Etan

Meera Senthilingam

W tym tygodniu radość z prostoty z Brianem Cleggiem.

Brian Clegg

Jeśli chodzi o proste związki organiczne, etan wśród alkanów ustępuje tylko metanowi. Etan składa się z pary atomów węgla połączonych pojedynczym wiązaniem z trzema atomami wodoru dołączonymi do każdego węgla. Mogłoby się wydawać, że taka prostota oznaczałaby, że etan byłby łatwy do zidentyfikowania, gdy naukowcy zaczęli rozumieć podstawy chemii organicznej. Jednak kilku pierwszych eksperymentatorów produkujących etan – w tym Michael Faraday, który w 1834 r. poddał elektrolizie roztwór octanu potasu – nie było w stanie odróżnić tego gazu od metanu. Dopiero w 1864 r. niemiecki chemik Carl Schorlemmer, płodny badacz węglowodorów takich jak te, zdołał ustalić, że eksperymenty rzeczywiście dostarczyły etanu.

Podobnie jak metan, etan jest bezwonnym, bezbarwnym gazem, który jest wysoce łatwopalny – w rzeczywistości wszystkie źródła gazu ziemnego zawierają pewną ilość etanu, choć znacznie mniej niż metan, zazwyczaj pięć procent lub mniej. Dawniej był on po prostu dostarczany użytkownikowi do spalenia razem z metanem, ponieważ etan również spala się czysto po całkowitym spaleniu do dwutlenku węgla i pary wodnej. Jednak wraz z rosnącym zapotrzebowaniem przemysłu na etan, jest on obecnie zazwyczaj wydobywany przed dostarczeniem gazu ziemnego do użytkowników.

Część etanu pochodzi z gazu petrochemicznego, produktu ubocznego rafinerii ropy naftowej. Coraz większym źródłem, wraz ze zmniejszaniem się tradycyjnych dostaw gazu ziemnego, jest gaz łupkowy, wydobywany w kontrowersyjnym procesie szczelinowania. W 2014 r. firma petrochemiczna Ineos ogłosiła, że zbuduje ogromny magazyn etanu w Grangemouth w Szkocji, aby przechowywać związek produkowany z importowanego gazu łupkowego przed jego przetworzeniem. Obiekty takie jak ten będą wymagały lepszej infrastruktury do transportu etanu. Również w 2014 r. aż 87% etanu wydobytego z amerykańskiego złoża łupkowego Marcellus nie mogło zostać wykorzystane z powodu ograniczeń transportowych. Ten etan jest obecnie pozostawiony w rurociągu, ale spowoduje problem, jeśli zdolność do usunięcia go z terenu nie zostanie poprawiona.

Etan wzbudza podniecenie wśród astronomów, ponieważ został wykryty poza Ziemią

Powód, dla którego etan jest popularny, to nie tyle jego własne zalety, ale raczej to, że łatwo i czysto przechodzi w eten, prawdopodobnie lepiej znany pod swoją starą nazwą etylenu, którego produkuje się w przemyśle więcej niż jakiejkolwiek innej substancji organicznej. Co najmniej połowa tej ilości jest następnie poddawana polimeryzacji w celu wytworzenia polietylenu lub polietylenu, najczęściej stosowanego tworzywa sztucznego.

Proces przekształcania etanu w eten ma mało zachęcającą nazwę „kraking parowy”, która brzmi znacznie mniej imponująco niż jest w rzeczywistości. Nazwa ta jest również nieprecyzyjna, ponieważ kraking sugeruje rozszczepienie dużej cząsteczki na mniejsze, co w tym przypadku nie ma miejsca. Etan jest mieszany z parą wodną i błyskawicznie podgrzewany do temperatury ponad 800°C. Odbywa się to w ciągu milisekund, a mieszanina nieustannie przepływa przez instalację krakingu tak szybko, że porusza się szybciej niż prędkość dźwięku. Powstały eten, który jest nienasyconym odpowiednikiem etanu z pojedynczym wiązaniem między atomami węgla zastąpionym wiązaniem podwójnym, jest następnie gwałtownie schładzany, aby uniknąć dalszej reakcji.

Podobnie jak wiele związków organicznych, etan wzbudza emocje wśród astronomów, ponieważ został wykryty poza Ziemią, w tym przypadku szczególnie w atmosferze Tytana. Ten największy z księżyców Saturna jest jedynym satelitą w Układzie Słonecznym, który posiada gęstą atmosferę i na którym znane są ciecze powierzchniowe, w tym co najmniej jedno jezioro ciekłych węglowodorów. Etan w atmosferze Tytana, który mógł następnie wytworzyć deszcz etanowy na powierzchni, przyczyniając się do powstania jeziora, powstaje z metanu w wyniku reakcji fotochemicznej, kiedy to energetyczne fotony rozbijają się o cząsteczkę metanu i wytwarzają rodniki metylowe, które mogą łączyć się w pary w celu wytworzenia etanu.

Etan może być prosty, jest związkiem o niewielkiej złożoności, a jednak jego użyteczność dla nas jest niekwestionowana. Etan będzie nam pomagał w produkcji tworzyw sztucznych jeszcze przez wiele lat – niezależnie od tego, czy jednorazowy plastikowy nośnik jest twoją torbą, czy nie.

Meera Senthilingam

Pisarz naukowy Brian Clegg opowiada o użytecznej, choć prostej chemii etanu. W przyszłym tygodniu, trochę psychoaktywności.

Hayley Simon

W latach 80. na rynku pojawił się nowy psychoaktywny narkotyk. Znany jako ecstasy, lub E, ta mała pigułka była natychmiastowym hitem na scenie klubowej.

Meera Senthilingam

Dowiedz się, dlaczego to był taki hit z Hayley Simon w przyszłym tygodniu Chemia w swoim żywiole. Do tego czasu, dziękuję za słuchanie, jestem Meera Senthilingam.