Điều chế C2H4 trong phòng thí nghiệm chính để chúng ta hiểu rõ cấu tạo, xây dựng phương án điều chế giúp tiết kiệm chi phí và thời gian. Mời các bạn cùng chuyên mục khám phá tìm hiểu qua bài viết dưới đây

Khái niệm về Etilen

Etilen, còn được gọi là Ethylene, là một dạng khí thuộc nhóm hidrocacbon, đồng thời là một loại anken (alkene) có cấu trúc đơn giản nhất.

Công thức hóa học của Etilen là C2H4, với công thức cấu tạo là CH2=CH2.

Các đặc điểm vật lý của Etilen

Etilen có những đặc điểm vật lý đáng chú ý. Ở điều kiện bình thường, khí Etilen không màu, không có mùi, hầu như không tan trong nước và nhẹ hơn không khí. Trong môi trường nhiệt độ cao, khi cháy, Etilen phát ra một hương thơm nhẹ.

Tính chất hóa học của Etilen

Etilen (C2H4) có khả năng phản ứng với nhiều hợp chất khác nhau để tạo ra các sản phẩm mới, chứng tỏ nó không thuộc nhóm các khí không tác dụng hóa học. Cấu trúc phân tử của Etilen chứa một liên kết đôi không vô cùng ổn định, dẫn đến việc dễ dàng phản ứng trong các phản ứng hóa học.

Một số phản ứng hóa học của Etilen

Phản ứng với oxi: Khi Etilen (C2H4) bị đốt trong không khí, nó phản ứng với oxi tạo ra nhiệt năng và tạo thành khí cacbon dioxit và nước.

Phương trình phản ứng:

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O + Nhiệt năng

Phản ứng cộng với Brom: Etilen (C2H4) tác động với brom dưới dạng dung dịch, gây mất liên kết đôi trong phân tử, là một ví dụ về phản ứng cộng.

Phương trình phản ứng:

CH2=CH2 + Br2 → Br–CH2–CH2–Br

Phản ứng trùng hợp: Etilen (C2H4) có khả năng tham gia các phản ứng trùng hợp để tạo thành chuỗi polymer PolyEtylen (PE).

Phương trình phản ứng trùng hợp:

…. + CH2=CH2 + CH2=CH2 + …. → …. – CH2–CH–CH2–CH2-….

Phương pháp điều chế C2H4 trong phòng thí nghiệm

Để hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của etilen (C2H4), ta có thể tiến hành nghiên cứu về việc sản xuất etilen trong môi trường thí nghiệm. Có thể thực hiện như sau:

Chuẩn bị hóa chất và dụng cụ

Để điều chế etilen trong môi trường thí nghiệm, cần chuẩn bị một số hóa chất và dụng cụ như sau: axit sulfuric đặc (H2SO4), etanol (C2H5OH), canxi cacbua (CaC2), palladium (Pd), đá bọt, cùng với các dụng cụ hỗ trợ như ống nghiệm, ống dẫn khí, bếp cồn, giá đỡ, kẹp và bình thủy tinh.

Có hai phương pháp để điều chế khí etilen trong môi trường thí nghiệm:

Phương pháp 1: Sử dụng etanol (C2H5OH)

Bắt đầu bằng cách đun hỗn hợp axit sulfuric đặc và etanol. Khi hỗn hợp đạt nhiệt độ khoảng 170°C, khí etilen (C2H4) sẽ được giải phóng. Để thu khí etilen một cách hiệu quả, có thể sử dụng phương pháp đẩy nước. Sau khi phản ứng kết thúc, cẩn thận lấy nắp ống nghiệm (chú ý không lật ngược ống để tránh mất khí), và bên trong sẽ là khí etilen (C2H4).

Phương trình phản ứng điều chế etilen từ etanol (C2H5OH):

C2H5OH → C2H4 + H2O (Xúc tác: axit sulfuric đặc, nhiệt độ 170°C)

Phương pháp 2: Sử dụng canxi cacbua (CaC2)

Trước tiên, sản xuất khí axetilen (C2H2) từ canxi cacbua. Sau đó, đưa khí axetilen phản ứng với khí hidro (H2) dưới tác dụng của xúc tác palladium (Pd) hoặc chì (Pb) để tạo thành etilen (C2H4).

Phản ứng điều chế etilen từ canxi cacbua (CaC2):

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

C2H2 + H2 → C2H4 (Xúc tác: Pd hoặc Pb)

Lưu ý:

Trong quá trình sản xuất Etilen trong môi trường phòng thí nghiệm, khí được tạo ra thường chứa một ít SO2 và CO2 do sử dụng H2SO4 trong quá trình điều chế. Để loại bỏ các tạp chất này, chúng ta có thể hướng khí qua dung dịch bông tẩm NaOH.

Khi phản ứng đang ở giai đoạn cao trào, việc thêm đá bọt vào hỗn hợp có thể được thực hiện để ngăn chất lỏng từ bên trong ống nghiệm trào ra bên ngoài đột ngột, đảm bảo an toàn cho quá trình thí nghiệm.

Ứng dụng của khí Etilen (C₂H₄) trong cuộc sống

Etilen (C2H4) đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống và công nghiệp với nhiều mục đích cụ thể:

• Sản xuất bao bì.
• Ngành dệt may.
• Tạo chất phủ và keo dính.
• Sử dụng như nhiên liệu đốt cháy trong lĩnh vực cơ khí.
• Làm nguyên liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng đa dạng.
• Chất cơ bản trong ngành sản xuất dầu khí và hóa dầu.
• Thúc đẩy tăng trưởng của thực vật, kích thích quá trình chín hoa quả.

Mặc dù Etilen (C2H4) có nhiều ứng dụng hữu ích, tuy nhiên, chất này cũng mang tính độc. Do đó, khi sử dụng cần phải duy trì lượng sử dụng hợp lý, đồng thời đảm bảo đeo đủ trang thiết bị bảo hộ và tuân thủ chặt chẽ các quy tắc an toàn.

Hy vọng với những chia sẻ của chúng tôi về điều chế c2h4 trong phòng thí nghiệm sẽ mang đến cho bạn đọc những thông tin hữu ích nhất