Acetilen strukturni. Acetilen je gas sa najvišom temperaturom plamena! Šta učiniti ako dođe do požara

Acetilen je gas slabog mirisa na beli luk koji se kondenzuje u tečnost na temperaturi od -84°C i pritisku od 62 atm.

Smjese acetilena i zraka su eksplozivne. Tečni acetilen eksplodira kada prašina uđe u njega.

Acetilen se skladišti i transportuje ili u adsorbovanom stanju na aktivnom uglju ili u rastvorima karbonilnih jedinjenja. 1 zapremina acetona apsorbuje 25 zapremina acetilena (u normalnim uslovima). Acetilen se transportuje u cilindrima napunjenim aktivnim ugljem. Acetilen se lako razlaže na ugljik i vodonik kada se zagrije.

Hemijska svojstva
1. Reakcije sabiranja

Dodatak vodonika

Vodik na katalizatorima hidrogenacije reducira alkine u alkane.

Za zaustavljanje reakcije u fazi formiranja alkena, koriste se posebni aditivi za katalizatore plemenite grupe:

Hidridi se koriste kao hemijski redukcioni agensi.

Za razliku od katalitičke hidrogenacije, koja dovodi do stvaranja cis-alkeni, hemijski redukcioni agensi daju trans-alkeni.

Trenutno se tečni aluminijum hidridi koriste u industriji:

(RO) 2 AlH – svijetložuta tekućina,

Dodatak vodonik halogenida

Metoda se široko koristi u industriji za proizvodnju vinil hlorida, dihloretana, tetrahloretilena i drugih hloriranih derivata.

Reakcija se odvija prema elektrofilnom mehanizmu:

Dodatak halogena

Reakcija se koristi za sintezu tetrahloretilena. U industriji se sve vrste proizvoda dobijaju upotrebom vlažnog Ca oksida ili hidroksida, mekih sredstava za eliminaciju H-X (dehidrohalogenirajući reagensi).

Za dobivanje tetrakloretilena koristi se dvostepena metoda:

Dodavanje hlora u acetilene se dešava veoma brzo, bezbedno hlorisanje se može izvesti u rastvoru nosača hlora:

-kompleks antimon pentahlorida sa pentakloretanom.

Nukleofilne reakcije adicije na acetilene

Priključak vode

Voda je neutralni nukleofil.

Mehanizam reakcije:

Aktivacija acetilena kompleksom sa živom

Dodatak alkohola

Alkoholi su nešto jači neutralni nukleofili od vode:

Reakcija dodavanja alkohola u acetilene naziva se viniliranje alkohola:

Vinil eteri su stabilan oblik postojanja vinil alkohola ( enols).

Neka svojstva vinil estera

Vinil eteri su reaktivniji u reakcijama elektrofilne adicije od etilena.

Alkoksi grupa, zbog konjugacije, uzrokuje značajno povećanje elektronske gustine na dvostrukoj vezi, što olakšava formiranje -kompleksa sa elektrofilnim reagensima.

Na primjer, reakcija s bromom se odvija s kvantitativnim prinosom:

U prisustvu kiselina, vinil estri mogu polimerizirati putem kationskog mehanizma:

PVBE, tzv Shostakovsky balzam, ima antiseptička svojstva, zamjena je za peniciline.

Dodatak karboksilnih kiselina acetilenima

PVA se koristi kao lakovi i ljepila; Hidrolizom polivinil acetata nastaje polivinil alkohol:

Polivinil alkohol je neophodan za pripremu lakova i emajla.

Dodatak cijanovodonične kiseline

Reakcija karbonilacije

Svi derivati akrilne kiseline se široko koriste kao polimerni materijali sa individualnim svojstvima. Na primjer, poliakrilamid se koristi kao sintetički ljepilo, a metil metakrilat se koristi kao organsko staklo.

Nitracija acetilena

Izvodi se mješavinom sumporne i dušične kiseline kako bi se dobio tetranitrometan.

U uslovima reakcije, dinitroocteni aldehid se oksidira, dekarboksilira i donira:

Reakcije polimerizacije acetilena

Linearna polimerizacija

Može se pojaviti kao dimerizacija ili trimerizacija:

Vinilacetilen se koristi u industriji za proizvodnju hloroprena.

U prisustvu bakrenog acetilida, acetilen formira supstancu cupren:

Visokotemperaturna ciklizacija acetilena

Ako koristite karbonil željeza kao katalizator, možete dobiti čak i ciklooktatetraen.

Strukturne karakteristike acetilena utiču na njegova svojstva, proizvodnju i upotrebu. Simbol za sastav supstance je C 2 H 2 - ovo je njena najjednostavnija i gruba formula. Acetilen formiraju dva atoma ugljika, između kojih se javlja trostruka veza. Njegovo prisustvo se ogleda u različitim vrstama formula i modela molekula etina, koji omogućavaju razumevanje problema uticaja strukture na svojstva supstance.

Alkine. Opća formula. Acetilen

Alkinski ugljovodonici ili acetilenski ugljovodonici su aciklični i nezasićeni. Lanac atoma ugljika nije zatvoren; on sadrži jednostavne i višestruke veze. Sastav alkina odražava se zbirnom formulom C n H 2n - 2. Molekuli tvari ove klase sadrže jednu ili više trostrukih veza. Jedinjenja acetilena su nezasićena. To znači da se samo jedna valenca ugljika ostvaruje pomoću vodonika. Preostale tri veze se koriste u interakciji s drugim atomima ugljika.

