Ethylene (công thức hóa học C2H4) được biết đến là một trong những loại khí sinh học được con người phát hiện đầu tiên vào năm 1917. Chúng là loại khí được sử dụng phổ biến trong đời sống hàng ngày, xuất hiện ngay trong gia đình. Vậy etilen là gì? Hãy cùng tìm hiểu định nghĩa, công thức cấu tạo, tính chất, điều chế và ứng dụng của hợp chất này nhé.
Etilen là gì?
Ethylene (hay còn gọi là Ethylene) là một loại khí có trong hydrocarbon. Đồng thời, Ethylene cũng là một anken (anken) đơn giản nhất với công thức hóa học C2H4 (hay CH2=CH2).
Nhắc đến Etilen, người ta sẽ nghĩ ngay đến công dụng làm chuối chín nhanh. Công dụng đầu tiên được biết đến của ethylene là khả năng kích thích quá trình chín của trái cây. Ngay sau đó, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu loại khí này và chứng minh rằng ethylene được tạo ra từ các thành phần thực vật, đặc biệt là trái cây.
Hiện nay, Ethylene C2H4 được sử dụng trong ngành công nghiệp nhựa để làm nguyên liệu điều chế Polyethylene. Đây là một hợp chất quan trọng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất.
-
Công thức phân tử: C2H4
-
Khối lượng phân tử: 28
-
Cấu trúc phân tử:
- Trong phân tử C2H4 có 1 liên kết đôi giữa 2 nguyên tử cacbon.
- Trong một liên kết đôi có một liên kết yếu. Liên kết này dễ bị phá vỡ trong các phản ứng hóa học.
- Hiđrocacbon mạch hở, phân tử có một liên kết đôi như etilen được gọi là anken, có công thức chung CnH2n với n ≥ 2.
Etilen có những tính chất vật lý nào?
Etilen là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí (d=28/29), ít tan trong nước. Ethylene cũng rất dễ cháy và có mùi xạ hương hơi ngọt.
Etilen ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong ete và một số dung môi hữu cơ.
Để nhận biết khí etilen người ta dùng các phương pháp sau:
-
Cho khí etilen đi qua dung dịch brom (dung dịch có màu da cam), nhận xét dung dịch brom mất màu.
-
Cho khí etilen đi qua dung dịch thuốc tím, nhận thấy dung dịch thuốc tím bị mất màu.
Tính chất hóa học của etilen
Etilen (C2H4) là một hiđrocacbon không no trong dãy đồng đẳng của anken. Etilen có thể phản ứng với nhiều chất ở nhiều dạng khác nhau như: Oxi, dung dịch brom, trùng hợp etilen C2H4,… Đây là chất khí có thể tham gia phản ứng ở nhiều dạng khác nhau.
Tính dễ cháy (Phản ứng với oxy)
-
Tương tự như metan, khi Etilen cháy hoàn toàn tạo ra khí cacbonic (CO2), hơi nước (H2O) và phản ứng tỏa nhiệt.
-
Phương trình phản ứng:
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O (nhiệt độ)
Phản ứng với dung dịch Brôm
Thí nghiệm: Cho khí etilen đi qua dung dịch brom có màu da cam trong ống nghiệm.
Hiện tượng:
- Ban đầu dung dịch brom có màu nhạt
- Sau khi dẫn khí etilen vào thì dung dịch brom mất màu.
Nhận xét: Etilen phản ứng được với dung dịch brom. Ta có phương trình phản ứng:
CH2= CH2 (k) + Br2 (dd) → Br – CH2 – CH2 – Br (l)
Phần kết luận:
- Do đó, liên kết yếu trong liên kết đôi bị phá vỡ và mỗi phân tử etilen đã kết hợp thêm một phân tử brom. Phản ứng trên gọi là phản ứng cộng.
- Ngoài nước brom, ở điều kiện thích hợp etilen còn phản ứng được với một số chất khác như hiđro, clo. Nói chung, các chất có liên kết đôi (tương tự như etilen) dễ dàng tham gia phản ứng cộng.
