ইথেন

পটাশিয়াম এসিটেট দ্রবণের উপর তড়িৎ বিক্রিয়া পরিচালনা করে মাইকেল ফ্যারাডে ১৮৩৪ সালে সর্বপ্রথম ইথেন সংশ্লেষন করেন। তিনি উৎপন্ন হাইড্রোকার্বন পদার্থকে মিথেন ভেবে ভুল করেন এবং এটা নিয়ে আর কোন গবেষণা করেন নাই। ^[৪]

১৮৪৭-১৮৪৯ সালের দিকে হারম্যান কোব এবং এডওয়ার্ড ফ্রাংল্যান্ড পটাশিয়াম ধাতুর সাথে প্রোপিওনাইট্রাইল (ইথাইল সায়ানাইড) বিয়োজন করে ইথেন প্রস্তুত করেন। ^[৫] তারাও এটাকে মিথাইল র‍্যাডিক্যাল ভেবে ভুল করেন। ১৮৬৪ সালে কার্ল স্কোর্ল্যামার এই ভুল সংশোধন করেন। তিনি প্রমাণ করেন এই সকল বিক্রিয়া ইথেনের জন্যই সংঘটিত হচ্ছে।.^[৬]

অজৈব রসায়নের IUPAC নামকরণ পদ্ধতি অনুসারে ইথেনের নামকরণ করা হয়েছে। ইথেন শব্দটি ইথ+এন দ্বারা গঠিত। ইথ দ্বারা অণুতে দুটি কার্বনের উপস্থিতি এবং এন দ্বারা তাদের মধ্যে একটি একক বন্ধন বোঝানো হয়েছে।

আদর্শ তাপমাত্রা এবং চাপে, ইথেন একটি বর্ণহীন, গন্ধহীন গ্যাস। এটির স্ফুটনাঙ্ক −৮৮.৫ °সে (−১২৭.৩ °ফা) এবং গলনাঙ্ক −১৮২.৮ °সে (−২৯৭.০ °ফা) । কঠিন ইথেন বিভিন্ন পরিবর্তনে বিদ্যমান। ^[৭] স্বাভাবিক চাপে ঠাণ্ডা হলে, প্রথম পরিবর্তনটি প্রদর্শিত হবে একটি প্লাস্টিকের স্ফটিক, কিউবিক সিস্টেমে স্ফটিক। এই ফর্মে, হাইড্রোজেন পরমাণুর অবস্থান স্থির নয়; অণুগুলি দীর্ঘ অক্ষের চারপাশে অবাধে ঘুরতে পারে। এই ইথেনকে ca. ৮৯.৯ K (−১৮৩.২ °সে; −২৯৭.৮ °ফা) নিচে ঠাণ্ডা করলে এটি মনোক্লিনিক মেটাস্টেবল ইথেন ২ ( স্পেস গ্রুপ P 21/n) এ পরিবর্তিত হয়। ^[৮] ইথেন পানিতে খুব কম দ্রবণীয়।

ইথেনের বন্ড প্যারামিটারগুলি মাইক্রোওয়েভ স্পেকট্রোস্কোপি এবং ইলেক্ট্রন ডিফ্র্যাকশন দ্বারা উচ্চ নির্ভুলতা পরিমাপ করা হয়েছে: r _C−C = 1.528(3) Å, r _C−H = 1.088(5) Å, এবং ∠CCH = 111.6(5)° মাইক্রোওয়েভ দ্বারা এবং r _C−C = 1.524(3) Å, r _C−H = 1.089(5) Å, এবং ∠CCH = 111.9(5)° ইলেকট্রন বিচ্ছুরণ দ্বারা (বন্ধনীতে থাকা সংখ্যাগুলি চূড়ান্ত অঙ্কের অনিশ্চয়তাকে উপস্থাপন করে)। ^[৯]

