ETHANE: STRUKTUR, PROPERTI, KEGUNAAN DAN RISIKO - KIMIA - 2025

The etana adalah hidrokarbon sederhana dari rumus C ₂ H ₆ dengan sifat tidak berwarna dan tidak berbau gas memiliki penggunaan yang sangat berharga dan diversifikasi dalam sintesis etilen. Selain itu, gas ini merupakan salah satu gas terestrial yang juga telah terdeteksi di planet lain dan benda bintang di sekitar Tata Surya. Itu ditemukan oleh ilmuwan Michael Faraday pada tahun 1834.

Di antara sejumlah besar senyawa organik yang dibentuk oleh atom karbon dan hidrogen (dikenal sebagai hidrokarbon), ada senyawa yang ditemukan dalam bentuk gas pada suhu dan tekanan lingkungan, yang banyak digunakan di berbagai industri.

Ini biasanya berasal dari campuran gas yang disebut "gas alam", produk yang bernilai tinggi bagi kemanusiaan, dan membentuk alkana dari jenis metana, etana, propana dan butana, antara lain; diklasifikasikan menurut jumlah atom karbon dalam rantainya.

Struktur kimia

Etana adalah molekul dengan rumus C ₂ H ₆ , biasanya dilihat sebagai penyatuan dua gugus metil (-CH ₃ ) untuk membentuk hidrokarbon dari ikatan karbon-karbon tunggal. Sebagai tambahan, senyawa organik paling sederhana setelah metana, direpresentasikan sebagai berikut:

H ₃ C-CH ₃

Atom karbon dalam molekul ini memiliki hibridisasi tipe sp ³ , sehingga ikatan molekul menunjukkan rotasi bebas.

Demikian pula, ada fenomena intrinsik etana, yang didasarkan pada rotasi struktur molekulnya dan energi minimum yang diperlukan untuk menghasilkan rotasi ikatan 360 derajat, yang oleh para ilmuwan disebut "penghalang etana".

Karena alasan ini, etana dapat muncul dalam konfigurasi yang berbeda tergantung pada rotasinya, meskipun konformasi paling stabilnya ada di mana hidrogen berlawanan satu sama lain (seperti yang terlihat pada gambar).

Oleh Jslipscomb, dari Wikimedia Commons

Sintesis etana

Etana dapat dengan mudah disintesis dari elektrolisis Kolbe, reaksi organik di mana dua langkah terjadi: dekarboksilasi elektrokimia (penghilangan gugus karboksil dan pelepasan karbon dioksida) dari dua asam karboksilat, dan kombinasi produk zat antara untuk membentuk ikatan kovalen.

Demikian pula, elektrolisis asam asetat menimbulkan pembentukan etana dan karbon dioksida, dan reaksi ini digunakan untuk mensintesis asam asetat.

Oksidasi anhidrida asetat oleh aksi peroksida, sebuah konsep yang mirip dengan elektrolisis Kolbe, juga menghasilkan pembentukan etana.

Dengan cara yang sama, gas dapat dipisahkan secara efisien dari gas alam dan metana melalui proses pencairan, menggunakan sistem kriogenik untuk menangkap gas ini dan memisahkannya dari campuran dengan gas lain.

Proses turboexpansion lebih disukai untuk peran ini: campuran gas dilewatkan melalui turbin, menghasilkan ekspansi yang sama, sampai suhunya turun di bawah -100ºC.

Pada titik ini, komponen campuran dapat dibedakan, sehingga etana cair akan dipisahkan dari gas metana dan spesies lain yang terlibat dengan menggunakan distilasi.

Properti

Etana terjadi di alam sebagai gas tidak berbau dan tidak berwarna pada tekanan dan suhu standar (1 atm dan 25 ° C). Memiliki titik didih -88,5 ºC, dan titik leleh -182,8 ºC. Juga, itu tidak terpengaruh oleh paparan asam atau basa kuat.

Kelarutan etana

Molekul etana memiliki konfigurasi simetris dan memiliki gaya tarik-menarik lemah yang menahannya, yang disebut gaya dispersi.

Ketika etana dicoba untuk larut dalam air, gaya tarik yang terbentuk antara gas dan cairan sangat lemah, sehingga sangat sulit bagi etana untuk berikatan dengan molekul air.

Karena alasan ini, kelarutan etana sangat rendah, meningkat sedikit saat tekanan sistem dinaikkan.

Kristalisasi etana

Etana dapat dipadatkan, menghasilkan pembentukan kristal etana yang tidak stabil dengan struktur kristal kubik.

Dengan penurunan suhu melebihi -183,2 ºC, struktur ini menjadi monoklinik, meningkatkan stabilitas molekulnya.

Pembakaran etana

Hidrokarbon ini, meskipun tidak banyak digunakan sebagai bahan bakar, dapat digunakan dalam proses pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida, air dan panas, yang direpresentasikan sebagai berikut:

2C ₂ H ₆ + 7O ₂ → 4CO ₂ + 6H ₂ O + 3120 kJ

Ada juga kemungkinan untuk membakar molekul ini tanpa oksigen berlebih, yang dikenal sebagai "pembakaran tidak sempurna", dan yang menghasilkan pembentukan karbon amorf dan karbon monoksida dalam reaksi yang tidak diinginkan, tergantung pada jumlah oksigen yang digunakan. :

2C ₂ H ₆ + 3O ₂ → 4C + 6H ₂ O + Panas

2C ₂ H ₆ + 4O ₂ → 2C + 2CO + 6H ₂ O + Panas

2C ₂ H ₆ + 5O ₂ → 4CO + 6H ₂ O + Panas

Di daerah ini, pembakaran terjadi melalui serangkaian reaksi radikal bebas, yang berjumlah ratusan reaksi berbeda. Misalnya, reaksi pembakaran tidak sempurna dapat membentuk senyawa seperti formaldehida, asetaldehida, metana, metanol, dan etanol.

