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Lmweq'mwegetilene (mwewnome IUPAC: mwfaetene) è il più semplice degli mwfqalcheni, avente mwfgformula chimica Cmwfw2Hmwga4. A mwgqtemperatura e mwggpressione ambiente si presenta come un mwgwgas incolore, estremamente mwhainfiammabile, dal lieve odore dolce, mwhqmuschiato e un po' pungente.cite-ref-4[4] Oltre ad essere un importante prodotto nell'mwigindustria chimica (è ad esempio il mwiwcomposto chimico da cui si ottiene il mwjapolietilene), è anche un mwjqormone (per la maturazione) di molte mwjgspecie mwjwvegetali (mwkafitormone).cite-ref-5[5] È un mwlqanestetico e come tale fu usato fino a circa il 1940.cite-ref-6[6]

Il mwmwgruppo funzionale corrispondente a una molecola di etilene privata di un atomo di idrogeno, il più semplice degli alchenili, si chiama comunemente mwnavinile e i composti contenenti tale gruppo sono detti mwnqcomposti vinilici.

• Storia

• Geometria molecolare

• Proprietà e precauzioni

• Produzione e disponibilità

• La rete di distribuzione

• Utilizzi e applicazioni

• Processi chimici industriali

• Altri impieghi

• Fitoregolatore

• Reazioni

• Immagini 3D della molecola

• Note

• Bibliografia

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il gas sarebbe stato osservato consapevolmente per la prima volta nel mwoq1669 dal chimico tedesco Johann Becher (mwowPhysica subterranea), che l'avrebbe ottenuto facendo reagire mwpaetanolo e mwpqacido solforico. Con certezza, l'etilene fu noto a partire dal mwpg1795 col nome di "gas di olefina", che gli venne dato dopo aver osservato che per mwpwreazione con il mwqacloro forma l'mwqq1,2-dicloroetano, mwqgliquido oleoso, sintetizzato per la prima volta nel mwqw1785 da quattro mwrachimici mwrqolandesi.

mwrwJohn Dalton ne propose la formula di struttura nel mwsa1806. Nella seconda metà del mwsqXIX secolo la formula proposta per l'etilene venne usata come base per quella degli mwsgacidi carbossilici vegetali (ad esempio l'mwswacido succinico).

Il nome "etilene" entrò in uso nella metà del mwtqXIX secolo, dove il suffisso mwtg-ene, utilizzato nel senso di "deriva da", fu aggiunto al nome del mwtwradicale mwuaetile (Cmwuq2Hmwug5-) e rimase in uso fino al mwuw1852.

Nel mwvq1866 mwvgAugust Wilhelm von Hofmann, proponendo una nuova nomenclatura, ne cambiò il nome in mwvwetene. La nomenclatura di Hofmann divenne poi la base su cui si sviluppò la nomenclatura mwwaIUPAC.

I due mwwwatomi di mwxacarbonio sono uniti da un doppio mwxqlegame covalente, la mwxgrotazione attorno al quale richiede di gran lunga molta più mwxwenergia rispetto alla rotazione attorno ad un legame singolo. Di fatto, in condizioni normali, la rotazione è impedita.

Per via dell'ibridazione mwyqsp² degli mwygorbitali degli atomi di carbonio, la mwywmolecola è planare, ovvero tutti e sei gli atomi giacciono su un unico mwzapiano. L'mwzqangolo formato dai due legami carbonio-idrogeno di ciascun atomo di carbonio è di 117,4º, di poco diverso dall'angolo di 120º previsto teoricamente per una geometria trigonale. Tale piccola diminuzione rispetto al valore ideale per l'ibridazione mwzgsp² è legata al fatto che un mwzwlegame doppio richiede un maggior spazio angolare rispetto a un mwaalegame semplice, in accordo con la mwaqteoria VSEPRcite-ref-7[7]. Similmente accade nel mwbgfosgene, nella mwbwformaldeide e nell'mwcaacetone.

Il doppio legame tra i due atomi di carbonio, con la sua elevata mwcgdensità elettronica, rende la molecola dell'etilene chimicamente molto più reattiva di quella di molecole simili ma prive del doppio legame (come l'mwcwetano).