বায়ুমণ্ডলীয় এবং বহির্জাগতিক

পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে ইথেন একটি ট্রেস গ্যাস হিসাবে পাওয়া যায়। বর্তমানে সমুদ্রপৃষ্ঠে ০.৫ পিপিবি এর ঘনত্ব রয়েছে, ^[১০] যদিও আজকের বায়ুমণ্ডলে ইথেনের একটি উল্লেখযোগ্য অনুপাত থেকে এর প্রাক-ইন্ডাস্ট্রিয়াল ঘনত্ব প্রতি বিলিয়নের প্রায় ০.২৫ অংশ হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে যা জীবাশ্ম জ্বালানী হিসাবে উদ্ভূত হতে পারে। বৈশ্বিক ইথেনের পরিমাণ সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হয়েছে, সম্ভবত প্রাকৃতিক গ্যাস ক্ষেত্রগুলিতে জ্বলে উঠার কারণে। ^[১১] ১৯৮৪ থেকে ২০১০ সাল পর্যন্ত বিশ্বব্যাপী ইথেন নির্গমনের হার হ্রাস পেয়েছে, ^[১১] যদিও মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বেকেন ফর্মেশনে শেল গ্যাসের উৎপাদন বৃদ্ধি অর্ধেক হ্রাসকে আটকে দিয়েছে। ^{[১২] [১৩]}

যদিও ইথেন একটি গ্রিনহাউস গ্যাস, এটি মিথেনের তুলনায় অনেক কম পরিমাণে, এক দশকের তুলনায় মাত্র কয়েক মাসের জীবনকাল ^[১৪] এবং ভরের তুলনায় বিকিরণ শোষণে কম দক্ষ। প্রকৃতপক্ষে, ইথেনের গ্লোবাল ওয়ার্মিং সম্ভাবনা মূলত বায়ুমণ্ডলে মিথেনে রূপান্তরের ফলে। ^[১৫] একে চারটি দৈত্য গ্রহের বায়ুমণ্ডলে এবং শনির চাঁদ টাইটানের বায়ুমণ্ডলে একটি ট্রেস উপাদান হিসাবে সনাক্ত করা হয়েছে। ^[১৬]

মিথেন গ্যাসের উপর সূর্যের আলোক রাসায়নিক ক্রিয়া থেকে বায়ুমণ্ডলীয় ইথেন পাওয়া যায়। এছাড়াও এই বায়ুমন্ডলে উপস্থিত রয়েছে: ১৬০ এনএম এর চেয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনী ফোটন মিথেন অণুকে মিথাইল র্যাডিকেল এবং একটি হাইড্রোজেন পরমাণুতে ফটো-ডিসোসিয়েট করতে পারে। যখন দুটি মিথাইল র্যাডিকেল পুনরায় একত্রিত হয়, ফলাফলটি ইথেন হয়:

CH₄ → CH₃ • + • H

CH₃ • + •CH₃ → C₂H₆

পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে, হাইড্রোক্সিল র‌্যাডিকেল ইথেনকে মিথানল বাষ্পে রূপান্তরিত করে যার অর্ধ-জীবন প্রায় তিন মাস। ^[১৭]

ধারণা করা হয় যে টাইটানে এই পদ্ধতিতে উত্পাদিত ইথেন আবার চাঁদের পৃষ্ঠে বৃষ্টিপাত করে এবং সময়ের সাথে সাথে হাইড্রোকার্বন সমুদ্রে জমা হয়ে চাঁদের মেরু অঞ্চলের বেশিরভাগ অংশকে আবৃত করে। ২০০৭ সালের ডিসেম্বরে ক্যাসিনি প্রোব টাইটানের দক্ষিণ মেরুতে অন্তত একটি হ্রদ খুঁজে পেয়েছিল, যাকে এখন অন্টারিও ল্যাকাস বলা হয় কারণ হ্রদটি পৃথিবীর অন্টারিও হ্রদের অনুরূপ এলাকা (প্রায় ২০,০০০ কিমি^২) জুড়ে অবস্থিত। জুলাই ২০০৮ সালে উপস্থাপিত ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপিক ডেটার আরও বিশ্লেষণ ^[১৮] অন্টারিও ল্যাকাসে তরল ইথেনের উপস্থিতির জন্য অতিরিক্ত প্রমাণ পাওয়া যায়। ক্যাসিনি দ্বারা সংগৃহীত রাডার ডেটা ব্যবহার করে টাইটানের উত্তর মেরুতে আবিষ্কৃত হয়েছিল বেশ কয়েকটি উল্লেখযোগ্য বড় হাইড্রোকার্বন হ্রদ যা মধ্যে লিজিয়া মের এবং ক্রাকেন মেরে হচ্ছে দুটি বৃহত্তম হ্রদ। এই হ্রদগুলি প্রাথমিকভাবে তরল ইথেন এবং মিথেনের মিশ্রণে ভরাট বলে মনে করা হয়।