Phản ứng với clo
CH2 = CH2 + Cl2 → CH2=CH2Cl – HCl
Phản ứng cộng hiđro
C2H4 +H2 → C2H6
Phản ứng cộng axit
CH2= CH2 + HCl (khí) → CH3CH2Cl
C2H4 + HBr → C2H5Br
Phản ứng cộng nước (với điều kiện nhiệt độ và xúc tác axit)
C2H4 + H2O → C2H5OH
trùng hợp ngẫu nhiên
Ở điều kiện thích hợp (nhiệt độ, áp suất, xúc tác), liên kết yếu trong phân tử etilen bị phá vỡ dẫn đến hiện tượng các phân tử etilen kết hợp với nhau tạo thành phân tử có cùng kích thước và khối lượng. lượng rất lớn, gọi là polyEtilen (viết tắt là PE).
PE là chất rắn, không độc, không tan trong nước, là nguyên liệu quan trọng trong ngành nhựa.
… + CH2 = CH2 + CH2 = CH2 + CH2 = CH2 + … → … – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 –… (xúc tác điều kiện áp suất, nhiệt độ)
Đây được gọi là phản ứng trùng hợp.
Cách điều chế etilen?
Ethylene được điều chế và ứng dụng phổ biến nhất trong hai môi trường phổ biến: phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
Điều chế etilen trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm, etilen được điều chế bằng cách đun nóng etanol với axit sunfuric đặc theo sơ đồ:
CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O (H2SO4, nhiệt độ)
Điều chế etilen trong công nghiệp
Trong công nghiệp, Etilen được điều chế bằng cách tách hiđro từ ankan tương ứng hoặc bằng phản ứng cracking.
Xem thêm:
- xăng dầu là gì? Thành phần và ứng dụng nổi bật
- Benzen: Tính chất, cấu tạo và ứng dụng
Etilen có vai trò gì? Các ứng dụng nổi bật của Etilen
Ethylene được ứng dụng và có mặt trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống. Trong đó, ứng dụng của Etilen nổi bật nhất là trong các ngành đặc thù như sinh học, công nghiệp và nông nghiệp.
trong công nghiệp
Trong công nghiệp, etilen là nguyên liệu quan trọng được ứng dụng triệt để:
-
Công nghiệp tổng hợp polyme và nhiều chất hữu cơ khác.
-
Có thể tổng hợp nhiều chất hữu cơ thiết yếu khác nhau từ Etilen như etanol, Etilen glycol, v.v.
-
Ứng dụng trong sản xuất bao bì, dệt may, điện tử.
-
Nguyên liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng, chất phụ gia và chất kết dính.
-
Dùng cho ngành hóa dầu, dẫn xuất.
Trong nông nghiệp
-
Ethylene làm tăng sự phát triển của tế bào thực vật.
-
Được sử dụng trong việc kích thích sự nảy mầm và tăng trưởng của thực vật và cây cối.
-
Giúp tăng năng suất cây trồng, phục vụ cho ngành trồng trọt, chăn nuôi
-
Đặc biệt, ethylene được sử dụng để kích thích quá trình chín của trái cây.
trong sinh học
-
Ethylene và quá trình chín của trái cây: Dưới tác dụng của ethylene, trái cây chín nhanh hơn. Để làm chậm quá trình chín của quả, người ta hạn chế tổng hợp Etilen bằng cách rút dần khí này khi quả chín hoặc hạ nhiệt độ và giảm độ thoáng khí.
-
Ethylene và sự rụng: Sự rụng của các bộ phận của cây (hoa, quả, cành, lá) được bắt đầu bởi sự gãy thân. Sự gãy thân phụ thuộc vào tương quan của ethylene và auxin. Ethylene kích thích và auxin ức chế rụng.
-
Ethylene và hoạt động của nó: Ethylene và auxin cũng gây ra sự vận động cảm ứng ở thực vật, trong đó auxin hoạt động gián tiếp thông qua cảm ứng tổng hợp ethylene.
