Etan

Meera Senthilingam

Denna vecka, enkelhetens glädjeämnen med Brian Clegg.

Brian Clegg

När det gäller enkla organiska föreningar är etan bara övertrumfat av metan bland alkanerna. Etan består av ett par kolatomer som är sammanlänkade genom en enkelbindning med tre väteatomer knutna till varje kolatom. Det kan tyckas att en sådan enkelhet skulle innebära att etan var lätt att identifiera när forskarna började förstå grunderna i organisk kemi. Men flera av de första experimenterarna som producerade etan – bland annat Michael Faraday, som elektrolyserade en kaliumacetatlösning 1834 – kunde inte skilja gasen från metan. Det var först 1864 som den tyske kemisten Carl Schorlemmer, en produktiv forskare av kolväten som dessa, lyckades fastställa att experimenten faktiskt hade gett etan.

Likt metan är etan en lukt- och färglös gas som är mycket lättantändlig – i själva verket innehåller alla naturgaskällor en viss mängd etan, även om det är betydligt mindre än metan, vanligen fem procent eller mindre. Tidigare gavs detta till användaren för att brännas tillsammans med metan, eftersom etan också brinner rent när det helt förbränns till koldioxid och vattenånga. Men med den ökande industriella efterfrågan på etan utvinns det nu vanligtvis innan naturgasen levereras till användarna.

En del etan kommer från petroleumgas, en biprodukt från oljeraffinaderier. I takt med att de traditionella naturgastillgångarna minskar är skiffergas, som produceras genom den kontroversiella fracking-processen, en allt större källa. År 2014 meddelade det petrokemiska företaget Ineos att det skulle bygga en enorm etanlagringsanläggning i Grangemouth i Skottland för att lagra den förening som produceras från importerad skiffergas innan den bearbetas. Anläggningar som denna kommer att kräva bättre infrastruktur för att transportera etan. Även 2014 kunde anmärkningsvärda 87 procent av den etan som producerades från det amerikanska skifferfältet Marcellus inte användas på grund av transportbegränsningar. Denna etan lämnas för närvarande kvar i rörledningen, men kommer att orsaka problem om möjligheten att ta bort den från platsen inte förbättras.

Etan väcker uppståndelse bland astronomer eftersom det har upptäckts bortom jorden

Anledningen till att etan är populärt är inte så mycket på grund av dess egna dygder, utan snarare för att det gör en enkel och ren övergång till eten, troligen mer känt under sitt gamla namn eten, som det produceras mer av inom industrin än något annat organiskt ämne. Minst hälften av det slutar sedan med att polymeriseras för att producera polyeten, eller polyeten, den mest använda plasten.

Processen för att omvandla etan till eten har det oinspirerande namnet ”ångkrackning” som låter mycket mindre imponerande än vad det är. Namnet är också felaktigt, eftersom krackning antyder att en stor molekyl delas upp i mindre molekyler, vilket inte sker i det här fallet. Etan blandas med ånga och upphettas snabbt till över 800 °C. Detta sker på millisekunder, och blandningen flödar ständigt genom krackningsanläggningen så snabbt att den färdas snabbare än ljudets hastighet. Den resulterande etenen, som är den omättade motsvarigheten till etan där enkelbindningen mellan kolatomerna har ersatts av en dubbelbindning, kyls sedan snabbt för att undvika ytterligare reaktioner.

Likt ett antal organiska föreningar väcker etan uppståndelse bland astronomer eftersom det har upptäckts bortom jorden, i det här fallet särskilt i Titans atmosfär. Den största av Saturnus månar är den enda satelliten i solsystemet som har en tjock atmosfär och där man vet att det finns vätskor på ytan, inklusive minst en sjö med flytande kolväten. Etan i Titans atmosfär, som sedan kan ha producerat etanregn på ytan för att bidra till sjön, produceras från metan genom en fotokemisk reaktion, när energirika fotoner slår in i metanmolekylen och producerar metylradikaler som kan kombinera sig i par för att producera etan.

Etan må vara enkelt, en förening med få komplexa egenskaper, och ändå är dess användbarhet för oss obestridlig. Etan kommer att komma till vår hjälp i plastproduktionen under många år framöver – oavsett om engångsplastbäraren är din väska eller inte.

Meera Senthilingam

Vetenskapsskribenten Brian Clegg där, med den användbara, men ändå enkla, kemin hos etan. Nästa vecka, lite psykoaktivitet.

Hayley Simon

På 1980-talet kom en ny psykoaktiv drog ut på marknaden. Det lilla pillret, känt som ecstasy eller E, blev en omedelbar succé på klubbscenen.

Meera Senthilingam

Finn ut varför det blev en sådan succé med Hayley Simon i nästa veckas Kemi i sitt element. Tills dess tackar jag dig för att du lyssnade, jag heter Meera Senthilingam.