Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.
Oetileno oueteno (nome daIUPAC) é unhidrocarburo do grupo dosalquenos coa fórmula C2H4 ou H2C=CH2. É un gas incoloro inflamable cun feble cheiro "doce ealmiscrado" cando é puro.[3] É o alqueno máis simple (hidrocarburo condobre enlace carbono-carbono), e o segundo hidrocarburoinsaturado máis simple despois doacetileno (C2H2).
O etileno é moi utilizado na industria química, e a súa produción mundial, que ascendeu a uns 109 millóns de toneladas en 2006, supera a de calquera outro composto orgánico.[4][5] O etileno é tamén unha importantehormona vexetal, utilizada en agricultura para forzar a maduración osfroitos.[6]
Descrición orbital dos enlaces entre o etileno e un metal de transición.
Este hidrocarburo está formado por catro átomos de hidróxeno unidos a dous carbonos, os cales están unidos entre si pordobre enlace. Os seis átomos da molécula están no mesmo plano. O ángulo H-C-H é de 117,4°, o que está preto dos 120° dun carbono conhibridación sp² ideal. A molécula é tamén relativamente ríxida: a rotación sobre o enlace C-C é un proceso de alta enerxía que require a rotura do enlace π.
O enlace π da molécula de etileno é responsable da súa útil reactividade. O dobre enlace é unha rexión de altadensidade de electróns, polo que é susceptible ao ataque deelectrófilos. Moitas reaccións do etileno son catalizadas por metais de transición, os cales se unen transitoriamente ao etileno usando orbitais π ou π*.
Como é unha molécula simple, o etileno é tamén espectroscopicamente simple. O seu espectro UV-visible aínda se usa como proba para métodos teóricos.[7]
A produción depolietileno consome máis da metade da produción mundial de etileno. O polietileno, tamén chamadopoliteno, é o plástico máis utilizado en todo o mundo, usado principalmente para fabricar láminas plásticas para empaquetado, e bolsas plásticas. Asalfa-olefinas lineares, producidas poroligomerización (formación de polímeros curtos) utilízanse comoprecursores,deterxentes,plastificantes,lubricantes sintéticos, aditivos, e tamén como co-monómeros na produción de polietilenos.[8]
O etileno sofre oxidación polopaladio para daracetaldehido. Esta conversión é un proceso industrial moi importante (10M kg/ano).[9] O proceso realízase por medio da complexación inicial do etileno cun centro Pd(II).
Un importante intermediario químico daalquilación con etileno é oetilbenceno, precursor doestireno. O estireno utilízase principalmente na produción depolistireno para empaquetado e illamento, e na goma deestireno-butadieno para pneumáticos e calzado. A menor escala, prodúcense etiltolueno, etilanilinas, 1,4-hexadieno, e alquilos dealuminio. Os produtos destes intermediarios son o polistireno,poliésteres insaturados eterpolímeros etilén-propileno.[10]
O etileno é desde hai moito tempo o principal precursor nonfermentativo doetanol. O método orixinal de produción implicaba a súa conversión adietil sulfato, seguida de hidrólise. O principal método utilizado desde mediados da década de 1990 é a hidratación directa do etileno catalizada porcatálise ácida sólida:[11]
O etileno pode serdimerizado a n-butenos utilizando un proceso con licenza de Lummus ou doIFP. O proceso Lummus produce n-butenos mixtos (principalmente2-butenos) mentres que o proceso do IFP produce1-buteno.
