Δομικό ασετυλένιο. Το ακετυλένιο είναι το αέριο με την υψηλότερη θερμοκρασία φλόγας! Τι να κάνετε αν έχει πυρκαγιά

Το ακετυλένιο είναι ένα αέριο με ελαφριά οσμή σκόρδου που συμπυκνώνεται σε υγρό σε θερμοκρασία -84°C και πίεση 62 atm.

Τα μείγματα ακετυλενίου με αέρα είναι εκρηκτικά. Το υγρό ασετυλένιο εκρήγνυται όταν εισχωρεί σκόνη μέσα του.

Το ακετυλένιο αποθηκεύεται και μεταφέρεται είτε σε προσροφημένη κατάσταση σε ενεργό άνθρακα είτε σε διαλύματα καρβονυλικών ενώσεων. 1 όγκος ακετόνης απορροφά 25 όγκους ακετυλενίου (υπό κανονικές συνθήκες). Το ακετυλένιο μεταφέρεται σε κυλίνδρους γεμάτους με ενεργό άνθρακα. Το ακετυλένιο αποσυντίθεται εύκολα σε άνθρακα και υδρογόνο όταν θερμαίνεται.

Χημικές ιδιότητες
1. Αντιδράσεις προσθήκης

Προσθήκη υδρογόνου

Το υδρογόνο στους καταλύτες υδρογόνωσης ανάγει τα αλκίνια σε αλκάνια.

Για να σταματήσει η αντίδραση στο στάδιο του σχηματισμού αλκενίων, χρησιμοποιούνται ειδικά πρόσθετα για καταλύτες ευγενών ομάδων:

Τα υδρίδια χρησιμοποιούνται ως χημικά αναγωγικά μέσα.

Σε αντίθεση με την καταλυτική υδρογόνωση, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό cis-αλκένια, χημικοί αναγωγικοί παράγοντες δίνουν έκσταση-αλκένια.

Επί του παρόντος, τα υγρά υδρίδια αλουμινίου χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία:

(RO) 2 AlH – ανοιχτό κίτρινο υγρό,

Προσθήκη υδραλογονιδίων

Η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία για την παραγωγή βινυλοχλωριδίου, διχλωροαιθανίου, τετραχλωροαιθυλενίου και άλλων χλωριωμένων παραγώγων.

Η αντίδραση εξελίσσεται σύμφωνα με τον ηλεκτρόφιλο μηχανισμό:

Προσθήκη αλογόνων

Η αντίδραση χρησιμοποιείται για τη σύνθεση τετραχλωροαιθυλενίου. Στη βιομηχανία, όλα τα είδη προϊόντων λαμβάνονται χρησιμοποιώντας υγρό οξείδιο ή υδροξείδιο του Ca, μαλακούς παράγοντες απομάκρυνσης H-X (αντιδραστήρια αφυδροαλογονώσεως).

Για τη λήψη τετραχλωροαιθυλενίου, χρησιμοποιείται μια μέθοδος δύο σταδίων:

Η προσθήκη χλωρίου στα ακετυλένια γίνεται πολύ γρήγορα· η ασφαλής χλωρίωση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε διάλυμα ενός φορέα χλωρίου:

-σύμπλοκο πενταχλωριούχου αντιμονίου με πενταχλωροαιθάνιο.

Πυρηνόφιλες αντιδράσεις προσθήκης σε ακετυλένια

Σύνδεση νερού

Το νερό είναι ένα ουδέτερο πυρηνόφιλο.

Μηχανισμός αντίδρασης:

Ενεργοποίηση ακετυλενίου από σύμπλοκο με υδράργυρο

Προσθήκη αλκοολών

Οι αλκοόλες είναι κάπως πιο ισχυρά ουδέτερα πυρηνόφιλα από το νερό:

Η αντίδραση προσθήκης αλκοολών σε ακιτελένια ονομάζεται βινυλίωση αλκοολών:

Οι βινυλαιθέρες είναι μια σταθερή μορφή ύπαρξης βινυλικών αλκοολών ( ενόλες).

Μερικές ιδιότητες των βινυλεστέρων

Οι βινυλαιθέρες είναι πιο αντιδραστικοί στις ηλεκτροφιλικές αντιδράσεις προσθήκης από τα αιθυλένια.

Η αλκοξυ ομάδα, λόγω της σύζευξης, προκαλεί σημαντική αύξηση της πυκνότητας ηλεκτρονίων στον διπλό δεσμό, γεγονός που διευκολύνει τον σχηματισμό ενός συμπλόκου  με ηλεκτροφιλικά αντιδραστήρια.

Για παράδειγμα, η αντίδραση με βρώμιο προχωρά με μια ποσοτική απόδοση:

Παρουσία οξέων, οι βινυλεστέρες μπορούν να πολυμεριστούν μέσω ενός κατιονικού μηχανισμού:

PVBE, λεγόμενο Βάλσαμο Σοστακόφσκι, έχει αντισηπτικές ιδιότητες, είναι υποκατάστατο των πενικιλινών.

Προσθήκη καρβοξυλικών οξέων σε ακετυλένια

Το PVA χρησιμοποιείται ως βερνίκια και κόλλες. Η υδρόλυση του οξικού πολυβινυλίου παράγει πολυβινυλική αλκοόλη:

Η πολυβινυλική αλκοόλη είναι απαραίτητη για την παρασκευή βερνικιών και σμάλτων.

Προσθήκη υδροκυανικού οξέος

Αντίδραση καρβονυλίωσης

Όλα τα παράγωγα ακρυλικού οξέος χρησιμοποιούνται ευρέως ως πολυμερή υλικά με μεμονωμένες ιδιότητες. Για παράδειγμα, το πολυακρυλαμίδιο χρησιμοποιείται ως συνθετικό συγκολλητικό και ο μεθακρυλικός μεθυλεστέρας χρησιμοποιείται ως οργανικό γυαλί.

Νίτρωση ακετυλενίου

Εκτελείται με ένα μείγμα θειικού και νιτρικού οξέος για τη λήψη τετρανιτρομεθανίου.

Κάτω από τις συνθήκες της αντίδρασης, η δινιτροοξική αλδεΰδη οξειδώνεται, αποκαρβοξυλιώνεται και διογκώνεται:

Αντιδράσεις πολυμερισμού ακετυλενίου

Γραμμικός πολυμερισμός

Μπορεί να συμβεί ως διμερισμός ή τριμερισμός:

Το βινυλακετυλένιο χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για την παραγωγή χλωροπρένιο.

Παρουσία ακετυλιδίου χαλκού, το ακετυλένιο σχηματίζει την ουσία kupren:

Κυκλοποίηση ακετυλενίου σε υψηλή θερμοκρασία

Εάν χρησιμοποιείτε καρβονύλιο σιδήρου ως καταλύτη, μπορείτε να πάρετε ακόμη και κυκλοοκτατετραένιο.

Τα δομικά χαρακτηριστικά της ακετυλίνης επηρεάζουν τις ιδιότητες, την παραγωγή και τη χρήση της. Το σύμβολο για τη σύνθεση μιας ουσίας είναι C 2 H 2 - αυτός είναι ο απλούστερος και ακαθάριστος τύπος της. Το ακετυλένιο σχηματίζεται από δύο άτομα άνθρακα, μεταξύ των οποίων εμφανίζεται ένας τριπλός δεσμός. Η παρουσία του αντανακλάται σε διαφορετικούς τύπους τύπων και μοντέλων του μορίου αιθίνης, τα οποία καθιστούν δυνατή την κατανόηση του προβλήματος της επίδρασης της δομής στις ιδιότητες της ουσίας.

