Bài 37: Etilen

Ethylen, có công thức hóa học là CH2=CH2, là chất đầu tiên trong dãy đồng đẳng hydrocarbon alken. Đây là hợp chất hữu cơ được sản xuất nhiều nhất trên thế giới

1. Tính chất vật lý

-  Etilen (C2H4) là một hydrocacbon không màu và không mùi. Dưới điều kiện thường, etilen tồn tại dưới dạng khí

-  Etilen có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp

-  Etilen hòa tan tốt trong các dung môi không phân cực như ete, benzen và các dung môi hữu cơ khác. Tuy nhiên, etilen không hòa tan trong nước do tính không phân cực của nó.

-  Etilen là một chất dễ bị ôxi hóa. Khi tiếp xúc với không khí hoặc các chất oxy, etilen có thể bị ôxi hóa thành axit axetic.

-  Etilen là một chất khá dễ cháy và có thể tạo ra ngọn lửa mạnh khi tiếp xúc với nguồn lửa, điện cực nóng hoặc chất oxi. Nó có thể tỏa ra nhiệt lượng cao và tạo ra khí carbon đen  trong quá trình cháy.

-  Etilen nhẹ hơn không khí

2. Cấu tạo phân tử

Trong phân tử etilen mỗi nguyên tử cacbon liên kết với 2 nguyên tử H, hai hóa trị còn lại dùng để liên kết hai nguyên tử cacbon với nhau.

Etilen có công thức cấu tạo:  Viết gọn là: CH₂ = CH₂

Như vậy, trong phân tử etilen C₂H₄, có một liên kết đôi giữa hai nguyên tử cacbon.

Chú ý: Trong liên kết đôi có một liên kết kém bền. Liên kêt này dễ đứt ra trong các phản ứng hóa học.

Hình 1: Mô hình phân tử etilen dạng rỗng và dạng đặc.

3. Tính chất hóa học

* Tác dụng với oxi:

Khi đốt khí etilen cháy tạo thành khí CO₂, hơi nước và tỏa nhiều nhiệt.

Phương trình hóa học:

Nhận xét: Khi đốt cháy khí etilen thu được số mol CO₂ bằng số mol nước.

* Tác dụng với dung dịch brom

Phương trình hóa học:

 CH₂ = CH₂ + Br₂ → Br – CH₂ – CH₂ – Br

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

Nhận xét:

– Liên kết kém bền trong liên kết đôi bị đứt ra và mỗi phân tử etilen đã kết hợp thêm một phân tử brom.

– Phản ứng trên gọi là phản ứng cộng. Ngoài brom, trong những điều kiện thích hợp etilen có thể tham gia phản ứng cộng với Cl₂, H₂, HBr…

– Các chất có liên kết đôi như etilen dễ tham gia phản ứng cộng.

* Các phân tử etilen kết hợp với nhau

Ở điều kiện thích hợp (nhiệt độ, áp suất, xúc tác) các phân tử etilen kết hợp với nhau tạo ra chất có kích thước và khối lượng rất lớn gọi là poli etilen (PE).

Phương trình hóa học:

Chú ý:

- Phản ứng trên là phản ứng trùng hợp.

- Poli etilen là chất không tan trong nước, không độc, là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp chất dẻo.

*  Etilen làm mất màu dung dịch KMnO₄

    2 CH₂=CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → + 2MnO₂ + 2KOH (etylen glicol)

-Phản ứng làm mất màu dung dịch thuốc tím kali pemanganat được dùng để nhận ra sự có mặt của liên kết đôi của anken.

4. Ứng dụng của Etilen

Nhắc đến công dụng mà Etilen mang lại cho con người thì vô số kể với nhiều lĩnh vực khác nhau, điển hình như:

+ Ứng dụng của Ethylene trong công nghiệp như: Dùng trong sản xuất bao bì, Vận chuyển, Ngành điện tử, Ngành dệt may, Nguyên liệu tạo ra chất phủ và chất kết dính, Nguyên liệu trong vật liệu xây dựng, Tham gia nhiều phản ứng tạo ra các hóa chất, Ứng dụng vào ngành hóa dầu, Ứng dụng dẫn xuất

:+ Đối với các ngành nông nghiệp: Ethylene có khả năng làm tăng sự sinh trưởng của các tế bào thực vât, Gây kích thích sự nảy mầm, sinh trưởng của các loại cây trồng, cây cối, Tăng năng suất cây trồng, phục vụ các ngành nông nghiệp trồng trọt canh tác, Đặc biệt quen thuộc nhất đối với chúng ta là làm cây trái quả nhanh chín hơn thậm chí còn chín đều, ổn định hơn so với các phương pháp khác.

Dù đóng góp một phần không nhỏ đến đời sống con người và động – thực vật, song, chúng vẫn rất nguy hại nếu chúng ta không biết cách đối phó hay sử dụng C₂H₄ hay Etilen mà không hề có một kiến thức nào về nó.

5. Sự nguy hiểm của Etilen

• Trước tiên thì khí ethene hoàn toàn không độc nếu con người hít vào. Tuy nhiên, trong môi trường quá nhiều khí C₂H₄ sẽ gây ngạt thở do thiếu oxy.
• Theo tính chất vật lí  – một chất không màu không mùi, vì thế rất khó phân biệt việc khí C2H4 đang tích tụ trong phòng kín hay không.
• Hít quá nhiều khí C₂H₄ sẽ bị mất nhận thức, gây mê, và thậm chí tử vong vì ngạt thở. Ngoài ra khi các bạn vô tình tiếp xúc C2H4 ở dạng lỏng mà không có đồ bảo hộ sẽ gây tê và các mô phơi nhiễm sẽ bị đông cứng.
• Vì Etilen rất dễ bắt cháy, nên tuyệt đối không để khí C2H4 lọt ra ngoài nơi đang có lửa hay sử dụng đồ gây nổ, cháy trong môi trường có C₂H₄.
• Các bình chứa C2H4 đều chứa áp lực cao, tránh trường hợp bình bị rò rỉ. Khi sử dụng bình có chứa Etilen phải thường xuyên kiểm tra.

6. Điều chế Etilen

• Trong công nghiệp: tách hidro từ ankan tương ứng hoặc sử dụng phản ứng cracking
• Trong phòng thí nghiệm: điều chế C2H4 bằng việc đun nóng etanol với axit sulfuric đậm đặc

• CH3CH2OH  → CH2=CH2 + H2O (to, H2SO4)