اتیلن چیست و چه کاربردهایی دارد؟
اتیلن یا اتن، سادهترین هیدروکربن غیر اشباع بوده و اولین عضو از گروه آلکنها است.
Ethylene ( اتیلن ) ، گازی بدون بو و بی رنگ و یک گاز هیدروکربنی با فرمول شیمیایی C2H4 است. به دلیل وجود این پیوند دوگانه، اتیلن ایزومر صورتبندی ندارد، یعنی دو نیمه مولکول نمیتوانند با چرخش حول پیوند دوگانه، صورتبندی خود را تغییر دهند. اتیلن دارای ساختمان مسطح بوده، زاویه بین دو اتصال کربن-هیدروژن، ۱۱۷ درجه است. یعنی مقداری بستهتر از زاویه ۱۲۰ درجه که برای هیبریداسیون sp2 مناسب است. اتیلن گازی بیرنگ و آتشگیر بهشمار میرود و در ترکیب نفت و گاز طبیعی یافت میشود. دانستنیهای روز در این خصوص به بهره وری بیشتر کمک می کند.
تاریخچه ی اتیلن
در سال ۱۷۹۵، اتیلن را گاز اولفین مینامیدند. اولین سنتز ترکیبات اتیلن (دی کلرو اتان) در سال ۱۷۹۵ توسط شیمیدان هلندی انجام شد.
در اواسط قرن ۱۹ به علت اینکه C2H4 یک هیدروژن از C2H5 اتیل کم داشت، پسوندهای ene (از ریشه یونانی) به آخر اتیل اضافه کرده و از آن به بعد گاز اولفین را اتیلن مینامند.
تا سال ۱۸۵۲ در متون علمی واژه اتیلن استفاده میشد. در سال ۱۸۶۶ «هافمن» شیمیدان آلمانی، سیستم نامگذاری هیدروکربنها را بر پایه آلکان بنا نهاد. و هر هیدروکربنی که از آلکان مربوطه دو هیدروژن کمتر داشت، آلکن با فرمول CnH2n و اگر چهار هیدروژن از آلکان مربوطه کم داشت آلکین CnH2n-2 نامیده میشود. طبق این نامگذاری، اتیلن به اتن تغییر نام یافت. انجمن بینالمللی شیمیدانها در سال ۱۸۹۲ این نام را وارد نامگذاری آیوپاک کردند و از آن تاریخ تا امروز، این نام در متون علمی و کتابهای درسی و … مورد استفاده قرار میگیرد.
جرم مولکولی این ترکیب ۰۵/۲۸گرم بر مول و چگالی آن ۲۶/۱ گرم بر لیتر است. قابلیت انحلال آن 250mL در یک لیتر آب صفر درجه است. نقطه ذوب آن °41.04K و نقطه جوش آن °169.4K و حد انفجارش ۲٫۷ تا ۳۶٪ در هواست.
مشخصات گاز اتیلن
- بی رنگ
- آتشزا
- با بویی اندک
- چگالی سبک تر از هوا
روش های تولید اتیلن
اتیلن در صنایع پتروشیمی با روش کراکینگ با بخار آب تولید میشود.
در این فرایند هیدروکربنهای گازی و محلولهای سبک هیدروکربن حاصل از نفت به مدت بسیار کوتاه در دمای ۹۵۰–۷۵۰ درجه سانتیگراد حرارت داده میشوند. عموماً در این واکنش هیدروکربنهای بزرگ به هیدروکربنهای کوچک شکسته شده، هیدروکربنهای اشباع با ازدستدادن هیدروژن به هیدروکربنهای غیر اشباع تبدیل میشوند.
محصول این واکنش مخلوطی از انواع هیدروکربنهاست که اتیلن عمدهترین آن است. مخلوط را بهوسیله متراکمسازی و تقطیر جز به جز جداسازی میکنند. روشهای دیگر، هیدروژندارکردن استیلن با استفاده از کاتالیزور و آبگیری از اتانول است.