Αλκίνια. Γενικός τύπος. Ασετυλίνη

Οι αλκυνικοί υδρογονάνθρακες, ή οι υδρογονάνθρακες ακετυλενίου, είναι άκυκλοι και ακόρεστοι. Η αλυσίδα των ατόμων άνθρακα δεν είναι κλειστή· περιέχει απλούς και πολλαπλούς δεσμούς. Η σύνθεση των αλκυνίων αντανακλάται από τον συνοπτικό τύπο C n H 2n - 2. Τα μόρια ουσιών αυτής της κατηγορίας περιέχουν έναν ή περισσότερους τριπλούς δεσμούς. Οι ενώσεις ακετυλενίου είναι ακόρεστες. Αυτό σημαίνει ότι μόνο ένα σθένος άνθρακα πραγματοποιείται από το υδρογόνο. Οι υπόλοιποι τρεις δεσμοί χρησιμοποιούνται όταν αλληλεπιδρούν με άλλα άτομα άνθρακα.

Ο πρώτος και πιο διάσημος εκπρόσωπος των αλκυνίων είναι το ακετυλένιο ή αιθυλένιο. Το τετριμμένο προέρχεται από τη λατινική λέξη "acetum" - "ξύδι" και την ελληνική - "hyle" - "ξύλο". Ο πρόγονος της ομόλογης σειράς ανακαλύφθηκε το 1836 και αργότερα η ουσία συντέθηκε από άνθρακα και υδρογόνο από τους E. Davy και M. Berthelot (1862). Σε κανονική θερμοκρασία και κανονική ατμοσφαιρική πίεση, το ακετυλένιο βρίσκεται σε αέρια κατάσταση. Είναι ένα άχρωμο, άοσμο αέριο, ελαφρώς διαλυτό στο νερό. Το αιθένιο διαλύεται πιο εύκολα σε αιθανόλη και ακετόνη.

Μοριακός τύπος ακετυλενίου

Η αιθίνη είναι το απλούστερο μέλος της ομόλογης σειράς του· η σύνθεση και η δομή του αντικατοπτρίζονται από τους τύπους:

Το C 2 H 2 είναι μια μοριακή αναπαράσταση της σύνθεσης του αιθυνίου, η οποία δίνει την ιδέα ότι η ουσία σχηματίζεται από δύο άτομα άνθρακα και τον ίδιο αριθμό ατόμων υδρογόνου. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο μπορείτε να υπολογίσετε το μοριακό και τις ενώσεις. Mr (C 2 H 2) = 26 a. μ.μ., Μ (C2H2) = 26,04 g/mol.
H:S:::S:H είναι ο τύπος ηλεκτρονίων της ακετυλίνης. Τέτοιες εικόνες, που ονομάζονται «δομές Lewis», αντικατοπτρίζουν την ηλεκτρονική δομή του μορίου. Όταν γράφετε, πρέπει να ακολουθείτε τους κανόνες: το άτομο υδρογόνου, όταν σχηματίζει έναν χημικό δεσμό, τείνει να έχει τη διαμόρφωση του κελύφους σθένους ηλίου, άλλα στοιχεία - μια οκτάδα εξωτερικών ηλεκτρονίων. Κάθε άνω και κάτω τελεία αντιπροσωπεύει ένα κοινό ή μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας.
H—C≡C—H είναι ο δομικός τύπος του ακετυλενίου, που αντικατοπτρίζει τη σειρά και την πολλαπλότητα των δεσμών μεταξύ των ατόμων. Μια παύλα αντικαθιστά ένα ζεύγος ηλεκτρονίων.

Μοντέλα μορίων ακετυλενίου

Οι τύποι που δείχνουν την κατανομή των ηλεκτρονίων χρησίμευσαν ως βάση για τη δημιουργία ατομικών τροχιακών μοντέλων και χωρικών τύπων μορίων (στερεοχημικών). Στα τέλη του 18ου αιώνα, τα μοντέλα με μπάλα και ραβδί έγιναν ευρέως διαδεδομένα - για παράδειγμα, μπάλες διαφορετικών χρωμάτων και μεγεθών, που υποδεικνύουν άνθρακα και υδρογόνο, που σχηματίζουν ακετυλένιο. Ο δομικός τύπος ενός μορίου παρουσιάζεται με τη μορφή ράβδων, που συμβολίζουν τους χημικούς δεσμούς και τον αριθμό τους σε κάθε άτομο.

Το μοντέλο με μπίλια και ραβδί ακετυλενίου αναπαράγει γωνίες δεσμού ίσες με 180°, αλλά οι διαπυρηνικές αποστάσεις στο μόριο αντανακλώνται κατά προσέγγιση. Τα κενά μεταξύ των σφαιρών δεν δημιουργούν την ιδέα πλήρωσης του χώρου των ατόμων με πυκνότητα ηλεκτρονίων. Το μειονέκτημα εξαλείφεται στα μοντέλα του Dreiding, τα οποία ορίζουν τους πυρήνες των ατόμων όχι ως μπάλες, αλλά ως σημεία σύνδεσης των ράβδων μεταξύ τους. Τα σύγχρονα τρισδιάστατα μοντέλα παρέχουν μια σαφέστερη εικόνα των ατομικών και μοριακών τροχιακών.

Υβριδικά ατομικά τροχιακά ακετυλενίου

Ο άνθρακας σε διεγερμένη κατάσταση περιέχει τρία τροχιακά p και ένα τροχιακό s με ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Κατά το σχηματισμό του μεθανίου (CH 4), συμμετέχουν στη δημιουργία ισοδύναμων δεσμών με άτομα υδρογόνου. Ένας διάσημος Αμερικανός ερευνητής ανέπτυξε το δόγμα της υβριδικής κατάστασης των ατομικών τροχιακών (AO). Η εξήγηση της συμπεριφοράς του άνθρακα στις χημικές αντιδράσεις έγκειται στην ευθυγράμμιση του ΑΟ σε σχήμα και ενέργεια, στο σχηματισμό νέων νεφών. Τα υβριδικά τροχιακά δίνουν ισχυρότερους δεσμούς και ο τύπος γίνεται πιο σταθερός.

Τα άτομα άνθρακα στο μόριο ακετυλενίου, σε αντίθεση με το μεθάνιο, υφίστανται sp-υβριδισμό. Το σχήμα και η ενέργεια των ηλεκτρονίων s- και p αναμειγνύονται. Εμφανίζονται δύο τροχιακά sp, που βρίσκονται σε γωνία 180°, κατευθυνόμενα σε αντίθετες πλευρές του πυρήνα.

Τριπλός δεσμός

Στο ακετυλένιο, υβριδικά νέφη ηλεκτρονίων άνθρακα συμμετέχουν στη δημιουργία δεσμών σ με τα ίδια γειτονικά άτομα και με υδρογόνο σε ζεύγη C–H. Παραμένουν δύο μη υβριδικά p-τροχιακά κάθετα μεταξύ τους. Στο μόριο της αιθίνης συμμετέχουν στο σχηματισμό δύο π δεσμών. Μαζί με το σ εμφανίζεται ένας τριπλός δεσμός, ο οποίος αντανακλάται στον δομικό τύπο. Το ακετυλένιο διαφέρει από το αιθάνιο και το αιθυλένιο ως προς την απόσταση μεταξύ των ατόμων. Ένας τριπλός δεσμός είναι μικρότερος από έναν διπλό δεσμό, αλλά έχει μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας και είναι ισχυρότερος. Η μέγιστη πυκνότητα των σ- και π-δεσμών βρίσκεται σε κάθετες περιοχές, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό ενός κυλινδρικού νέφους ηλεκτρονίων.

Χαρακτηριστικά των χημικών δεσμών στην ακετυλίνη

Το μόριο της αιθίνης έχει γραμμικό σχήμα, το οποίο αντανακλάται επιτυχώς από τον χημικό τύπο του ακετυλενίου - H—C≡C—H. Τα άτομα άνθρακα και υδρογόνου βρίσκονται κατά μήκος της ίδιας ευθείας γραμμής και μεταξύ τους προκύπτουν 3 σ- και 2 π-δεσμοί. Η ελεύθερη κίνηση, η περιστροφή κατά μήκος του άξονα C-C είναι αδύνατη, αυτό αποτρέπεται από την παρουσία πολλαπλών δεσμών. Άλλα χαρακτηριστικά του τριπλού δεσμού:

ο αριθμός των ζευγών ηλεκτρονίων που συνδέουν δύο άτομα άνθρακα είναι 3.
μήκος - 0,120 nm;
ενέργεια ρήξης - 836 kJ/mol.