Un exemplo de uso do etileno é comoaxente anestésico (na proporción 85% etileno/15% oxíxeno).[12] Pode tamén utilizarse para adiantar a maduración de froitos, e como gas de soldadura.[8][13]
A produción global de etileno é crecente, e foi de 107 millóns de toneladas en 2005,[4] de 109 millóns en 2006,[14] de 138 millóns de toneladas en 2010 e de 141 millóns en 2011.[15] En 2010 o etileno era producido por polo menos 117 empresas en 55 países.[16] Para facer fronte ao continuo aumento da demanda de etileno, realizáronse grandes incrementos de produción nas plantas de produción en todo o mundo, especialmente noOriente Próximo e naChina.[16]
O etileno fabrícase na industriapetroquímica porcraqueamento de vapor (steam cracking). Neste proceso, os hidrocarburos líquidos lixeiros ou gasosos quéntase a 750–950 °C, o que induce a formación de numerosas reaccións deradicais libres, e seguidamente faise un inmediato arrefriamento para deter estas reaccións. Este proceso converte os hidrocarburos grandes noutros máis pequenos e provoca a súa insaturación. O etileno sepárase da complexa mestura resultante mediante unha repetida compresión edestilación. Nun proceso relacionado utilizado nasrefinerías de petróleo, os hidrocarburos de elevado peso molecular son craqueados con catalizadores deceolita. Os materiais máis pesados, como anafta e osgasóleos requiren podo menos dúas "torres de arrefriamento" situadas despois dos fornos de craqueamento para facer recircular agasolina derivada dapirólise e procesar a auga. Cando a se craquea unha mestura deetano epropano, soamente cómpre unha torre de arrefriamento de auga.[10]
As áreas dunha planta de produción de etileno son:
toda a corrente de gases craqueados fríos pasa á torre desmetanizadora. A corrente da parte superior da torre desmetanizadora consta de todo o hidróxeno emetano que estaba na corrente de gas craqueado. Esta corrente superior trátase crioxenicamente (−250 °F (−157 °C)) para separar o hidróxeno do metano. A recuperación do metano é esencial para un funcionamento económico da planta de etileno.
a corrente inferior da torre desmetanizadora pasa á torre desetanizadora. A corrente superior da torre desetanizadora consta de todas as moléculas C2 que estaban na corrente de gas craqueado. A corrente de moléculas C2 conténacetileno, o cal é explosivo por riba de 200 kPa.[17] Se a presión parcial de acetileno se cre que supera eses valores, a corrente de compostos C2 é parcialmente hidroxenada. Os C2 pasan a un fragmentador (splitter) de C2. O produto etileno extráese da parte superior da torre e o etano que procede do fondo do fragmentador é reciclado nos fornos para ser craqueado outra vez;
a corrente inferior da torre de desetanización pasa á torre despropanizadora. A corrente superior da torre despropanizadora consta de todos os compostos C3 que estaban na corrente de gas craqueado. Antes de facer pasar estes C3 ao fragmentador de C3, a corrente é hidroxenada para converter a mestura demetilacetileno epropadieno (aleno). Esta corrente é enviada ao fragmentador de C3. A corrente superior do fragmentador de C3 é o produto propileno e a corrente inferior é propano, o cal é enviado de novo ao forno para o seu craqueado ou utilizado como combustible.
A corrente inferior da torre de despropanización faise pasar á torre desbutanizadora. A corrente superior do desbutanizador consta de todos os compostos C4 que estaban na corrente de gas craqueado. A corrente inferior do desbutanizador (gasolina de pirólise lixeira) consta de todos os compostos que había na corrente de gas craqueado de 5 carbonos (C5) ou máis pesados.[10]
Como a produción de etileno é moi intensa enerxeticamente, dedícanse moitos esforzos a recuperar a calor do gas que sae dos fornos. A maioría da enerxía recuperada a partir do gas craqueado utilízase para orixinar unha corrente de alta presión. Esta corrente é á súa vez utilizada para mover as turbinas para a compresión do gas craqueado, e os compresores de refrixeración de propileno e de etileno. Unha planta de etileno, unha vez posta a funcionar, non precisa importar vapor para mover as súas turbinas de vapor. Unha planta de etileno típica a grande escala (que produza uns 0,7 miles de millóns de kg de etileno ao ano) usa un compresor de gas craqueado de 45 000 horsepower (34 000 kW), un compresor de propileno de 30 000 hp (22 000 kW), e un compresor de etileno de 15 000 hp (11 000 kW).
Aínda que o etileno ten un grande valor industrial, apenas se usa no laboratorio e, cando é necesario, normalmente mércase.[18] Porén, pode producirse por medio da deshidratación do etanol conácido sulfúrico ou en fase de gas conóxido de aluminio.[19]
Como todos os hidrocarburos, o etileno é un gas asfixiante e combustible. Foi utilizado como anestésico.[20] Está na lista da Axencia Internacional para a Investigación do Cancro (IARC), na que é considerado como uncarcinóxenodo grupo 3.
Unha vía de transdución de sinais do etileno. O etileno atravesa a membrana e únese a un receptor no retículo endoplasmático. O receptor libera o EIN2 reprimido. Este despois activa unha vía detransdución de sinais, que activa os xenes reguladores que finalmente desencadean unha resposta ao etileno. O ADN activado é transcrito a ARNm, o cal é despois traducido formando un encima funcional que se utiliza para a biosíntese do etileno.
