Atsetüleen struktuur. Atsetüleen on kõrgeima leegitemperatuuriga gaas! Mida teha tulekahju korral

Atsetüleen on nõrga küüslaugulõhnaga gaas, mis kondenseerub temperatuuril -84°C ja rõhul 62 atm vedelikuks.

Atsetüleeni ja õhu segud on plahvatusohtlikud. Vedel atsetüleen plahvatab, kui sellesse satub tolm.

Atsetüleeni hoitakse ja transporditakse kas adsorbeeritud olekus aktiivsöel või karbonüülühendite lahustes. 1 mahuosa atsetooni neelab 25 mahuosa atsetüleeni (normaalsetes tingimustes). Atsetüleeni transporditakse aktiivsöega täidetud silindrites. Atsetüleen laguneb kuumutamisel kergesti süsinikuks ja vesinikuks.

1. Keemilised omadused

   1. Lisamisreaktsioonid

Vesiniku lisamine

Vesinik hüdrogeenimiskatalüsaatoritel redutseerib alküünid alkaanideks.

Reaktsiooni peatamiseks alkeenide moodustumise etapis kasutatakse väärisrühmade katalüsaatorite jaoks spetsiaalseid lisandeid:

Hüdriide kasutatakse keemiliste redutseerijatena.

Erinevalt katalüütilisest hüdrogeenimisest, mis viib moodustumiseni cis-alkeenid, keemilised redutseerijad annavad transs-alkeenid.

Praegu kasutatakse tööstuses vedelaid alumiiniumhüdriide:

(RO) 2 AlH – helekollane vedelik,

Vesinikhalogeniidide lisamine

Meetodit kasutatakse laialdaselt tööstuses vinüülkloriidi, dikloroetaani, tetrakloroetüleeni ja teiste klooritud derivaatide tootmiseks.

Reaktsioon toimub vastavalt elektrofiilsele mehhanismile:

Halogeenide lisamine

Reaktsiooni kasutatakse tetrakloroetüleeni sünteesimiseks. Tööstuses saadakse kõikvõimalikke tooteid kasutades märga Ca oksiidi või hüdroksiidi, pehmeid elimineerimisaineid H-X (dehüdrohalogeenivad reagendid).

Tetrakloroetüleeni saamiseks kasutatakse kaheastmelist meetodit:

Kloori lisamine atsetüleenidele toimub väga kiiresti, ohutu kloorimise saab läbi viia kloorikandja lahuses:

-antimonpentakloriidi kompleks pentakloroetaaniga.

Nukleofiilsed lisamisreaktsioonid atsetüleenidele

Veeühendus

Vesi on neutraalne nukleofiil.

Reaktsioonimehhanism:

Atsetüleeni aktiveerimine elavhõbedakompleksiga

Alkoholide lisamine

Alkoholid on mõnevõrra tugevamad neutraalsed nukleofiilid kui vesi:

.

Alkoholide lisamise reaktsiooni atsiteleenidele nimetatakse alkoholide vinüülimine:

Vinüüleetrid on vinüülalkoholide stabiilne olemasolu ( enoolid).

1. Mõned vinüülestrite omadused

Vinüüleetrid on elektrofiilsetes liitumisreaktsioonides reaktiivsemad kui etüleenid.

Alkoksürühm põhjustab konjugatsiooni tõttu kaksiksideme elektrontiheduse märkimisväärset suurenemist, mis hõlbustab -kompleksi moodustumist elektrofiilsete reagentidega.

Näiteks reaktsioon broomiga kulgeb kvantitatiivse saagisega:

Hapete juuresolekul võivad vinüülestrid polümeriseerida katioonse mehhanismi kaudu:

PVBE, nn Šostakovski palsam, omab antiseptilisi omadusi, on penitsilliinide asendaja.

Karboksüülhapete lisamine atsetüleenidele

PVA-d kasutatakse lakkide ja liimidena; Polüvinüülatsetaadi hüdrolüüsil saadakse polüvinüülalkohol:

Polüvinüülalkohol on lakkide ja emailide valmistamiseks asendamatu.

Vesiniktsüaniidhappe lisamine

Karbonüülimisreaktsioon

Kõiki akrüülhappe derivaate kasutatakse laialdaselt individuaalsete omadustega polümeermaterjalina. Näiteks polüakrüülamiidi kasutatakse sünteetilise liimina ja metüülmetakrülaati orgaanilise klaasina.

Atsetüleeni nitreerimine

Tetranitrometaani saamiseks viiakse see läbi väävel- ja lämmastikhappe seguga.

Reaktsioonitingimustes oksüdeeritakse, dekarboksüülitakse ja donitreeritakse dinitroäädikhappe aldehüüd:

Atsetüleeni polümerisatsiooni reaktsioonid

Lineaarne polümerisatsioon

Võib esineda dimeriseerumisena või trimerisatsioonina:

Vinüülatsetüleeni kasutatakse tööstuses tootmiseks kloropreen.

Vase atsetüliidi juuresolekul moodustab atsetüleen aine kupren:

Atsetüleeni tsüklistamine kõrgel temperatuuril

Kui kasutate katalüsaatorina raudkarbonüüli, võite saada isegi tsüklooktatetraeeni.

Atsetüleeni struktuursed omadused mõjutavad selle omadusi, tootmist ja kasutamist. Aine koostise sümbol on C 2 H 2 – see on selle kõige lihtsam ja jämedam valem. Atsetüleeni moodustavad kaks süsinikuaatomit, mille vahel tekib kolmikside. Selle olemasolu kajastub erinevat tüüpi etiini molekuli valemites ja mudelites, mis võimaldavad mõista struktuuri mõju aine omadustele.

