Per 25 anni l’etilene non fu riconosciuto come ormone vegetale importante soprattutto a causa della mancanza di tecniche adeguate utili a un suo studio diretto. Nel 1959, con l’introduzione della gascromatografia come metodo di ricerca per l’etilene, questo ormone fu riscoperto e ne venne riconosciuto il significato fisiologico come regolatore di crescita vegetale.

L’etene, più comunemente noto come etilene o gas di olefina, è il più semplice degli alcheni, avente formula chimica C2H4. Si presenta come un gas incolore a temperatura e pressione ambiente e risulta estremamente infiammabile. Questo composto sta alla base della produzione del polietilene nell’industria chimica ma è utilizzato anche nell’ambito agricolo poiché importantissimo ormone vegetale. Il gruppo funzionale corrispondente a una molecola di etilene, che quindi è stata privata di un atomo di idrogeno, viene chiamato comunemente vinile, per cui i composti contenenti tale gruppo vengono detti composti vinilici.

L’etilene è stato osservato consapevolmente per la prima volta nel 1669 dal chimico tedesco Johann Becher, che l’ha ottenuto facendo reagire etanolo e acido solforico. Fu noto col nome di gas di olefina a partire dal 1795, dopo aver osservato che per reazione con il cloro forma l’1,2-dicloroetano. John Dalton ne propose la formula di struttura nel 1806 e nella seconda metà del XIX secolo la formula proposta fu usata come base per quella degli acidi carbossilici vegetali. Il nome etilene entrò in uso solo dopo la metà del XIX secolo: il suffisso -ene, utilizzato nel senso di deriva da, fu aggiunto al nome del radicale etile (C2H5-) e rimase in uso fino al 1852. Nel 1866 Hofmann propose quella nomenclatura che sarebbe poi rimasta in uso fino ai giorni nostri e nota come nomenclatura IUPAC, dall’inglese International Union of Pure and Applied Chemistry. L’etilene acquisì quindi il nome di nome di etene.

In una molecola di etilene due atomi di carbonio sono uniti da un doppio legame covalente. Per via dell’ibridazione sp² degli orbitali degli atomi di carbonio, la molecola è planare e l’angolo formato dai due legami carbonio-idrogeno di ciascun atomo di carbonio è di 117º, poco diverso dall’angolo di 120º previsto teoricamente per una geometria trigonale. Il legame tra i due atomi di carbonio essendo doppio è caratterizzato da una elevata densità elettronica, e ciò rende la molecola dell’etilene chimicamente piuttosto reattiva. La reattività dell’etilene e di tutti gli alcheni si esplica principalmente attraverso la reazione di addizione al doppio legame e la sua conversione in due legami semplici. La reazione è esoergonica e quindi esotermica. Essendo una molecola apolare, l’etilene è poco solubile in acqua e molto più solubile nei solventi organici apolari. Ha un odore dolciastro e sgradevole e come tutti gli alcheni è percepibile dall’olfatto umano. La sua soglia di sensibilità è di 260 ml/m³. Il gas etilenico è un composto altamente infiammabile e a percentuali comprese tra il 3% ed il 36%, forma con l’aria una miscela esplosiva. Il punto di infiammabilità è -136 °C, la sua temperatura di ignizione spontanea è 450 °C e la sua densità è pari a 1,2644 g/L.

Durante il 19º secolo, quando il gas era usato per illuminare le strade, si osservava che gli alberi in prossimità dei lampioni stradali perdevano le foglie più velocemente di altri alberi. Alla fine, divenne evidente che il gas e gli inquinanti atmosferici erano le cause del danneggiamento dei tessuti vegetali e nel 1901 l’etilene fu identificato come il composto attivo del gas di carbone. Nel 1901, Neljubov, dottorando all’istituto botanico di San Pietroburgo in Russia, osservò che le pianticelle di pisello cresciute al buio in laboratorio mostravano dei sintomi che vennero in seguito definiti la risposta tripla:

L’etilene che era presente nell’area del laboratorio fu identificato come la molecola che causava la risposta. Per 25 anni l’etilene non fu riconosciuto come ormone vegetale importante, principalmente per il fatto che numerosi fisiologi credevano che gli effetti dell’etilene potessero essere mediati dall’auxina, il primo ormone essere scoperto. Le prime ricerche sull’etilene furono rese difficili dalla mancanza di tecniche chimiche per quantificarlo. Comunque, dopo l’introduzione nel 1959 della gascromatografia come metodo di ricerca per l’etilene, questo ormone fu riscoperto e ne venne riconosciuto il significato fisiologico come regolatore di crescita vegetale. L’etilene è un gas permeabili alle membrane e insolubile e viene identificato come ormone dello stress. La biosintesi dell’etilene è promossa da diversi fattori fra cui la maturazione dei frutti, lo stress, la produzione di auxina e di altri ormoni vegetali. Viene invece inibita dall’amminoetossivinilglicina e dall’acido amminoossiacetico. L’azione dell’etilene può essere bloccata da ioni argento, che possono essere applicati ad esempio in forma di nitrato d’argento, e dal biossido di carbonio.

L’etilene ha numerosi e diversi effetti fisiologici nella pianta:

A causa della sua alta velocità di diffusione, la molecola di etilene è molto difficile da applicare sotto forma gassosa in pieno campo, ma questa limitazione può essere superata dall’utilizzo di un composto in grado di liberare etilene. Il composto più ampiamente diffuso è l’Ethephon o acido 2-cloroetilfosfonico, scoperto negli anni ’60 e conosciuto con diversi nomi commerciali come l’Ethrel. Viene spruzzato in soluzione acquosa ed è facilmente assorbito e trasportato all’interno della pianta. Si libera lentamente etilene attraverso una reazione chimica permettendo all’ormone di esercitare il suo effetto. L’inibitore di legame con l’etilene Ethylbloc viene sempre più utilizzato per estendere la durata dei vari frutti climaterici e dei fiori. Le applicazioni principali dell’etilene, quindi, sono:

L’etilene viene impiegato in svariati ambiti industriali. La produzione annuale di etilene su scala industriale nel 2000 è stata di circa 100 milioni di tonnellate, delle quali 26,6 milioni di tonnellate sono state prodotte negli Stati Uniti.

L’etilene costituisce la materia prima per la sintesi di innumerevoli composti organici, tra cui l’antracene, il 2-cloroetanolo, il cloroetano, il propanale, l’acetaldeide, l’isoprene, l’acetato di vinile, l’acido propanoico, il butene, lo stirene, l’etandiolo. Nel processo Wacker viene convertito su scala industriale ad acetaldeide per reazione con ossigeno molecolare catalizzata da sali di rame e di palladio. L’etilene, inoltre, rappresenta, nell’industria chimica, la materia prima da cui si produce il 30% di tutti i composti petrolchimici rimpiazzando l’acetilene in questo ruolo di composto-chiave sin dalla fine della Seconda Guerra Mondiale. È poi anche il composto di partenza per la produzione di numerose materie plastiche, che sfortunatamente troppo spesso finiscono in mare producendo il fenomeno delle isole di plastica, fra cui il politene, il cloruro di polivinile (PVC), i poliesteri o il polistirene.

L’etilene è stato utilizzato anche come anestetico per qualche anno a partire dal 1923. Ha, infatti, effetto narcotico e rilassante sui muscoli. Oggi non è più utilizzato 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. L’etilene è utilizzato anche come combustibile per lanciafiamme e nella produzione di armi chimiche.

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