乙烯是由兩個碳原子和四個氫原子組成的化合物。兩個碳原子之間以雙鍵連接。乙烯存在于植物的某些組織、器官中,是由蛋氨酸在供氧充足的條件下轉化而成的。乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、環氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸藥等乙烯,尚可用作水果和蔬菜的催熟劑,是一種已證實的植物激素。乙烯是世界上產量最大的化學產品之一,乙烯工業是石油化工產業的核心,乙烯產品占石化產品的75%以上,在國民經濟中占有重要的地位。世界上已將乙烯產量作為衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志之一。生理作用是:三重反應、促進果實成熟、促進葉片衰老、誘導不定根和根毛發生、打破植物種子和芽的休眠、抑制許多植物開花(但能誘導、促進菠蘿及其同屬植物開花)、在雌雄異花同株植物中可以在花發育早期改變花的性別分化方向等。
基本信息發現歷史
中國古代就發現將果實放在燃燒香燭的房子里可以促進采摘果實的成熟。19世紀德國人發現在泄露的煤氣管道旁的樹葉容易脫落。第一個發現植物材料能產生一種氣體,并對鄰近植物能產生影響的是卡曾斯乙烯,他發現橘子產生的氣體能催熟與其混裝在一起的香蕉。直到1934年甘恩(Gane)才首先證明植物組織確實能產生乙烯。隨著氣相色譜技術的應用,使乙烯的生物化學和生理學研究方面取得了許多成果,并證明在高等植物的各個部位都能產生乙烯,1966年乙烯被正式確定為植物激素。
發展現狀
隨著中國經濟的快速發展,中產階級生活水平得到了很大的提升,中國對乙烯衍生物市場終端產品的需求在快速增長;印度的市場需求也在同步增長,但基數相對較小。2010年,東北亞地區將成為世界乙烯需求量最大的地區乙烯,占全球乙烯市場需求比例由2000年的21%增長到35%;預計2014年中國乙烯需求將占世界總需求的36%。
前瞻產業研究院《2013-2017年中國乙烯行業深度調研與投資戰略規劃分析報告》顯示,雖然我國乙烯行業發展迅猛,在世界乙烯市場占有舉足輕重的地位,但依然有些不可規避的風險存在。
首先,市場競爭風險。中東乙烯企業主要以乙烷為原料生產乙烯可燃氣體報警器,該地區的乙烷成本很低,即使加上運費,也比美國、西歐和世界其他地區包括中國的成本低得多,具有相當強的競爭力。廉價的中東乙烯下游產品聚乙烯、乙二醇等大量涌入亞太和中國市場,必將對我國市場相關產品構成嚴重的威脅。
其次,環境保護風險。乙烯工業生產過程中存在一定程度的環境污染問題,但在當今的環保技術下,乙烯的生產會對大氣、水體造成一定程度的污染。隨著新建項目的陸續投產以及中國政府在未來出臺更為嚴格的環保標準,將對乙烯企業的環保工作提出更高的要求,企業存在因增加環保治理費用而使經營成本上升的風險。
此外還有石油進口風險。乙烯裝置的大量建設,也加大了對化工用油的需求。與中國面臨著石油短缺制約一樣,國內發展石化工業也面臨著資源制約矛盾,來國內原油產量一直在2億噸左右,遠低于石油需求的增長速度。隨著今后乙烯工業的發展,化工用油短缺的矛盾也將日益突出。
理化性質
分子結構
分子式:CH
結構簡式::CH=CH
正在加載乙烯分子比例模型
最簡式:CH。
乙烯有4個氫原子的約束,碳原子之間以雙鍵連接。所有6個原子組成的乙烯是共面。H-C-C角是121.3°;H-C-H角是117.4 °,接近120 °,為理想sp 2混成軌域。這種分子也比較僵硬:旋轉C=C鍵是一個高吸熱過程,需要打破π鍵,而保留σ鍵之間的碳原子。VSEPR模型為平面矩形 立體結構也是平面矩形。雙鍵是一個電子云密度較高的地區,因而大部分反應發生在這個位置。
EINECS登陸號:200-815-3。