La reattività dell'etilene e di tutti gli mwdgalcheni si esplica principalmente attraverso la reazione di mwdwaddizione al doppio legame e la sua conversione in due legami semplici; tale reazione è mweaesotermica ed è accompagnata quindi da uno sviluppo di mweqcalore.

L'etilene è poco mwewsolubile in mwfaacqua (250mwfq mg/L a 0mwfg °C) e molto più solubile nei mwfwsolventi organici mwgaapolari. Ha un odore dolciastro e sgradevole; come tutti gli alcheni è percepibile dall'mwgqolfatto umano, la soglia di sensibilità è di 260 mwgwml/mwham³.

L'etilene brucia rapidamente all'aria con una mwhgfiamma luminosa e fuligginosa. Per via della sua elevata infiammabilità, i contenitori di etilene vanno conservati in un luogo ben ventilato. Va tenuto ben lontano da mwhwscintille o altre mwiafonti di ignizione, occorre avere inoltre cura di evitare scariche dovute all'accumulo di mwiqelettricità statica. In mwigpercentuali comprese tra il 3% ed il 36%, forma con l'mwiwaria una mwjamiscela mwjqesplosiva.

Per inalazione, l'etilene dà mwjwnausea, mwkacapogiro e può portare allo mwkqstato di incoscienza.

La produzione annuale di etilene su scala industriale nel mwla2000 è stata di circa 100 milioni di mwlqtonnellate (delle quali 26,6 milioni di tonnellate sono state prodotte negli mwlgStati Uniti).cite-ref-wa63-8-0[8]

La produzione europea di etilene (EU-15 + Norvegia) nel 2011 è stata di circa 19,6 milioni di tonnellatecite-ref-9[9].

Inizialmente l'etilene fu sintetizzato per mwoqdisidratazione dell'mwogetanolo e per isolamento dal mwowgas di cokeria; benché questi processi siano stati sostituiti da altri, sono oggi ancora in uso in alcune nazioni in via di sviluppo in mwpaAmerica del Sud, mwpqAsia ed mwpgAfrica. Nei mwpwpaesi industrializzati, la principale fonte di etilene è costituita dal mwqacracking termico del mwqqgas naturale, dell'mwqgetano e di altri mwqwidrocarburi superiori (mwranafta, mwrqgasolio)cite-ref-wa63-8-1[8] e dal suo isolamento dai gas ottenuti nei processi di mwsgmwswcracking e mwtamwtqreforming nelle mwtgraffinerie di petrolio.

In mwualaboratorio, l'etilene può essere ottenuto per mwuqreazione di eliminazione, facendo reagire l'mwug1,2-dicloroetano con mwuwzinco metallico:

mwvg Cl − − CH 2 − − CH 2 − − Cl + Zn ⟶ ⟶ CH 2 = CH 2 + ZnCl 2 {\displaystyle {\ce {Cl-CH2-CH2-Cl + Zn -> CH2=CH2 + ZnCl2}}}

L'etilene è anche il principale componente del mwwagas di legna, ossia del gas che si ottiene per mwwgdistillazione della mwwwlegna in assenza di aria.

Le mwxqpiante lo producono a partire dall'mwxgamminoacido mwxwmetionina. Per gli organismi vegetali è un mwyaormone che stimola la mwyqmaturazione.

È presente nei mwywgiacimenti di mwzagas naturale; alcuni di essi (principalmente in mwzqAmerica) ne contengono fino al 20%.

In mw0aGermania ed in alcune parti dei mw0qPaesi Bassi esiste una rete di distribuzione dell'etilene (e di altri prodotti di base per l'industria chimica) per trasportarlo da mw0gRotterdam e mw0wAnversa verso i siti chimici delle zone di mw1aColonia e di Emscher-Lippe. I governi locali della mw1gBassa Sassonia e dello mw1wSchleswig-Holstein mantengono una rete di distribuzione che va dalla mw2aregione della Ruhr fino alla costa tedesca. Inoltre, 54 mw2qchilometri di linea collegano gli insediamenti industriali di mw2gBrunsbüttel e mw2wStade, a nord e a sud del mw3afiume Elba.

