Этилен: горение, химические свойства и применение в промышленности

Этилен⁚ Химическая природа и горение

Этилен горит на воздухе ярким пламенем с образованием углекислого газа и воды.​ Это связано с наличием в его молекуле двойной связи между атомами углерода, которая легко разрывается, выделяя большое количество энергии в виде тепла и света.

Что такое этилен и его свойства

Этилен (этен) ー это органическое соединение, простейший представитель гомологического ряда алкенов.​ Его химическая формула ー С₂H₄.​ Структурная формула этилена показывает наличие двойной связи между атомами углерода⁚

H₂C=CH₂

Именно эта двойная связь обуславливает большинство химических свойств этилена и, в частности, характер его горения.​

Этилен ― это бесцветный газ, почти нерастворимый в воде, с очень слабым сладковатым запахом. В природе он встречается редко, но играет важную роль в жизни растений, являясь фитогормоном, ускоряющим созревание плодов.​

Двойная связь в молекуле этилена менее прочна, чем одинарная связь в алканах.​ Поэтому при горении этилена она легко разрывается, и атомы углерода могут образовывать новые связи с кислородом, выделяя при этом большое количество энергии.​

Горение этилена сопровождается выделением большего количества тепла, чем горение этана (предельного углеводорода с тем же числом атомов углерода).​ Это связано с тем, что при горении этилена разрывается двойная связь, которая обладает большей энергией, чем одинарная.​

Химическая реакция горения этилена

Горение этилена – это химическая реакция окисления, в которой этилен реагирует с кислородом с образованием углекислого газа и воды. Реакция экзотермическая, то есть протекает с выделением большого количества тепла и света, что и обуславливает яркое пламя.

Уравнение реакции горения этилена выглядит следующим образом⁚

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

В ходе этой реакции происходит разрыв двойной связи между атомами углерода в молекуле этилена и образование новых связей с атомами кислорода. При этом выделяется значительное количество энергии, которая расходуется на нагревание продуктов реакции и излучение света.​

Для полного сгорания одного моля этилена (28 грамм) требуется три моля кислорода (96 грамм). В результате реакции образуются два моля углекислого газа (88 грамм) и два моля воды (36 грамм).​

Важно отметить, что при недостатке кислорода горение этилена может быть неполным.​ В этом случае, помимо углекислого газа и воды, могут образовываться также угарный газ (CO) и сажа (C), которые являются токсичными веществами.​

Почему этилен горит ярким пламенем

Яркое пламя при горении этилена объясняется двумя основными факторами⁚ высокой энергией разрыва двойной связи C=C и образованием раскаленных частиц углерода в зоне пламени.

Высокая энергия связи⁚ Двойная связь в молекуле этилена обладает большей энергией, чем одинарная связь в алканах, таких как этан.​ При горении этилена эта связь разрывается, и высвобождается значительное количество энергии в виде тепла и света.​ Эта энергия и делает пламя этилена более ярким по сравнению с пламенем этана.​

Образование раскаленных частиц углерода⁚ В процессе горения этилена, помимо углекислого газа и воды, образуются также мельчайшие частицы углерода (сажа).​ Эти частицы, нагреваясь в зоне пламени до высоких температур, излучают свет в видимом диапазоне, что также вносит вклад в яркость пламени.​ Чем больше образуется таких раскаленных частиц, тем ярче будет пламя.​

Таким образом, сочетание высокой энергии разрыва двойной связи в молекуле этилена и образования раскаленных частиц углерода в зоне горения обуславливает яркое, светящееся пламя, характерное для горения этого газа.​

Применение этилена и его роль в промышленности

Несмотря на то, что горение этилена является важным процессом, в промышленности его чаще используют не как топливо, а как ценное химическое сырье для производства множества важных продуктов.​

Полимеры⁚ Основная область применения этилена — производство полиэтилена, одного из самых распространенных полимеров в мире.​ Полиэтилен используется для изготовления упаковочных материалов, пленок, труб, бутылок, игрушек и множества других изделий.​

Органический синтез⁚ Этилен служит исходным веществом для синтеза множества органических соединений, таких как⁚

• Этиловый спирт (этанол) – используется как растворитель, антисептик, топливо.​
• Этилбензол – сырье для производства стирола, из которого получают полистирол.
• Этиленгликоль – компонент антифризов, сырье для производства полиэфирных волокон.



• Уксусный альдегид – используется в производстве уксусной кислоты, лекарственных препаратов, парфюмерии.​

Сельское хозяйство⁚ Этилен выступает в роли фитогормона, ускоряющего созревание плодов.​ Его применяют для обработки фруктов и овощей перед транспортировкой и хранением, чтобы ускорить их созревание и улучшить товарный вид.​

Таким образом, этилен играет ключевую роль в современной промышленности, являясь важнейшим сырьем для производства широкого спектра продуктов, используемых в различных отраслях человеческой деятельности.​