O etileno funciona nas plantas como unhahormona.[21] Actúa a niveis de traza ao longo de toda a vida da planta estimulando ou regulando a maduración defroitos, a apertura dasflores, e aabscisión (caída) dasfollas.As cámaras de maduración comerciais utilizan "xeradores catalíticos" que fabrican gas etileno a partir dun líquido que conténetanol. Xeralmente, utilízase unha concentración do gas de 500 a 2.000 ppm, durante de 24 a 48 horas. Debe terse coidado de controlar os niveis dedióxido de carbono nas cámaras de maduración, xa que a maduración a altas temperaturas produce niveis altos de CO2.
O etileno xa se utilizaba no antigo Exipto, onde lle facían cortes aosfigos para estimular a súa maduración (as feridas na planta estimulan a produción de etileno nos tecidos da planta). Na antiga China queimabanincenso en habitacións pechadas para favorecer a maduración das peras. En 1864, descubriuse que o gas que se filtraba do sistema de alumeado público de gas das rúas causaba un crecemento máis lento, o retorcemento das plantas, e un engrosamento anormal dos talos.[21] En 1901, o científico ruso Dimitry Neljubow demostrou que o compoñente activo neses procesos era o etileno.[22] Sarah Doubt descubriu que o etileno estimulaba aabscisión en 1917.[23] Pero ata 1934 non se demostrou, grazas aos traballos de R. Gane, que as plantas sintetizaban etileno.[24] En 1935, Crocker propuxo que o etileno era ahormona vexetal responsable da maduración dos froitos e dasenescencia dos tecidos vexetativos.[25]
O etileno prodúcese esencialmente en todas as partes dunha planta superior, incluíndo follas, talos, raíces, flores, froitos,tubérculos, esementes. A produción de etileno está regulada por varios factores ambientais e do desenvolvemento. Durante a vida da planta, a produción de etileno é inducida durante certas etapas do crecemento como axerminación,maduración de froitos,abscisión das follas, e asenescencia das flores. A produción de etileno pode tamén ser inducida por diversos factores externos como as feridas mecánicas sufridas pola planta, estreses ambientais, e certos compostos químicos como aauxina e outros reguladores.[26]
O etileno biosintetízase a partir doaminoácidometionina que se converte enS-adenosil-L-metionina (SAM, tamén chamada Adomet) pola acción do encima Met adenosiltransferase. A SAM é despois convertida enácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) polo encimaACC sintase (ACS). A actividade da ACS determina a velocidade de produción de etileno, e, por tanto, a regulación deste encima é clave para a biosíntese de etileno. O paso final necesita oxíxeno e implica a acción do encimaACC-oxidase (ACO), anteriormente chamado encima formador de etileno (EFE). A biosíntese de etileno pode ser inducida polo propio etileno endóxeno ou exóxeno. A síntese do precursor ACC increméntase cando hai altos niveis deauxinas, e especialmenteácido indolacético (IAA) ecitocininas.
As plantas perciben o etileno por medio dunha familia de cincoproteínas transmembranadímeras como a proteína ETR1 enArabidopsis thaliana. Os receptores de etileno están codificados por moitos xenes noxenoma deArabidopsis e dotomate. As mutacións en calquera dos membros destafamilia xénica, que comprende os cinco receptores deArabidopsis e os polo menos seis do tomate, poden causar unha insensibilidade ao etileno.[27] Identificáronsesecuencias de ADN para os receptores de etileno en moitas outras especies de plantas e descubriuse unha proteína que se une ao etileno encianobacterias.[21]
Indutores biolóxicos e ambientais da formación de etileno
Factores ambientais ou externos como inundacións, seca, baixas temperaturas, feridas, e o ataque de patóxenos poden inducir a formación de etileno nas plantas. Cando os terreos quedan asolagados as raíces da planta sofren unha falta deoxíxeno (anoxia) que causa a síntese deácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC). O ACC é transportado ás partes superiores da planta e despois oxidado nas follas. O etileno producido causamovementos násticos (epinastia) nas follas, que quizais axudan a que a planta perda auga.[28]
Estimula a inclinación de partes da planta nos movementosnutacionais.
Inhibe o crecemento do talo e estimula a ampliación en largura do talo e células, e o crecemento de pólas laterais pasado o estadio de plántula (verresposta hiponástica).
Inhibe o crecemento do talo e o peche deestomas excepto nalgunhas plantas acuáticas ou que viven en zonas habitualmente asolagadas, como algunhas variedades de arroz, nas cales ocorre o contrario (conservando CO2 e O2).
