Этан

Этан, получение, свойства, химические реакции

Этан

Этан, C2H6 – органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Образуется также при крекинге нефтепродуктов.

Этан, формула, газ, характеристики

Физические свойства этана

Химические свойства этана

Получение этана в промышленности и лаборатории

Химические реакции – уравнения получения этана

Применение и использование этана

Этан, формула, газ, характеристики:

Этан (лат. ethanum) –  органическое вещество класса алканов, состоящий из двух атомов углерода и шести атомов водорода.

Химическая формула этана C2H6, рациональная формула H3CCH3. Изомеров не имеет.

Строение молекулы:

Этан – бесцветный газ, без вкуса и запаха.

В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа.

Образуется также при крекинге нефтепродуктов., в т.ч. сланцевой нефти.

Также содержится в сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).

Пожаро- и взрывоопасен.

Не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Малотоксичен, но оказывает вредное воздействие на человека – обладает наркотическим действием. Класс опасности четвертый.
Наименование параметра:Значение:
Цветбез цвета
Запахбез запаха
Вкусбез вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)газ
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м31,2601
Плотность (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м31,342
Плотность (при температуре кипения и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3544
Температура плавления, °C-182,81
Температура кипения, °C-88,63
Температура самовоспламенения, °C472
Критическая температура*, °C32,18
Критическое давление, МПа4,8714
Критический удельный объём,  м3/кг4891·10-6
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмныхот 3,2 до 12,5
Удельная теплота сгорания, МДж/кг47,5
Коэффициент теплопроводности (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К)0,018
Коэффициент теплопроводности (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К)0,0206
Молярная масса, г/моль30,07

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства этана:

Этан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства этана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

  1. 1. каталитическое дегидрирование этана:

CH3-CH3 → CH2=CH2 + H2 (kat = Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3, to = 400-600 °C).

  1. 2. галогенирование этана:

CH3-CH3 + Br2 → CH3-CH2Br + HBr (hv или повышенная to);

CH3-CH3 + I2 → CH3-CH2I + HI (hv или повышенная to).

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы этана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный этил  CH3-CH2·, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома:

Br2 → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

CH3-CH3 + Br· → CH3-CH2· + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;

CH3-CH2· + Br2 → CH3-CH2Br + Br·;

CH3-CH2· + Br· → CH3-CH2Br; – обрыв цепи реакции галогенирования.

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование этана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

CH3-CH3 + Br2 → CH3-CH2Br + HBr (hv или повышенная to);

CH3-CH2Br + Br2 → CH3-CHBr2 + HBr (hv или повышенная to);

и т.д.

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

CH3-CH3 + HONO2 (dilute) → CH3-C(NO2)H2 + H2O (повышенная to).

  1. 4. окисление (горение) этана:

При избытке кислорода:

2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O.

Горит бесцветным пламенем.

При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО2) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (в различном виде, в т.ч. в виде графена, фуллерена и пр.) либо их смесь.

  1. 5. сульфохлорирование этана:

C2H6 + SO2 + Cl2 → C2H5-SO2Cl + … (hv).

  1. 6. сульфоокисление этана:

2C2H6 + 2SO2 + О2 → 2C2H5-SO2ОН  (повышенная to).

Так как этан в достаточном количестве  содержится в природном газе (до 30 % и более), попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке.

Этан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

  1. 1. гидрирования непредельных углеводородов, например, этилен (этен):

CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3 (kat = Ni, Pt или Pd, повышенная to).

  1. 2. восстановления галогеналканов:

C2H5I + HI → C2H6 + I2 (повышенная to);

C2H5Br + H2 → C2H6 + HBr.

  1. 3. взаимодействия галогеналканов с металлическим щелочным металлом, например, натрием (реакция Вюрца):

2CH3Br + 2Na → CH3-CH3 + 2NaBr;

2CH3Cl + 2Na → CH3-CH3 + 2NaCl.

Суть данной реакции в том, что две молекулы галогеналкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.

  1. 4. щелочного плавления солей одноосновных органических кислот

C2H5-COONa + NaOH → C2H6 + Na2CO3 (повышенная to).

Применение и использование этана:

– как сырье в химической промышленности для производства в основном этилена (этена).

