Etilen là gì? Tính chất vật lý và hóa học, ứng dụng của khí etilen

Etilen được biết như là một nhóm các chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Chúng được sử dụng rộng rãi để làm chín trái cây và để tạo ra nhiều hoa và trái hơn. Liệu rằng Etilen có gây hại đến sức khỏe con người hay không? Cùng tìm hiểu kỹ hơn về chúng này qua bài viết sau đây cùng HCleaner nhé!

Etilen là gì?

Etilen(C2H4) tên tiếng anh là Ethylene. Đây là một hợp chất hóa học không màu và không mùi. Chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất. Chúng cũng được gọi là etylen hoặc eten. Đây là một hợp chất hữu cơ có một liên kết ba và là loại alkene đơn giản nhất.

Etilen được sử dụng để sản xuất rất nhiều sản phẩm hóa học. Bao gồm nhựa, sợi, chất tẩy rửa, chất oxy hóa, chất chống đông đặc và thuốc trừ sâu. Nó cũng được sử dụng trong ngành sản xuất khí đốt và trong việc làm lạnh và điều hòa không khí.

Cấu trúc của Etilen

Etilen có công thức hóa học là C2H4. Cấu trúc phân tử là một chuỗi cacbon hai nguyên tử liên kết đôi với nhau. Mỗi nguyên tử cacbon đều có hai nguyên tử hydro gắn kề.

Cấu trúc của nó cho thấy rằng nó có một liên kết đôi giữa hai nguyên tử cacbon. Liên kết này có độ dài ngắn hơn so với liên kết đơn và là liên kết pi (liên kết đôi) không cho phép xoay quanh trục liên kết giữa hai nguyên tử cacbon.

Cấu trúc của Etilen là:

C 2 H 4 hoặc H 2 C=CH 2

Tính chất vật lý

Etilen là một khí không màu, không mùi, không độc, có khối lượng riêng thấp hơn không khí. Các tính chất vật lý của chúng được liệt kê dưới đây:

• Điểm nóng chảy: -169,2 °C
• Điểm sôi: -103,7 °C
• Khối lượng riêng: 1,1785 g/L (ở đktc)
• Áp suất hơi: 1,78 atm (ở 20 °C)
• Tan trong nước và các dung môi hữu cơ như etanol, axeton, benzen và chloroform.
• Không dẫn điện và không dẫn nhiệt tốt.

Đây là một chất dễ cháy và có thể tạo ra hỗn hợp nổ với không khí hoặc oxy trong điều kiện cháy. Do đó, cần phải cẩn trọng khi sử dụng Etylene và đảm bảo các biện pháp an toàn khi xử lý chất này.

Tính chất hóa học

• Là loại hợp chất alkene đơn giản nhất, có một liên kết đôi giữa hai nguyên tử cacbon. Liên kết đôi này là liên kết pi và không cho phép xoay quanh trục liên kết giữa hai nguyên tử cacbon.
• Không có tính axit và không tạo muối với axit.
• Có thể tác dụng với các hợp chất bazơ để tạo ra muối.
• Có thể tác dụng với halogen (như clo, brom) để tạo ra các hợp chất halogenua alkyl (như tetrachlorua ethylen, C2H4Cl4).
• Tác dụng với oxy tạo ra oxit cacbon (COx) và nước (H2O).
• Tác dụng với axit nitric để tạo ra axit oxalic và oxit nitric.
• Tác dụng với các ion kim loại để tạo ra các hợp chất hữu cơ như etylen glycol hoặc các polymer như polyethylen.

