Struktur kimia Etana dan sintesis

Etana adalah hidrokarbon sederhana dari rumus C 2 H 6 dengan sifat tidak berwarna dan tidak berbau gas memiliki penggunaan yang sangat berharga dan diversifikasi dalam sintesis etilen. Selain itu, merupakan salah satu gas terestrial yang juga telah terdeteksi di planet lain dan badan bintang di sekitar Tata Surya. Ditemukan oleh ilmuwan Michael Faraday pada tahun 1834.

Di antara sejumlah besar senyawa organik yang terdiri dari atom karbon dan hidrogen (dikenal sebagai hidrokarbon), ada yang berbentuk gas pada suhu dan tekanan sekitar, yang banyak digunakan di banyak industri.

Ini biasanya berasal dari campuran gas yang disebut “gas alam”, produk bernilai tinggi bagi kemanusiaan, dan membentuk alkana dari jenis metana, etana, propana dan butana, antara lain; diklasifikasikan menurut jumlah atom karbon dalam rantainya.

Struktur kimia

Etana adalah molekul dengan rumus C 2 H 6 , biasanya terlihat sebagai penyatuan dua gugus metil (-CH 3 ) untuk membentuk hidrokarbon dari ikatan karbon-karbon tunggal. Selain itu, ini adalah senyawa organik paling sederhana setelah metana, yang direpresentasikan sebagai berikut:

H 3 C-CH 3

Atom karbon dalam molekul ini memiliki hibridisasi tipe sp 3 , sehingga ikatan molekul menunjukkan rotasi bebas.

Demikian juga, ada fenomena intrinsik etana, yang didasarkan pada rotasi struktur molekulnya dan energi minimum yang diperlukan untuk menghasilkan rotasi ikatan 360 derajat, yang oleh para ilmuwan disebut sebagai “penghalang etana”.

Untuk alasan ini, etana dapat muncul dalam konfigurasi yang berbeda sesuai dengan rotasinya, meskipun konformasi yang paling stabil ada di mana hidrogen berlawanan satu sama lain (seperti yang terlihat pada gambar).

Oleh Jslipscomb [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) atau GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], dari Wikimedia Commons

Sintesis etana

Etana dapat dengan mudah disintesis dari elektrolisis Kolbe, reaksi organik di mana dua langkah terjadi: dekarboksilasi elektrokimia (penghapusan gugus karboksil dan pelepasan karbon dioksida) dari dua asam karboksilat, dan kombinasi produk antara untuk membentuk ikatan kovalen.

Dengan cara yang sama, elektrolisis asam asetat menghasilkan pembentukan etana dan karbon dioksida, dan reaksi ini digunakan untuk mensintesis yang pertama.

Oksidasi anhidrida asetat oleh aksi peroksida, sebuah konsep yang mirip dengan elektrolisis Kolbe, juga menghasilkan pembentukan etana.

Dengan cara yang sama, gas ini dapat dipisahkan secara efisien dari gas alam dan metana melalui proses pencairan, memanfaatkan sistem kriogenik untuk menangkap gas ini dan memisahkannya dari campuran dengan gas lain.

Proses turboekspansi lebih disukai untuk peran ini: campuran gas dilewatkan melalui turbin, menghasilkan pemuaian, hingga suhunya turun di bawah -100ºC.

Sudah pada titik ini, komponen campuran dapat dibedakan, sehingga etana cair akan dipisahkan dari gas metana dan spesies lain yang terlibat dengan penggunaan distilasi.

Sifat Etana

Etana terjadi di alam sebagai gas yang tidak berbau dan tidak berwarna pada tekanan dan suhu standar (1 atm dan 25 ° C). Ia memiliki titik didih -88,5 C, dan titik leleh -182,8 C. Juga, tidak terpengaruh oleh paparan asam atau basa kuat.

Kelarutan etana

Molekul etana memiliki konfigurasi yang simetris dan memiliki gaya tarik-menarik yang lemah yang menahan mereka bersama-sama, yang disebut gaya dispersi.

Ketika etana dicoba untuk dilarutkan dalam air, gaya tarik menarik yang terbentuk antara gas dan cairan sangat lemah, sehingga etana sangat sulit untuk berikatan dengan molekul air.

Untuk alasan ini, kelarutan etana sangat rendah, sedikit meningkat ketika tekanan sistem dinaikkan.

Kristalisasi etana

Etana dapat dipadatkan, membentuk kristal etana yang tidak stabil dengan struktur kristal kubik.

Dengan penurunan suhu di luar -183,2 C, struktur ini menjadi monoklinik, meningkatkan stabilitas molekulnya.

Pembakaran etana

Hidrokarbon ini, meskipun tidak banyak digunakan sebagai bahan bakar, dapat digunakan dalam proses pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida, air dan panas, yang direpresentasikan sebagai berikut:

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + 3 120 kJ

Ada juga kemungkinan membakar molekul ini tanpa oksigen berlebih, yang dikenal sebagai “pembakaran tidak sempurna”, dan yang menghasilkan pembentukan karbon amorf dan karbon monoksida dalam reaksi yang tidak diinginkan, tergantung pada jumlah oksigen yang digunakan. :

2C 2 H 6 + 3O 2 → 4C + 6H 2 O + Panas

2C 2 H 6 + 4O 2 → 2C + 2CO + 6H 2 O + Panas

2C 2 H 6 + 5O 2 → 4CO + 6H 2 O + Panas

Di daerah ini, pembakaran terjadi oleh serangkaian reaksi radikal bebas, yang berjumlah ratusan reaksi yang berbeda. Misalnya, reaksi pembakaran tidak sempurna dapat membentuk senyawa seperti formaldehida, asetaldehida, metana, metanol, dan etanol.