Για σύγκριση: στα μόρια αιθανίου και αιθυλενίου, το μήκος των απλών και διπλών χημικών δεσμών είναι 1,54 και 1,34 nm, αντίστοιχα, η ενέργεια της διάσπασης C-C είναι 348 kJ/mol, η C=C είναι 614 kJ/mol.

Ομόλογα ακετυλενίου

Το ακετυλένιο είναι ο απλούστερος εκπρόσωπος των αλκυνίων, τα μόρια των οποίων περιέχουν επίσης τριπλό δεσμό. Το προπίνιο CH 3 C≡CH είναι ομόλογο του ακετυλενίου. Ο τύπος του τρίτου αντιπροσώπου των αλκυνίων, της βουτίνης-1, είναι CH3CH2C≡CH. Το ακετυλένιο είναι ένα κοινό όνομα για το αιθυλένιο. Τα αλκίνια υπακούουν στους κανόνες της IUPAC:

στα γραμμικά μόρια, υποδεικνύεται το όνομα της κύριας αλυσίδας, το οποίο προέρχεται από τον ελληνικό αριθμό, στον οποίο προστίθεται το επίθημα -ine και ο αριθμός του ατόμου στον τριπλό δεσμό, για παράδειγμα, αιθίνιο, προπίνιο, βουτίνη-1.
Η αρίθμηση της κύριας αλυσίδας των ατόμων ξεκινά από το άκρο του μορίου που βρίσκεται πιο κοντά στον τριπλό δεσμό.
για τους διακλαδισμένους υδρογονάνθρακες, το όνομα του πλευρικού κλάδου έρχεται πρώτο και ακολουθεί το όνομα της κύριας αλυσίδας των ατόμων με το επίθημα -in.
το τελευταίο μέρος του ονόματος είναι ένας αριθμός που υποδεικνύει τη θέση του τριπλού δεσμού στο μόριο, για παράδειγμα, βουτίνη-2.

Ισομέρεια αλκυνίων. Εξάρτηση ιδιοτήτων από τη δομή

Το αιθίνιο και το προπίνιο δεν έχουν ισομερή θέσης τριπλού δεσμού· εμφανίζονται ξεκινώντας με βουτίνη. Η πεντίνη και τα ακόλουθα ομόλογα έχουν ισομερή ανθρακικού σκελετού. Όσον αφορά τον τριπλό δεσμό, η χωρική ισομέρεια των υδρογονανθράκων της ακετυλίνης δεν εμφανίζεται.

Τα πρώτα 4 ομόλογα της αιθίνης είναι αέρια που είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Οι υδρογονάνθρακες ακετυλενίου C 5 - C 15 είναι υγρά. Τα στερεά είναι ομόλογα της αιθίνης, ξεκινώντας από τον υδρογονάνθρακα C17. Η χημική φύση των αλκυνίων επηρεάζεται σημαντικά από τον τριπλό δεσμό. τυπώνουν πιο ενεργά από το αιθυλένιο, προσκολλούν διάφορα σωματίδια. Αυτή η ιδιότητα είναι η βάση για την ευρεία χρήση του αιθυλενίου στη βιομηχανία και την τεχνολογία. Όταν καίγεται η ακετυλίνη, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας, η οποία χρησιμοποιείται στην κοπή αερίου και στη συγκόλληση μετάλλων.

Ασετυλίνη

Το όνομα αυτής της ουσίας συνδέεται με τη λέξη "ξίδι". Σήμερα είναι το μόνο αέριο που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία, η καύση και η έκρηξη του οποίου είναι δυνατή απουσία οξυγόνοή άλλα οξειδωτικά μέσα. Καίγοντας σε οξύ, δίνει μια πολύ καυτή φλόγα - έως και 3100°C.

Πώς συντέθηκε η ακετυλίνη

Πρώτα έλαβε ασετυλίνη το 1836 ο Edmund Davy, ξάδερφος του διάσημου Humphry Davy. Έδρασε νερό σε καρβίδιο του καλίου: K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH και έλαβε ένα νέο αέριο, το οποίο ονόμασε όξινο ανθρακικό. Το αέριο αυτό ενδιέφερε κυρίως τους χημικούς από την άποψη της θεωρίας της δομής των οργανικών ενώσεων. Ένας από τους δημιουργούς της λεγόμενης ριζικής θεωρίας, ο Justus Liebig, ονόμασε την ομάδα των ατόμων (δηλαδή ριζική) C 2 H 3 ακετύλιο.
Στα λατινικά, acetum σημαίνει ξύδι. ένα μόριο οξικού οξέος (C 2 H 3 O + O + H, όπως γράφτηκε τότε ο τύπος του) θεωρήθηκε ως παράγωγο ακετυλίου. Όταν ο Γάλλος χημικός Marcelin Berthelot το 1855 κατάφερε να αποκτήσει «όξινο ανθρακικό υδρογόνο» με πολλές μεθόδους ταυτόχρονα, το ονόμασε ασετυλίνη . Ο Berthelot θεώρησε το ακετυλένιο ως παράγωγο του ακετυλίου, από το οποίο αφαιρέθηκε ένα άτομο υδρογόνου: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. Πρώτον, ο Berthelot έλαβε ακετυλένιο περνώντας ατμούς αιθυλενίου, μεθυλίου και αιθυλικής αλκοόλης μέσω ενός θερμού σωλήνα. Το 1862 κατάφερε να συνθέσει ακετυλένιο από τα στοιχεία περνώντας υδρογόνο μέσω φλόγας βολταϊκού τόξου μεταξύ δύο ηλεκτροδίων άνθρακα. Όλες οι μέθοδοι σύνθεσης που αναφέρθηκαν ήταν μόνο θεωρητικές και το ακετυλένιο ήταν ένα σπάνιο και ακριβό αέριο μέχρι που αναπτύχθηκε μια φθηνή μέθοδος για την παραγωγή καρβιδίου του ασβεστίου με φρύξη μίγματος άνθρακα και ασβέστη: CaO + 3C = CaC 2 + CO. Αυτό συνέβη στα τέλη του 19ου αιώνα.
Επειτα η ασετυλίνη άρχισε να χρησιμοποιείται για φωτισμό . Σε μια φλόγα σε υψηλές θερμοκρασίες, αυτό το αέριο, που περιέχει 92,3% άνθρακα (αυτό είναι ένα είδος χημικού αρχείου), αποσυντίθεται για να σχηματίσει στερεά σωματίδια άνθρακα, τα οποία μπορούν να περιέχουν από πολλά έως εκατομμύρια άτομα άνθρακα. Θερμαίνοντας έντονα στον εσωτερικό κώνο της φλόγας, αυτά τα σωματίδια κάνουν τη φλόγα να λάμπει έντονα - από κίτρινο σε λευκό, ανάλογα με τη θερμοκρασία (όσο πιο ζεστή είναι η φλόγα, τόσο πιο κοντά είναι το χρώμα της στο λευκό).
Δάδες ασετυλίνης έδινε 15 φορές περισσότερο φως από τις συνηθισμένες λάμπες υγραερίου που φώτιζαν τους δρόμους. Σταδιακά αντικαταστάθηκαν από ηλεκτρικό φωτισμό, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα χρησιμοποιήθηκαν σε μικρούς λαμπτήρες σε ποδήλατα, μοτοσικλέτες και σε άμαξες με άλογα.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η ακετυλίνη για τεχνικές ανάγκες (για παράδειγμα, σε εργοτάξια) λαμβανόταν με "σβήσιμο" καρβιδίου με νερό. Το ακετυλένιο που λαμβάνεται από τεχνικό καρβίδιο του ασβεστίου έχει μια δυσάρεστη οσμή λόγω των ακαθαρσιών αμμωνίας, υδρόθειου, φωσφίνης και αρσίνης.

