Etüleen on alkeenidena tuntud orgaanilistest ühenditest lihtsaim. See on magusa maitse ja lõhnaga värvitu süttiv gaas. Looduslikud allikad on maagaas ja õli, see on ka taimede loomulik hormoon, kus see pärsib kasvu ja soodustab viljade valmimist. Etüleeni kasutamine on tööstuslikus orgaanilises keemias tavaline. Seda toodetakse maagaasi kuumutamisel, sulamistemperatuur on 169,4 °C, keemistemperatuur on 103,9 °C.
Etüleen: struktuurilised omadused ja omadused
Süsivesinikud on vesinikku ja süsinikku sisaldavad molekulid. Need erinevad suuresti üksik- ja kaksiksidemete arvu ning iga komponendi struktuurse orientatsiooni poolest. Üks lihtsamaid, kuid bioloogiliselt ja majanduslikult kasulikke süsivesinikke on etüleen. Seda tarnitakse gaasilisel kujul, see on värvitu ja tuleohtlik. See koosneb kahest kaksiksidemega süsinikuaatomist koos vesinikuaatomitega. Keemiline valem on C2H4. Molekuli struktuurne vorm on lineaarne, kuna keskel on kaksiksidem.
Etüleenil on magus muskuse lõhn, mis muudab selle hõlpsakstuvastada aine õhus. See kehtib gaasi kohta selle puhtal kujul: lõhn võib kaduda, kui see segatakse teiste kemikaalidega.
Etüleeni pealekandmise skeem
Etüleeni kasutatakse kahes põhikategoorias: monomeerina, millest ehitatakse suuri süsinikuahelaid, ja lähteainena muude kahesüsinikuliste ühendite jaoks. Polümerisatsioonid on paljude väikeste etüleeni molekulide korduvad kombinatsioonid suuremateks. See protsess toimub kõrgel rõhul ja kõrgel temperatuuril. Etüleeni rakendusi on palju. Polüetüleen on polümeer, mida kasutatakse eriti suurtes kogustes pakkekilede, traatkatete ja plastpudelite tootmisel. Teine etüleeni kasutamine monomeerina on seotud lineaarsete α-olefiinide moodustamisega. Etüleen on lähteaine mitmete kahe süsinikusisaldusega ühendite, nagu etanool (tehniline alkohol), etüleenoksiid (antifriis, polüesterkiud ja kiled), atseetaldehüüd ja vinüülkloriid, valmistamisel. Lisaks nendele ühenditele moodustab etüleen benseeniga etüülbenseeni, mida kasutatakse plasti ja sünteetilise kummi tootmisel. Kõnealune aine on üks lihtsamaid süsivesinikke. Etüleeni omadused muudavad selle aga bioloogiliselt ja majanduslikult oluliseks.
Ärikasutus
Etüleeni omadused annavad hea kaubandusliku aluse paljudele orgaanilistele (sisaldab süsinikku ja vesinikku) materjalidele. Üksikud etüleeni molekulid võivad ollaühendatakse omavahel polüetüleeni saamiseks (mis tähendab palju etüleeni molekule). Polüetüleeni kasutatakse plastide valmistamiseks. Lisaks saab sellest valmistada pesuaineid ja sünteetilisi määrdeaineid, mis on hõõrdumise vähendamiseks kasutatavad kemikaalid. Etüleeni kasutamine stüreenide saamiseks on kummi- ja kaitsepakendite loomise protsessis asjakohane. Lisaks kasutatakse seda jalatsitööstuses, eriti spordijalatsites, samuti autorehvide tootmisel. Etüleeni kasutamine on kaubanduslikult oluline ja gaas ise on üks enim toodetud süsivesinikke kogu maailmas.
Terviseoht
Eteen on tervisele ohtlik eelkõige seetõttu, et see on tule- ja plahvatusohtlik. See võib toimida ka nagu ravim madalates kontsentratsioonides, põhjustades iiveldust, peapööritust, peavalu ja koordinatsioonihäireid. Kõrgematel kontsentratsioonidel toimib see anesteetikumina, põhjustades teadvusekaotust, tundlikkust valu ja muude stiimulite suhtes. Kõik need negatiivsed aspektid võivad tekitada muret eelkõige otseselt gaasiga töötavate inimeste jaoks. Etüleeni kogus, millega enamik inimesi oma igapäevaelus kokku puutub, on tavaliselt suhteliselt väike.
