Cân bằng phản ứng trùng hợp của Etilen CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n

1. Etilen là gì?

Etilen là một hydrocarbon không no với công thức hóa học C2H4, còn gọi là etylen. Đây là một khí không màu, không mùi và không độc, thường tồn tại dưới dạng khí ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ và áp suất phòng thí nghiệm).

Etilen có vai trò quan trọng trong ngành hóa học và công nghiệp, với nhiều ứng dụng thiết yếu.

1. Sản xuất nhựa: Etilen là nguyên liệu chính trong sản xuất các loại nhựa polyethylene, bao gồm polyethylene mật độ thấp (LDPE) và polyethylene mật độ cao (HDPE), được ứng dụng rộng rãi trong ngành đóng gói và chế tạo đồ gia dụng.
2. Sản xuất hợp chất hữu cơ: Etilen là chất khởi đầu quan trọng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác như etanol, etilen oxit, và nhiều hợp chất hữu cơ khác.
3. Thực phẩm và bảo quản trái cây: Etilen được sử dụng để điều chỉnh quá trình chín và bảo quản trái cây và rau củ bằng cách tạo môi trường giàu etilen, kéo dài thời gian bảo quản.
4. Làm mát: Etilen cũng có thể được sử dụng làm chất làm lạnh trong các hệ thống làm mát.
5. Sản xuất sản phẩm hóa dầu: Etilen được dùng để sản xuất các sản phẩm hóa dầu khác như etilen glycol (EG) và polyethylene terephthalate (PET), dùng trong chế tạo chai nhựa và sợi polyester.

Tóm lại, etilen là một hợp chất hóa học quan trọng với nhiều ứng dụng thiết yếu trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

2. Tính chất hóa học của Etilen

Etilen (C2H4) là một hydrocarbon không no đơn giản nhưng sở hữu nhiều tính chất hóa học quan trọng. Dưới đây là các tính chất hóa học chính của etilen:

1. Phản ứng liên kết đôi: Etilen đặc trưng với liên kết đôi giữa hai nguyên tử carbon trong phân tử, liên kết này có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau.
2. Phản ứng cộng: Etilen tham gia vào các phản ứng cộng với các chất khác. Ví dụ, nó có thể phản ứng với halogen (như clo) để tạo ra hợp chất như cloroetan.
3. Phản ứng oxy hóa: Etilen có thể phản ứng với oxy để tạo thành etilen oxit (C2H4O), một hợp chất quan trọng trong sản xuất hóa chất và dược phẩm.
4. Phản ứng polymer hóa: Etilen có khả năng polymer hóa, tạo ra các polymer như polyethylene, dùng trong sản xuất túi ni-lông, chai nhựa và nhiều vật liệu nhựa khác.
5. Phản ứng axit: Etilen có thể phản ứng với axit để tạo ra các sản phẩm như etilen axetat, một este quan trọng.
6. Phản ứng thủy phân: Etilen cũng có thể trải qua phản ứng thủy phân trong nước để tạo ra ethanol (C2H5OH).

Tính chất hoá học của etilen khiến nó trở thành một chất nền quan trọng trong hóa học hữu cơ với nhiều ứng dụng thiết yếu trong ngành công nghiệp và sản xuất.

3. Cân bằng phản ứng trùng hợp Etilen CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n

Phản ứng trùng hợp etilen để tạo polyethylene (polythene) là một quá trình then chốt trong ngành công nghiệp nhựa. Để cân bằng phản ứng này, cần biết chính xác cân bằng hóa học của nó. Phản ứng trùng hợp etilen có thể được mô tả như sau:

n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n

Trong đó, 'n' đại diện cho số đơn vị lặp lại, tức số lượng etilen kết hợp để tạo thành polymer polyethylene. Để cân bằng phản ứng, cần xác định tỷ lệ giữa chất phản ứng (etilen) và sản phẩm (polyethylene).

Việc cân bằng hóa học yêu cầu tổng số nguyên tử của các nguyên tố trong phản ứng phải giữ nguyên, nghĩa là tổng số carbon và hydro trước và sau phản ứng phải bằng nhau. Ở đây, cần cân bằng số nguyên tử carbon (C) và hydro (H).

Bước 1: Xác định số lượng nguyên tử carbon (C) và hydro (H) ở mỗi bên của phản ứng.

• Bên trái (chất phản ứng): Mỗi phân tử etilen (C2H4) có 2 nguyên tử C và 4 nguyên tử H.
• Bên phải (sản phẩm): 'n' đơn vị lặp lại, mỗi đơn vị chứa 2 nguyên tử C và 4 nguyên tử H.

Bước 2: Thiết lập phương trình để cân bằng số lượng nguyên tử C và H.

• C: 2 (từ etilen) = 2n (từ polyethylene)
• H: 4 (từ etilen) = 4n (từ polyethylene)

Bước 3: Giải phương trình cân bằng để xác định giá trị của 'n'.

• C: 2 = 2n → n = 1
• H: 4 = 4n → n = 1

Để đạt cân bằng trong phản ứng trùng hợp etilen, bạn cần một đơn vị lặp lại, có nghĩa là một phân tử etilen sẽ tạo ra một đơn vị polymer polyethylene (-CH2-CH2-).

Ứng dụng của phản ứng trùng hợp etilen CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n là gì?

Phản ứng trùng hợp etilen (C2H4) để tạo ra polyethylene (-CH2-CH2-)n rất quan trọng trong công nghiệp và có nhiều ứng dụng khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng chính của polyethylene:

1. Bao bì và đóng gói: Polyethylene là loại nhựa phổ biến được dùng trong sản xuất bao bì như túi ni-lông, túi mua sắm, chai nhựa, hộp đựng thực phẩm, và màng bọc thực phẩm.
2. Ống và ống dẫn: Với tính cách nhiệt và chống ăn mòn tốt, polyethylene được dùng để sản xuất ống dẫn nước, khí đốt, dầu, và các loại ống dẫn khác.
3. Sản phẩm gia dụng: Polyethylene có mặt trong các sản phẩm gia dụng như thùng đựng, nồi, xà phòng, đồ chơi và các vật dụng hàng ngày khác.
4. Sản phẩm đồ chơi và thể thao: Được sử dụng trong sản xuất đồ chơi và vật dụng thể thao như bóng đá, bóng rổ và các sản phẩm ngoài trời khác.
5. Sản xuất thùng đá: Polyethylene với tính chất cách nhiệt tốt được dùng để sản xuất thùng đá và thùng chở hàng.
6. Vật liệu xây dựng: Nó cũng được dùng trong sản xuất vật liệu xây dựng như lá chắn nhiệt và vật liệu chống thấm.
7. Dược phẩm và y tế: Polyethylene chất lượng y tế được dùng trong sản xuất thiết bị y tế như bao bì y tế và ống dẫn y tế.
8. Sản xuất đồ nội thất ngoài trời: Polyethylene được dùng để làm đồ nội thất ngoài trời như ghế và bàn vì khả năng chống thời tiết và ăn mòn.

Như vậy, polyethylene, được tạo ra từ phản ứng trùng hợp etilen, là một vật liệu đa năng với nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và các ngành công nghiệp khác nhau.

5. Một số bài tập liên quan đến phản ứng trùng hợp etilen CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n kèm đáp án