้นรูป การปั๊มลายนูน หรือการรีด วัสดุที่ทำจากโพลี (เอทิลีนออกไซด์) เช่น เส้นด้ายและฟิล์ม มีความต้านทานแรงดึงและความยืดหยุ่นสูง อย่างไรก็ตามที่ความชื้นสูง (เกิน 90%) คุณสมบัติเหล่านี้จะเสื่อมลงอย่างมาก โพลี (เอทิลีนออกไซด์) ทนทานต่อน้ำมันและจาระบี เอทิลีนออกไซด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมีคุณสมบัติในการแข็งตัวและการตกตะกอนที่ดี นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการลดความต้านทานทางอุทกพลศาสตร์ของสารละลายที่เป็นน้ำอีกด้วย เอทิลีนออกไซด์โพลีเมอร์ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ ซึ่งใช้ในการผลิตผ้า ใน อุตสาหกรรมสีและวานิช เป็น สารตั้งต้น ที่มีคุณสมบัติเพิ่มความหนาที่ใช้ในการผลิตสีอิมัลชัน ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร โพลี (เอทิลีนออกไซด์) บรรจุอยู่ในบรรจุภัณฑ์อาหาร