Ακετυλένιο σήμερα: μέθοδοι παραγωγής

Στη βιομηχανία, το ακετυλένιο παράγεται συχνά από τη δράση του νερού στο καρβίδιο του ασβεστίου.
Οι μέθοδοι για την παραγωγή ακετυλενίου από φυσικό αέριο - μεθάνιο χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως:
ηλεκτροπυρόλυση (ένα ρεύμα μεθανίου διέρχεται μεταξύ των ηλεκτροδίων σε θερμοκρασία 1600°C και ψύχεται γρήγορα για να αποτραπεί η αποσύνθεση του ακετυλενίου).
θερμική οξειδωτική πυρόλυση (ατελής οξείδωση), όπου η θερμότητα της μερικής καύσης του ακετυλενίου χρησιμοποιείται στην αντίδραση.

Εφαρμογή

Το ακετυλένιο χρησιμοποιείται:

για συγκόλληση και κοπή μετάλλων,
ως πηγή πολύ φωτεινού, λευκού φωτός σε ανεξάρτητους λαμπτήρες, όπου λαμβάνεται από την αντίδραση καρβιδίου του ασβεστίου και νερού,
στην παραγωγή εκρηκτικών,
για την παραγωγή οξικού οξέος, αιθυλικής αλκοόλης, διαλυτών, πλαστικών, καουτσούκ, αρωματικών υδρογονανθράκων.

Ιδιότητες της ακετυλίνης

Στη χημικά καθαρή του μορφή, η ακετυλίνη έχει μια αδύναμη αιθέρια οσμή. Το τεχνικό ακετυλένιο, λόγω της παρουσίας ακαθαρσιών σε αυτό, ιδιαίτερα του υδροφωσφιδίου, έχει μια έντονη, ειδική οσμή. Το ακετυλένιο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα. Το αέριο ακετυλένιο είναι ένα άχρωμο αέριο με μοριακό βάρος 26.038.
Το ακετυλένιο είναι ικανό να διαλύεται σε πολλά υγρά. Η διαλυτότητά του εξαρτάται από τη θερμοκρασία: όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του υγρού, τόσο περισσότερο είναι σε θέση να «προσλάβει» ακετυλένιο. Στην πρακτική της παραγωγής διαλυμένου ακετυλενίου, χρησιμοποιείται ακετόνη, η οποία σε θερμοκρασία 15 ° C διαλύει έως και 23 όγκους ακετυλενίου.
Η περιεκτικότητα σε υδροφωσφίδιο στο ακετυλένιο πρέπει να είναι αυστηρά περιορισμένη, καθώς τη στιγμή του σχηματισμού ακετυλενίου παρουσία αέρα σε υψηλές θερμοκρασίες, μπορεί να συμβεί αυθόρμητη ανάφλεξη.
Το ακετυλένιο είναι το μόνο αέριο που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία και είναι μια από τις λίγες ενώσεις των οποίων η καύση και η έκρηξη είναι δυνατές απουσία οξυγόνου ή άλλων οξειδωτικών παραγόντων.
Το 1895, ο A.L. Le Chatelier ανακάλυψε ότι το ακετυλένιο, όταν καίγεται σε οξύ, παράγει μια πολύ καυτή φλόγα (έως 3150°C), επομένως χρησιμοποιείται ευρέως για τη συγκόλληση και την κοπή πυρίμαχων μετάλλων. Σήμερα, η χρήση ακετυλενίου για επεξεργασία μετάλλων με αέρια φλόγα αντιμετωπίζει ισχυρό ανταγωνισμό από πιο προσιτά εύφλεκτα αέρια (φυσικό αέριο, προπάνιο-βουτάνιο κ.λπ.). Ωστόσο, το πλεονέκτημα του ασετυλενίου είναι η υψηλότερη θερμοκρασία καύσης του. Σε μια τέτοια φλόγα, ακόμη και χοντρά κομμάτια χάλυβα λιώνουν πολύ γρήγορα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η επεξεργασία με φλόγα αερίου κρίσιμων εξαρτημάτων δομών μηχανολογίας πραγματοποιείται μόνο με τη βοήθεια ακετυλενίου, το οποίο εξασφαλίζει την υψηλότερη παραγωγικότητα και ποιότητα της διαδικασίας συγκόλλησης.
Επιπλέον, το ακετυλένιο χρησιμοποιείται ευρέως στην οργανική σύνθεση διαφόρων ουσιών - ακεταλδεΰδη και οξικό οξύ, συνθετικά καουτσούκ (ισοπρένιο και χλωροπρένιο), χλωριούχο πολυβινύλιο και άλλα πολυμερή.

ΑΝΟΙΧΤΗ ΙΣΤΟΡΙΑ

ΟΝΟΜΑΣΙΑ ΑΣΕΤΥΛΕΝΙΟΥ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ IUPAC

ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

ΔΟΜΙΚΗ ΦΟΡΜΟΥΛΑ ΑΚΕΤΥΛΕΝΙΟΥ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΤΑΞΗΣ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΤΗΣ ΑΚΕΤΥΛΕΝΗΣ

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΣΤΥΛΕΝΗΣ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΣΕΤΥΛΕΝΙΟΥ

ΤΟΜΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΑΣΕΤΥΛΕΝΙΟΥ

ΕΠΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΑΚΕΤΥΛΕΝΗΣ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ ΚΑΙ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΑΝΑΦΟΡΩΝ

ΑΝΟΙΧΤΗ ΙΣΤΟΡΙΑ

Το ακετυλένιο παρήχθη για πρώτη φορά το 1836 από τον Edmund Davy, ξάδερφο του διάσημου Humphry Davy. Αντέδρασε με νερό σε καρβίδιο του καλίου: K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH και έλαβε ένα νέο αέριο, το οποίο ονόμασε όξινο ανθρακικό. Το αέριο αυτό ενδιέφερε κυρίως τους χημικούς από την άποψη της θεωρίας της δομής των οργανικών ενώσεων. Ένας από τους δημιουργούς της λεγόμενης θεωρίας των ριζών, ο Justus Liebig, ονόμασε μια ομάδα ατόμων (δηλαδή ρίζα) C2H3 ακετύλιο.

Στα λατινικά, acetum σημαίνει ξύδι. το μόριο οξικού οξέος (C2H3O+O+H, όπως γράφτηκε τότε ο τύπος του) θεωρήθηκε ως παράγωγο ακετυλίου. Όταν ο Γάλλος χημικός Marcelin Berthelot το 1855 κατάφερε να αποκτήσει «όξινο ανθρακικό υδρογόνο» με πολλές μεθόδους ταυτόχρονα, το ονόμασε ακετυλένιο. Ο Berthelot θεώρησε το ακετυλένιο ως παράγωγο του ακετυλίου, από το οποίο αφαιρέθηκε ένα άτομο υδρογόνου: C2H3 - H = C2H2. Πρώτον, ο Berthelot έλαβε ακετυλένιο περνώντας ατμούς αιθυλενίου, μεθυλίου και αιθυλικής αλκοόλης μέσω ενός θερμού σωλήνα. Το 1862 κατάφερε να συνθέσει ακετυλένιο από τα στοιχεία περνώντας υδρογόνο μέσω φλόγας βολταϊκού τόξου μεταξύ δύο ηλεκτροδίων άνθρακα. Όλες οι μέθοδοι σύνθεσης που αναφέρθηκαν ήταν μόνο θεωρητικές και το ακετυλένιο ήταν ένα σπάνιο και ακριβό αέριο μέχρι που αναπτύχθηκε μια φθηνή μέθοδος για την παραγωγή καρβιδίου του ασβεστίου με φρύξη μίγματος άνθρακα και ασβέστη: CaO + 3C = CaC2 + CO. Αυτό συνέβη στα τέλη του 19ου αιώνα.

