Ethylene (C2H4) và Ethanol (C2H5OH) là hai hợp chất hữu cơ quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Quá trình chuyển đổi từ ethylene thành ethanol là một phản ứng hóa học có ý nghĩa lớn, và việc hiểu rõ về nó là rất quan trọng.
Phản ứng chính mà chúng ta quan tâm là:
C2H4(g) + H2O(l) → C2H5OH(l)
Đây là phản ứng hydrat hóa ethylene, trong đó ethylene ở trạng thái khí phản ứng với nước ở trạng thái lỏng để tạo thành ethanol ở trạng thái lỏng. Phản ứng này thường được thực hiện dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, có xúc tác axit.
Để hiểu rõ hơn về phản ứng này, chúng ta có thể sử dụng định luật Hess để tính toán sự thay đổi enthalpy của phản ứng. Định luật Hess cho phép chúng ta tính toán sự thay đổi enthalpy của một phản ứng bằng cách sử dụng sự thay đổi enthalpy của các phản ứng khác, ngay cả khi phản ứng mong muốn không xảy ra trực tiếp.
Xét các phản ứng sau:
-
C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(l) ΔH1 = -1411.1 kJ
Phản ứng này mô tả quá trình đốt cháy hoàn toàn ethylene.
-
C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH2 = -1367.1 kJ
Phản ứng này mô tả quá trình đốt cháy hoàn toàn ethanol.
Để tính ΔH cho phản ứng C2H4(g) + H2O(l) → C2H5OH(l), ta cần biến đổi và kết hợp các phản ứng đã cho.
Đảo ngược phản ứng (2):
2CO2(g) + 3H2O(l) → C2H5OH(l) + 3O2(g) ΔH2′ = +1367.1 kJ
Cộng phản ứng (1) và phản ứng (2) đảo ngược:
C2H4(g) + 3O2(g) + 2CO2(g) + 3H2O(l) → 2CO2(g) + 2H2O(l) + C2H5OH(l) + 3O2(g)
Rút gọn phương trình:
C2H4(g) + H2O(l) → C2H5OH(l)
ΔH = ΔH1 + ΔH2′ = -1411.1 kJ + 1367.1 kJ = -44 kJ
Vậy, sự thay đổi enthalpy cho phản ứng hydrat hóa ethylene là -44 kJ. Phản ứng này là một phản ứng tỏa nhiệt.
Ethanol (C2H5OH) được sản xuất từ ethylene có nhiều ứng dụng quan trọng:
- Nguyên liệu sản xuất hóa chất: Ethanol là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhiều hóa chất khác, bao gồm acetaldehyde, acetic acid, ethyl ether và ethyl acetate.
- Nhiên liệu: Ethanol được sử dụng làm nhiên liệu, đặc biệt là trong các loại xăng sinh học.
- Dung môi: Ethanol là một dung môi phổ biến trong công nghiệp và phòng thí nghiệm.
- Chất khử trùng: Ethanol được sử dụng làm chất khử trùng trong y tế và vệ sinh.
- Đồ uống có cồn: Ethanol là thành phần chính trong đồ uống có cồn.
Hiểu rõ về phản ứng chuyển đổi giữa C2H4 và C2H5OH và các ứng dụng của ethanol là rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ hóa học, công nghiệp đến đời sống hàng ngày.