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

карта сайта

как получить этан этилен реакция ацетилен этен 1 2 вещество хлорэтан этанол кислород водород связь является углекислый газ бромная вода
уравнение реакции масса объем полное сгорание моль молекула смесь превращение горение получение этана
напишите уравнение реакций этан

by HyperComments

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/etan-poluchenie-svoystva-himicheskie-reaktsii/

Физические свойства этана C2H6: плотность, вязкость, теплопроводность

Этан

Рассмотрены тепловые и физические свойства этана C2H6 в газообразном и сжиженном состояниях. Свойства этана представлены в виде таблиц при различных температурах.

Этан представляет собой органический газ, относящийся к газам метанового ряда, он входит в состав природного и нефтяного газов, содержится в нефти. В основном применяется в качестве сырья для синтеза этилена, каучука, бензина, а также спиртов и многих других органических веществ.

По своим физическим свойствам этан представляет собой газ с температурой кипения минус 88°С, без цвета и запаха, имеет молекулярную массу 30,07 и газовую постоянную 276,5 Дж/(кг·К).

Основные тепловые и некоторые физические свойства этана представлены в следующей таблице:

Тепловые и физические свойства этана

СвойствоРазмерностьЗначение
Молекулярная масса μ30,0694
Плотность газа при с. у.кг/м31,342
Плотность жидкости при -180°Скг/м3648,8
Газовая постоянная RДж/(кг·К)276,507
Температура в тройной точке Tтр°С-182,802
Давление в тройной точке РтрМПа1,13·10-6
Температура кипения при 101325 Па°С-88,58
Критическая температура Ткр°С32,18
Критическое давление, РкрМПа4,8714
Критический объем vкрм3/кг4891·10-6
Теплота сублимации при 0°СкДж/кг968,43
Коэффициент теплопроводности при с. у.Вт/(м·К)0,018

Плотность этана

Плотность этана почти в два раза выше, чем плотность метана и при стандартных условиях (0°С и 105 Па) составляет 1,342 кг/м3. Наибольшую плотность газообразный этан имеет вблизи температуры кипения — она может достигать более двух килограмм на кубометр. Этан немногим тяжелее воздуха: плотность воздуха при стандартных условиях имеет значение 1,293 кг/м3.

Плотность этана, как и других газов, становится меньше при нагревании. Например, при температуре 300°С и нормальном атмосферном давлении она составляет всего 0,63 кг/м3.

В таблице представлены значения плотности этана газообразного при различных температурах в интервале от -88 до 427°С и нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность этана газообразного при температурах -88…427°С

T, Кt, °Сρ, кг/м3T, Кt, °Сρ, кг/м3
185-882,034401670,82
190-831,974501770,81
200-731,864601870,79
210-631,764701970,77
220-531,684802070,75
230-431,64902170,74
240-331,535002270,72
250-231,475102370,71
260-131,415202470,7
270-31,355302570,68
27301,345402670,67
28071,35502770,66
290171,265602870,65
300271,215702970,63
310371,175803070,62
320471,145903170,61
330571,16003270,6
340671,076103370,59
350771,046203470,58
360871,016303570,57
370970,986403670,57
3801070,966503770,56
3901170,936603870,55
4001270,916703970,54
4101370,886804070,53
4201470,866904170,52
4301570,847004270,52

Плотность сжиженного этана в температурном диапазоне -182…-93°С составляет от 549,7 до 652,4 кг/м3. Этан может находиться в жидком состоянии при температурах ниже минус 88°С. В этих условиях плотность этана может иметь значение до 652 кг/м3 (при температуре до -182°С). При нагревании плотность сжиженного этана, так же как и газообразного, — снижается.

Плотность этана сжиженного при температурах -182…-93°С

T, Кt, °Сρ, кг/м3T, Кt, °Сρ, кг/м3
91-182652,4135-138602,8
92-181650,4140-133597
95-178645,7145-128591,4
100-173640150-123585,6
105-168635155-118579,8
110-163630160-113573,9
115-158624,8165-108568
120-153619,5170-103562
125-148614175-98555,9
130-143608,5180-93549,7

Вязкость этана

В таблице приведены значения коэффициента динамической вязкости этана в газообразном и жидком состояниях в интервале температуры от -172 до 600 градусов Цельсия.