Lo Schleswig-Holstein e la Bassa Sassonia, all'interno di un piano di collegamento tra gli impianti promosso dalla federazione delle industrie chimiche tedesche (mw3gVerbands der Chemischen Industrie - VCI), sono intenzionati ad espandere e migliorare la rete. Dall'area di Stade la rete è collegata al mw3wgasdotto diretto a mw4aBöhlen, in mw4qSassonia ed è allo studio un ulteriore collegamento con i grandi siti chimici di mw4gWilhelmshaven e mw4wGelsenkirchen.

L'etilene è la mw7gmateria prima delle mw7wsintesi di innumerevoli mw8acomposti organici, tra cui l'mw8qantracene, il mw8g2-cloroetanolo, il mw8wcloroetano, il mw9apropanale, l'mw9qacetaldeide, l'mw9gisoprene, l'mw9wacetato di vinile, l'mw-aacido propanoico, il mw-qbutene, lo mw-gstirene, l'mw-wetandiolo.

Minori quantità ne vengono impiegate anche per la sintesi dell'mw-qossido di etilene e dell'mw-getanolo.

Nel mwaqaprocesso Wacker l'etilene viene convertito su scala industriale ad acetaldeide per reazione con mwaqeossigeno molecolare mwaqicatalizzata da sali di mwaqmrame e di mwaqqpalladio. Enormi quantità di mwaqualdeidi vengono prodotte con questo processo.

Oggi l'etilene rappresenta nell'industria chimica la materia prima da cui si produce il 30% di tutti i composti mwaqcpetrolchimici; grazie al suo minore costo di produzione e alla sua maggiore disponibilità rispetto al mwaqgpetrolio, ha rimpiazzato l'mwaqkacetilene in questo ruolo di composto-chiave sin dalla fine della mwaqoseconda guerra mondiale.

È inoltre il composto di partenza per la produzione di numerose mwaqwmaterie plastiche, quali il mwaq0polietilene (che ne consuma la maggiore quantità in questo campo), l'etere polivinilico, il mwaq8cloruro di polivinile (PVC), i mwarapoliesteri, il mwarecopolimero tra etilene e mwariacetato di vinile (E/VA), l'acetato di polivinile, il mwarqpolistirene (tramite l'mwaruetilbenzene).

Nello schema seguente sono riportati alcuni tra i più importanti processi chimici industriali che utilizzano l'etilene come materia prima:

Insieme al mwarwgas esilarante, l'etilene ha trovato impiego anche come mwar0anestetico per qualche anno. Ha un effetto mwar4narcotico e rilassante sui mwar8muscoli. Con questo impiego, fu utilizzato pubblicamente per la prima volta a mwasaChicago nel mwase1923; il suo potere narcotico è lievemente superiore a quello del gas esilarante ed ha un meccanismo di azione simile ad esso. Oggi non è più usato come anestetico per via del suo sgradevole odore e della sua infiammabilità. Inoltre, il suo potere narcotico è meno efficace di quello di altre sostanze; per poter aver un buon effetto, la miscela narcotica deve infatti contenere almeno l'80% di etilene.

L'etilene trova uso anche per completare la maturazione dei frutti acerbi di alcune piante (mwasmananas, mwasqbanana, mwasupomodoro).cite-ref-10[10]

Nel suo impiego come refrigerante è indicato come R-1150 secondo il sistema di mwassnomenclatura ASHRAE dei refrigeranti.cite-ref-iir-1-1[1]cite-ref-ashrae-2-1[2]

L'etilene è utilizzato anche come mwatucombustibile per mwatylanciafiamme.

Trova impiego anche nella produzione di mwatgarmi chimiche (quali l'mwatkiprite, chiamata anche 2,2'-dicloroetilsolfuro). Nella Germania dell'immediato mwatodopoguerra, in mancanza di mwatscarburante, in forma di mwatwgas di legna (ottenuto per distillazione della legna in assenza di ossigeno), è stato usato anche come carburante per i mwat0camion.