Prvi i najpoznatiji predstavnik alkina je acetilen ili etin. Trivijalno dolazi od latinske riječi "acetum" - "ocat" i grčke - "hyle" - "drvo". Predak homologne serije otkriven je 1836. godine, a kasnije su supstancu sintetizirali iz uglja i vodonika E. Davy i M. Berthelot (1862). Pri normalnoj temperaturi i normalnom atmosferskom pritisku, acetilen je u gasovitom stanju. To je gas bez boje i mirisa, slabo rastvorljiv u vodi. Etin se lakše otapa u etanolu i acetonu.

Molekularna formula acetilena

Etin je najjednostavniji član njegovog homolognog niza, njegov sastav i struktura se odražavaju u formulama:

C 2 H 2 je molekularna oznaka za sastav etina, koja daje ideju da supstancu formiraju dva atoma ugljika i isti broj atoma vodika. Koristeći ovu formulu možete izračunati molekule i spojeve. Mr (C 2 H 2) = 26 a. e.m., M (C 2 H 2) = 26,04 g/mol.
H:S:::S:H je formula elektronske tačke acetilena. Takve slike, nazvane "Lewisove strukture", odražavaju elektronsku strukturu molekula. Kada pišete, morate slijediti pravila: atom vodika, kada formira kemijsku vezu, teži da ima konfiguraciju valentne ljuske helija, ostali elementi - oktet vanjskih elektrona. Svako debelo crijevo predstavlja zajednički ili usamljeni par elektrona na vanjskom energetskom nivou.
H—C≡C—H je strukturna formula acetilena, koja odražava red i višestrukost veza između atoma. Jedna crtica zamjenjuje jedan par elektrona.

Modeli molekula acetilena

Formule koje pokazuju distribuciju elektrona poslužile su kao osnova za stvaranje atomskih orbitalnih modela i prostornih formula molekula (stereokemijskih). Krajem 18. stoljeća postali su široko rasprostranjeni modeli s kuglom i štapom - na primjer, kuglice različitih boja i veličina, što ukazuje na ugljik i vodonik, koji formiraju acetilen. Strukturna formula molekula predstavljena je u obliku štapića, koji simboliziraju kemijske veze i njihov broj u svakom atomu.

Model acetilena s kuglom i štapom reproducira uglove veze jednake 180°, ali se međunuklearne udaljenosti u molekulu približno odražavaju. Praznine između kuglica ne stvaraju ideju o ispunjavanju prostora atoma elektronskom gustinom. Nedostatak je eliminisan u Dreidingovim modelima, koji označavaju jezgra atoma ne kao kuglice, već kao tačke vezivanja štapova jedna za drugu. Moderni trodimenzionalni modeli daju jasniju sliku atomskih i molekularnih orbitala.

Hibridne atomske orbitale acetilena

Ugljik u pobuđenom stanju sadrži tri p orbitale i jednu s orbitalu s nesparenim elektronima. Prilikom formiranja metana (CH 4), oni učestvuju u stvaranju ekvivalentnih veza sa atomima vodonika. Poznati američki istraživač razvio je doktrinu o hibridnom stanju atomskih orbitala (AO). Objašnjenje ponašanja ugljika u hemijskim reakcijama leži u usklađivanju oblika i energije AO, formiranju novih oblaka. Hibridne orbitale daju jače veze i formula postaje stabilnija.

Atomi ugljika u molekulu acetilena, za razliku od metana, prolaze kroz sp-hibridizaciju. Oblik i energija s- i p elektrona su pomiješani. Pojavljuju se dvije sp orbitale, koje leže pod uglom od 180°, usmjerene na suprotne strane jezgra.

Trostruka veza

U acetilenu hibridni elektronski oblaci ugljika sudjeluju u stvaranju σ veza sa istim susjednim atomima i sa vodonikom u C–H parovima. Ostaju dvije nehibridne p-orbitale okomite jedna na drugu. U molekulu etina učestvuju u formiranju dvije π veze. Zajedno sa σ pojavljuje se trostruka veza, što se odražava u strukturnoj formuli. Acetilen se od etana i etilena razlikuje po udaljenosti između atoma. Trostruka veza je kraća od dvostruke, ali ima veću količinu energije i jača je. Maksimalna gustoća σ- i π-veza nalazi se u okomitim područjima, što dovodi do formiranja cilindričnog elektronskog oblaka.

Osobine hemijskih veza u acetilenu

Molekula etina ima linearni oblik, što se uspješno odražava hemijskom formulom acetilena - H—C≡C—H. Atomi ugljika i vodika nalaze se duž iste prave linije, a između njih nastaju 3 σ- i 2 π-veze. Slobodno kretanje, rotacija duž C-C ose je nemoguća, to je spriječeno prisustvom višestrukih veza. Ostale karakteristike trostruke veze:

broj parova elektrona koji povezuju dva atoma ugljika je 3;
dužina - 0,120 nm;
energija pucanja - 836 kJ/mol.

Za poređenje: u molekulima etana i etilena dužina jednostruke i dvostruke hemijske veze je 1,54 i 1,34 nm, respektivno, energija cijepanja C-C je 348 kJ/mol, C=C je 614 kJ/mol.