При стандартных условиях вязкость газа этана составляет 85,5·10-7 Па·с и при нагревании увеличивается. Однако сжиженный этан, как и многие другие жидкости, при росте температуры становится менее вязким.

Этан в жидком виде намного более вязкий, чем в газообразном состоянии. При температуре, например -100°С коэффициент динамической вязкости сжиженного C2H6 почти в 30 раза больше, чем газообразного.

Динамическая вязкость этана газообразного и жидкого при различных температурах

t, °Сη·107, Па·сt, °Сη·107, Па·сЭтан газообразныйЭтан сжиженный
-10055,2100115
-7562,3150128
-5070,3200141
-2578250152,5
085,5300164
2592,9400190
50102500214
75107600238
-1728780-1011750
-1697870-871370
-1677290-721140
-1656750-58970
-1626240-43900
-1232710-30820
-1132360-3670
-106207015550

Теплопроводность этана

Значения коэффициентов теплопроводности газообразного этана представлены в таблице в диапазоне температуры от -40 до 300°С. Теплопроводность этана при стандартных условиях ниже значения коэффициента теплопроводности метана и составляет 0,018 Вт/(м·град).

При нагревании коэффициент теплопроводности этана увеличивается и при температуре 300°С становится равным 0,0659 Вт/(м·град). По сравнению с воздухом при низких температурах этан является менее теплопроводным, но при нагревании выше 120°С становится лучшим проводником тепла.

Теплопроводность этана газообразного при различных температурах

t, °Сλ, Вт/(м·град)t, °Сλ, Вт/(м·град)
-400,01381400,0378
-200,01571600,041
00,0181800,0443
200,02062000,0477
400,02322200,0511
600,02592400,0547
800,02882600,0584
1000,03172800,0621
1200,03473000,0659

Источники:

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-gazov/organicheskie-gazy/fizicheskie-svojstva-etana-plotnost-vyazkost-teploprovodnost

Углеводороды предельные и непредельные: метан, этан, этилен, ацетилен – HIMI4KA

Этан
ОГЭ 2018 по химии › Подготовка к ОГЭ 2018

Органическая химия — это химия углеводородов и их производных.

Основные положения теории строения органических соединений:

  1. Все атомы, образующие молекулы органического вещества, связаны в определённой последовательности согласно их валентностям.
  2. Свойства веществ зависят от строения молекул, т. е. свойства и строение взаимосвязаны между собой.
  3. Зная свойства вещества, можно установить его строение, и наоборот, химическое строение органического соединения может много сказать о его свойствах.
  4. Химические свойства атомов и атомных группировок не являются постоянными, а зависят от других атомов (атомных групп), находящихся в молекуле. При этом наиболее сильное влияние атомов наблюдается в случае, если они непосредственно связаны друг с другом.

Ниже приводятся основные термины, используемые в органической химии.

Изомерией называют явление существования органических соединений с одинаковым качественным и количественным составом, но с различными свойствами.

Изомерами называют химические соединения, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но разное химическое строение и разные свойства.

Структурной называют изомерию, вызванную наличием химических соединений с одинаковым составом, но с различным порядком связи структурных элементов. Различают изомерию углеродного скелета, изомерию положения заместителя или кратной связи.

Геометрическая, или цис-транс-изомерия, — явление существования веществ с различным расположением заместителей относительно двойной связи.

Геометрическая изомерия возможна как у соединений с двойной связью, так и у алициклических соединений.

Если одинаковые группы атомов располагаются по разные стороны от плоскости π-связи, то такие соединения называют транс-изомерами, если одинаковые группы атомов располагаются по одну сторону от плоскости -связи, то такие соединения называют цис-изомерами.

Вещества, обладающие сходным химическим строением и химическими свойствами, но отличающиеся между собой на одну или несколько CH2-групп, называют гомологами. Гомологи образуют гомологичные ряды. Свой гомологичный ряд существует для каждого класса органических соединений.

Химическую связь, максимальная электронная плотность которой находится на линии связывания ядер, называют σ-связью. Химическую связь, максимальная электронная плотность которой находится вне линии связывания ядер, называют π-связью.