১৯৯৬ সালে, ধূমকেতু হায়াকুটাকে ইথেন সনাক্ত করা হয়েছিল, এবং তারপর থেকে অন্য কিছু ধূমকেতুতে সনাক্ত করা হয়েছে। এই দূরবর্তী সৌরজগতের উপাদানগুলিতে ইথেনের অস্তিত্ব ইথেনকে সৌর নীহারিকার একটি আদি উপাদান হিসাবে নিহিত করতে পারে যা থেকে সূর্য এবং গ্রহগুলি গঠিত হয়েছে বলে বিশ্বাস করা হয়।

২০০৬ সালে, NASA/Ames রিসার্চ সেন্টারের ডেল ক্রুইকশ্যাঙ্ক (একজন নিউ হরাইজনস সহ-তদন্তকারী) এবং তার সহকর্মীরা প্লুটোর পৃষ্ঠে ইথেনের বর্ণালী আবিষ্কারের ঘোষণা করেছিলেন। ^[১৯]

রসায়নাগারে কোব ইলেকট্রোলাইসিসের মাধ্যমে ইথেন প্রস্তুত করা হয়। এই পদ্ধতিতে এসিটেট লবণের জলীয় দ্রবণে তড়িৎবিশ্লেষণ চালনা করা হয়। এনোডে এসিটেট অক্সিডাইজড হয়ে কার্বন ডাই অক্সাইড এবং মিথাইল মুক্তমূলক উৎপাদন করে এবং এই উচ্চ শক্তি সম্পন্ন মিথাইল মুক্তমূলক পরস্পর যুক্ত হয়ে ইথেন তৈরী করে: −

CH₃COO⁻ → CH₃• + CO₂ + e⁻

CH₃• + •CH₃ → C₂H₆

আরেকটি পদ্ধতিতে এসেটিক এনহাইড্রাইড কে পার অক্সাইড দ্বারা বিয়োজিত করে ইথেন প্রস্তুত করা হয়]]

C₂H₅• + Cl₂ → C₂H₅Cl + Cl•

Cl• + C₂H₆ → C₂H₅• + HCl

যেহেতু হ্যালোজেনেটেড ইথেনগুলি আরও ফ্রি র্যাডিকাল হ্যালোজেনেশনের মধ্য দিয়ে যেতে পারে, এই প্রক্রিয়াটির ফলে বেশ কয়েকটি হ্যালোজেনেটেড উৎপাদের মিশ্রণ ঘটে। রাসায়নিক শিল্পে, কোনো নির্দিষ্ট দুই-কার্বন হ্যালোআলকেন উৎপাদনের জন্য আরও নির্দিষ্ট রাসায়নিক বিক্রিয়া ব্যবহার করা হয়।

দহন

ইথেনের পূর্ণাঙ্গ দহনের ফলে ১৫৫৯.৭ kJ/mol বা ৫১.৯ kJ/g তাপ এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ও পানি উৎপন্ন হয়।