Ini akan tergantung pada kondisi di mana reaksi terjadi dan reaksi radikal bebas yang terlibat. Etilen juga dapat dibentuk pada suhu tinggi (600-900 ° C), yang merupakan produk yang sangat diinginkan oleh industri.

Ethane di atmosfer dan di benda langit

Etana hadir di atmosfer planet Bumi dalam jejak, dan diduga manusia telah berhasil menggandakan konsentrasi ini sejak mereka mulai melakukan aktivitas industri.

Para ilmuwan berpikir bahwa sebagian besar keberadaan etana di atmosfer saat ini disebabkan oleh pembakaran bahan bakar fosil, meskipun emisi global etana telah menurun hampir setengahnya sejak teknologi produksi shale gas ditingkatkan (a sumber gas alam).

Spesies ini juga diproduksi secara alami oleh efek sinar matahari pada metana di atmosfer, yang bergabung kembali dan membentuk molekul etana.

Ethane ada dalam keadaan cair di permukaan Titan, salah satu bulan Saturnus. Ini terjadi dalam jumlah yang lebih besar di sungai Vid Flumina, yang mengalir lebih dari 400 kilometer menuju salah satu lautannya. Senyawa ini juga telah dibuktikan di komet, dan di permukaan Pluto.

Aplikasi

Produksi etilen

Penggunaan etana terutama didasarkan pada produksi etilen, produk organik yang paling banyak digunakan dalam produksi dunia, melalui proses yang dikenal sebagai perengkahan fase uap.

Proses ini melibatkan melewatkan umpan etana yang diencerkan dengan uap ke dalam tungku, dengan cepat memanaskannya tanpa oksigen.

Reaksi terjadi pada suhu yang sangat tinggi (antara 850 dan 900 ° C), tetapi waktu tinggal (waktu yang dihabiskan etana dalam tungku) harus singkat agar reaksi efektif. Pada suhu yang lebih tinggi, lebih banyak etilen yang dihasilkan.

Pembentukan kimia dasar

Etana juga telah dipelajari sebagai komponen utama dalam pembentukan bahan kimia dasar. Klorinasi oksidatif adalah salah satu proses yang diusulkan untuk mendapatkan vinil klorida (komponen PVC), menggantikan proses lain yang kurang ekonomis dan lebih rumit.

Pendingin

Akhirnya, etana digunakan sebagai zat pendingin dalam sistem kriogenik umum, juga menunjukkan kemampuan untuk membekukan sampel kecil di laboratorium untuk dianalisis.

Ini adalah pengganti yang sangat baik untuk air, yang membutuhkan waktu lebih lama untuk mendinginkan sampel halus, dan juga dapat menyebabkan terbentuknya kristal es yang berbahaya.

Risiko etana

-Ethane memiliki kemampuan untuk menyala, terutama saat berikatan dengan udara. Pada volume 3,0 hingga 12,5% etana di udara, campuran yang dapat meledak dapat terbentuk.

-Ini dapat membatasi oksigen di udara di mana ia ditemukan, dan karena alasan ini ia menghadirkan faktor risiko mati lemas bagi manusia dan hewan yang ada dan terpapar.

-Ethane dalam bentuk cairan beku dapat membakar kulit secara serius jika bersentuhan langsung dengannya, dan juga bertindak sebagai media kriogenik untuk benda apa pun yang disentuhnya, membekukannya dalam beberapa saat.

Uap etana cair lebih berat daripada udara dan terkonsentrasi di tanah, hal ini dapat menimbulkan risiko penyalaan yang dapat menghasilkan reaksi berantai pembakaran.

-Memasukkan etana dapat menyebabkan mual, muntah dan pendarahan internal. Menghirup, selain mati lemas, menyebabkan sakit kepala, kebingungan, dan perubahan suasana hati. Kematian akibat serangan jantung mungkin terjadi pada eksposur tinggi.

-Ini mewakili gas rumah kaca yang, bersama dengan metana dan karbon dioksida, berkontribusi terhadap pemanasan global dan perubahan iklim yang disebabkan oleh polusi manusia. Untungnya, bahan ini kurang berlimpah dan tahan lama dibandingkan metana, dan menyerap lebih sedikit radiasi daripada metana.

Referensi

1. Britannica, E. (nd). Ethane. Diperoleh dari britannica.com
2. Nes, GV (nd). Struktur kristal tunggal dan distribusi kerapatan elektron etana, etilen, dan asetilena. Dipulihkan dari rug.nl
3. Situs, G. (sf). Ethane: Sumber dan Sinks. Diperoleh dari sites.google.com
4. SoftSchools. (sf). Formula Etan. Dipulihkan dari softschools.com
5. Wikipedia. (sf). Ethane. Diperoleh dari en.wikipedia.org