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乙烷（烷烴同系列中第二個(gè)成員）

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乙烷

烷烴同系列中第二個(gè)成員

乙烷（ethane）烷烴同系列中第二個(gè)成員，為最簡(jiǎn)單的含碳-碳單鍵的烴。分子式C2H6，結構式為CH3CH3。乙烷在某些天然氣中的含量為5%～10%，僅次于甲烷；并以溶解狀態(tài)存在于石油中。

基本信息

中文名	乙烷
引燃溫度℃	472
化學(xué)式	C2H6
熔點(diǎn)	-172 ℃
沸點(diǎn)	-88.6 ℃

展開(kāi)

發(fā)現簡(jiǎn)史

1834年邁克爾·法拉第首次使用電解乙酸鉀的方法制造了乙烷。他錯誤地以為這個(gè)反應的產(chǎn)物是甲烷，因此沒(méi)有繼續研究。

在1847年和1849年間阿道夫·威廉·赫爾曼·科爾貝和愛(ài)德華·弗蘭克蘭在維護有機化學(xué)理論的過(guò)程中通過(guò)使用金屬鉀還原丙腈和碘乙烷以及通過(guò)電解乙酸鹽的方法制造了乙烷。但是他們錯誤地以為這些反應的產(chǎn)物是甲基自由基，而不是甲基的二聚體乙烷。

1864年卡爾·肖萊馬校正了這個(gè)錯誤，他證明所有這些反應的產(chǎn)物都是乙烷。

物理性質(zhì)

構像

乙烷的交叉式構象

C H夾角為111.17，非109.5

乙烷的C-C單鍵可以自由旋轉，如果乙烷中的一個(gè)C原子不動(dòng)，另一個(gè)繞C-C單鍵自由旋轉，則一個(gè)C原子上的3個(gè)H相對于另一個(gè)C原子上的3個(gè)H可以有無(wú)數的空間排列。這種由于單鍵旋轉而產(chǎn)生的分子中的原子或基團在空間的不同排列形式叫做構象，每一個(gè)個(gè)構象就叫做一個(gè)構象異構體，由于C-C單鍵自由旋轉，乙烷可以有無(wú)數種構象，乙烷的優(yōu)勢構象是交叉式。這個(gè)時(shí)候2個(gè)C原子上的H距離最遠相互間的排斥力最小，因而分子內能最低也最穩定。內能最高的是重疊式，這時(shí)2個(gè)C上的H兩兩相對，相互間的排斥力最大，內能最高，最不穩定，其他的構象內能介于這兩者之間。在旋轉過(guò)程中，由于兩個(gè)甲基上的氫原子的相對位置不斷發(fā)生變化，這就形成了許多不同的空間排列方式。其中一種是一個(gè)甲基的氫原子正好處在另一個(gè)甲基的兩個(gè)氫原子之間的中線(xiàn)上。這種排布方式叫做交叉式構像。另一種是兩個(gè)碳原子上的各個(gè)氫原子正好處在相互對映的位置上。這種排布方式叫重疊構像。交叉式和重疊式是乙烷無(wú)數構像中的兩種極端情況。

乙烷單鍵的旋轉也并不是完全自由的。可以把這個(gè)能壘看作是克服氫原子的斥力，以及很可能還有由于碳氫原鍵電子云之間的斥力所需要的能量。重疊式由于前后兩個(gè)氫原子相距最近，以及碳氫鍵間8電子云斥力最大，所以能量最高，交叉式中C-H相距最遠，斥力最小，能量最低，是乙烷最有利的構像。

化學(xué)性質(zhì)

乙烷是低級烷烴的一種，能發(fā)生很多烷烴的典型反應

鹵化反應

在紫外光或熱（250～400℃）作用下，與氯反應得氯代烷

CHCH+Cl→CHCHCl+HCl

硝化反應

與硝酸或四氧化二氮（NO)進(jìn)行氣相（400～450℃）反應，生成硝基化合物（RNO）。這種直接生成硝基化合物的反應叫做硝化(nitration)，它在工業(yè)上是一個(gè)很重要的反應。它之所以重要是由于硝基烷烴可以轉變成多種其它類(lèi)型的化合物，如胺、羥胺、腈、醇、醛、酮及羧酸等。此外，硝基烷烴可以發(fā)生多種反應，故在近代文獻中有關(guān)硝基烷烴的應用的報道日益增多。在實(shí)驗室中采用氣相硝化法有很大的局限性，所以實(shí)驗室內主要通過(guò)間接方法制備硝基烷烴。氣相硝化法制備硝基烷烴，常得到多種硝基化合物的混合物。