L'etilene è noto essere un mwauqfitoormone, ovvero un mwauuormone delle piante. Viene sintetizzato dalle piante a partire dall'mwauyamminoacido mwaucmetionina, parzialmente stimolato dal mwaugfitoormone mwaukauxina. Come ormone, influisce sulla germinazione e sull'invecchiamento della pianta. Provoca la maturazione dei frutti, lo sviluppo dei germogli, la caduta delle foglie in autunno e la morte di parti della pianta. In quanto gas, si trova in tutti gli spazi intracellulari.

Già nel mwaus1901 Dimitri Neljubow dimostrò che l'etilene provoca nelle piante la cosiddetta mwau0tripla risposta, che si manifesta sulle piante gassate con esso. Ben visibile è l'effetto riscontrato sulle piante nelle vicinanze di condotti che perdono, che subiscono una crescita notevole.

Si tratta di un'inibizione della crescita verticale in associazione ad un ispessimento dello stelo e una disattivazione del mwau8gravitropismo e quindi della crescita in direzione della gravità terrestre. Questo effetto avviene tramite un riorientamento dei mwavamicrotubuli che agiscono come una sorta di struttura scheletrica fornendo la direzione di crescita (di accumulo delle fibre di cellulosa) del germoglio. Lo scopo biologico si suppone essere il superamento di ostacoli, l'etilene si forma durante l'intera crescita e si accumula a monte degli ostacoli stimolando l'ispessimento e aumentando quindi la forza espressa dalla punta della radice.

La seconda funzione dell'etilene riguarda i diversi processi legati all'invecchiamento della pianta, tra cui la maturazione dei frutti, lo sviluppo dei germogli, la caduta delle foglie (abscissione) e la morte di parti della pianta (senescenza). Per queste funzioni è essenziale l'effetto di crescita esponenziale dell'etilene disponibile, da cui si deduce che la sintesi dell'etilene è un processo auto-catalitico che consente, per esempio, a tutti i frutti della pianta di maturare contemporaneamente. Questo effetto è sfruttato in mwaviagricoltura per riattivare in un secondo tempo i processi metabolici e quindi far completare la maturazione di frutti raccolti acerbi.

Spesso i pomodori vengono raccolti non ancora maturi, trasportati e solo a destinazione fatti maturare con l'aiuto dell'etilene o anche mettendoli a contatto con frutti già maturi che, liberando etilene, ne completano la maturazione.

Sin dalla metà degli mwavuanni novanta sono stati coltivati pomodori geneticamente modificati (mwavyFlavour-Saver) particolarmente durevoli perché il loro mwavcgene per la produzione dell'etilene è stato appositamente bloccato. Pomodori di questo genere possono essere fatti maturare su richiesta, tramite gassatura con etilene.

L'etilene è essenziale anche nel ruolo di "segnale d'allarme" chimico-fisico in caso di infestazioni della pianta da parte di parassiti nonché di rotture o storture. Insieme ad altre sostanze quali l'mwavkacido salicilicoe il [[jasmonat]](???), l'etilene marchia la zona danneggiata e stimola la produzione di fitotossine. Essendo un gas, e quindi diffondendosi, l'etilene "mette in allarme" stimolando reazioni a cascata anche le parti della pianta prossime e le piante vicine.

Il meccanismo d'azione dell'etilene, come peraltro quello degli altri fitoormoni, è ancora poco indagato. Si presume che l'etilene agisca su specifici mwavsgasorecettori (i recettori ETR) sulla membrana del mwavwreticolo endoplasmatico innescando così una cascata di eventi all'interno della mwav0cellula. I gasorecettori dell'etilene legano l'etilene tramite ioni mwav4rame. Di fatto, si tratta dell'attivazione dell'mwav8enzima mwawaserotonina-mwawetreonina-chinasi CTR1 che a sua volta attiva una specifica mwawiproteina del mwawmnucleo cellulare (la proteina EIN3/EIL) che funge da fattore di mwawqtrascrizione nella mwawusintesi proteica e avvia l'espressione di alcuni mwawygeni specifici. Il primo gene individuato come bersaglio di questa proteina è stato chiamato mwawcethen-response-factor 1, ERF1. Questo fattore regola l'attività di numerosi geni, cosicché l'azione dell'etilene su di esso innesca un'ampia serie di effetti genetici. Per esempio, durante la maturazione porta alla produzione di enzimi che ammorbidiscono le pareti cellulari; durante la senescenza, stimola la produzione di enzimi che degradano la mwawgchitina e la mwawkcellulosa (la mwawochitinasi e la mwawscellulasi). Particolarmente ampia è la gamma di risposte modulate dall'etilene allo stress dovuto a parassiti o rotture della pianta; in questi casi vengono prodotti oltre alla chitinasi (che agisce come veleno sugli mwawwinsetti), la glucanasi, gli inibitori della mwaw4proteinasi (che, bloccando l'attività degli enzimi che degradano le proteine, ostacolano l'attecchire dei mwaw8funghi) e molte altre sostanze difensive.