Στη συνέχεια, η ασετυλίνη άρχισε να χρησιμοποιείται για φωτισμό. Σε μια φλόγα σε υψηλές θερμοκρασίες, αυτό το αέριο, που περιέχει 92,3% άνθρακα (αυτό είναι ένα είδος χημικού αρχείου), αποσυντίθεται για να σχηματίσει στερεά σωματίδια άνθρακα, τα οποία μπορούν να περιέχουν από πολλά έως εκατομμύρια άτομα άνθρακα. Θερμαίνοντας έντονα στον εσωτερικό κώνο της φλόγας, αυτά τα σωματίδια κάνουν τη φλόγα να λάμπει έντονα - από κίτρινο σε λευκό, ανάλογα με τη θερμοκρασία (όσο πιο ζεστή είναι η φλόγα, τόσο πιο κοντά είναι το χρώμα της στο λευκό).

Οι πυρσοί ασετυλίνης παρήγαγαν 15 φορές περισσότερο φως από τις συμβατικές λάμπες αερίου που φώτιζαν τους δρόμους. Σταδιακά αντικαταστάθηκαν από ηλεκτρικό φωτισμό, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα χρησιμοποιήθηκαν σε μικρούς λαμπτήρες σε ποδήλατα, μοτοσικλέτες και σε άμαξες με άλογα.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η ακετυλίνη για τεχνικές ανάγκες (για παράδειγμα, σε εργοτάξια) λαμβανόταν με "σβήσιμο" καρβιδίου με νερό. Το ακετυλένιο που λαμβάνεται από τεχνικό καρβίδιο του ασβεστίου έχει μια δυσάρεστη οσμή λόγω ακαθαρσιών αμμωνίας, υδρόθειου, φωσφίνης PH3, αρσίνης AsH3.

ΟΝΟΜΑΣΙΑ ΑΣΕΤΥΛΕΝΙΟΥ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ IUPAC

Σύμφωνα με την ονοματολογία IUPAC, κατά την κατασκευή των ονομάτων των αλκυνίων στα ονόματα των αντίστοιχων κορεσμένων υδρογονανθράκων, το επίθημα -an αντικαθίσταται από το επίθημα -in. Για να δείξει τη θέση του τριπλού δεσμού και των ομάδων υποκαταστάτη, η αλυσίδα αριθμείται με τον ίδιο τρόπο όπως στα αντίστοιχα αλκένια. Η αιθίνη μπορεί επίσης να ονομαστεί ασήμαντα - ακετυλένιο.

ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Υπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα άχρωμο αέριο, ελαφρώς διαλυτό στο νερό, ελαφρύτερο από τον αέρα. Σημείο βρασμού 83,8 °C. Όταν συμπιέζεται, αποσυντίθεται εκρηκτικά· αποθηκεύεται σε κυλίνδρους γεμάτους με kieselguhr ή ενεργό άνθρακα εμποτισμένο με ακετόνη, στους οποίους το ακετυλένιο διαλύεται υπό πίεση σε μεγάλες ποσότητες. Εκρηκτικός. Δεν μπορεί να απελευθερωθεί στο ύπαιθρο. Το C2H2 βρίσκεται στον Ουρανό και τον Ποσειδώνα.

ΔΟΜΙΚΗ ΦΟΡΜΟΥΛΑ ΑΚΕΤΥΛΕΝΙΟΥ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΤΑΞΗΣ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΤΗΣ ΑΚΕΤΥΛΕΝΗΣ

Το ακετυλένιο ανήκει στην κατηγορία των αλκυνίων.

Άλκη ?Οι nes (αλλιώς υδρογονάνθρακες ακετυλενίου) είναι υδρογονάνθρακες που περιέχουν τριπλό δεσμό μεταξύ ατόμων άνθρακα, σχηματίζοντας μια ομόλογη σειρά με τον γενικό τύπο CnH2n-2. Τα άτομα άνθρακα στον τριπλό δεσμό βρίσκονται σε κατάσταση sp-υβριδισμού.

Τα αλκίνια χαρακτηρίζονται από αντιδράσεις προσθήκης. Σε αντίθεση με τα αλκένια, τα οποία υφίστανται αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής προσθήκης, τα αλκίνια μπορούν επίσης να υποστούν πυρηνόφιλες αντιδράσεις προσθήκης. Αυτό οφείλεται στον σημαντικό χαρακτήρα s του δεσμού και, κατά συνέπεια, στην αυξημένη ηλεκτραρνητικότητα του ατόμου άνθρακα. Επιπλέον, η υψηλή κινητικότητα του ατόμου υδρογόνου στον τριπλό δεσμό καθορίζει τις όξινες ιδιότητες των αλκυνίων στις αντιδράσεις υποκατάστασης.

Τα αλκίνια μοιάζουν με τα αντίστοιχα αλκένια στις φυσικές τους ιδιότητες. Χαμηλότερα (μέχρι C4) είναι τα άχρωμα και άοσμα αέρια που έχουν υψηλότερα σημεία βρασμού από τα ανάλογα τους στα αλκένια. Τα αλκίνια είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό, αλλά καλύτερα σε οργανικούς διαλύτες.

τύπος ένωσης αντίδρασης ακετυλενίου

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΣΤΥΛΕΝΗΣ

Στο εργαστήριο, η ακετυλίνη παράγεται από τη δράση του νερού στο καρβίδιο του ασβεστίου.

2 H2O = C2H2; + Ca(OH)2

καθώς και κατά την αφυδρογόνωση δύο μορίων μεθανίου σε θερμοκρασίες άνω των 1400 °C:

CH4 = C2H2; +3Η2;

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΣΕΤΥΛΕΝΙΟΥ

Βασικές χημικές αντιδράσεις ακετυλενίου (αντιδράσεις προσθήκης):

Βασικές χημικές αντιδράσεις ακετυλενίου (αντιδράσεις προσθήκης, διμερισμός, πολυμερισμός, κυκλομερισμός).

ΤΟΜΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΑΣΕΤΥΛΕΝΙΟΥ

Το ακετυλένιο χρησιμοποιείται:

για συγκόλληση και κοπή μετάλλων,

ως πηγή πολύ φωτεινού, λευκού φωτός σε ανεξάρτητους λαμπτήρες, όπου παράγεται από την αντίδραση καρβιδίου του ασβεστίου και νερού (βλ. λαμπτήρα καρβιδίου),

στην παραγωγή εκρηκτικών (βλ. ακετυλενίδια),

για την παραγωγή οξικού οξέος, αιθυλικής αλκοόλης, διαλυτών, πλαστικών, καουτσούκ, αρωματικών υδρογονανθράκων,

για την απόκτηση αιθάλης,

στη φασματοφωτομετρία ατομικής απορρόφησης κατά τον ψεκασμό με φλόγα,

σε πυραυλοκινητήρες (μαζί με αμμωνία).

ΕΠΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΑΚΙΤΕΛΕΝΗΣ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ ΚΑΙ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Επειδή το ακετυλένιο είναι διαλυτό στο νερό και τα μείγματά του με το οξυγόνο μπορούν να εκραγούν σε πολύ μεγάλο εύρος συγκεντρώσεων, δεν μπορεί να συλλεχθεί σε αερόμετρα.

Το ακετυλένιο εκρήγνυται σε θερμοκρασίες γύρω στους 500 °C ή σε πιέσεις πάνω από 0,2 MPa. CPV 2,3-80,7%, θερμοκρασία αυτοανάφλεξης 335 °C. Η εκρηκτικότητα μειώνεται όταν το ακετυλένιο αραιώνεται με άλλα αέρια, όπως άζωτο, μεθάνιο ή προπάνιο. Όταν το ακετυλένιο έρχεται σε επαφή με χαλκό και άργυρο για μεγάλο χρονικό διάστημα, σχηματίζονται ακετυλενίδια χαλκού και αργύρου, τα οποία εκρήγνυνται κατά την πρόσκρουση ή την αύξηση της θερμοκρασίας. Επομένως, κατά την αποθήκευση ακετυλενίου, δεν χρησιμοποιούνται υλικά που περιέχουν χαλκό (για παράδειγμα, βαλβίδες κυλίνδρων).