Acetilenski homolozi

Acetilen je najjednostavniji predstavnik alkina, čiji molekuli sadrže i trostruku vezu. Propin CH 3 C≡CH je homolog acetilena. Formula trećeg predstavnika alkina, butina-1, je CH 3 CH 2 C≡CH. Acetilen je uobičajeno ime za etilen. alkini poštuju IUPAC pravila:

u linearnim molekulima je naznačeno ime glavnog lanca, koji potiče od grčkog broja, kojem se dodaje sufiks -ine i broj atoma na trostrukoj vezi, na primjer, etin, propin, butin-1;
numerisanje glavnog lanca atoma počinje od kraja molekule najbližeg trostrukoj vezi;
za razgranate ugljovodonike, prvo je ime bočne grane, a zatim ime glavnog lanca atoma sa sufiksom -in.
završni dio imena je broj koji označava lokaciju trostruke veze u molekuli, na primjer, butin-2.

Izomerizam alkina. Ovisnost svojstava o strukturi

Etin i propin nemaju izomere trostruke veze, počevši od butina. Pentin i homolozi koji ga slijede imaju izomere ugljičnog skeleta. Što se tiče trostruke veze, prostorna izomerija acetilenskih ugljovodonika se ne pojavljuje.

Prva 4 homologa etina su gasovi koji su slabo rastvorljivi u vodi. Acetilenski ugljovodonici C 5 - C 15 su tečnosti. Čvrste tvari su homolozi etina, počevši od C17 ugljovodonika. Na hemijsku prirodu alkina značajno utiče trostruka veza. tipu aktivnije od etilena, pričvršćuju različite čestice. Ovo svojstvo je osnova za široku upotrebu etilena u industriji i tehnologiji. Kada acetilen sagorijeva, oslobađa se velika količina topline koja se koristi u plinskom rezanju i zavarivanju metala.

Acetilen

Naziv ove supstance povezan je s riječju "ocat". Danas je to jedini plin koji se široko koristi u industriji, čije je sagorijevanje i eksplozija moguće u nedostatku kiseonik ili drugih oksidacijskih sredstava. Sagorevanjem u kiselini, daje veoma vruć plamen - do 3100°C.

Kako je sintetizovan acetilen

Prvo primio acetilen 1836. Edmund Davy, rođak slavnog Humphryja Davyja. Djelovao je vodom na kalijum karbid: K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH i dobio novi gas, koji je nazvao hidrogen bikarbonat. Ovaj plin je uglavnom zanimao hemičare sa stanovišta teorije strukture organskih jedinjenja. Jedan od tvoraca takozvane teorije radikala, Justus Liebig, nazvao je grupu atoma (tj. radikala) C 2 H 3 acetyl.
Na latinskom, acetum znači sirće; molekul sirćetne kiseline (C 2 H 3 O + O + H, kako je tada pisala njegova formula) smatran je derivatom acetila. Kada je francuski hemičar Marcelin Berthelot 1855. godine uspio da dobije „hidrogen bikarbonat” na nekoliko metoda odjednom, on ga je nazvao acetilen . Berthelot je acetilen smatrao derivatom acetila iz kojeg je uklonjen jedan atom vodonika: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. Prvo, Berthelot je dobio acetilen propuštanjem para etilena, metila i etil alkohola kroz usijanu cijev. Godine 1862. uspio je sintetizirati acetilen iz elemenata propuštanjem vodika kroz plamen naponskog luka između dvije ugljične elektrode. Sve navedene metode sinteze bile su samo teoretske, a acetilen je bio rijedak i skup plin sve dok nije razvijena jeftina metoda za proizvodnju kalcijum karbida kalcinacijom mješavine uglja i živog vapna: CaO + 3C = CaC 2 + CO. To se dogodilo krajem 19. vijeka.
Onda acetilen se počeo koristiti za rasvjetu . U plamenu na visokim temperaturama, ovaj gas, koji sadrži 92,3% ugljika (ovo je neka vrsta hemijskog zapisa), raspada se i formira čvrste čestice ugljika, koje mogu sadržavati od nekoliko do miliona atoma ugljika. Snažno se zagrijavajući u unutrašnjem konusu plamena, ove čestice uzrokuju da plamen svijetli jarko - od žute do bijele, ovisno o temperaturi (što je plamen topliji, to je njegova boja bliža bijeloj).
Acetilenske baklje davale 15 puta više svjetla od običnih plinskih lampi koje su osvjetljavale ulice. Postepeno ih je zamijenila električna rasvjeta, ali su se dugo vremena koristila u malim svjetiljkama na biciklima, motociklima i u konjskim zapregama.
Dugo vremena se acetilen za tehničke potrebe (na primjer, na gradilištima) dobivao "gašenjem" karbida vodom. Acetilen dobijen iz tehničkog kalcijum karbida ima neprijatan miris zbog nečistoća amonijaka, sumporovodika, fosfina i arsina.

Acetilen danas: metode proizvodnje

U industriji se acetilen često proizvodi djelovanjem vode na kalcijev karbid.
Metode za proizvodnju acetilena iz prirodnog plina - metana sada se široko koriste:
elektrokreking (mlaz metana se propušta između elektroda na temperaturi od 1600°C i brzo se hladi kako bi se spriječilo raspadanje acetilena);
termičko oksidativno pucanje (nepotpuna oksidacija), gdje se u reakciji koristi toplina djelomičnog sagorijevanja acetilena.