O etileno acurta a vida comercial de moitos froitos ao adiantar amaduración dos froitos e a senescencia floral. O etileno acurta a vida comercial das flores cortadas e de plantas en testo ao acelerar a senescencia e abscisión floral. As flores e plantas que están suxeitas a estrés durante o seu transporte en barco, manexo ou almacenamento producen etileno causando unha significativa redución no seu número de flores. As flores afectadas polo etileno son, por exemplo, ocaravel,xeranio,petunia,rosa, entre moitas outras.[31]
O etileno pode causar perdas económicas significativas para os floristas, mercados, subministradores e cultivadores. Ideáronse varios xeitos de inhibir a produción de etileno, como inhibir a síntese de etileno e a percepción do etileno. A aminoetoxivinilglicina (AVG), oácido aminooxiacético (AOA), e os sales de prata son inhibidores do etileno.[32][33] Inhibir a síntese de etileno é menos efectivo para reducir as perdas despois da colleita, xa que o etileno procedente doutras fontes pode tamén afectar á planta. Ao inhibir a percepción do etileno, os froitos, plantas e flores non responden ao etileno producido endoxenamente nin ao procedente de fontes exóxenas. Entre os inhibidores da percepción do etileno están compostos que teñen unha forma similar á do etileno, pero non orixinan unha resposta ao etileno. Un exemplo destes inhibidores é o1-metilciclopropeno (1-MCP).
Os cultivadores comerciais debromeliáceas, entre eles os depiñas americanas, utilizan o etileno para inducir a floración. As plantas poden ser inducidas á floración ao tratalas co gas nunha cámara ou ao colocar unha pel deplátano preto da planta nunha área pechada.
A floración doChrysanthemum é atrasada polo gas etileno,[34] e os cultivadores atoparon que os "queimadores" que producen dióxido de carbono e os fumes dos escapes dos quentadores de invernadoiros ineficientes poden aumentar a concentración de etileno a 0,05 vpm (volumes por millón) causando un atraso da floración das colleitas comerciais.
O etileno é unligando enquímica organometálica. Un dos primeiros compostos organometálicos obtidos, osal de Zeise, é un complexo de etileno. Uns útiles reactivos que conteñen etileno son Pt(PPh3)2(C2H4) e Rh2Cl2(C2H4)4. Ahidroformilación catalizada porRh do etileno utilízase a escala industrial para producirpropionaldehido.
Algúns xeólogos e historiadores cren que o famosooráculo deDelfos da Grecia Antiga (aPitia) chegaba ao estado de transo por efecto do etileno que emanaba das fallas xeolóxicas do terreo onde se situaba otemplo de Apolo, onde estaba o oráculo, pero non todos os estudosos están de acordo en responsabilizar ao etileno.[35]
O descubridor do etileno parece que foiJohann Joachim Becher, que o obtivo ao quentaretanol con ácido sulfúrico;[36] este autor mencionou este gas na súa obraPhysica Subterranea (1669).[37]Joseph Priestley tamén menciona este gas na súa obraExperiments and observations relating to the various branches of natural philosophy: with a continuation of the observations on air (1779), na cal informa queJan Ingenhousz viu como un tal Sr. Enée sintetizaba etileno da mesma maneira en Ámsterdam en 1777 e que seguidamente o propio Ingenhousz tamén produciu o gas.[38] As propiedades do etileno estudáronas en 1795 catro químicosholandeses, Johann Rudolph Deimann, Adrien Paets van Troostwyck, Anthoni Lauwerenburgh e Nicolas Bondt, que atoparon que era diferente do gas hidróxeno e que contiña carbono e hidróxeno.[39] Este grupo tamén descubriu que o etileno podía ser combinado concloro para producir oaceite dos químicos holandeses, o1,2-dicloroetano; este descubrimento deulle o etileno o nome co que se coñecía daquela, que era,gas olefiante (gas que fai aceite.)[40]
A mediados doséculo XIX, empezou a usarse amplamente o sufixo-eno (unha raíz do grego antigo que se engadía ao final dos nomes femininos e que significaba "filla de") para referirse a unha molécula ou parte dela que contiña uns poucos átomos de hidróxeno menos que a molécula orixinal da que derivaba. Así,etileno (C2H4) significaba "filla doetilo" (C2H5). O nome etileno era utilizado neste sentido xa en 1852.
