Історія відкриття етилену
Етилен вперше був отриманий німецьким хіміком Іоганном Бехером в 1680 році під час дії купоросного масла (H2 SO4) на винний (етиловий) спирт (C2 H5 OH).
Спочатку його ототожнювали з «горючим повітрям», т. Е. З воднем. Пізніше, в 1795 році етилен подібним же чином отримали голландські хіміки Дейман, Потс-ван-Трусвік, Бонд і Лауеренбург і описали під назвою «маслородного газу», так як виявили здатність етилену приєднувати хлор з утворенням маслянистої рідини - хлористого етилену ( «масло голландських хіміків »), (Прохоров, 1978).
Вивчення властивостей етилену, його похідних і гомологів почалося з середини XIX століття. Початок практичного використання цих сполук поклали класичні дослідження А.М. Бутлерова та його учнів в області неграничних з'єднань і особливо створення Бутлеровим теорії хімічної будови. У 1860 році він отримав етилен дією міді на йодистий метилен, встановивши структуру етилену.
У 1901 році Дмитро Миколайович Нелюбов вирощував горох в лабораторії, В Санкт-Петербурзі, але насіння давали викривлені, укорочені проростки, у яких верхівка була зігнута гачком і не згиналася. У теплиці і на свіжому повітрі проростки були рівні, рослі, і верхівка на світлі швидко розпрямляється гачок. Нелюбов запропонував, що фактор, що викликає фізіологічний ефект, знаходиться в повітрі лабораторії.
У той час приміщення висвітлювали газом. У вуличних ліхтарях горів той же газ, і давно було помічено, що при аварії в газопроводі стоять поруч з місцем витоку газу дерева передчасно жовтіють і скидають листя.
Освітлювальний газ містив різноманітні органічні речовини. Щоб видалити домішки газу, Нелюбов пропускав його через розігріту трубку з оксидом міді. У «очищеному» повітрі проростки гороху розвивалися нормально. Для того щоб з'ясувати, яка саме речовина викликає відповідь проростків, Нелюбов додавав різні компоненти светильного газу по черзі, і виявив, що добавка етилену викликає:
1) уповільнення зростання в довжину і потовщення проростка,
2) «разгибайтесь» апикальную петельку,
3) Зміна орієнтації проростка в просторі.
Ця фізіологічна реакція проростків була названа потрійним відповіддю на етилен. Горох виявився настільки чутливим до етилену, що його стали використовувати в БІОТЕСТ для визначення низьких концентраціях цього газу. Незабаром було виявлено, що етилен викликає і інші ефекти: листопад, дозрівання плодів і т.д. Виявилося, що етилен здатні синтезувати самі рослини, тобто етилен є фітогормоном (Петушкова, 1986).
Фізичні властивості етилену
Етилен - органічне хімічна сполука, що описується формулою С2 H4. Є найпростішим алкенами (олефіном).
Етилен - безбарвний газ із слабким солодким запахом щільністю 1,178 кг / м³ (легший за повітря), його вдихання надає наркотичну дію на людину. Етилен розчиняється в ефірі і ацетоні, значно менше - в воді і спирті. При змішуванні з повітрям утворює вибухонебезпечну суміш
Твердне при -169,5 ° C, плавиться при таких же температурних умовах. Кипить етен при -103,8 ° C. Запалюється при нагріванні до 540 ° C. Газ добре горить, полум'я світиться, зі слабкою кіптявою. Округлена молярна маса речовини - 28 г / моль. Третій і четвертий представники гомологічного ряду етена - теж газоподібні речовини. Фізичні властивості п'ятого і наступних алкенов відрізняються, вони є рідинами і твердими тілами.