-
Ethylene và sự nảy mầm và đào thải của một số loài thực vật: Ethylene làm tăng tỷ lệ nảy mầm của một số loài thực vật. Đôi khi, ethylene được sử dụng để kích thích sự nảy mầm của khoai tây và hành tây.
-
Ethylene và sự kích thích ra hoa: Ethylene là một thành phần cơ bản trong các khối xây dựng của quá trình ra hoa. Ethylene đã được sử dụng để ức chế ra hoa trong một số trường hợp, tuy nhiên nó có tác dụng kích thích ra hoa ở dứa, xoài và vải. Đối với thực vật đơn tính, ethylene có khả năng thay đổi giới tính của hoa đang phát triển…
Phân biệt etilen với etan, axetilen
Để phân biệt đơn giản nhất các chất etilen, etan và axetilen ta cần chọn thuốc thử cho hiện tượng phân biệt giữa các chất.
Phân biệt etilen với etan
Để phân biệt hai bình chứa etan và etilen ta dùng thuốc thử là Br2. giải pháp
-
Chất làm mất màu dung dịch Br2 là etilen (CH2=CH2).
-
Chất không làm mất màu dung dịch Br2 là etan (CH3-CH3).
Phân biệt etilen với axetilen
Để phân biệt hai bình chứa etilen và axetilen ta dùng AgNO3/NH3 . có thể được sử dụng như một thuốc thử
-
C2H2 là ank-1-in (ankin có 3 đầu dãy) phản ứng với AgNO3/NH3 tạo kết tủa màu vàng nhạt.
Phương trình: CHO + 2AgNO3 + 2NH3 → CAg≡CAg + 2NH4NO3
-
C2H4 là anken không phản ứng với AgNO3/NH3
Bài tập etilen SGK hóa học 9 có lời giải
Từ những kiến thức về etilen ở trên các em sẽ vận dụng những kiến thức đó để giải một số bài tập cơ bản trong SGK hóa học 9 sau đây.
Giải bài 1 trang 119 SGK Hóa học 9
Tính số liên kết đơn, liên kết đôi giữa các nguyên tử cacbon trong các phân tử sau:
a) CH3–CH3.
b) CH2=CH2.
c) CH2=CH–CH=CH2.
Câu trả lời gợi ý:
a) CH3-CH3 có 1 liên kết CC.
b) CH2=CH2 có 1 liên kết đôi: C=C.
c) CH2=CH–CH=CH2 có 2 liên kết đôi: C=C; 1 liên kết đơn: C–C.
Giải bài 3 SGK Hóa 9 trang 119
Nêu phương pháp hoá học tách khí etilen ra khỏi khí metan để thu được khí metan tinh khiết.
Câu trả lời gợi ý:
Cho hỗn hợp đi qua dung dịch nước brom dư thì etilen phản ứng tạo thành đibromethane ở thể lỏng và chỉ có khí metan thoát ra.
CH2=CH2 + Br2 → Br–CH2–CH2–Br.
Giải bài 4 trang 119 SGK Hóa học 9
Để đốt cháy 4,48 lít khí etilen cần dùng:
a) Bao nhiêu lít oxi?
b) Có bao nhiêu lít không khí chứa 20% thể tích khí oxi? Biết thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
Câu trả lời gợi ý:
a) Phương trình đốt cháy etilen:
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
nC2H4 = 4,48/22,4 = 0,2 mol.
Theo phương trình: nO2 = 3 x nC2H4 = 0,2 x 3 = 0,6 mol.
VO2 = 0,6 x 22,4 = 13,44 lít.
b) Thể tích không khí = (13,44 x 100)/20 = 67,2 lít.
Bài viết trên đã cung cấp đầy đủ thông tin về định nghĩa, công thức cấu tạo, tính chất, điều chế và ứng dụng của etilen. Hi vọng những thông tin này sẽ giúp các bạn có thêm những kiến thức bổ ích và áp dụng chúng trong học tập cũng như trong thực tế.