В молекулах органических веществ атом углерода всегда находится в одном из трёх гибридных состояний с различными типами гибридизации:

sp3-гибридизация. При этой гибридизации происходит смешение одной 2s- и трёх 2p-орбиталей, в результате чего образуются четыре одинаковые sp3-гибридные орбитали. Валентный угол 109° 28′. Атом углерода, находящийся в состоянии sp3, связан с четырьмя другими атомами простыми (одинарными) связями. Все эти связи являются σ-связями.

sp2-гибридизация. При этой гибридизации происходит смешение одной 2s- и двух 2p-орбиталей, в результате чего образуются три одинаковые sp2-гибридные орбитали. Валентный угол 120°. Атом углерода, находящийся в состоянии sp2, связан с каким-либо другим атомом двойной связью, например: >C=CC=O; >C=N–. Одна из двойных связей является σ-связью, другая — π-связью.

sp-гибридизация. При этой гибридизации происходит смешение одной 2s- и одной 2p-орбитали, в результате чего образуются две одинаковые sp-гибридные орбитали. Валентный угол 180°. Атом углерода, находящийся в состоянии sp, связан с каким-либо другим атомом тройной связью, например: –C≡C–; –C≡N. Одна из тройных связей является σ-связью, две другие — π-связями.

Углеводородами называют органические вещества, состоящие только из углерода и водорода. По составу их классифицируют на насыщенные и ненасыщенные, по строению — на алифатические, циклические и ароматические.

Алканами называют предельные алифатические углеводороды, отвечающие общей формуле CnH2n+2, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой простой (одинарной) σ-связью.

Родоначальником класса предельных углеводородов является метан, CH4. Он представляет собой газ без цвета и запаха, очень мало растворим в воде. Его температура кипения равна –162 °С, а температура плавления — –182 °С. Метан широко распространён в природе. Он образуется в результате разложения без доступа воздуха остатков животных и растительных организмов.

Метан — основной компонент природного газа, кроме того, его получают в качестве попутного газа при нефтедобыче.

Метан, как и другие представители предельных углеводородов, достаточно устойчивы химически. Они не взаимодействуют ни со щелочами, ни с кислотами (за исключением азотной), не реагируют с активными металлами.

Для метана прежде всего характерны реакции замещения, которые протекают по радикальному механизму. Этот механизм химической реакции подробнее изучают в курсе органической химии.

Взаимодействие метана с хлором протекает на свету или при температуре 300 °С. Иногда этот процесс может сопровождаться взрывом. При этом происходит последовательное замещение атомов водорода на хлор. В зависимости от соотношения в качестве основного продукта реакции могут образовываться различные хлорпроизводные:

При сгорании метана в кислороде или на воздухе выделяется углекислый газ, вода и значительное количество тепла:

Именно поэтому его используют в качестве дешёвого топлива.

Термическое разложение метана протекает по различным направления в зависимости от температуры:

При температуре около 800 °С в присутствии никелевого катализатора метан вступает во взаимодействие с водяными парами с образованием так называемого синтез-газа:

В дальнейшем из синтез-газа получают многочисленные продукты органического синтеза.

Этан — ближайший гомолог метана. Его брутто-формула C2H6, структурная формула H3C–CH3. Он представляет собой газ без цвета и запаха, очень мало растворим в воде. Его температура кипения равна –89 °С, а температура плавления –183 °С. Этан широко распространен в природе. В составе попутного газа встречается до 10—15% этана.

Так же, как и метан, этан вступает в реакции замещения:

На воздухе этан горит слабо светящимся пламенем:

Реакция дегидрирования, т. е. отщепление водорода, приводит к этилену:

Этан используют как исходное сырье для получения этилена, каучуков и т. д.

Этилен, брутто-формула C2H4, структурная формула H2C=CH2, представляет собой бесцветный газ, малорастворимый в воде. Его температура кипения равна –103,7 °С, а температура плавления –169,1 °С.

Этилен в промышленности получают из этана или метана. Эти реакции были описаны выше. В лабораторной практике этилен получают с помощью реакции дегидратации (отщепления воды) от этилового спирта.

Одновременно катализатором этого процесса и водоотнимающим средством является концентрированная серная кислота:

Для этилена характерны реакции присоединения. Он легко обесцвечивает раствор брома в воде или четырёххлористом углероде, присоединяет водород (реакция гидрирования), бромоводород (реакция гидробромирования) и воду (реакция гидратации):

Этилен широко применяют для синтеза различных органических веществ: этилового спирта, стирола, галогенпроизводных, полиэтилена, окиси этилена и т. д.