Το ακετυλένιο έχει ασθενή τοξική δράση. Για την ακετυλίνη, το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο συγκέντρωσης κανονικοποιείται. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 σύμφωνα με τα πρότυπα υγιεινής GN 2.1.6.1338-03 «Μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις (MAC) ρύπων στον ατμοσφαιρικό αέρα κατοικημένων περιοχών».

MPCr.z. (χώρος εργασίας) δεν έχει καθοριστεί (σύμφωνα με το GOST 5457-75 και το GN 2.2.5.1314-03), καθώς τα όρια συγκέντρωσης κατανομής φλόγας σε μείγμα με αέρα είναι 2,5-100%.

Αποθηκεύεται και μεταφέρεται σε λευκούς χαλύβδινους κυλίνδρους γεμάτους με αδρανή πορώδη μάζα (για παράδειγμα, κάρβουνο) (με κόκκινο γράμμα "A") με τη μορφή διαλύματος σε ακετόνη υπό πίεση 1,5-2,5 MPa.

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΑΝΑΦΟΡΩΝ

1.Newland Y., Vogt R., Chemistry of acetylene, Inizdat, 1947.

.Fedorenko N.P., Methods and Economics of acetylene production, Chemical Science and Industry, 3, τόμος 1, 1956.

.Fedorenko N.P. Chemistry and chemical technology, Νο. 3, τ. Ι, 1956.

Φροντιστήριο

Χρειάζεστε βοήθεια για τη μελέτη ενός θέματος;

Οι ειδικοί μας θα συμβουλεύσουν ή θα παρέχουν υπηρεσίες διδασκαλίας σε θέματα που σας ενδιαφέρουν.
Υποβάλετε την αίτησή σαςυποδεικνύοντας το θέμα αυτή τη στιγμή για να ενημερωθείτε σχετικά με τη δυνατότητα λήψης μιας διαβούλευσης.

Για εργασίες με φλόγα αερίου, είναι απαραίτητο να μεταφερθεί θερμότητα από τη φλόγα στο μέταλλο σε ποσότητα επαρκή για συγκεκριμένες συνθήκες εργασίας. Τα εύφλεκτα αέρια συνήθως καίγονται σε ένα μείγμα με οξυγόνο. Η υψηλότερη θερμοκρασία είναι η φλόγα ακετυλενίου-οξυγόνου (3200°C), η οποία επιτρέπει τη χρήση ακετυλενίου σε κάθε τύπο επεξεργασίας μετάλλων με φλόγα αερίου. Η ένταση της καύσης της φλόγας καθορίζεται από το γινόμενο του κανονικού ρυθμού καύσης και της θερμότητας καύσης του μείγματος. Το ακετυλένιο έχει την υψηλότερη «ένταση καύσης», η οποία για ένα μείγμα στοιχειομετρικής σύνθεσης είναι 27.700 kcal/(m 2 *s).

Ασετυλίνη

Το ακετυλένιο ανήκει στην ομάδα των ακόρεστων υδρογονανθράκων της σειράς C n H 2n-2. . Είναι ένα άχρωμο εύφλεκτο αέριο με συγκεκριμένη οσμή. λόγω της παρουσίας ακαθαρσιών σε αυτό - υδροφώσφορο, υδρόθειο, κ.λπ. η πυκνότητα της ακετυλίνης στους 20 ° C και 760 mm Hg. Τέχνη. ίσο με 1,091 kg/m3. στους 0°C και 760 mm Hg. Τέχνη. – – πυκνότητα 1,171 kg/m3. Το ακετυλένιο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα. πυκνότητα σε σύγκριση με την πυκνότητα αέρα 0,9; μοριακό βάρος 26.038. Το κρίσιμο σημείο για το ακετυλένιο χαρακτηρίζεται από πίεση κορεσμένων ατμών 61,65 kgf/cm 2 και θερμοκρασία 35,54°C. Στα 760 mm Hg. Τέχνη. και σε θερμοκρασία –84°C, το ακετυλένιο μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση και σε θερμοκρασία –85°C, στερεοποιείται.

Το ακετυλένιο είναι το μόνο αέριο που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία και είναι μια από τις λίγες ενώσεις των οποίων η καύση και η έκρηξη είναι δυνατές απουσία οξυγόνου ή άλλων οξειδωτικών παραγόντων. Το ακετυλένιο είναι μια εξαιρετικά ενδόθερμη ένωση. Η αποσύνθεση 1 kg ακετυλενίου απελευθερώνει περισσότερες από 2000 kcal, δηλαδή περίπου 2 φορές περισσότερες από την έκρηξη 1 kg στερεού εκρηκτικού TNT. Η θερμοκρασία αυτανάφλεξης του ακετυλενίου κυμαίνεται από 500 έως 600°C σε πίεση 2 kgf/cm2 και μειώνεται αισθητά με την αύξηση της πίεσης. Έτσι, σε πίεση 22 kgf/cm2, η θερμοκρασία αυτανάφλεξης του ακετυλενίου είναι 350°C και παρουσία καταλυτών όπως σκόνη σιδήρου, πυριτική πηκτή, ενεργός άνθρακας κ.λπ., η αποσύνθεση του ακετυλενίου ξεκινά στους 280°C. – 300°C. Η παρουσία οξειδίου του χαλκού μειώνει τη θερμοκρασία αυτοανάφλεξης στους 246°C. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, το ακετυλένιο αντιδρά με τον χαλκό για να σχηματίσει εκρηκτικές ενώσεις. Ως εκ τούτου, στην κατασκευή εξοπλισμού ασετυλενίου, απαγορεύεται η χρήση κραμάτων που περιέχουν περισσότερο από 70% Cu.

Η εκρηκτική αποσύνθεση της ακετυλίνης ξεκινά κατά κανόνα με έντονη θέρμανση με ταχύτητα 100 – 500°C/s. Με αργή θέρμανση, εμφανίζεται η αντίδραση πολυμερισμού του ακετυλενίου, η οποία απελευθερώνει θερμότητα, η οποία, κατά κανόνα, σε θερμοκρασίες άνω των 530°C συνεπάγεται την εκρηκτική αποσύνθεση του ακετυλενίου. Η κάτω οριακή πίεση στην οποία είναι δυνατή η αποσύνθεση του ακετυλενίου είναι 0,65 kgf/cm 2. Τα όρια έκρηξης για την ακετυλίνη είναι μεγάλα (Πίνακας 2). Τα πιο επικίνδυνα είναι τα μείγματα ακετυλενίου με οξυγόνο στοιχειομετρικής σύστασης (~30%). Οι ταχύτητες διάδοσης και έκρηξης φλόγας φτάνουν τη μέγιστη τιμή τους σε αναλογία ακετυλενίου και οξυγόνου 1:2,5 και είναι αντίστοιχα ίσες με 13,5 και 2400 m/s υπό κανονικές συνθήκες. Η πίεση που δημιουργείται κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης ασετυλενίου εξαρτάται από τις αρχικές παραμέτρους και τη φύση της έκρηξης. Μπορεί να αυξηθεί κατά περίπου 10 - 12 φορές σε σύγκριση με την αρχική κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης σε μικρά δοχεία και μπορεί να αυξηθεί κατά 22 φορές με την έκρηξη καθαρού ακετυλενίου και 50 φορές με την έκρηξη ενός μίγματος ακετυλενίου-οξυγόνου.