2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O + ৩১২০ kJ

এই বিক্রিয়া ধাপে ধাপে সংঘটিত হয়ঃ

C₂H₅• + O₂ → C₂H₅OO•

C₂H₅OO• + HR → C₂H₅OOH + •R

C₂H₅OOH → C₂H₅O• + •OH

C₂H₅O• → CH₃• + CH₂O

দহন একটি জটিল সিরিজ ফ্রি-র্যাডিকাল বিক্রিয়া দ্বারা ঘটে। ইথেন দহনের রাসায়নিক গতিবিদ্যার কম্পিউটার সিমুলেশনে শত শত বিক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে। ইথেন দহনে বিক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ সিরিজ হল অক্সিজেনের সাথে একটি ইথাইল র‌্যাডিক্যালের সংমিশ্রণ, এবং পরবর্তীতে পারঅক্সাইডের ইথক্সি এবং হাইড্রক্সিল র‌্যাডিকেলে পরিণত হওয়া।

অসম্পূর্ণ দহনের ফলে এসিটাল্ডিহাইড, মিথেন, মিথানল এবং ইথানল উৎপন্ন হয়।

C₂H₅• + O₂ → C₂H₄ + •OOH

বাধা

একটি মোচড়ানো বন্ধন সম্পর্কে একটি আণবিক অবকাঠামো ঘোরানোর জন্য সাধারণত শক্তির প্রয়োজন হয়। একটি ৩৬০° বন্ধন ঘূর্ণন উত্পাদন করার জন্য সর্বনিম্ন শক্তিকে ঘূর্ণন বাধা বলা হয়।

ইথেন এই ধরনের একটি ঘূর্ণন বাধার একটি ক্লাসিক, সহজ উদাহরণ দেয়, কখনও কখনও একে "ইথেন বাধা" বলা হয়। এই বাধার প্রথম দিকের পরীক্ষামূলক প্রমাণের মধ্যে ইথেনের এনট্রপি মডেলিং করে পাওয়া যায়। ^[২০] তাত্ত্বিক পদ্ধতিগুলি যেগুলি একটি উপযুক্ত সূচনা বিন্দু (অর্থোগোনাল অরবিটাল) ব্যবহার করে খুঁজে পায় যে হাইপারকনজুগেশন হল ইথেন ঘূর্ণন বাধার উৎপত্তির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কারণ। ^{[২১] [২২]}

১৮৯০-৯১ সাল পর্যন্ত, রসায়নবিদরা পরামর্শ দিয়েছিলেন যে ইথেন অণুগুলি একে অপরের থেকে অণুর দুটি প্রান্তের সাথে স্তব্ধ রূপকে পছন্দ করে। ^{[২৩] [২৪] [২৫] [২৬]}

মিথেনের পরে, ইথেন প্রাকৃতিক গ্যাসের দ্বিতীয় বৃহত্তম উপাদান। বিভিন্ন গ্যাস ক্ষেত্র থেকে প্রাপ্ত প্রাকৃতিক গ্যাস ইথেনের পরিমাণ ০১% কম থেকে থেকে ০৬% এর বেশি হতে পারে। ১৯৬০ এর আগে, ইথেন এবং বৃহত্তর অণুগুলি সাধারণত প্রাকৃতিক গ্যাসের মিথেন উপাদান থেকে আলাদা করা হত না, তবে মিথেনের সাথে জ্বালানী হিসাবে পুড়িয়ে ফেলা হত। বর্তমানে, ইথেন একটি গুরুত্বপূর্ণ পেট্রোকেমিক্যাল ফিডস্টক এবং বেশিরভাগ উন্নত গ্যাস ক্ষেত্রে প্রাকৃতিক গ্যাসের অন্যান্য উপাদান থেকে আলাদা করা হয়। ইথেনকে পেট্রোলিয়াম গ্যাস থেকেও আলাদা করা যেতে পারে, যা পেট্রোলিয়াম পরিশোধনের উপজাত হিসাবে উত্পাদিত বায়বীয় হাইড্রোকার্বনের মিশ্রণ।