Aplikacija

Acetilen se koristi:

za zavarivanje i rezanje metala,
kao izvor veoma jarke, bele svetlosti u samostojećim lampama, gde se dobija reakcijom kalcijum karbida i vode,
u proizvodnji eksploziva,
za proizvodnju sirćetne kiseline, etil alkohola, rastvarača, plastike, gume, aromatičnih ugljovodonika.

Svojstva acetilena

U svom hemijski čistom obliku, acetilen ima slab eterični miris. Tehnički acetilen, zbog prisustva nečistoća u njemu, posebno vodikovog fosfida, ima oštar, specifičan miris. Acetilen je lakši od vazduha. Gas acetilen je bezbojni gas sa molekulskom težinom od 26,038.
Acetilen je u stanju da se rastvori u mnogim tečnostima. Njegova rastvorljivost zavisi od temperature: što je temperatura tečnosti niža, to je više u stanju da „uzme” acetilen. U praksi proizvodnje otopljenog acetilena koristi se aceton, koji na temperaturi od 15 ° C otapa do 23 zapremine acetilena.
Sadržaj hidrogen fosfida u acetilenu mora biti strogo ograničen, jer u trenutku stvaranja acetilena u prisustvu zraka na visokim temperaturama može doći do spontanog paljenja.
Acetilen je jedini plin koji se široko koristi u industriji i jedan je od rijetkih spojeva čije su sagorijevanje i eksplozija mogući u odsustvu kisika ili drugih oksidacijskih sredstava.
Davne 1895. godine A.L. Le Chatelier je otkrio da acetilen, kada se sagori u kiselini, daje vrlo vruć plamen (do 3150°C), pa se naširoko koristi za zavarivanje i rezanje vatrostalnih metala. Danas upotreba acetilena za gasno-plamenu obradu metala doživljava snažnu konkurenciju dostupnijih zapaljivih gasova (prirodni gas, propan-butan itd.). Međutim, prednost acetilena je njegova najviša temperatura sagorijevanja. U takvom plamenu čak se i debeli komadi čelika tope vrlo brzo. Zbog toga se gasno-plamenska obrada kritičnih komponenti mašinskih konstrukcija izvodi samo uz pomoć acetilena, što osigurava najveću produktivnost i kvalitet procesa zavarivanja.
Osim toga, acetilen se široko koristi u organskoj sintezi različitih tvari - acetaldehida i octene kiseline, sintetičkih guma (izopren i kloropren), polivinil klorida i drugih polimera.

ISTORIJA OTVARANJA

NAZIV ACETILENA PREMA IUPAC NOMENKLATURI

FIZIČKE KARAKTERISTIKE

STRUKTURNA FORMULA ACETILENA

KARAKTERISTIKE KLASE ORGANSKIH JEDINJENJA ACETILENA

REAKCIJE ZA PROIZVODNJU ACETILENA

KARAKTERISTIČNE HEMIJSKE REAKCIJE ACETILENA

PODRUČJA PRIMJENE ACETILENA

UTICAJ ACETILENA NA LJUDSKI TELO I ŽIVOTNU SREDINU

LISTA KORIŠTENE REFERENCE

ISTORIJA OTVARANJA

Acetilen je prvi proizveo 1836. Edmund Davy, rođak čuvenog Humphryja Davyja. Reagovao je vodu na kalijum karbidu: K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH i dobio novi gas, koji je nazvao hidrogen bikarbonat. Ovaj plin je uglavnom zanimao hemičare sa stanovišta teorije strukture organskih jedinjenja. Jedan od tvoraca takozvane teorije radikala, Justus Liebig, nazvao je grupu atoma (tj. radikala) C2H3 acetil.

Na latinskom, acetum znači sirće; molekul sirćetne kiseline (C2H3O+O+H, kako je tada pisala njegova formula) smatran je derivatom acetila. Kada je francuski hemičar Marcelin Berthelot 1855. godine uspio da dobije "hidrogen bikarbonat" na nekoliko metoda odjednom, nazvao ga je acetilen. Berthelot je acetilen smatrao derivatom acetila iz kojeg je uklonjen jedan atom vodonika: C2H3 - H = C2H2. Prvo je Berthelot dobio acetilen propuštanjem para etilena, metila i etil alkohola kroz usijanu cijev. Godine 1862. uspio je sintetizirati acetilen iz elemenata propuštanjem vodika kroz plamen naponskog luka između dvije ugljične elektrode. Sve spomenute metode sinteze bile su samo teoretske, a acetilen je bio rijedak i skup plin sve dok nije razvijena jeftina metoda za proizvodnju kalcijum karbida kalcinacijom mješavine uglja i živog vapna: CaO + 3C = CaC2 + CO. To se dogodilo krajem 19. vijeka.

Tada se acetilen počeo koristiti za rasvjetu. U plamenu na visokim temperaturama, ovaj gas, koji sadrži 92,3% ugljika (ovo je neka vrsta hemijskog zapisa), raspada se i formira čvrste čestice ugljika, koje mogu sadržavati od nekoliko do miliona atoma ugljika. Snažno se zagrijavajući u unutrašnjem konusu plamena, ove čestice uzrokuju da plamen svijetli jarko - od žute do bijele, ovisno o temperaturi (što je plamen topliji, to je njegova boja bliža bijeloj).