Στην επεξεργασία μετάλλων με φλόγα αερίου, το ακετυλένιο χρησιμοποιείται είτε σε αέρια κατάσταση όταν παράγεται σε φορητές ή σταθερές γεννήτριες ακετυλενίου είτε σε διαλυμένη κατάσταση. Το διαλυμένο ακετυλένιο είναι ένα διάλυμα ακετυλενίου σε ακετόνη που κατανέμεται ομοιόμορφα σε ένα πορώδες πληρωτικό υπό πίεση. Η διαλυτότητα του ακετυλενίου εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση. Η πορώδης μάζα στον κύλινδρο εξασφαλίζει τη διασπορά του ακετυλενίου σε όλο τον όγκο και τον εντοπισμό της εκρηκτικής αποσύνθεσης του ακετυλενίου. Απουσία πορώδους μάζας στον κύλινδρο, η εκρηκτική αποσύνθεση του ακετυλενίου που έχει διαλυθεί σε ακετόνη λαμβάνει χώρα σε πίεση κάτω από 5 kgf/cm2. Ως πορώδη υλικά πλήρωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο χύδην πορώδεις μάζες, αλλά και χυτές πορώδεις μάζες, που έχουν βρει εφαρμογή στο εξωτερικό.

Οι φυσικοχημικές παράμετροι αερίου και διαλυμένου τεχνικού ακετυλενίου καθορίζονται από το GOST 5457 - 75. Με βάση την περιεκτικότητα της επιτρεπόμενης ποσότητας ακαθαρσιών, διακρίνεται η διαλυμένη, διαλυμένη και αέρια ακετυλίνη. η επιτρεπόμενη περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες (σε κλάσματα όγκου) είναι αντίστοιχα ίση με:

αέρας και άλλα αέρια ελάχιστα διαλυτά στο νερό - όχι περισσότερο από 0,9, 1,0, 1,5.
υδροφωσφίδιο - 0,01; 0,04; 0,08;
υδρόθειο - 0,005; 0,05; 0,15;
υδρατμούς στους 20°C και 760 mm Hg. Τέχνη. – 0,5; 0,6.

Το τεχνικά διαλυμένο ακετυλένιο μεταφέρεται σε χαλύβδινους κυλίνδρους. Η επιτρεπόμενη μέγιστη πίεση στους κυλίνδρους δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 13,4 kgf/cm 2 σε θερμοκρασία –5°C και πίεση 760 mm Hg. Τέχνη. και 30 kgf/cm 2 σε θερμοκρασία +40°C και πίεση 760 mm Hg. Τέχνη. Η υπολειπόμενη πίεση στον κύλινδρο με τις ίδιες παραμέτρους δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 0,5 και 3,0 kgf/cm 2, αντίστοιχα.

Για την επεξεργασία μετάλλων με φλόγα αερίου, μαζί με το ακετυλένιο που λαμβάνεται από καρβίδιο του ασβεστίου, χρησιμοποιείται ακετυλένιο πυρόλυσης, που λαμβάνεται από φυσικό αέριο με θερμική-οξειδωτική πυρόλυση μεθανίου με οξυγόνο. Το ακετυλένιο πυρόλυσης αποθηκεύεται επίσης και μεταφέρεται σε κυλίνδρους σε διαλυμένη μορφή. Το πληρωτικό και ο διαλύτης για το ακετυλένιο πυρόλυσης είναι το ίδιο με το ακετυλένιο καρβιδίου του ασβεστίου.

Κατά τη χρήση διαλυμένης ακετυλίνης, σε σύγκριση με την αέρια ακετυλίνη, διασφαλίζεται ο υψηλότερος συντελεστής χρήσης καρβιδίου, η καθαριότητα του χώρου εργασίας του συγκολλητή, η σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού και η λειτουργική ασφάλεια. Η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή ακετυλενίου, που χρησιμοποιείται στην επεξεργασία μετάλλων με αέρια φλόγα, είναι το καρβίδιο του ασβεστίου. Το καρβίδιο του ασβεστίου παράγεται σε ηλεκτρικούς κλιβάνους με αντίδραση φρυγμένου ασβέστη με οπτάνθρακα ή ανθρακίτη. Το λιωμένο καρβίδιο του ασβεστίου χύνεται σε καλούπια όπου στερεοποιείται. στη συνέχεια συνθλίβεται σε σπαστήρες σβώλων και ταξινομείται ανάλογα με το μέγεθος των τεμαχίων σύμφωνα με το GOST 1460. Το ακετυλένιο λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης (υδρόλυσης) του καρβιδίου του ασβεστίου με νερό. Ο πραγματικός «όγκος λίτρου» ακετυλενίου από 1 kg τεχνικού καρβιδίου στους 20°C και 760 mm Hg. Τέχνη. δεν υπερβαίνει τα 285 l και εξαρτάται από την κοκκοποίηση καρβιδίου. Καθώς το μέγεθος των τεμαχίων καρβιδίου αυξάνεται, η μετατόπιση αυξάνεται, αλλά ο ρυθμός αποσύνθεσης μειώνεται, δηλ. αυξάνεται η διάρκεια της αποσύνθεσης καρβιδίου (Πίνακας 1).

Η περιεκτικότητα σε υδροφωσφίδιο σε ακετυλένιο κατ' όγκο δεν είναι μεγαλύτερη από 0,08%, η περιεκτικότητα σε θειούχο θείο δεν είναι μεγαλύτερη από 1,2%. Το GOST 1460 ορίζει επίσης τον επιτρεπόμενο αριθμό τεμαχίων καρβιδίου του ασβεστίου άλλων μεγεθών σε παρτίδες της καθορισμένης κοκκοποίησης. Η μεγάλη θερμική επίδραση της αντίδρασης αποσύνθεσης καρβιδίου δημιουργεί τον κίνδυνο σοβαρής υπερθέρμανσης. Χωρίς απομάκρυνση θερμότητας, κατά την αλληλεπίδραση στοιχειομετρικής ποσότητας καρβιδίου του ασβεστίου και νερού, η μάζα της αντίδρασης θερμαίνεται στους 700 – 800°C. Η αποσύνθεση του καρβιδίου με ανεπαρκή ψύξη και ιδιαίτερα παρουσία αέρα μπορεί να οδηγήσει σε έκρηξη, επομένως η διαδικασία πρέπει να γίνει με σημαντική περίσσεια νερού. Για την αποσύνθεση 1 κιλού καρβιδίου απαιτούνται 5–20 λίτρα νερού. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην παρουσία σκόνης καρβιδίου στο καρβίδιο. Η σκόνη αποσυντίθεται σχεδόν αμέσως. λόγω της στιγμιαίας θέρμανσης, μπορεί να προκληθεί έκρηξη ασετυλίνης. Επομένως, η επεξεργασία σκόνης σε συμβατικές γεννήτριες που δεν είναι κατάλληλες για χρήση σκόνης δεν επιτρέπεται. Εάν η περιεκτικότητα σε σκόνη είναι σημαντική, το καρβίδιο του ασβεστίου κοσκινίζεται μέσω κόσκινου με κελιά διαμέτρου 2 mm πριν φορτωθεί στη γεννήτρια. Η συσσωρευμένη σκόνη πρέπει να αποσυντίθεται στο ύπαιθρο σε ειδικό δοχείο χωρητικότητας τουλάχιστον 800 - 1000 λίτρων με έντονη ανάδευση, ενώ ταυτόχρονα να χύνεται όχι περισσότερο από 250 g σκόνης καρβιδίου. Το νερό πρέπει να αλλάζεται μετά την αποσύνθεση της σκόνης σε ποσότητες έως 100 kg.

Το καρβίδιο του ασβεστίου μεταφέρεται και αποθηκεύεται σε σιδερένια βαρέλια με πάχος τοιχώματος τουλάχιστον 0,51 mm και βάρος 50 - 130 kg. Η πλευρική επιφάνεια των τυμπάνων είναι κυματοειδής για μεγαλύτερη ακαμψία. Το καρβίδιο του ασβεστίου απορροφά εντατικά την υγρασία ακόμη και από τον αέρα, επομένως εάν το δοχείο δεν είναι καλά σφραγισμένο, μπορεί να σχηματιστεί ακετυλένιο απευθείας στο τύμπανο. Η στεγανότητα των τυμπάνων πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά. Κατά τη μεταφορά τυμπάνων σε ανοιχτά οχήματα, είναι απαραίτητο να καλύπτονται τα τύμπανα με μουσαμά. Εάν εντοπιστεί ζημιά στο τύμπανο, το καρβίδιο πρέπει να χυθεί σε άλλο σφραγισμένο δοχείο.