Ini akan tergantung pada kondisi di mana reaksi terjadi dan reaksi radikal bebas yang terlibat. Etilen juga dapat dibentuk pada suhu tinggi (600-900 °C), yang merupakan produk yang sangat diinginkan oleh industri.

Etana di atmosfer dan di benda angkasa

Etana hadir di atmosfer planet Bumi dalam jejak, dan diduga manusia telah berhasil menggandakan konsentrasi ini sejak mereka mulai melakukan kegiatan industri.

Para ilmuwan berpikir bahwa sebagian besar keberadaan etana saat ini di atmosfer disebabkan oleh pembakaran bahan bakar fosil, meskipun emisi global etana telah berkurang hampir setengahnya sejak teknologi produksi shale gas ditingkatkan (sumber gas alam).

Spesies ini juga diproduksi secara alami oleh efek sinar matahari pada metana atmosfer, yang bergabung kembali dan membentuk molekul etana.

Etana ada di keadaan cair di permukaan Titan, salah satu dari Saturnus bulan . Ini terjadi dalam jumlah yang lebih besar di sungai Vid Flumina, yang mengalir lebih dari 400 kilometer menuju salah satu lautnya. Senyawa ini juga telah dibuktikan pada komet, dan pada permukaan Pluto .

Kegunaan Etana

Produksi etilen

Penggunaan etana terutama didasarkan pada produksi etilen, produk organik yang paling banyak digunakan dalam produksi dunia, melalui proses yang dikenal sebagai perengkahan fase uap.

Proses ini melibatkan melewatkan umpan etana yang diencerkan dengan uap ke dalam tungku, dengan cepat memanaskannya tanpa oksigen.

Reaksi terjadi pada suhu yang sangat tinggi (antara 850 dan 900 ° C), tetapi waktu tinggal (waktu yang dihabiskan etana di tungku) harus singkat agar reaksi menjadi efektif. Pada suhu yang lebih tinggi, lebih banyak etilen yang dihasilkan.

Pembentukan kimia dasar

Etana juga telah dipelajari sebagai komponen utama dalam pembentukan bahan kimia dasar. Klorinasi oksidatif adalah salah satu proses yang diusulkan untuk mendapatkan vinil klorida (komponen PVC), menggantikan yang lain yang kurang ekonomis dan lebih rumit.

Pendingin

Akhirnya, etana digunakan sebagai pendingin dalam sistem kriogenik umum, juga menunjukkan kemampuan untuk membekukan sampel kecil di laboratorium untuk analisis.

Ini adalah pengganti yang sangat baik untuk air, yang membutuhkan waktu lebih lama untuk mendinginkan sampel yang halus, dan juga dapat menyebabkan terbentuknya kristal es yang berbahaya.

Risiko etana

-Etana memiliki kemampuan untuk menyala, terutama ketika berikatan dengan udara. Pada 3,0 hingga 12,5% volume etana di udara, campuran eksplosif dapat terbentuk.

-Ini dapat membatasi oksigen di udara di mana ia ditemukan, dan untuk alasan ini menghadirkan faktor risiko mati lemas bagi manusia dan hewan yang ada dan terpapar.

-Etana dalam bentuk cair beku dapat membakar kulit secara serius jika bersentuhan langsung dengannya, dan juga bertindak sebagai media kriogenik untuk benda apa pun yang disentuhnya, membekukannya dalam beberapa saat.

-Uap etana cair lebih berat dari udara dan terkonsentrasi di tanah, hal ini dapat menimbulkan risiko penyalaan yang dapat menghasilkan reaksi berantai pembakaran.

-Penelanan etana dapat menyebabkan mual, muntah dan pendarahan internal. Menghirup, selain mati lemas, menyebabkan sakit kepala, kebingungan, dan perubahan suasana hati. Kematian akibat serangan jantung mungkin terjadi pada eksposur tinggi.

-Mewakili gas rumah kaca yang, bersama dengan metana dan karbon dioksida, berkontribusi terhadap pemanasan global dan perubahan iklim yang dihasilkan oleh polusi manusia. Untungnya, itu kurang melimpah dan tahan lama daripada metana, dan menyerap lebih sedikit radiasi daripada metana.

Referensi

  1. Britannica, E. (nd). etana. Diperoleh dari britannica.com
  2. Nes, GV (nd). Struktur kristal tunggal dan distribusi kerapatan elektron etana, etilena dan asetilena. Dipulihkan dari rug.nl
  3. Situs, G. (nd). Etana: Sumber dan Tenggelam. Diperoleh dari sites.google.com
  4. Sekolah Lunak. (sf). Rumus Etana. Dipulihkan dari softschools.com
  5. Wikipedia. (sf). etana. Diperoleh dari en.wikipedia.org

Related Posts