کاربردهای اتیلن در صنعت کشاورزی
مقادیر گاز اتیلن در میوه ها می تواند به سطحی برسد که در آنها تغییرات فیزیولوژیکی رخ دهد. اثرات این گاز و رسیدن میوه نیز ممکن است تحت تأثیر گازهای دیگر مانند دی اکسید کربن و اکسیژن قرار گیرد و از میوه ای به میوه دیگر متفاوت باشد. میوه هایی مانند سیب و گلابی مقدار بیشتری از این گاز را منتشر می کنند که بر رسیده شدن آنها تأثیر می گذارد. سایر میوهها مانند گیلاس یا زغال اخته، مقدار بسیار کمی از این گاز را تولید میکنند و بنابراین بر فرآیند رسیدنشان تأثیری نمیگذارند.
اثر مهم این گاز بر روی میوه ها، تغییر در بافت (نرم شدن)، رنگ و سایر فرآیندها است. گاز اتیلن که به عنوان یک هورمون پیری برای گیاهان در نظر گرفته می شود، نه تنها بر رسیدن میوه تأثیر میگذارد، بلکه ممکن است باعث از بین رفتن گیاهان نیز گردد. این تاثیر معمولاً زمانی اتفاق میافتد که گیاه به نحوی آسیب ببیند. از دیگر اثرات گاز اتیلن˛ از بین بردن کلروفیل، شاخ و برگ گیاه و کوتاه و خم شدن ساقه ها (اپیناستی) است. این گاز وقتی برای تسریع زمان رسیدن میوه استفاده میشود، میتواند عامل خوبی باشد. اما سبزیجات را زرد میکند، به جوانهها آسیب میزند یا باعث بریدگی در گیاهان زینتی میشود.
شیوه استفاده از اتیلن در سردخانه برای میوه
باید در ابتدا بگوییم که استفاده از اتیلن برای هر میوه متفاوت است و باغداران و انبارداران باید به روش درست و دقیق از این ماده استفاده کنند. لذا برای میوه های مختلف لازم است از گاز اتیلن در دمای مشخصی در انبار پخش گردد و حتما دقت کنید اگر بیش از اندازه در فضا منتشر گردد سبب خراب شدن میوه ها می شود.
نکات مهم برای استفاده از گاز اتیلن برای میوه ها در سردخانه
- باید برای نگهداری از میوه، انبار حتما عایق حرارتی داشته باشد تا دما را توسط آن کنترل کند.
- انبار نگهداری میوه باید کاملا بسته و غیر قابل نفوذ باشد.
- انبار باید هم سیستم گرمایی و هم سرمایشی داشته باشد.
- میزان درجه سردخانه بهتراست ثابت باشد زیرا موجب عملکرد بهتر گاز اتیلن می گردد.
موارد مصرف و کاربرد اتیلن در صنایع گوناگون
این ماده در محصولات صنعتی زیادی مورد استفاده قرار میگیرد و تولید و صنعت ایرانی نیز از این کاربردها بی بهره نیست.
با برخی از موارد استفادی اتن را در اینجا آشنا میشویم:
مواد شیمیایی:
این گاز ماده اولیه برای چندین سنتز صنعتی است. به عنوان یک واسطه در صنایع شیمیایی و برای تولید پلاستیک استفاده می شود.
خوراکی و نوشیدنی:
مخلوط اتیلن و نیتروژن موجود در سیلندرها˛ برای کنترل رسیدن میوه ها، به ویژه میوه موز استفاده می شود. همچنین در کشاورزی برای تقویت رشد محصول کاربرد دارد. در این مورد ، گاز اتیلن را مستقیماً به داخل خاک تزریق می کنند.
شیشه:
از این گاز در تولید شیشه های مخصوص صنعت خودروسازی (شیشه خودرو) استفاده می شود.
پزشکی و درمان:
در پزشکی آن را به عنوان بی حس کننده بکار می گیرند.
تولید فلزات:
به عنوان گاز اکسی سوخت در برش فلز، جوشکاری و انتشاردهنده حرارتی با سرعت بالا کاربرد دارد.
پالایش نفت و گاز:
به عنوان عامل مایع کننده˛ به ویژه در کارخانه های مایع سازی گاز LNG استفاده می شود.