La sintesi dell'etilene nelle piante costituisce un mwaxeciclo metabolico che prende il nome di mwaxiciclo di Yang. Il ciclo parte dall'amminoacido mwaxmmetionina, che in un primo stadio forma la mwaxqS-adenosil metionina per accoppiamento con una unità di mwaxuadenosina. Questa decade in acido 1-amminociclopropancarbossilico (ACC) che per azione dell'ACC-mwaxcossidasi libera etilene. La produzione di ACC-ossidasi è a sua volta stimolata dall'etilene, si crea quindi una mwaxgreazione a catena che stimola la produzione di etilene anche nelle cellule vicine.

È stato anche visto che le cellule mwaxoanimali producono e rispondono all'etilene, sebbene il suo ruolo non sia chiarocite-ref-11[11].

In condizioni di ossigenazione ottimale, l'etilene mwayebrucia completamente trasformandosi in mwayianidride carbonica e mwaymacqua:

mwayy CH 2 = CH 2 + 3 O 2 ⟶ ⟶ 2 H 2 O + 2 CO 2 {\displaystyle {\ce {CH2=CH2 + 3 O2 -> 2 H2O + 2 CO2}}}

Per riscaldamento in assenza di aria, si decompone in mwaygmetano e mwaykcarbonio

mwayw CH 2 = CH 2 ⟶ ⟶ CH 4 + C {\displaystyle {\ce {CH2=CH2 -> CH4 + C}}}

Per via dell'insaturazione dovuta al doppio legame carbonio-carbonio, l'etilene subisce molto facilmente reazioni di mway4addizione elettrofila. Può sommare, ad esempio, acqua, mway8idrogeno o mwazaalogeni.

L'etilene somma una mwazimolecola di acqua a dare mwazmetanolo, tuttavia in assenza di un opportuno mwazqcatalizzatore la mwazuvelocità di reazione è molto piccola.

mwazg CH 2 = CH 2 + H 2 O ⟶ ⟶ C 2 H 5 OH {\displaystyle {\ce {CH2=CH2 + H2O -> C2H5OH}}}

L'etilene somma facilmente una molecola di mwazocloro a dare l'mwazs1,2-dicloroetano

mwaz4 CH 2 = CH 2 + Cl 2 ⟶ ⟶ C 2 H 4 Cl 2 {\displaystyle {\ce {CH2=CH2 + Cl2 -> C2H4Cl2}}}

L'etilene reagisce con l'idrogeno ad alta pressione a dare mwaaaetano in presenza di un catalizzatore metallico quale mwaaeplatino o mwaainichel.

mwaau CH 2 = CH 2 + H 2 ⟶ ⟶ C 2 H 6 {\displaystyle {\ce {CH2=CH2 + H2 -> C2H6}}}

L'etilene, in presenza di mwaacradicali liberi, ad alte pressioni e a temperature di circa 200mwaag °C, oppure in presenza di catalizzatori (come ad es. quelli di tipo Ziegler Natta), mwaakpolimerizza, dando il mwaaopolietilene (o mwaaspolitene)

mwaa4 n CH 2 = CH 2 ⟶ ⟶ [ − − CH 2 − − CH 2 − − ] n {\displaystyle {\ce {n CH2=CH2 -> [-CH2-CH2-]n}}}