Основні способи отримання етилену:
- дегідрогалогенірованіе галогенопохідних алканів під дією спиртових розчинів лугів
- дегалогенірованіе дігалогенпроізводние алканів під дією активних металів
- дегідратація етилену при його нагріванні з сірчаною кислотою (t> 150 # 730; C) або пропущенні його парів над каталізатором
- дегидрирование етану при нагріванні (500С) в присутності каталізатора (Ni, Pt, Pd)
Хімічні властивості етилену
Для етилену характерні реакції, протекающщіе за механізмом електрофільного, приєднання, реакції радикального заміщення, окислення, відновлення, полімеризації.
1.Галогенірованіе (електрофільне приєднання) - взаємодія етилену з галогенами, наприклад, з бромом, при якому відбувається знебарвлення бромної води:
Галогенування етилену можливо також при нагріванні (300С), в цьому випадку розриву подвійного зв'язку не відбувається - реакція протікає за механізмом радикального заміщення:
2. гідрогалогенірованіе - взаємодія етилену з галогенводород (HCl, HBr) з освіту галогенопохідних алканів:
3. Гідратація - взаємодія етилену з водою в присутності мінеральних кислот (сірчаної, фосфорної) з утворенням граничного одноатомного спирту - етанолу:
Серед реакцій електрофільного приєднання виділяють приєднання хлорнуватисту кислоти (1), реакції гидрокси- і алкоксімеркурірованія (2, 3) (отримання ртутєорганічних з'єднань) і Гидроборирование (4):
Реакції нуклеофільного приєднання характерні для похідних етилену, що містять електроноакцепторні заступники. Серед реакцій нуклеофільного приєднання особливе місце займають реакції приєднання синильної кислоти, аміаку, етанолу. наприклад,
4. окислення. Етилен легко окислюється. Якщо етилен пропускати через розчин перманганату калію, то він знебарвиться. Ця реакція використовується для відмінності граничних і ненасичених сполук. В результаті утворюється етиленгліколь
При жорсткому окисленні етилену киплячим розчином перманганату калію в кислому середовищі відбувається повний розрив зв'язку (# 963;-зв'язку) з утворенням мурашиної кислоти і вуглекислого газу:
Окислення етилену киснем при 200С в присутності CuCl2 і PdCl2 призводить до утворення ацетальдегіду:
5. гідрування. При відновленні етилену відбувається утворення етану, представника класу алканів. Реакція відновлення (реакція гідрування) етилену протікає по радикальному механізму. Умовою протікання реакції є наявність каталізаторів (Ni, Pd, Pt), а також нагрівання реакційної суміші:
6. етилен вступає в реакцію полімеризації. Полімеризація - процес утворення високомолекулярних з'єднання - полімеру-шляхом з'єднання один з одним за допомогою головних валентностей молекул вихідного низькомолекулярної речовини - мономера. Полімеризація етилену відбувається під дією кислот (катіонний механізм) або радикалів (радикальний механізм):
8. Димеризація. Димеризація - процес утворення нової речовини шляхом з'єднання двох структурних елементів (молекул, в тому числі білків, або частинок) в комплекс (димер), що стабілізується слабкими і / або ковалентними зв'язками.
Властивості етилену дають хорошу комерційну основу для великої кількості органічних (що містять вуглець і водень) матеріалів. Поодинокі молекули етилену можуть бути пов'язані один з одним для отримання поліетилену (що означає багато молекул етилену). Поліетилен використовується для виготовлення пластмас. Крім того, він може бути використаний для виготовлення миючих засобів та синтетичних мастильних матеріалів. які представляють собою хімічні речовини, що використовуються для зменшення тертя. Застосування етилену для отримання стиролів актуально в процесі створення гуми і захисної упаковки. Крім того, він використовується у взуттєвій промисловості, особливо це стосується спортивного взуття, а також при виробництві автомобільних покришок. Застосування етилену є комерційно важливим, а сам газ є одним з найбільш часто вироблених вуглеводнів в глобальному масштабі.
Етилен використовується у виробництві скла спеціального призначення для автомобільної промисловості.