ইথেনকে ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় তরলীকৃত করে মিথেন থেকে সবচেয়ে দক্ষতার সাথে আলাদা করা হয়। বিভিন্ন হিমায়ন কৌশল বিদ্যমান: বর্তমানে ব্যাপক ব্যবহারে সবচেয়ে লাভজনক প্রক্রিয়া একটি টার্বোএক্সপ্যান্ডার নিয়োগ করে এবং প্রাকৃতিক গ্যাসের ৯০% এরও বেশি ইথেন পুনরুদ্ধার করতে পারে। এই প্রক্রিয়ায়, একটি টারবাইনের মাধ্যমে ঠাণ্ডা গ্যাস প্রসারিত হয়, যা তাপমাত্রাকে প্রায় −১০০ °সে (−১৪৮ °ফা) এ কমিয়ে দেয়। । এই নিম্ন তাপমাত্রায়, বায়বীয় মিথেনকে পাতনের মাধ্যমে তরলীকৃত ইথেন এবং ভারী হাইড্রোকার্বন থেকে আলাদা করা যায়। আরও পাতন তারপর প্রোপেন এবং ভারী হাইড্রোকার্বন থেকে ইথেনকে আলাদা করে।

রাসায়নিক কারখানাগুলোতে ইথিন (ইথিলিন) উৎপাদনে ইথেন ব্যবহার করা হয়। ইথেনের প্রধান ব্যবহার হল বাষ্প ক্র্যাকিং দ্বারা ইথিলিন (ইথিন) উৎপাদন করা। যখন বাষ্প দিয়ে মিশ্রিত করা হয় এবং খুব উচ্চ তাপমাত্রায় (৯০০ °C বা তার বেশি) ভারী হাইড্রোকার্বন হালকা হাইড্রোকার্বনে ভেঙে যায় এবং স্যাচুরেটেড হাইড্রোকার্বন অসম্পৃক্ত হয়ে যায়। ইথেন ইথিলিন উৎপাদনের জন্য অনুকূল কারণ ইথেনের বাষ্প ক্র্যাকিং ইথিলিনের জন্য মোটামুটি নির্দিষ্ট, যখন ভারী হাইড্রোকার্বনের বাষ্প ক্র্যাকিং একটি ক্ষীণ পণ্যের মিশ্রণ ইথিলিন পাওয়া যায় এবং ভারী অ্যালকেনেস (ওলেফিন) সমৃদ্ধ, যেমন প্রোপেন (প্রপিলিন , কিন্তু) এবং সুগন্ধি হাইড্রোকার্বনে ।

পরীক্ষামূলকভাবে, ইথেন অন্যান্য পণ্য রাসায়নিকের জন্য একটি ফিডস্টক হিসাবে তদন্তাধীন। ইথেনের অক্সিডেটিভ ক্লোরিনেশন দীর্ঘকাল ধরে ইথিলিন ক্লোরিনেশনের চেয়ে ভিনাইল ক্লোরাইডের জন্য একটি সম্ভাব্য অধিক লাভজনক পথ বলে মনে হয়েছে। এই বিক্রিয়া তৈরির জন্য অনেক প্রক্রিয়া পেটেন্ট করা হয়েছে, কিন্তু ভিনাইল ক্লোরাইড এবং ক্ষয়কারী বিক্রিয়া অবস্থার জন্য দুর্বল নির্বাচনযোগ্যতা (বিশেষত, ৫০০ °C-এর বেশি তাপমাত্রায় হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ধারণকারী বিক্রিয়া মিশ্রণ) তাদের বেশিরভাগের বাণিজ্যিকীকরণকে নিরুৎসাহিত করেছে। বর্তমানে, INEOS জার্মানির Wilhelmshaven- এ ১০০০ t/a ( বার্ষিক টন ) ইথেন-টু-ভিনাইল ক্লোরাইড পাইলট প্ল্যান্ট পরিচালনা করে।