Con mwabareazione endotermica, può inoltre essere decomposto in idrogeno ed mwabeacetilene (o mwabietino)

mwabu CH 2 = CH 2 ⟶ ⟶ C 2 H 2 + H 2 {\displaystyle {\ce {CH2=CH2 ->C2H2 + H2}}}

Infine, per reazione con aria o ossigeno ad alta pressione, in presenza di mwabcargento quale catalizzatore, a temperature comprese tra 220mwabg °C e 280mwabk °C, l'etilene subisce una mwaboepossidazione e si trasforma in mwabsossido di etilene (o mwabwossirano)

mwab8 2 CH 2 = CH 2 + O 2 ⟶ ⟶ 2 C 2 H 4 O {\displaystyle {\ce {2 CH2=CH2 + O2 -> 2 C2H4O}}}

cite-note-iir-11. mwadm(mwadqmwaduEN) mwadymwadcIstituto Internazionale della Refrigerazione (IIR) - Hydrocarbon refrigerants, su mwadgiifiir.org.

cite-note-ashrae-22. mwad4(mwad8mwaeaEN) mwaeemwaeiASHRAE - ASHRAE Refrigerant Designations, su mwaemashrae.org.

cite-note-31. scheda dell'etilene su mwaecIFA-GESTIS mwaegArchiviato il 16 ottobre 2019 in mwaekInternet Archive.

cite-note-44. ↑ mwae4(mwae8mwafaEN) Heinz Zimmermann e Roland Walzl, mwafemwafiEthylene, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 15 aprile 2009, pp.mwafm a10_045.pub3, mwafqDOI:mwafu10.1002/14356007.a10_045.pub3, mwafyISBNmwafc 978-3-527-30673-2. mwafkURL consultato il 31 dicembre 2021.

cite-note-55. ↑ mwaf0(mwaf4mwaf8EN) Kevin L.-C. Wang, Hai Li e Joseph R. Ecker, mwagamwageEthylene Biosynthesis and Signaling Networks, in mwagiThe Plant Cell, vol.mwagm 14, suppl 1, 2002-05, pp.mwagq S131–S151, mwaguDOI:mwagy10.1105/tpc.001768. mwagcURL consultato il 31 dicembre 2021.

cite-note-66. ↑ mwags(mwagwmwag0EN) Francis X. Whalen, Douglas R. Bacon e Hugh M. Smith, mwag4mwag8Inhaled anesthetics: an historical overview, in mwahaBest Practice & Research Clinical Anaesthesiology, vol.mwahe 19, n.mwahi 3, 2005-09, pp.mwahm 323-330, mwahqDOI:mwahu10.1016/j.bpa.2005.02.001. mwahyURL consultato il 31 dicembre 2021.

cite-note-77. ↑ mwahoJ.E. Huheey, E.A. Keiter e R.L. Keiter, mwahs6 - La struttura e la reattività delle molecole, in mwahwChimica Inorganica, Seconda edizione italiana, sulla quarta edizione inglese, Piccin Nuova Libraria, Padova, 1999, pp.mwah0 209-223, mwah4ISBNmwah8 88-299-1470-3.

cite-note-wa63-88. ↑ mwaiymwaicWeissermel-Arpe,mwaig p. 63.

cite-note-99. ↑ Appe - mwaiwQuarterly Production Statistics 2004-2011 mwai0Archiviatomwai4 l'8 novembre 2012 in mwai8Internet Archivemwaja. (cons. 27.08.2012)

cite-note-1010. ↑ Si veda la sezione "ruolo biologico"

cite-note-1111. ↑ mwajgAbeles FB, Morgan PW, Saltveit ME, mwajkmwajoEthylene in Plant Biology, New York: Academic Press, 1992.

• citerefweissermel-arpe(EN) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chemistry, 4ª ed., Wiley-VCH, 2003, ISBN 3-527-30578-5.

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• citerefbritannica-com(EN) Francis A. Carey, ethylene, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

• mwakuL'etilene su CompChemWiki, su compchemwiki.org (archiviato dall'url originale il 27 settembre 2007).