Etüleeni reaktsioonid
1) Oksüdatsioon. See on hapniku lisamine, näiteks etüleeni oksüdeerimisel etüleenoksiidiks. Seda kasutatakse aastaletüleenglükooli (1,2-etaandiool) tootmisel, mida kasutatakse külmumisvastase vedelikuna, ja polüestrite tootmisel kondensatsioonipolümerisatsiooni teel.
2) Halogeenimine – reaktsioonid fluori, kloori, broomi, joodi etüleeniga.
3) Etüleeni kloorimine 1,2-dikloroetaanina ja sellele järgnev 1,2-dikloroetaani muundamine vinüülkloriidi monomeeriks. 1,2-dikloroetaan on kasulik orgaaniline lahusti ja ka väärtuslik eelkäija vinüülkloriidi sünteesil.
4) Alküleerimine - süsivesinike lisamine kaksiksidemele, näiteks etüülbenseeni süntees etüleenist ja benseenist, millele järgneb muundamine stüreeniks. Etüülbenseen on vahesaadus stüreeni, ühe enimkasutatava vinüülmonomeeri tootmiseks. Stüreen on polüstüreeni valmistamiseks kasutatav monomeer.
5) Etüleeni põletamine. Gaas saadakse etüülalkoholi ja kontsentreeritud väävelhappe kuumutamisel.
6) Hüdratatsioon on reaktsioon vee lisamisega kaksiksidemele. Selle reaktsiooni kõige olulisem tööstuslik rakendus on etüleeni muundamine etanooliks.
Eüleen ja põlemine
Etüleen on värvitu gaas, mis lahustub vees halvasti. Etüleeni põlemisega õhus kaasneb süsihappegaasi ja vee moodustumine. Puhtal kujul põleb gaas kerge difusioonleegiga. Segatuna väikese koguse õhuga annab see leegi, mis koosneb kolmest eraldi kihist - sisemine südamik - põlemata gaas, sinakasroheline kiht ja välimine koonus, kus osaliselt oksüdeerunud toodeeelsegatud kihist põlevad difusioonleegis. Saadud leek näitab keerulisi reaktsioone ja kui gaasisegule lisatakse rohkem õhku, kaob difusioonikiht järk-järgult.
Kasulikud faktid
1) Etüleen on looduslik taimne hormoon, see mõjutab kõigi taimede kasvu, arengut, küpsemist ja vananemist.
2) Gaas ei ole teatud kontsentratsioonis (100–150 mg) inimestele kahjulik ega mürgine.
3) Seda kasutatakse meditsiinis valuvaigistina.
4) Etüleen aeglustub madalatel temperatuuridel.
5) Iseloomulik omadus on hea tungimine läbi enamiku ainete, näiteks papppakendikastide, puidust ja isegi betoonseina.
6) Kuigi see on hindamatu küpsemisprotsessi käivitamise võime tõttu, võib see olla väga kahjulik ka paljudele puu-, köögiviljadele, lilledele ja taimedele, kiirendades vananemisprotsessi ning vähendades toote kvaliteeti ja säilivusaega. Kahjustuse aste sõltub kontsentratsioonist, kokkupuute kestusest ja temperatuurist.
7) Etüleen on suurtes kontsentratsioonides plahvatusohtlik.
8) Etüleeni kasutatakse autotööstuse jaoks mõeldud spetsiaalse klaasi tootmisel.
9) Konstruktsiooniterase tootmine: gaasi kasutatakse hapnikugaasina metalli lõikamisel, keevitamisel ja kiirel termilisel pihustamisel.
10) Rafineerimine: kasutatakse etüleenikülmutusagensina, eriti veeldatud maagaasi tehastes.
11) Nagu varem mainitud, on etüleen väga reaktiivne aine, lisaks on see ka väga tuleohtlik. Ohutuse tagamiseks transporditakse seda tavaliselt spetsiaalse eraldi gaasitoru kaudu.
12) Üks levinumaid otse etüleenist valmistatud tooteid on plast.