Κατά τη συντήρηση των σταθερών γεννητριών, το καρβίδιο από τα τύμπανα χύνεται σε ειδικές χοάνες δέκτη. Το άνοιγμα των τυμπάνων στο σταθμό είναι συνήθως μηχανοποιημένο. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιούνται μηχανές στις οποίες το επάνω κάλυμμα κόβεται με ειδικό κύλινδρο κοπής ή σφηνοειδή μαχαίρια. Τα μαχαίρια και ο κύλινδρος είναι κατασκευασμένα από υλικό που δεν σπινθηρίζει. Επιπλέον, παρέχεται λάδι ή άζωτο στο σημείο κοπής.

Η μεταφορά καρβιδίου του ασβεστίου σε βαρέλια για σταθερές γεννήτριες με χωρητικότητα άνω των 20 m 3/h δεν δικαιολογείται οικονομικά, καθώς η αποσυσκευασία των βαρελιών απαιτεί σημαντικό χρόνο. συσσωρεύεται μεγάλη ποσότητα άδειων δοχείων, τα οποία δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν. η απώλεια καρβιδίου λόγω της σύνθλιψής του κατά την κύλιση των τυμπάνων και την επακόλουθη κάλυψη από τη σκόνη είναι σημαντική. Ως εκ τούτου, η μέθοδος μεταφοράς και αποθήκευσης καρβιδίου για σταθερές εγκαταστάσεις μπορεί να θεωρηθεί η πιο υποσχόμενη. Κατά την επεξεργασία με φλόγα αλουμινίου, ορείχαλκου, μολύβδου και άλλων μετάλλων με σημείο τήξης χαμηλότερο από το σημείο τήξης του χάλυβα, συνιστάται να μην χρησιμοποιείται ακετυλένιο ως εύφλεκτο αέριο, αλλά αέρια που είναι υποκατάστατα ακετυλενίου ή υγρά εύφλεκτα. Οι κύριες φυσικές και θερμικές ιδιότητες των καύσιμων αερίων δίνονται στον πίνακα. 2.

Πίνακας 1. Φυσικοχημικές παράμετροι καρβιδίου του ασβεστίου

Πίνακας 2. Βασικές φυσικές και θερμικές ιδιότητες των καύσιμων αερίων

Ονομασία εύφλεκτου αερίου και χημικός τύπος

Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη στους 20°C και 760 mm Hg. st., kcal/m

Θερμοκρασία φλόγας του μείγματος με οξυγόνο, °C

Ποσοστό αντικατάστασης ακετυλενίου

Πυκνότητα στους 20°C και 760 mm Hg. Art., kg/m 3

Κρίσιμη πίεση, kgf/cm 2

Θερμοκρασία, °C

Όρια έκρηξης, % της περιεκτικότητας σε καύσιμο στο μείγμα

Η βέλτιστη αναλογία μεταξύ οξυγόνου και άλλων καυσίμων στο μείγμα

Σχετική ταχύτητα διάδοσης της φλόγας με αέρα

κρίσιμο * 1

τήξη

με ΑΕΡΑ

με οξυγόνο

Ακετυλένιο C 2 H 2

Υδρογόνο H 2

Μεθάνιο CH4

Αιθάνιο C 2 H 6

Προπάνιο C 3 H 8

Βουτάνιο C 4 H 10

Προπάνιο-βουτάνιο

Αιθυλένιο C 2 H 4

μονοξείδιο του άνθρακα CO

Αέριο σχιστόλιθου * 2

Αέριο φούρνου οπτάνθρακα * 2

Φυσικό αέριο * 2 (μεθάνιο 98%)

Πετρέλαιο (σχετιζόμενο) αέριο

Αέριο πόλης * 2

Αέριο πυρόλυσης

MAPP ή MAF

Ατμοί βενζίνης (~С 7 Н 15)

10 χιλιάδες kcal/kg

0,7-0,74 kg/l

Ατμοί κηροζίνης (~ С 7 Н 14)

10 χιλιάδες kcal/kg

0,79-0,82 kg/l

*1 Η κρίσιμη θερμοκρασία είναι η θερμοκρασία πάνω από την οποία ένα αέριο δεν μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση σε οποιαδήποτε πίεση.

*2 Για μείγματα εύφλεκτων αερίων, τα δεδομένα που δίνονται αναφέρονται στη μέση σύνθεση αυτών των αερίων.

Το ευρύ φάσμα των αλλαγών στην πυκνότητα, τη θερμοκρασία της φλόγας και τη θερμότητα καύσης εξηγείται από τη μεταβαλλόμενη χημική σύνθεση αυτών των αερίων, ανάλογα με το κοίτασμα ή τον τόπο παραγωγής.

Μεθυλοακετυλενο προπαδιένιο MAPP(χρησιμοποιείται ευρέως στις ΗΠΑ) - ένα μείγμα εύφλεκτων αερίων. Οι φυσικές του ιδιότητες είναι κοντά στο προπάνιο. Τα εκρηκτικά όρια της MAPP σε μείγμα με αέρα είναι 3,4 - 10,8%, σε μείγμα με οξυγόνο 2,5 - 60%. Τα μείγματα μεθυλοακετυλενίου και προπαδιενίου είναι θερμοδυναμικά ασταθή, επομένως ένας σταθεροποιητής προστίθεται στη σύνθεση MAPP. Η αποσύνθεση του μεθυλοακετυλενίου, παρόμοια με το ακετυλένιο, συμβαίνει με μεγάλη απελευθέρωση θερμότητας. Η θερμοκρασία φλόγας του MAPP (2900°C) είναι κοντά στη θερμοκρασία του ακετυλενίου. Το MAPP χρησιμοποιείται για κοπή και συγκόλληση με οξυγόνο και άλλες διεργασίες φλόγας αερίου.

καύσιμο MAF- Το κλάσμα προπαδιενίου μεθυλοακετυλενίου είναι απόβλητο από την παραγωγή ολεφίνης, καθώς και απόβλητο από την παραγωγή αιθυλενίου και μονοβινυλακετυλενίου. Αυτό το κλάσμα περιέχει 48 - 75% μείγμα μεθυλοακετυλενίου και προπαδιενίου και σταθεροποιητές: 3% προπυλένιο, 15% προπάνιο, 7% άλλους υδρογονάνθρακες. Τα όρια έκρηξης για το MAF είναι τα ίδια με αυτά για το MAPP. Το MAF δεν είναι ευαίσθητο στο σοκ. Οι κύλινδροι MAF δεν εκρήγνυνται όταν βρίσκονται δίπλα σε φλεγόμενο κύλινδρο. Το μείγμα είναι αδρανές σε θερμοκρασίες έως 215°C και πίεση έως 20 kgf/cm 2 . Κατά την επαφή με τον χαλκό, σχηματίζονται εκρηκτικές ενώσεις - ακετυλενίδια χαλκού. Η ταχύτητα διάδοσης της φλόγας MAF είναι 470 cm/s. Η χωρητικότητα των κυλίνδρων για υγροποιημένα αέρια είναι 40 ή 55 dm 3. πάχος τοιχώματος 3 mm. Η μέγιστη πίεση λειτουργίας (kgf/cm2) στους κυλίνδρους για τα υγροποιημένα αέρια είναι διαφορετική: για το προπάνιο όχι περισσότερο από 16, για το προπυλένιο 20, για το βουτάνιο και το βουτυλένιο 3,8. Ο συντελεστής πλήρωσης των κυλίνδρων με υγροποιημένα αέρια (σε kgf/m 3) θα είναι αντίστοιχα ίσος με: 425 για το προπάνιο, 445 για το προπυλένιο, 448 για το βουτάνιο και 526 για το βουτυλένιο. Ο συντελεστής πλήρωσης υποδεικνύει τη μάζα του αερίου σε kg ανά 1 m 3 κυλινδρισμού και δεν πρέπει να υπερβαίνει τις τιμές που καθορίζονται για κάθε αέριο.