En 1866, o químico alemánAugust Wilhelm von Hofmann propuxo un sistema de nomenclatura de hidrocarburos no cal se utilizaban os sufixos -ano, -eno, -ino, -ona, e -uno para denominar os hidrocarburos con 0, 2, 4, 6, e 8 átomos de hidróxenos menos que os seusalcanos parentais.[41] Neste sistema, o etileno pasou a denominarseeteno. O sistema de Hofmann finalmente converteuse na base para a posterior nomenclatura de Xenebra aprobada polo Congreso Internacional de Químicos de 1892, que permaneceu como o núcleo da nomenclatura da actualIUPAC. Porén, daquela, o uso do nome etileno estaba firmemente arraigado, e seguiu tendo un amplo uso ata a actualidade, especialmente na industria química.
As regras de nomenclatura de 1979 da IUPAC facían unha excepción conservando o nome non sistemáticoetileno (en vez do sistemático eteno),[42] pero esta decisión foi cambiada nas regras de 1993,[43] nas que o nome designado pola IUPAC para este composto éeteno. De todos modos, o nome etileno é aínda amplamente utilizado, sobre todo na industria química.
↑Elschenbroich, C.; Salzer, A. (2006).Organometallics : A Concise Introduction (2nd ed.). Weinheim: Wiley-VCH.ISBN3-527-28165-7.
↑10,010,110,210,310,4Kniel, Ludwig; Winter, Olaf; Stork, Karl (1980).Ethylene, keystone to the petrochemical industry. New York: M. Dekker.ISBN0-8247-6914-7.
↑Naim Kosaric, Zdravko Duvnjak, Adalbert Farkas, Hermann Sahm, Stephanie Bringer-Meyer, Otto Goebel and Dieter Mayer in "Ethanol" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2011, Wiley-VCH, Weinheim.doi10.1002/14356007.a09_587.pub2
↑Korzun, Mikołaj (1986).1000 słów o materiałach wybuchowych i wybuchu. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej.ISBN83-11-07044-X.OCLC69535236.
↑Crimmins, M.T.; Kim-Meade, A.S. (2004). "Ethylene". En Paquette, L.Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. New York: Wiley.doi:10.1002/047084289.
↑Julius B. Cohen (1930).Practical Organic Chemistry (preparation 4). Macmillan.
↑Zimmermann, Heinz; Walz, Roland (2008). "Ethylene".Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH.doi:10.1002/14356007.a10_045.pub3.
↑Neljubov D. (1901). "Uber die horizontale Nutation der Stengel von Pisum sativum und einiger anderen Pflanzen".Beih Bot Zentralbl10: 128–139.
↑Doubt, Sarah L. (1917). "The Response of Plants to Illuminating Gas".Botanical Gazette63 (3): 209–224.JSTOR2469142.doi:10.1086/332006.
↑Gane R. (1934). "Production of ethylene by some fruits".Nature134 (3400): 1008.doi:10.1038/1341008a0.
↑Crocker W, Hitchcock AE, Zimmerman PW. 1935Similarities in the effects of ethlyene and the plant auxins. Contrib. Boyce Thompson Inst. 7. 231-48. Auxins Cytokinins IAA Growth substances, Ethylene
↑Yang, S. F., and Hoffman N. E. (1984). "Ethylene biosynthesis and its regulation in higher plants".Ann. Rev. Plant Physiol.35: 155–89.doi:10.1146/annurev.pp.35.060184.001103.
↑Bleecker, A.B., Esch, J.J., Hall, A.E., Rodríguez, F.I. and Binder, B.M. (1998) The ethylene-receptor family from Arabidopsis: structure and function. Philosophical Transactions of the Royal Society, London. B Biological Sciences. 353(1374), 1405–1412.[1]
↑Cockshull KE, Horridge JS (1978). "2-Chloroethylphosphonic Acid and Flower Initiation byChrysanthemum Morifolium Ramat. In Short Days and in Long Days".Journal of Horticultural Science & Biotechnology53 (2): 85–90.
↑Van Doorn, W. G. (2002). "Effect of ethylene on flower abscission: a survey".Annals of Botany89 (6): 689–693.PMID12102524.doi:10.1093/aob/mcf124.
↑van Berkel, N. (1987). "Injurious effects of low ethylene concentrations onChrysanthemum morifolium Ramat".Acta Hort. (ISHS)197: 43–52.[2]Arquivado 02 de xuño de 2018 enWayback Machine.
