Этилен, этен
В природе этот газ практически не встречается: он образуется в незначительных количествах в тканях растений и животных как промежуточный продукт обмена веществ. Попутно это — самое производимое органическое соединение в мире. Газ этилен служит сырьем для получения полиэтилена.
Свойства этилена
Этилен (другое название — этен ) — химическое соединение, описываемое формулой С2H4. В природе этилен практически не встречается. Это бесцветный горючий газ со слабым запахом. Частично растворим в воде (25,6 мл в 100 мл воды при 0°C), этаноле (359 мл в тех же условиях). Хорошо растворяется в диэтиловом эфире и углеводородах.
Этилен является простейшим алкеном (олефином). Содержит двойную связь и поэтому относится к ненасыщенным соединениям. Играет чрезвычайно важную роль в промышленности, а также является фитогормоном.
Сырье для полиэтилена и не только
Этилен — самое производимое органическое соединение в мире; общее мировое производство этилена в 2005 году составило 107 миллионов тонн и продолжает расти на 4–6% в год. Источником промышленного получения этилена является пиролиз различного углеводородного сырья, например, этана, пропана, бутана, содержащихся в попутных газах нефтедобычи; из жидких углеводородов — низкооктановые фракции прямой перегонки нефти. Выход этилена – около 30%. Одновременно образуется пропилен и ряд жидких продуктов (в том числе ароматических углеводородов).
Применение
Этилен является одним из базовых продуктов промышленной химии и стоит в основании ряда цепочек синтеза. Основное направление использования этилена — в качестве мономера при получении полиэтилена (наиболее крупнотоннажный полимер в мировом производстве). В зависимости от условий полимеризации получают полиэтилены низкого давления и полиэтилены высокого давления.
Этилен используют для ускорения созревания плодов — например, помидоров, дынь, апельсинов, мандаринов, лимонов, бананов; дефолиации растений, снижения предуборочного опадения плодов, для уменьшения прочности прикрепления плодов к материнским растениям, что облегчает механизированную уборку урожая.
Этьен хорошо растворяется в воде
Из курса химии вам известно, что при получении газообразных веществ в лаборатории собирать получаемый газ можно двумя способами: вытеснением воды и вытеснением воздуха. На рисунках 1–3 изображены приборы для получения и собирания различных газов.
Известно, что бутан — газ, без цвета, тяжелее воздуха и плохо растворим в воде Какие из приведённых на рисунках методов можно использовать для собирания бутана? Укажите, какое свойство бутана учитывается при использовании каждого способа.
Ответ запишите в таблицу.
| Метод собирания газа | Номер рисунка | Свойство газа |
| Вытеснение воздуха | ||
| Вытеснение воды |
Установка, позволяющая собрать газ методом вытеснения воздуха, показана на рисунке № 1. Таким образом можно собрать бутан ввиду того, что он тяжелее воздуха.
Установка, позволяющая собрать бутан методом вытеснения воды, показана на рисунке № 3. Таким образом можно собрать бутана ввиду того, что он плохо растворим в воде.
Ответ: Вытеснение воздуха — рисунок № 1 — тяжелее воздуха, вытеснение воды — рисунок № 3 — плохо растворим в воде.
Этьен хорошо растворяется в воде
Из курса химии вам известно, что при получении газообразных веществ в лаборатории собирать получаемый газ можно двумя способами: вытеснением воды и вытеснением воздуха.
На рисунках 1–3 изображены приборы для получения и собирания различных газов.
Известно, что пропан — газ, без запаха, тяжелее воздуха и мало растворимый в воде. Какие из приведённых на рисунках методов можно использовать для собирания пропана? Укажите, какое свойство пропана учитывается при использовании каждого способа.
Ответ запишите в таблицу.
| Метод собирания газа | Номер рисунка | Свойство газа |
| Вытеснение воздуха | ||
| Вытеснение воды |
Установка, позволяющая собрать газ методом вытеснения воздуха, показана на рисунке № 1. Таким образом можно собрать пропан ввиду того, что он тяжелее воздуха.