Acetilenske baklje proizvodile su 15 puta više svjetla od konvencionalnih plinskih lampi koje su osvjetljavale ulice. Postepeno ih je zamijenila električna rasvjeta, ali su se dugo vremena koristila u malim svjetiljkama na biciklima, motociklima i u konjskim zapregama.

Dugo vremena se acetilen za tehničke potrebe (na primjer, na gradilištima) dobivao "gašenjem" karbida vodom. Acetilen dobijen od tehničkog kalcijum karbida ima neprijatan miris zbog nečistoća amonijaka, sumporovodika, fosfina PH3, arsina AsH3.

NAZIV ACETILENA PREMA IUPAC NOMENKLATURI

Prema IUPAC nomenklaturi, kada se konstruišu nazivi alkina u nazivima odgovarajućih zasićenih ugljikovodika, sufiks -an zamjenjuje se sufiksom -in. Da bi se označio položaj trostruke veze i supstituentskih grupa, lanac je numerisan na isti način kao i kod odgovarajućih alkena. Etin se može nazvati i trivijalno - acetilen.

FIZIČKE KARAKTERISTIKE

U normalnim uslovima, to je bezbojni gas, slabo rastvorljiv u vodi, lakši od vazduha. Tačka ključanja 83,8 °C. Kada se komprimuje, eksplozivno se razgrađuje u cilindrima napunjenim kizelgurom ili aktivnim ugljem impregniranim acetonom, u kojem se acetilen rastvara pod pritiskom u velikim količinama. Eksplozivno. Ne može se pustiti na otvoreno. C2H2 se nalazi na Uranu i Neptunu.

STRUKTURNA FORMULA ACETILENA

KARAKTERISTIKE KLASE ORGANSKIH JEDINJENJA ACETILENA

Acetilen pripada klasi alkina.

Alki ?nes (inače acetilenski ugljovodonici) su ugljovodonici koji sadrže trostruku vezu između atoma ugljenika, formirajući homologni niz sa opštom formulom CnH2n-2. Atomi ugljika na trostrukoj vezi su u stanju sp-hibridizacije.

Alkine karakteriziraju reakcije adicije. Za razliku od alkena, koji prolaze kroz reakcije elektrofilne adicije, alkini također mogu biti podvrgnuti reakcijama nukleofilne adicije. To je zbog značajnog s-karaktera veze i, kao posljedica, povećane elektronegativnosti atoma ugljika. Osim toga, visoka pokretljivost atoma vodika na trostrukoj vezi određuje kisela svojstva alkina u reakcijama supstitucije.

Alkini po svojim fizičkim svojstvima liče na odgovarajuće alkene. Niži (do C4) su plinovi bez boje i mirisa koji imaju višu tačku ključanja od njihovih analoga u alkenima. Alkini su slabo rastvorljivi u vodi, ali bolje u organskim rastvaračima.

formula jedinjenja za reakciju acetilena

REAKCIJE ZA PROIZVODNJU ACETILENA

U laboratoriji se acetilen proizvodi djelovanjem vode na kalcijev karbid.

2 H2O = C2H2? + Ca(OH)2

kao i tokom dehidrogenacije dva molekula metana na temperaturama iznad 1400 °C:

CH4 = C2H2? +3H2?

KARAKTERISTIČNE HEMIJSKE REAKCIJE ACETILENA

Osnovne hemijske reakcije acetilena (adicije):

Osnovne hemijske reakcije acetilena (adicije, dimerizacija, polimerizacija, ciklomerizacija).

PODRUČJA PRIMJENE ACETILENA

Acetilen se koristi:

za zavarivanje i rezanje metala,

kao izvor vrlo svijetle, bijele svjetlosti u samostojećim lampama, gdje se proizvodi reakcijom kalcijum karbida i vode (vidi karbidna lampa),

u proizvodnji eksploziva (vidi acetilenide),

za proizvodnju octene kiseline, etil alkohola, rastvarača, plastike, gume, aromatičnih ugljovodonika,

za dobijanje čađe,

u atomskoj apsorpcionoj spektrofotometriji tokom atomizacije plamena,

u raketnim motorima (zajedno sa amonijakom).

UTICAJ ACITELENA NA LJUDSKI TELO I ŽIVOTNU SREDINU

Budući da je acetilen rastvorljiv u vodi i njegove mješavine s kisikom mogu eksplodirati u vrlo širokom rasponu koncentracija, ne može se prikupiti u gasometrima.

Acetilen eksplodira na temperaturama oko 500 °C ili pritiscima iznad 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7%, temperatura samopaljenja 335 °C. Eksplozivnost se smanjuje kada se acetilen razblaži drugim gasovima, kao što su azot, metan ili propan. Kada acetilen dođe u kontakt sa bakrom i srebrom dugo vremena, nastaju bakreni i srebrni acetilenidi koji eksplodiraju pri udaru ili povišenoj temperaturi. Stoga se pri skladištenju acetilena ne koriste materijali koji sadrže bakar (na primjer, ventili cilindara).

Acetilen ima slabo toksično dejstvo. Za acetilen je normalizirana granica maksimalne dopuštene koncentracije. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 prema higijenskim standardima GN 2.1.6.1338-03 „Maksimalno dozvoljene koncentracije (MPC) zagađujućih materija u atmosferskom vazduhu naseljenih mesta.”

MPCr.z. (radna oblast) nije uspostavljena (prema GOST 5457-75 i GN 2.2.5.1314-03), jer su granice koncentracije distribucije plamena u smeši sa vazduhom 2,5-100%.