لاستیک و پلاستیک:
این گاز در استخراج لاستیک بکار می رود.
مضرات و اثرات مخرب اتیلن
استفاده از گاز اتیلن در کشاورزی برای تسریع رسیدن و تغییرات فیزیولوژیکی در میوهها و سبزیجات مزایای زیادی دارد، اما همچنین باید به مضرات و نکات توجه شود. در زیر به برخی از مضرات استفاده اتیلن در کشاورزی اشاره خواهیم کرد:
- فروریختگی میوهها و سبزیجات: اگر اتیلن به زیادی به میوهها و سبزیجات اضافه شود یا زمان استفاده نادرست باشد، میتواند منجر به فروریختگی و خرابی میوهها و سبزیجات شود.
- کاهش ارزش غذایی: استفاده بیش از حد از اتیلن میتواند به مدت طولانی موجب کاهش ارزش غذایی و ویتامینهای میوهها و سبزیجات شود.
- احتمال سمیت: استفاده نادرست از اتیلن ممکن است به میزان زیادی موجب تراکم گاز در محیط اطراف شود که ممکن است برای افراد حاضر در اطراف مخاطراتی به وجود آورد.
- آلودگی محیط زیست: استفاده از اتیلن به طور بیرویه و بدون کنترل ممکن است منجر به آلودگی محیط زیست، به ویژه در صورتی که تخلیه گازات به صورت نادرست صورت گیرد.
- تأثیرات بر سلامت انسان: در صورت استفاده نادرست و بدون رعایت اصول ایمنی، اتیلن ممکن است بر برخی افراد مخصوصاً با حساسیتهای خاص تأثیرگذار باشد و مشکلات سلامتی ایجاد کند.
- تأثیرات بر محیط زندگی جانوران: استفاده از اتیلن باید با دقت انجام شود، زیرا ممکن است بر برخی از جانوران و محیط زیست اثرات غیرمطلوبی داشته باشد.
به منظور جلوگیری از مشکلات و مضرات ناشی از استفاده اتیلن در کشاورزی، باید از این گاز با دقت و با رعایت دستورالعملها و استانداردهای مرتبط استفاده کرد و همچنین تأثیرات آن بر سلامت انسان و محیط زندگی را در نظر گرفت.
خطر اشتعال پذیری و شرایط نگهداری
در انبار ها و محیط های سربسته باید به طور مداوم و منظم برای پاکسازی هوا از هرگونه اتیلن˛ از فیلتر های مخصوص استفاده نمود. این فیلترها در کاهش و حفظ سطوح پایین این گاز موثرند. اتیلن در غلظت های بالا قابلیت انفجار دارد. در غلظت های بالاتر از ۲۷۰۰۰ قسمت در میلیون ppm، فقط یک جرقه می تواند آن را مشتعل کرده و باعث انفجار مرگبار شود. با این حال، در صورت استفاده از غلظت استاندارد این گاز و طبق دستورالعمل های تولیدکنندگان، می تواند از انفجار و خطرات جانبی جلوگیری نمود. سطح مورد نیاز برای اشتعال این گاز حدود ۲۰۰ برابر بیشتر از سطح لازم برای شروع کار است.
سعی کنید از ژنراتورهای استاندارد در محل مورد نظر که ۱۶۰۰ فوت مکعب یا بزرگتر (۴۵ متر مکعب) هستند استفاده کنید. هنگام استفاده از ژنراتور و کنسانتره˛ در اتاق هایی که ۱۶۰۰ فوت مکعب (۴۵ متر مکعب) یا بزرگتر هستند، هیچ حطری برای انفجار این گاز وجود ندارد.
اطلاعات ایمنی:
اتیلن تحریک کننده پوست و چشم نیست ولی تماس با اتیلن مایع ممکن است سبب یخ زدگی شدید شود. اتیلن بشدت اشتعال پذیر است.
مجتمع های تولیدکننده در ایران:
پتروشیمی امیرکبیر و پتروشیمی بندرامام، از مجتمع های تولید داخلی این ماده ی شیمیایی میباشند.