একইভাবে, সৌদি আরবের ফার্ম সাবিক ইয়ানবুতে ইথেন অক্সিডেশনের মাধ্যমে অ্যাসিটিক অ্যাসিড তৈরি করতে ৩০,০০০ টন/বছর প্ল্যান্ট নির্মাণের ঘোষণা দিয়েছে। এই প্রক্রিয়ার অর্থনৈতিক কার্যকারিতা সৌদি তেলক্ষেত্রের কাছে পাওয়া ইথেনের কম খরচের উপর নির্ভর করতে পারে এবং এটি বিশ্বের অন্য কোথাও মিথানল কার্বনাইলেশনের সাথে প্রতিযোগিতামূলক নাও হতে পারে।

ক্রায়োজেনিক রেফ্রিজারেশন সিস্টেমে ইথেনকে রেফ্রিজারেন্ট হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। অনেক ছোট স্কেলে, বৈজ্ঞানিক গবেষণায়, তরল ইথেন ক্রিও-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপির জন্য পানি-সমৃদ্ধ নমুনাগুলিকে ভিট্রিফাই করতে ব্যবহৃত হয়। পানির একটি পাতলা ফিল্ম দ্রুত তরল ইথেনে −১৫০ °C এ নিমজ্জিত হয় বা তার চেয়ে বেশি ঠাণ্ডা পানির স্ফটিকের জন্য খুব দ্রুত জমে যায়। ধীরে ধীরে হিমায়িত করার পদ্ধতিগুলি ঘন বরফের স্ফটিক তৈরি করতে পারে, যা নমুনাগুলিকে ক্ষতিগ্রস্ত করে নরম কাঠামোকে ব্যাহত করতে পারে এবং ডিটেক্টরে পৌঁছানোর আগে ইলেক্ট্রন রশ্মিকে ছড়িয়ে দিয়ে ছবির গুণমান হ্রাস করতে পারে।

ম্যান এনার্জি সলিউশনস বর্তমানে টু-স্ট্রোক ডুয়াল ফুয়েল ইঞ্জিন (B&W ME-GIE) তৈরি করে যা সামুদ্রিক ডিজেল তেল এবং ইথেন উভয়েই চলতে পারে।

ঘরের তাপমাত্রায়, ইথেন একটি অত্যন্ত দাহ্য গ্যাস। আয়তনের ভিত্তিতে ৩.০%-১২.৫% এ বাতাসের সাথে মিশালে এটি একটি বিস্ফোরক মিশ্রণ তৈরি করে।

যেখানে ইথেন একটি ক্রায়োজেনিক তরল হিসাবে সংরক্ষণ করা হয় সেখানে কিছু অতিরিক্ত সতর্কতা প্রয়োজন। তরল ইথেনের সাথে সরাসরি যোগাযোগের ফলে মারাত্মক হিমদংশন হতে পারে। যতক্ষণ না তারা ঘরের তাপমাত্রায় উষ্ণ হয়, তরল ইথেন থেকে আসা বাষ্পগুলি বাতাসের চেয়ে ভারী হয় এবং মেঝে বা মাটি বরাবর প্রবাহিত হতে পারে, নিচু জায়গায় জড়ো হতে পারে; যদি বাষ্পগুলি একটি ইগনিশন উত্সের মুখোমুখি হয় তবে রাসায়নিক বিক্রিয়াটি ইথেনের উত্সে ফিরে যেতে পারে যেখান থেকে তারা বাষ্পীভূত হয়েছিল।

ইথেন অক্সিজেনকে স্থানচ্যুত করতে পারে এবং শ্বাসরোধের ঝুঁকিতে পরিণত হতে পারে। ইথেন কোন পরিচিত তীব্র বা দীর্ঘস্থায়ী বিষাক্ত ঝুঁকি তৈরি করে না। এটি একটি কার্সিনোজেন নয়। ^[২৭]

• Kolbe, Hermann (১৮৫০)। "Researches on the electrolysis of organic compounds"। Journal of the Chemical Society। 2 (2): 157–184। ডিওআই:10.1039/QJ8500200157। 

উইকিমিডিয়া কমন্সে ইথেন সংক্রান্ত মিডিয়া রয়েছে।

• International Chemical Safety Card 0266
• Market-Driven Evolution of Gas Processing Technologies for NGLs
• Staggered and eclipsed ethane