CHCH+HONO→CHCHNO+HO

磺化及氯磺化

烷烴在高溫下與硫酸反應，和與硝酸反應相似，生成烷基磺酸，這種反應叫做磺化(sulfcmation)。

CHCH+HOSOH→CHCHSOH+HO

燃燒

乙烷能燃燒，即發(fā)生劇烈的氧化反應。完全燃燒時(shí)，反應物全被破壞，生成二氧化碳和水，同時(shí)放出大量熱。

2CHCH+7O→4CO+6HO

主要用途

裂解制造乙烯

在化學(xué)工業(yè)里乙烷主要用來(lái)通過(guò)蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯。與蒸汽混合被加到攝氏900度或以上的高溫時(shí)重的碳氫化合物裂解成輕的碳氫化合物，烷烴成為烯烴。相對于其它比較重的原材料而言乙烷在蒸汽裂解過(guò)程中相當大的部分成為乙烯，而比它重的化合物則會(huì )產(chǎn)生許多混合物，其中包括許多重的烯烴如丙烯、丁二烯以及芳香烴，降低乙烯的成分。

制冷劑

乙烷可以在冷凍設施中作為致冷劑使用。在科學(xué)研究中液態(tài)的乙烷在電子顯微技術(shù)中被用來(lái)使得含水量高的樣本透明化。薄的水層在快速沉浸到攝氏-150度或更低的液乙烷中時(shí)迅速凍結，不會(huì )形成晶體。這樣的迅速凍結不會(huì )像冰結晶時(shí)那樣會(huì )破壞液態(tài)水中軟物質(zhì)的結構。

生產(chǎn)工藝

來(lái)源：存在于石油氣、天然氣、焦爐氣及石油裂解氣中，經(jīng)分離而得。

1、從油田氣分離：油田氣或天然氣除主要含甲烷以外，還含有少量乙烷、丙烷或其他更多碳原子的烴，在天然氣中的含量約5%-10%，僅次于甲烷，經(jīng)分離可得乙烷。由天然氣深冷分離而得的液析液，是以乙烷、丙烷、丁烷為主要組分的輕質(zhì)烴類(lèi)混合物，其組成與天然氣的來(lái)源及分離加工溫度、壓力條件有關(guān)，典型組成為：乙烷37.6%、丙烷35.9%、丁烷11.6%、異丁烷3.9%、正戊烷3.1%、其他7.9%。

2、從煉廠(chǎng)氣分離：在各煉廠(chǎng)石油加工氣體中，除含有甲烷以外，還含有乙烷、丙烷以及碳四和碳五烴等，經(jīng)分離可得乙烷。

3、從裂解氣分離啊啊：用深冷法可以分出乙烷。

運輸與安全

運輸事項

乙烷泄漏報警器

危險貨物編號： 21009

UN編號： 1035

包裝類(lèi)別： O52

包裝方法：鋼質(zhì)氣瓶。

具體事項：密閉操作，全面通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓，嚴格遵守操作規程。操作人員應身穿防靜電工作服。遠離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統和

設備。防止氣體泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、鹵素接觸。在傳送過(guò)程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接，防止產(chǎn)生靜電。搬運時(shí)輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。采用剛瓶運輸時(shí)必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過(guò)車(chē)輛的防護欄板，并用三角木墊卡牢，防止滾動(dòng)。運輸時(shí)運輸車(chē)輛應配備相應品種和數量的消防器材。裝運該物品的車(chē)輛排氣管必須配備阻火裝置，禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設備和工具裝卸。嚴禁與氧化劑、鹵素等混裝混運。夏季應早晚運輸，防止日光曝曬。中途停留時(shí)應遠離火種、熱源。公路運輸時(shí)要按規定路線(xiàn)行駛，勿在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時(shí)要禁止溜放。

儲存事項

手持式乙烷報警器

儲存于陰涼、

通風(fēng)的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過(guò)30℃。應與氧化劑、鹵素分開(kāi)存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風(fēng)設施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備。

工程控制：生產(chǎn)過(guò)程密閉，全面通風(fēng)。

呼吸系統防護：一般不需要特殊防護，但建議特殊情況下，佩戴自吸過(guò)濾式防毒面具（半面罩）。

身體防護：穿防靜電工作服。

手防護：戴一般作業(yè)防護手套。

其他防護：工作現場(chǎng)嚴禁吸煙。避免長(cháng)期反復接觸。進(jìn)入罐、限制性空間或其它高濃度區作業(yè)，須有人監護。

職業(yè)接觸限值：前蘇聯(lián)MAC(mg/m)： 300

法規信息

化學(xué)危險物品安全管理條例(1987年2月17日國務(wù)院發(fā)布)，化學(xué)危險物品安全管理條例實(shí)施細則 (化勞發(fā)[1992] 677號)，工作場(chǎng)所安全使用化學(xué)品規定 ([1996]勞部發(fā)423號)等法規，針對化學(xué)危險品的安全使用、生產(chǎn)、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定；常用危險化學(xué)品的分類(lèi)及標志 (GB 13690-92)將該物質(zhì)劃為第2.1 類(lèi)易燃氣體。

參考資料

[1]

危險化學(xué)品安全管理條例 · 中華人民共和國中央人民政府門(mén)戶(hù)網(wǎng)站[引用日期2013-08-26]

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應用于多種領(lǐng)域的易燃氣體——乙烷

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