Čuva se i transportuje u bijelim čeličnim cilindrima napunjenim inertnom poroznom masom (na primjer, drveni ugalj) (sa crvenim slovima „A“) u obliku otopine u acetonu pod pritiskom od 1,5-2,5 MPa.

LISTA KORIŠTENE REFERENCE

1.Newland Y., Vogt R., Hemija acetilena, Inizdat, 1947.

.Fedorenko N.P., Metode i ekonomija proizvodnje acetilena, Hemijska nauka i industrija, 3, tom 1, 1956.

.Fedorenko N.P. Hemija i hemijska tehnologija, br. 3, tom I, 1956.

Tutoring

Trebate pomoć u proučavanju teme?

Naši stručnjaci će savjetovati ili pružiti usluge podučavanja o temama koje vas zanimaju.
Pošaljite svoju prijavu naznačivši temu upravo sada kako biste saznali o mogućnosti dobivanja konsultacija.

Za plinsko-plamenski rad potrebno je prenijeti toplinu sa plamena na metal u količini dovoljnoj za specifične uslove rada. Zapaljivi plinovi obično gore u mješavini s kisikom. Najviša temperatura je acetilen-kiseonički plamen (3200°C), što omogućava upotrebu acetilena u bilo kojoj vrsti gasno-plamenske obrade metala. Intenzitet sagorevanja plamena određen je proizvodom normalne brzine sagorevanja i toplote sagorevanja smeše. Najveći “intenzitet gorenja” ima acetilen, koji za mješavinu stehiometrijskog sastava iznosi 27.700 kcal/(m 2 *s).

Acetilen

Acetilen pripada grupi nezasićenih ugljovodonika serije C n H 2n-2. . To je bezbojni zapaljivi plin specifičnog mirisa; zbog prisustva nečistoća u njemu - vodonik-fosfor, sumporovodik itd. gustina acetilena na 20°C i 760 mm Hg. Art. jednako 1,091 kg/m3; na 0°C i 760 mm Hg. Art. – – gustina 1.171 kg/m3. Acetilen je lakši od vazduha; gustina u odnosu na gustinu vazduha 0,9; molekulska težina 26.038. Kritičnu tačku za acetilen karakteriše pritisak zasićene pare od 61,65 kgf/cm 2 i temperatura od 35,54°C. Na 760 mm Hg. Art. i temperaturi od –84°C, acetilen prelazi u tečno stanje, a na temperaturi od –85°C očvršćava.

Acetilen je jedini plin koji se široko koristi u industriji i jedan je od rijetkih spojeva čije su sagorijevanje i eksplozija mogući u odsustvu kisika ili drugih oksidacijskih sredstava. Acetilen je visoko endotermno jedinjenje; razgradnjom 1 kg acetilena oslobađa se više od 2000 kcal, odnosno otprilike 2 puta više od eksplozije 1 kg čvrstog eksploziva TNT. Temperatura samozapaljenja acetilena kreće se od 500 do 600°C pri pritisku od 2 kgf/cm2 i primetno opada sa povećanjem pritiska; Tako, pri pritisku od 22 kgf/cm2, temperatura samopaljenja acetilena je 350°C, a u prisustvu katalizatora kao što su gvožđe u prahu, silika gel, aktivni ugljen itd., razgradnja acetilena počinje na 280°C. – 300°C. Prisustvo bakrenog oksida smanjuje temperaturu samozapaljenja na 246°C. Pod određenim uslovima, acetilen reaguje sa bakrom da formira eksplozivna jedinjenja; Stoga je u proizvodnji acetilenske opreme zabranjeno koristiti legure koje sadrže više od 70% Cu.

Eksplozivno raspadanje acetilena po pravilu počinje intenzivnim zagrijavanjem brzinom od 100 – 500°C/s. Pri sporom zagrijavanju dolazi do reakcije polimerizacije acetilena, pri čemu se oslobađa toplina, koja po pravilu na temperaturama iznad 530°C povlači za sobom eksplozivnu razgradnju acetilena. Donja granica pritiska pri kojem je moguća razgradnja acetilena je 0,65 kgf/cm 2. Granice eksplozije za acetilen su široke (tabela 2). Najopasnije su mješavine acetilena sa kisikom stehiometrijskog sastava (~30%). Brzine širenja plamena i detonacije dostižu najveću vrijednost pri omjeru acetilena i kisika od 1:2,5 i jednake su 13,5 odnosno 2400 m/s u normalnim uvjetima. Pritisak koji nastaje tokom eksplozije acetilena zavisi od početnih parametara i prirode eksplozije. Može se povećati za otprilike 10 - 12 puta u odnosu na početnu prilikom eksplozije u malim posudama i može se povećati za 22 puta detonacijom čistog acetilena i 50 puta detonacijom mješavine acetilena i kisika.

U gasno-plamenskoj obradi metala, acetilen se koristi ili u plinovitom stanju kada se proizvodi u prijenosnim ili stacionarnim generatorima acetilena, ili u otopljenom stanju. Otopljeni acetilen je otopina acetilena u acetonu ravnomjerno raspoređena u poroznom punilu pod pritiskom. Rastvorljivost acetilena zavisi od temperature i pritiska. Porozna masa u cilindru osigurava raspršivanje acetilena po cijeloj zapremini i lokalizaciju eksplozivnog raspadanja acetilena. U nedostatku porozne mase u cilindru dolazi do inicirane eksplozivne razgradnje acetilena otopljenog u acetonu pri pritisku ispod 5 kgf/cm2. Kao porozna punila mogu se koristiti ne samo masivne porozne mase, već i livene porozne mase koje su našle primenu u inostranstvu.

Fizičko-hemijski parametri gasovitog i rastvorenog tehničkog acetilena određeni su GOST 5457-75. Na osnovu sadržaja dozvoljene količine nečistoća razlikuje se rastvoreni, rastvoreni i gasoviti acetilen; dozvoljeni sadržaj nečistoća (u zapreminskim udjelima) je, odnosno, jednak:

vazduh i drugi gasovi slabo rastvorljivi u vodi - ne više od 0,9, 1,0, 1,5;
vodonik fosfid – 0,01; 0,04; 0,08;
vodonik sulfid – 0,005; 0,05; 0,15;
vodena para na 20°C i 760 mm Hg. Art. – 0,5; 0.6.

Tehnički rastvoreni acetilen se transportuje u čeličnim cilindrima. Dozvoljeni maksimalni pritisak u bocama ne bi trebalo da prelazi 13,4 kgf/cm 2 pri temperaturi od –5°C i pritisku od 760 mm Hg. Art. i 30 kgf/cm 2 na temperaturi od +40°C i pritisku od 760 mm Hg. Art. Preostali pritisak u cilindru sa istim parametrima ne bi trebao biti manji od 0,5 i 3,0 kgf/cm 2, respektivno.

Za gasno-plamensku obradu metala, uz acetilen dobijen iz kalcijum karbida, koristi se i pirolizni acetilen, dobijen iz prirodnog gasa termičko-oksidativnom pirolizom metana sa kiseonikom. Pirolizni acetilen se takođe skladišti i transportuje u cilindrima u rastvorenom obliku. Punilo i rastvarač za pirolizni acetilen su isti kao i za acetilen kalcijum karbida.

Pri upotrebi rastvorenog acetilena, u poređenju sa gasovitim acetilenom, obezbeđuje se najveći koeficijent iskorišćenja karbida, čistoća radnog mesta zavarivača, stabilan rad opreme i radna sigurnost. Glavna sirovina za proizvodnju acetilena, koji se koristi u gasno-plamenskoj preradi metala, je kalcijum karbid. Kalcijev karbid se proizvodi u električnim pećima reakcijom kalciniranog vapna sa koksom ili antracitom. Rastopljeni kalcijum karbid se sipa u kalupe gde se stvrdne; zatim se drobi u drobilicama i sortira prema veličini komada u skladu sa GOST 1460. Acetilen se dobija kao rezultat razgradnje (hidrolize) kalcijum karbida sa vodom. Stvarni “litarski volumen” acetilena iz 1 kg tehničkog karbida na 20°C i 760 mm Hg. Art. ne prelazi 285 l i zavisi od granulacije karbida. Kako se veličina karbidnih komada povećava, pomak se povećava, ali se brzina raspadanja smanjuje, odnosno povećava se trajanje razgradnje karbida (Tablica 1).

Sadržaj vodonik fosfida u acetilenu po zapremini nije veći od 0,08%, sadržaj sulfidnog sumpora nije veći od 1,2%. GOST 1460 takođe propisuje dozvoljeni broj komada kalcijum karbida drugih veličina u serijama određene granulacije. Veliki termički efekat reakcije razgradnje karbida stvara opasnost od ozbiljnog pregrijavanja. Bez odvođenja toplote, tokom interakcije stehiometrijske količine kalcijum karbida i vode, reakciona masa se zagreva na 700 – 800°C. Razgradnja karbida uz nedovoljno hlađenje, a posebno u prisustvu zraka može dovesti do eksplozije, pa se proces mora izvoditi sa značajnim viškom vode. Za razgradnju 1 kg karbida potrebno je 5-20 litara vode. Posebnu pažnju treba obratiti na prisustvo karbidne prašine u karbidu. Prašina se gotovo trenutno razgrađuje; zbog trenutnog zagrijavanja može doći do eksplozije acetilena. Zbog toga nije dozvoljena obrada prašine u konvencionalnim generatorima koji nisu prikladni za prašinu. Ako je sadržaj prašine značajan, kalcijum karbid se prosijava kroz sito sa ćelijama prečnika 2 mm pre ubacivanja u generator. Akumuliranu prašinu treba razgraditi na otvorenom u posebnoj posudi zapremnine od najmanje 800 - 1000 litara uz snažno miješanje, uz istovremeno izlivanje ne više od 250 g karbidne prašine. Vodu treba mijenjati nakon raspadanja prašine u količinama do 100 kg.

Kalcijum karbid se transportuje i skladišti u gvozdenim bačvama sa debljinom zida od najmanje 0,51 mm i težinom od 50 - 130 kg. Bočna površina bubnjeva je valovita radi veće krutosti. Kalcijum karbid intenzivno apsorbuje vlagu čak i iz vazduha, pa ako je posuda loše zatvorena, acetilen se može formirati direktno u bubnju. Nepropusnost bubnjeva treba pažljivo provjeriti; Prilikom transporta bubnjeva u otvorenim vozilima potrebno je pokriti bubnjeve ceradom. Ako se otkrije oštećenje bubnja, karbid se mora sipati u drugu zatvorenu posudu.

Prilikom servisiranja stacionarnih generatora, karbid iz bubnjeva se sipa u posebne rezervoare za prijemnike. Otvaranje bubnjeva na stanici je obično mehanizovano. U te svrhe koriste se strojevi u kojima se gornji poklopac reže posebnim valjkom za rezanje ili klinastim noževima. Noževi i valjak su izrađeni od materijala koji ne varniči. Osim toga, ulje ili dušik se isporučuju na mjesto rezanja.

Transport kalcijum karbida u bubnjevima za stacionarne generatore kapaciteta preko 20 m 3 /h nije ekonomski opravdan, jer raspakivanje bačvi traje dosta vremena; nakuplja se velika količina praznih posuda koje se ne mogu ponovno koristiti; gubitak karbida zbog njegovog drobljenja tokom valjanja bubnjeva i naknadnog prosijavanja od prašine je značajan. Stoga se kontejnerski način transporta i skladištenja karbida za stacionarne instalacije može smatrati najperspektivnijim. Prilikom plamene obrade aluminija, mesinga, olova i drugih metala s tačkom taljenja nižom od tačke topljenja čelika, preporučljivo je koristiti ne acetilen kao zapaljivi plin, već plinove koji su zamjena za acetilen ili tekućina zapaljiva. Glavna fizička i termička svojstva zapaljivih plinova data su u tabeli. 2.

Tabela 1. Fizičko-hemijski parametri kalcijum karbida

Tabela 2. Osnovna fizička i termička svojstva zapaljivih plinova

Naziv zapaljivog gasa i hemijska formula

Niža kalorijska vrijednost na 20°C i 760 mm Hg. st., kcal/m

Temperatura plamena smeše sa kiseonikom, °C

Stopa zamjene acetilena

Gustina na 20°C i 760 mm Hg. Art., kg/m 3

Kritični pritisak, kgf/cm 2

Temperatura, °C

Granice eksplozije, % sadržaja goriva u smjesi

Optimalan odnos kiseonika i ostalih goriva u smeši

Relativna brzina širenja plamena sa vazduhom

kritično * 1

topljenje

sa vazduhom

sa kiseonikom

Acetilen C 2 H 2

Vodonik H 2

Metan CH 4

Etan C 2 H 6

Propan C 3 H 8

Butan C 4 H 10

Propan-butan

Etilen C 2 H 4

Ugljen monoksid CO

Plin iz škriljaca * 2

Koksni plin * 2

Prirodni gas * 2 (metan 98%)

Naftni (povezani) plin

Gradski plin * 2

Pirolizni gas

MAPP ili MAF

Pare benzina (~S 7 N 15)

10 hiljada kcal/kg

0,7-0,74 kg/l

Kerozinska para (~S 7 N 14)

10 hiljada kcal/kg

0,79-0,82 kg/l

*1 Kritična temperatura je temperatura iznad koje se gas ne pretvara u tečno stanje ni pri jednom pritisku.

*2 Za mešavine zapaljivih gasova, dati podaci se odnose na prosečni sastav ovih gasova.

Širok raspon promjena gustine, temperature plamena i toplote sagorijevanja objašnjava se promjenjivim hemijskim sastavom ovih plinova, ovisno o ležištu ili mjestu proizvodnje.

Metil acetilen propadien MAPP(široko se koristi u SAD) - mješavina zapaljivih plinova; Njegova fizička svojstva su bliska propanu. Granice eksplozivnosti MAPP-a u smeši sa vazduhom su 3,4 - 10,8%, u smeši sa kiseonikom 2,5 - 60%. Smjese metil acetilena i propadiena su termodinamički nestabilne, pa se u sastav MAPP dodaje stabilizator. Raspadanje metil acetilena, slično acetilenu, događa se uz veliko oslobađanje topline. Temperatura plamena MAPP-a (2900°C) je bliska temperaturi acetilena. MAPP se koristi za rezanje kiseonikom i zavarivanje i druge gasno-plamene procese.

MAF gorivo- metil acetilen propadienska frakcija je otpad iz proizvodnje olifina, kao i otpad od proizvodnje etilena i monovinilacetilena. Ova frakcija sadrži 48 - 75% mješavine metil acetilena i propadiena i stabilizatore: 3% propilena, 15% propana, 7% ostalih ugljovodonika. Granice eksplozije za MAF su iste kao i za MAPP. MAF je neosjetljiv na šok. MAF cilindri ne eksplodiraju kada se nalaze pored cilindra koji gori. Smjesa je inertna na temperaturama do 215°C i pritisku do 20 kgf/cm 2 . U kontaktu s bakrom nastaju eksplozivna jedinjenja - bakreni acetilenidi. Brzina širenja MAF plamena je 470 cm/s. Kapacitet boca za tečne gasove je 40 ili 55 dm 3; debljina zida 3 mm. Maksimalni radni pritisak (kgf/cm2) u bocama za tečne gasove je različit: za propan ne više od 16, za propilen 20, za butan i butilen 3,8. Koeficijent punjenja cilindara tečnim plinovima (u kgf/m 3) prema tome će biti jednak: 425 za propan, 445 za propilen, 448 za butan i 526 za butilen. Koeficijent punjenja označava masu gasa u kg po 1 m 3 kapaciteta cilindra i ne bi trebalo da prelazi vrednosti koje su navedene za svaki gas.