Ацетилен (этин), брутто-формула C2H2, структурная формула HC=CH, представляет собой бесцветный газ, немного растворимый в воде. Его температура кипения равна –83,8 °С.

Ацетилен в промышленности получают из метана (реакция описана выше) или этана. В лабораторной практике ацетилен получают с помощью реакции карбида кальция с водой или кислотами:

Для ацетилена прежде всего характерны реакции присоединения.

В присутствии катализаторов он легко присоединяет водород, образуя вначале этилен, а потом этан:

Ацетилен обесцвечивает раствор брома в воде или четырёххлористом углероде. При этом происходит последовательное присоединение брома по кратным связям:

Присоединение хлороводорода вначале приведет к образованию хлористого винила, а затем 1,1-дихлорэтана:

Ацетилен реагирует с водой с образованием уксусного альдегида (реакция Кучерова). Катализатором в данном процессе выступают соли ртути.

При сгорании ацетилена в кислороде развивается очень высокая температура, поэтому ацетилен-кислородное пламя используют для сварки и резки металлов:

Ацетилен имеет огромное значение как исходное вещество в органическом синтезе. Из ацетилена получают уксусный альдегид, который далее перерабатывают в уксусную кислоту и её различные эфиры; винилацетилен, перерабатываемый в хлоропрен и хлоропреновые каучуки; хлорвинил и поливинилхлорид; дихлорэтан, глицерин, винилацетат, поливинилацетатный клей.

Тренировочные задания

1. Для метана верны следующие утверждения:

1) его молекула образована атомом углерода в sp-гибридном состоянии 2) это низкокипящая жидкость, хорошо растворимая в воде 3) это низкокипящий газ, плохо растворимый в воде 4) является основным компонентом природного газа

5) легко реагирует с разбавленной серной кислотой

2. Для метана верны следующие утверждения:

1) его молекула образована атомом углерода в состоянии sp2-гибридизации 2) метан реагирует с парами разбавленной азотной кислоты 3) метан обладает характерным неприятным запахом 4) сгорает на воздухе с образованием угарного газа и воды

5) сгорает на воздухе с образованием углекислого газа и воды.

3. Для этана верны следующие утверждения:

1) это бесцветный газ, немного легче воздуха 2) это бесцветный газ, немного тяжелее воздуха 3) при его взаимодействии с водой образуется этиловый спирт 4) при его дегидрировании образуется этилен

5) все атомы углерода в нём — третичные

4. Для этана верны следующие утверждения:

1) оба атома углерода в его молекуле являются первичными 2) не реагирует с гидроксидом натрия 3) реагирует с серной кислотой 4) реагирует с метаном
5) обладает резким неприятным запахом

5. Для этилена верны следующие утверждения:

1) оба атома углерода в его молекуле находятся в состоянии sp2-гибридизации 2) плотность паров этилена равна плотности паров азота 3) не реагирует с водой 4) не сгорает в кислороде

5) не присоединяет хлор

6. Для этилена верны следующие утверждения:

1) при нормальных условиях это легкокипящая жидкость, хорошо растворимая в воде 2) оба атома углерода в его молекуле находятся в состоянии sp3-гибридизации 3) взаимодействует с водой с образованием уксусной кислоты 4) взаимодействует с бромной водой с образованием 1,2-дибромэтана

5) взаимодействует с водой с образованием этилового спирта

7. Для ацетилена верны следующие утверждения:

1) при нормальных условиях это газ, пары которого легче воздуха 2) при нормальных условиях это газ, пары которого тяжелее воздуха 3) не реагирует с бромом 4) реагирует с водой с образованием этанола

5) реагирует с водой с образованием уксусного альдегида

8. Для ацетилена верны следующие утверждения:

1) атомы углерода в его молекуле находятся в состоянии sp2-гибридизации и соединены двойной связью 2) атомы углерода в его молекуле соединены тройной связью и находятся в состоянии sp-гибридизации 3) при его сгорании в кислороде образуется угарный газ и вода 4) при его сгорании в кислороде образуется углекислый газ и вода

5) реагирует с азотом

Ответы

Источник: https://himi4ka.ru/ogje-2018-po-himii/urok-20-uglevodorody-predelnye-i-nepredelnye-metan-jetan-jetilen-acetilen.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть