הבדל בין מתאן לאיתן

2024 מְחַבֵּר: Alex Aldridge | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 13:39

הבדל מפתח – מתאן לעומת אתאן

מתאן ואיתן הם החברים הקטנים ביותר במשפחת האלקנים. הנוסחאות המולקולריות של שתי התרכובות האורגניות הללו הן CH₄ ו-C₂H_{6 בהתאמה. ההבדל העיקרי בין מתאן לאתאן הוא המבנה הכימי שלהם; מולקולת אתאן יכולה להיחשב כשתי קבוצות מתיל המחוברות כדימר של קבוצות מתיל. ההבדלים הכימיים והפיזיקליים האחרים נובעים בעיקר בשל הבדל מבני זה.}

מהו מתאן?

מתאן הוא החבר הקטן ביותר במשפחת האלקנים עם הנוסחה הכימית CH_{4 (ארבעה אטומי מימן קשורים לאטום פחמן אחד).זה נחשב למרכיב העיקרי של הגז הטבעי. מתאן הוא גז חסר צבע, חסר ריח וחסר טעם; ידוע גם כקרבן, גז ביצות, גז טבעי, פחמן טטרהידריד ומימן קרביד. ניתן להציתו בקלות, והאדים שלו קלים יותר מהאוויר.}

מתאן נמצא באופן טבעי מתחת לאדמה ומתחת לקרקעית הים. המתאן האטמוספרי נחשב לגז חממה. מתאן מתפרק ל-CH_{3– עם מים באטמוספירה.}

מה זה איתן?

אתאן הוא תרכובת גז חסרת צבע וחסרת ריח בטמפרטורה ולחץ סטנדרטיים. הנוסחה המולקולרית והמשקל המולקולרי שלו הם C₂H₆ ו-30.07 g·mol^{−1 בהתאמה. הוא מבודד מגז טבעי, כתוצר לוואי מתהליך זיקוק נפט.אתאן חשוב מאוד בייצור אתילן.}

מה ההבדל בין מתאן לאתאן?

מאפיינים של מתאן ואתאן

מבנה:

מתאן: הנוסחה המולקולרית של מתאן היא CH_4, והיא דוגמה למולקולה טטרהדרלית עם ארבעה קשרי C–H שוות ערך (קשרי סיגמא). זווית הקשר בין אטומי H-C-H היא 109.5^{0 וכל קשרי ה-C-H שווים, והיא שווה ל-108.70 pm.}

אתאן: הנוסחה המולקולרית של האתאן היא C₂H_{6,והוא פחמימן רווי מכיוון שהוא אינו מכיל קשרים מרובים.}

מאפיינים כימיים:

מתאן:

יציבות: מתאן הוא מולקולה יציבה מאוד מבחינה כימית שאינה מגיבה עם KMnO₄, K₂Cr ₂O₇, H₂SO₄ או HNO _{3 בתנאים רגילים.}

בעירה: בנוכחות עודף אוויר או חמצן, מתאן נשרף בלהבה כחולה-חוורת שאינה זוהרת המייצרת פחמן דו חמצני ומים. זוהי תגובה אקזותרמית ביותר; לכן, הוא משמש כדלק מצוין. בנוכחות לא מספיק אוויר או חמצן, הוא נשרף חלקית לגז פחמן חד חמצני (CO).

תגובות החלפה: מתאן מציג תגובות החלפה עם הלוגנים. בתגובות אלה, אטום מימן אחד או יותר מוחלפים במספר שווה של אטומי הלוגן וזה נקרא "הלוגן".” הוא מגיב עם כלור (Cl) וברום (Br) בנוכחות אור שמש.

תגובה עם קיטור: כאשר תערובת של מתאן וקיטור מועברת דרך ניקל מחומם (1000 K) הנתמך על משטח אלומינה, הוא יכול לייצר מימן.

פירוליזה: כאשר מתאן מחומם לכ-1300 K, הוא מתפרק לפחמן שחור ומימן.

אתן:

תגובות: גז אתאן (CH₃CH₃) מגיב עם אדי ברום בנוכחות אור ויוצר ברום-אתן, (CH ₃CH_{2Br) ומימן ברומיד (HBr). זוהי תגובת החלפה; אטום מימן באתאן מוחלף באטום ברום.}

CH₃CH₃ + Br₂ à CH₃ CH_{2Br + HBr}

בעירה: הבעירה המלאה של אתאן מייצרת 1559.7 קילו ג'ל/מול (51.9 קילו ג'ל/ג) של חום, פחמן דו חמצני ומים.

2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO ₂ + 6 H_{2O + 3120 kJ}

זה יכול להתרחש גם ללא עודף חמצן, ומייצר תערובת של פחמן אמורפי ופחמן חד חמצני.

2 C₂H₆ + 3 O₂ → 4 C + 6 H _{2O + energy}

2 C₂H₆ + 5 O₂ → 4 CO + 6 H _{2O + energy}

2 C₂H₆ + 4 O₂ → 2 C + 2 CO + 6 H_{2O + אנרגיה וכו'}

הגדרות:

תגובות החלפה: תגובת החלפה היא תגובה כימית הכוללת עקירה של קבוצה תפקודית אחת בתרכובת כימית והחלפתה בקבוצה תפקודית אחרת.

שימושים:

מתאן: מתאן משמש בתהליכים כימיים תעשייתיים רבים (כדלק, גז טבעי, גז טבעי נוזלי) והוא מועבר כנוזל מקורר.

אתאן: האיתן משמש כדלק למנועים וכחומר קירור למערכת בטמפרטורה נמוכה במיוחד. הוא נשלח בגלילי פלדה כגז נוזלי תחת לחץ האדים שלו.