- Phản ứng oxi hóa:

Đốt cháy Etylene hoàn toàn sẽ tạo nên CO2 và H2O, phản ứng tỏa nhiều nhiệt

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

- Phản ứng cộng

• Tác dụng với dung dịch Brom (Br)

C2H4 + Br2 → C2H4Br2

• Phản ứng với Clo

C2H4 + Cl2 → C2H3Cl + HCl

• Phản ứng cộng Hidro (H2)

C2H4 + H2 → C2H6

• Phản ứng cộng với axit

C2H4 + HCl (Khí) → CH3CH2Cl

• Phản ứng cộng với nước (với điều kiện nhiệt độ thích hợp cùng sự xúc tác của axit)

C2H4 + H2O → C2H5OH

Những tính chất hóa học của etilen là cơ sở để sử dụng nó trong nhiều ứng dụng công nghiệp và hóa học, bao gồm sản xuất nhựa, sợi, chất tẩy rửa, chất oxy hóa, chất chống đông đặc và thuốc trừ sâu.

Phản ứng trùng hợp của Etilen

Hai phân tử etilen (C2H4) tương tác với nhau để tạo thành một phân tử polyethylen lớn hơn. Phản ứng này được gọi là trùng hợp vì nó là quá trình tạo ra một phân tử polymer từ nhiều phân tử monomer cùng loại. Công thức trùng hợp của phản ứng này là:

n C2H4 → (-CH2-CH2-)n

Trong đó, n là số lượng các đơn vị ethylen được liên kết với nhau để tạo thành phân tử polymer.

Phản ứng trùng hợp của Etylene được thực hiện thông qua quá trình cộng hoá trị. Đầu tiên, các phân tử etylen bị phá vỡ liên kết đôi để tạo ra các radicacyl tự do (CH3-CH2.). Sau đó, các radicacyl này kết hợp với các phân tử etylen khác để tạo ra liên kết đơn giản mới. Quá trình này lặp đi lặp lại để tạo ra phân tử polyethylen dài.

Phản ứng trùng hợp của Etylen là một quá trình quan trọng trong sản xuất các vật liệu polymer, bao gồm các sản phẩm như túi nilon, chai nhựa, màng nhựa, ống dẫn và các sản phẩm khác.

Điều chế Etilen

Etilen có thể được điều chế thông qua quá trình chiết khí từ các nguồn tài nguyên như khí đốt, dầu mỏ và than đá. Các phương pháp điều chế etilen thông dụng nhất là quá trình từ dầu mỏ và từ khí đốt.

1. Điều chế etilen từ dầu mỏ:

Quá trình điều chế etilen từ dầu mỏ bao gồm các bước như sau:

• Bước 1: Tách các hợp chất dầu mỏ bằng quá trình chưng cất hoặc sử dụng các phương pháp khác để tách các hợp chất dầu mỏ.
• Bước 2: Chuyển các hợp chất được tách sang dạng khí bằng phương pháp chuyển hoá như cracking hoặc pyrolysis.
• Bước 3: Tách etilen khỏi các hợp chất khác trong khí bằng phương pháp hấp thụ hoặc chiết khí.

1. Điều chế etilen từ khí đốt:

Quá trình điều chế etilen từ khí đốt thường được thực hiện bằng phương pháp chuyển hoá hoặc chưng cất. Các bước điều chế etilen từ khí đốt như sau:

• Bước 1: Tách khí etan và khí propan từ khí đốt bằng quá trình hấp phụ hoặc chưng cất.
• Bước 2: Chuyển khí etan thành etilen bằng phương pháp chuyển hoá, chẳng hạn như sử dụng xúc tác acid hoặc xúc tác kim loại để tách các phân tử H2 từ phân tử etan.
• Bước 3: Tách etilen khỏi các hợp chất khác trong khí bằng phương pháp hấp thụ hoặc chiết khí.

Sau khi etilen được sản xuất, nó có thể được lưu trữ ở dạng khí hoặc được nén lại thành dạng lỏng để vận chuyển và sử dụng.