Установка, позволяющая собрать газ методом вытеснения воды, показана на рисунке № 3. Таким образом можно собрать пропан ввиду того, что он мало растворим в воде.
Ответ: Вытеснение воздуха — рисунок № 1 — тяжелее воздуха, вытеснение воды — рисунок № 3 — мало растворим в воде.
Как можно повлиять на растворимость веществ в воде
Растворы представляют собой однородные смеси. Однако есть растворы с другими жидкими, газообразными или даже твердыми веществами.
Максимальное количество вещества, которое может быть растворено в определенном количестве растворителя, образуя стабильную систему, называется растворимостью. В обычных условиях это всегда вопрос температуры и, возможно, давления. Любое количество вещества по отношению к количеству растворителя называется концентрацией.
Химическое равновесие
В обратимых реакциях, которые состоят не только из прямой, но и из обратной реакции, существует характерное соотношение исходных материалов и продуктов при постоянной температуре. В результате устанавливается равновесие, при котором скорость прямой и обратной реакции одинакова.
Растворение вещества в воде возможно до тех пор, пока концентрация вещества не достигнет предела растворимости. В этот момент образуется фаза нерастворенного материала. В случае твердых тел это почва.
Раствор может быть перенасыщен на короткое время, но избыток растворенного вещества быстро выпадет в осадок. Устанавливается динамическое равновесие, при котором вещество растворяется с той же скоростью, что и выходит из раствора, в результате раствор становится насыщенным.
Если температура и давление специально не указаны для растворимости, обычно применяются стандартные условия: температура 20-22 C, давление — 1 бар.
Следующие параметры могут влиять на растворимость вещества в воде:
Полярность
Вещества, состоящие из ионов или молекул, содержащих заряды, называются полярными. Молекулы без этих зарядов называются неполярными. Молекула воды полярна, потому что две ее молекулы водорода имеют положительный частичный заряд, а молекула кислорода имеет отрицательный заряд. Поскольку подобное растворяется в подобном, полярные вещества, такие как соли, более растворимы в воде, чем неполярные вещества, например, масло.
Температура
Температура прямо влияет на растворимость веществ. Когда вещество растворяется в воде, энергия либо выделяется, либо поглощается (в виде тепла). Первые процессы растворения называются экзотермическими, а вторые — эндотермическими. Если процесс эндотермический, растворимость вещества увеличивается с повышением температуры. Это верно для большинства твердых тел. В экзотермических процессах растворимость уменьшается с повышением температуры, что обычно свойственно газам.
Давление
Давление практически не влияет на растворимость твердых веществ в воде. С другой стороны, объем газов сильно зависит от давления. Поэтому их растворимость в воде напрямую зависит от давления. При этом действует следующее правило: чем выше давление, тем больше газа переходит в раствор.
Значение pH
Когда некоторые вещества растворяются, из молекул воды образуются ионы. Примером этого является хлор, который вызывает образование ионов H+ в воде. В зависимости от pH растворителя он может содержать больше ионов H+ или больше ионов OH-.
Чистая вода — нейтральный растворитель.
Соленость и наличие других веществ
На растворимость веществ также влияет то, содержатся ли в воде другие вещества. Однако не только концентрация одной соли может влиять на растворимость другой соли в воде, но, например, содержание солей может изменять растворимость газов. Кислород менее растворим в соленой воде, чем в пресной.
Вода как растворитель играет предельно важную роль далеко не только в плане нашего быта. Исследователи давно говорят, что данное волшебное соединение является основой для образования жизни вообще. И именно поэтому его наличие выступает обязательным условием для существования чего-то более сложного, нежели неживая природа.
Растворимость тех или иных химических элементов напрямую связана с существованием воды, так как она чаще всего выступает той средой, которая преобразует все вокруг себя и создает новые формы органической и неорганической материи.