物理性質
通常情況下,乙烯是一種無色稍有氣味的氣體,密度為1.256g/L,比空氣的密度略小,難溶于水,易溶于四氯化碳等有機溶劑。
外觀與性狀:無色氣體,略具烴類特有的臭味
。少量乙烯具有淡淡的甜味。
吸收峰:吸收帶在遠紫外區
pH:水溶液是中性
熔點(℃):-169.4
沸點(℃):-103.9
凝固點:-169.4℃
相對密度:0.00127
折射率:1.363
相對密度(水=1):0.61
相對蒸氣密度(空氣=1):0.99
飽和蒸氣壓(kPa):4083.40(0℃)
燃燒熱(kJ/mol):1411.0
臨界溫度(℃):9.2
臨界壓力(MPa):5.04
閃點(fp):無意義
引燃溫度(℃):425
爆炸上限%(V/V):36.95
爆炸下限%(V/V):2.74
溶解性:不溶于水,微溶于乙醇、酮、苯,溶于醚。溶于四氯化碳等有機溶劑。
化學性質
①常溫下極易被氧化劑氧化。如將乙烯通入酸性KMnO4溶液,溶液的紫色褪去,乙烯被氧化為二氧化碳,由此可用鑒別乙烯。
②易燃燒,并放出熱量,燃燒時火焰明亮,并產生黑煙。
CH═CH+3O→2CO+2HO
③烯烴臭氧化:
CH=CH+O,在鋅保護下水解→2HCHO
CH=CH+(1/2)O—→CH3—CHO
加成反應
CH═CH+Br→CHBr—CHBr(常溫下使溴水褪色)
CH═CH+HCl—→CH—CHCl(制氯乙烷)
CH═CH+H20—→CHCHOH(制酒精)
CH═CH+H—→CHCH
CH═CH+Cl→CHCl—CHCl
加成反應:有機物分子中雙鍵(或三鍵)兩端的碳原子與其他原子或原子團直接結合生成新的化合物的反應。
加聚反應
nCH═CH→-[CH—CH]- (制聚乙烯)
在一定條件下,乙烯分子中不飽和的C═C雙鍵中的一個鍵會斷裂,分子里的碳原子能互相形成很長的鍵且相對分子質量很大(幾萬到幾十萬)的化合物,叫做聚乙烯,它是高分子化合物。
這種由相對分子質量較小的化合物(單體)相互結合成相對分子質量很大的化合物的反應,叫做聚合反應。這種聚合反應是由一種或多種不飽和化合物(單體)通過不飽和鍵相互加成而聚合成高分子化合物的反應,所以又屬于加成反應,簡稱加聚反應。
最簡單的烯烴。分子式CH=CH 。少量存在于植物體內,是植物的一種代謝產物,能使植物生長減慢,促進葉落和果實成熟。無色易燃氣體。熔點-1699℃,沸點-1039.8℃。幾乎不溶于水,難溶于乙醇,易溶于乙醚和丙酮。
乙烯分子里的C=C雙鍵的鍵長是1.33×10 -10 米,乙烯分子里的2個碳原子和4個氫原子都處在同一個平面上。它們彼此之間的鍵角約為120°。乙烯雙鍵的鍵能是615千焦/摩,實驗測得乙烷C—C單鍵的鍵長是1.54×10 -10 米,鍵能348千焦/摩。這表明C=C雙鍵的鍵能并不是C—C單鍵鍵能的兩倍,而是比兩倍略少。因此,只需要較少的能量,就能使雙鍵里的一個鍵斷裂。這是乙烯的性質活潑,容易發生加成反應等的原因。
在形成乙烯分子的過程中,每個碳原子以1個2s軌道和2個2p軌道雜化形成3個等同的sp 2 雜化軌道而成鍵。這3個sp 2 雜化軌道在同一平面里,互成120°夾角。因此,在乙烯分子里形成5個σ鍵,其中4個是C—H鍵(sp 2 — s)1個是C—C鍵(sp 2 — sp 2 );兩個碳原子剩下未參加雜化的2個平行的p軌道在側面發生重疊,形成另一種化學鍵:π鍵,并和σ鍵所在的平面垂直。如:乙烯分子里的C=C雙鍵是由一個σ鍵和一個π鍵形成的。這兩種鍵的軌道重疊程度是不同的。π鍵是由p軌道從側面重疊形成的,重疊程度比σ鍵從正面重疊要小甲醇報警器,所以π鍵不如σ鍵牢固,比較容易斷裂,斷裂時需要的能量也較少。
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