Ứng dụng của Etilen trong công nghiệp

• Sản xuất nhựa polyethylen: Etilen được sử dụng để sản xuất polymer polyethylen, một trong những nhựa phổ biến nhất trên thế giới. Polyethylen được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm sản xuất túi nilon, chai nhựa, màng nhựa, ống dẫn và các sản phẩm khác.
• Sản xuất các hợp chất hữu cơ: Etilen được sử dụng để sản xuất các hợp chất hữu cơ, bao gồm etylen glycol, ethanolamin, vinyl acetat, acrylonitril, polystyren, polyvinyl clorid và nhiều sản phẩm hóa chất khác.
• Chất oxy hóa: Etilen được sử dụng như một chất oxy hóa trong sản xuất chất tẩy rửa, chất khử trùng, chất làm mát, thuốc trừ sâu và các sản phẩm hóa chất khác.
• Chất chống đông đặc: Etilen được sử dụng như một chất chống đông đặc trong sản xuất các sản phẩm chống đóng băng, chẳng hạn như chất làm lạnh.
• Khí công nghiệp: Etilen được sử dụng như một loại khí công nghiệp để sử dụng trong quá trình hàn và cắt kim loại.
• Chất tiếp diễn: Etilen được sử dụng như một chất tiếp diễn trong sản xuất chất keo và mực in.
• Chất tạo hương vị: Etilen được sử dụng như một chất tạo hương vị trong sản xuất thực phẩm và đồ uống.

Ngoài ra Etilen cũng có nhiều ứng dụng khác trong lĩnh vực khác nhau như trong y học, nông nghiệp và môi trường.

Ứng dụng của etilen trong nông nghiệp

Etilen là một chất hóa học quan trọng trong nông nghiệp và có nhiều ứng dụng, bao gồm:

• Etilen được sử dụng để tăng trưởng cây trồng như trái cây, rau quả và hoa. Nó được sử dụng để kích thích quá trình trưởng thành và phát triển của cây, đồng thời cũng giúp cây trồng đạt được kích thước lớn hơn, tăng sản lượng và chất lượng trái cây.
• Được sử dụng để xử lý trái cây như táo, lê, chuối, dâu tây, quả lựu, cà chua và nhiều loại trái cây khác. Việc xử lý bằng etilen giúp trái cây trưởng thành nhanh hơn và giữ được độ tươi lâu hơn, đồng thời cũng giúp tăng sản lượng và chất lượng trái cây.
• Được sử dụng để kiểm soát quá trình trưởng thành của cây trồng, đặc biệt là trong trường hợp cây trồng phát triển quá nhanh hoặc không đồng đều. Etilen giúp điều chỉnh quá trình trưởng thành của cây và đảm bảo chúng phát triển một cách đồng đều.
• Được sử dụng để kiểm soát quá trình sinh trưởng của hạt giống. Việc xử lý bằng etilen giúp tăng sự đồng đều của hạt giống và tăng tỷ lệ nảy mầm.
• Được sử dụng để kiểm soát quá trình chín non của trái cây và rau quả. Việc xử lý bằng etilen giúp giữ được độ tươi của trái cây và rau quả, đồng thời giúp tăng sản lượng và chất lượng.
• Được phun trực tiếp lên cây trồng như một chất kích thích tăng trưởng. Việc sử dụng etilen giúp cây trồng phát triển nhanh hơn và đạt được kích thước lớn hơn.

Một vài lưu ý quan trọng mà chúng ta cần biết

• Etylene là một chất dễ cháy và có thể gây nguy hiểm nếu sử dụng bất cẩn. Do đó, cần phải đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng và lưu trữ etilen.
• Đây là một chất độc và có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe nếu nó được hít vào hoặc tiếp xúc với da. Việc sử dụng và vận chuyển etilen cần tuân thủ các quy định an toàn của cơ quan quản lý.
• Chúng có tính chất phi đội và nhanh chóng tan vào trong nước, do đó cần lưu ý khi xử lý và vận chuyển etilen để tránh gây ô nhiễm cho môi trường.
• Chúng là một chất khí có giá trị kinh tế cao và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến nông nghiệp và sinh học. Do đó, cần có những biện pháp đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường khi sử dụng và vận chuyển etilen.
• Chúng là một chất cơ bản và có ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh học và hóa học trong tự nhiên. Việc nghiên cứu về etilen và các ứng dụng của nó là rất quan trọng để phát triển các ứng dụng mới và nâng cao hiệu quả sử dụng.