Человек примерно на 70% состоит из воды (имеется ввиду кровь, межклеточная жидкость, плазма крови и прочие вещества), у большинства других существ этот показатель колеблется от 50 до 95%. Очевидно, что свойства данного соединения оказывают решающую роль на происходящие вокруг нас и внутри нас процессы синтеза, регенерации и многие другие.
Это универсальный растворитель, который буквально формирует окружающий мир, постоянно преображает и обновляет его!
Свойства воды как растворителя
Вода – сложное вещество, отличающееся многими уникальными характеристиками, которые нельзя встретить больше нигде.
Она способна растворить большую часть существующих в природе комплексных соединений, содержащих в своей структуре молекулы как с положительными, так и отрицательными ионами одновременно.
При проведении так называемых кинетических исследований все растворы также изготавливаются на основе H2O.
Яркий пример особенности воды – при схожести по своей структуре с метаном CH4, она имеет температуру кипения выше на целых 250 0 С!
Важную роль играет также ее способность выступать одновременно либо донором, либо акцептором частиц водорода, благодаря чему проходят многие химические процессы. Химия говорит нам еще и о том, что вода выступает идеальным растворителем для диссоциирующих соединений.
Интересно отметить, что по причине высокого уровня диэлектрической проницаемости, вода отлично экранирует электрические поля ионов друг от друга. Благодаря этому притяжение противоположно заряженных частиц в воде снижается примерно в 80 раз.
Какие вещества растворяются в воде
Даже если школьник ходит только в 3 класс, он наверняка может привести примеры материалов, которые боятся контакта с водой, или, другими словами, растворяются в ней и теряют свои свойства.
Вот перечень только некоторых веществ такого типа:
К хорошо растворимым относятся: соль, сахар, сода, хлориды, щелочные металлы и нитраты, а также бромиды. Воздух также претерпевает изменения при контакте с жидкой средой. Крахмал полностью растворим, спирт тоже.
Есть и такие материалы, которые являются нерастворимыми: сульфид меди, стекло, золото, керосин, серебро, растительный жир и многие другие. Правда, при некоторых условиях даже они не способны устоять от такого мощного воздействия.
В организме человека есть целая группа витаминов (С, В1, 2, 3(РР), В12 и другие), которые способны оказывать свое положительное воздействие на здоровье только в контакте с H2O. Это касается также и фолиевой кислоты, биотина и т. д.
Что не растворяется в воде
Существуют такие химические образования, которые не воспринимают воздействия воды в качестве растворителя совсем.
Хороший пример: углерод С, который находится в простом карандаше, многие металлы и сплавы, типа алюминия, а также золото, серебро, медь.
Такая ситуация складывается благодаря тому, что между молекулами и атомами нерастворимых веществ действуют сильные связи, которые водород разрушить не в состоянии. Полярное состояние молекулы также способствует большей прочности материала, который состоит из таких частиц.
Многие вещи, которые мы видим вокруг себя в быту, также являются нерастворимыми. Очень популярный пример – пластик.
В мировом океане плавает огромное пятно из пластикового мусора, которое ежегодно растет, и количество пластмассы там совершенно не желает уменьшаться естественным путем. Его не могут никак переработать, что очень плохо для всей экосистемы.
Именно поэтому экологи бьют тревогу и в ЕС уже сейчас планируется отказ от целлофановых пакетов, пластиковых стаканчиков и трубочек и тому подобные меры.
Значение воды как растворителя
Как уже упоминалось в начале статьи, рассматриваемые свойства воды являются ключевыми для всей живой и неживой природы нашей планеты.
Если бы она не обладала этими характеристиками, то большинство химических процессов на Земле, в живых организмах, в органической природе бы просто остановилось. Картинка такого мира была бы очень неутешительна – темная пустыня без признаков жизни.
Роль воды настолько огромна, что именно ее определение в далеких планетах и галактиках является для астрономов основным занятием в надежде когда-то отыскать там если не разумное существование, то хотя бы зачатки жизни.