Alküünid. Üldvalem. Atsetüleen

Alküünsüsivesinikud ehk atsetüleensüsivesinikud on atsüklilised ja küllastumata. Süsinikuaatomite ahel ei ole suletud, see sisaldab lihtsaid ja mitmekordseid sidemeid. Alküünide koostist kajastab koondvalem C n H 2n - 2. Selle klassi ainete molekulid sisaldavad ühte või mitut kolmiksidet. Atsetüleeni ühendid on küllastumata. See tähendab, et vesinik realiseerib ainult ühe süsiniku valentsi. Ülejäänud kolme sidet kasutatakse teiste süsinikuaatomitega suhtlemisel.

Alküünide esimene ja kuulsaim esindaja on atsetüleen ehk etüleen. Triviaalne pärineb ladinakeelsest sõnast "acetum" - "äädikas" ja kreeka keeles - "hyle" - "puit". Homoloogilise seeria esivanem avastati 1836. aastal ning hiljem sünteesisid aine kivisöest ja vesinikust E. Davy ja M. Berthelot (1862). Normaaltemperatuuril ja normaalsel atmosfäärirõhul on atsetüleen gaasilises olekus. See on värvitu lõhnatu gaas, mis lahustub vees vähe. Etün lahustub etanoolis ja atsetoonis kergemini.

Atsetüleeni molekulaarne valem

Etiin on oma homoloogse seeria lihtsaim liige; selle koostist ja struktuuri kajastavad järgmised valemid:

1. C 2 H 2 on etüüni koostise molekulaarne esitus, mis annab aimu, et aine moodustub kahest süsinikuaatomist ja samast arvust vesinikuaatomitest. Selle valemi abil saate arvutada molekuli ja ühendid. Mr (C2H2) = 26 a. e.m., M (C2H2) = 26,04 g/mol.
2. H:S:::S:H on atsetüleeni elektronpunktvalem. Sellised kujutised, mida nimetatakse "Lewise struktuurideks", peegeldavad molekuli elektroonilist struktuuri. Kirjutades peate järgima reegleid: vesinikuaatom kipub keemilise sideme moodustamisel olema heeliumi valentskihi konfiguratsiooniga, teised elemendid - välimiste elektronide oktett. Iga käärsool esindab välise energiataseme jagatud või üksikut elektronide paari.
3. H-C≡C-H on atsetüleeni struktuurivalem, mis peegeldab aatomitevaheliste sidemete järjekorda ja paljusust. Üks kriips asendab ühe elektronide paari.

Atsetüleeni molekulide mudelid

Elektronide jaotust näitavad valemid olid aluseks aatomiorbitaalmudelite ja molekulide ruumivalemite loomisele (stereokeemilised). 18. sajandi lõpus levisid laialt kuul-pulgamudelid - näiteks erinevat värvi ja erineva suurusega pallid, mis näitavad süsinikku ja vesinikku, mis moodustavad atsetüleeni. Molekuli struktuurivalem on esitatud varraste kujul, mis sümboliseerivad keemilisi sidemeid ja nende arvu igas aatomis.

Atsetüleeni pall-pulgamudel reprodutseerib 180°-ga võrdseid sidenurki, kuid tuumadevahelised kaugused molekulis peegelduvad ligikaudu. Kuulide vahelised tühimikud ei tekita mõtet täita aatomite ruum elektrontihedusega. Puudujääk on kõrvaldatud Dreidingi mudelites, mis tähistavad aatomite tuumasid mitte kuulidena, vaid varraste üksteise külge kinnitamise punktidena. Kaasaegsed kolmemõõtmelised mudelid annavad selgema pildi aatomi- ja molekulaarorbitaalidest.

Atsetüleeni hübriidsed aatomiorbitaalid

Ergastatud olekus süsinik sisaldab kolme p-orbitaali ja ühte s-orbitaali paaritute elektronidega. Metaani (CH 4) moodustumisel osalevad nad samaväärsete sidemete loomises vesinikuaatomitega. Kuulus Ameerika teadlane töötas välja aatomiorbitaalide hübriidseisundi (AO) doktriini. Süsiniku käitumise seletus keemilistes reaktsioonides seisneb AO kuju ja energia joondamises, uute pilvede tekkes. Hübriidorbitaalid annavad tugevamad sidemed ja valem muutub stabiilsemaks.

Atsetüleeni molekulis olevad süsinikuaatomid, erinevalt metaanist, läbivad sp-hübridisatsiooni. S- ja p elektronide kuju ja energia on segunenud. Ilmub kaks sp-orbitaali, mis asuvad 180° nurga all ja on suunatud tuuma vastaskülgedele.

Kolmekordne side

Atsetüleenis osalevad süsiniku hübriidelektronipilved σ-sidemete loomises samade naaberaatomitega ja vesinikuga C-H paarides. Jääb kaks mittehübriidset p-orbitaali, mis on üksteisega risti. Etiini molekulis osalevad nad kahe π-sideme moodustamises. Koos σ-ga tekib kolmikside, mis kajastub struktuurivalemis. Atsetüleen erineb etaanist ja etüleenist aatomitevahelise kauguse poolest. Kolmikside on lühem kui kaksikside, kuid sellel on suurem energiahulk ja see on tugevam. σ- ja π-sidemete maksimaalne tihedus paikneb risti asetsevates piirkondades, mis viib silindrilise elektronipilve tekkeni.

Atsetüleeni keemiliste sidemete omadused

Etiini molekulil on lineaarne kuju, mida peegeldab edukalt atsetüleeni keemiline valem - H—C≡C—H. Süsiniku- ja vesinikuaatomid paiknevad piki sama sirgjoont ning nende vahele tekib 3 σ- ja 2 π-sidet. Vaba liikumine, pöörlemine piki C-C telge on võimatu, seda takistab mitme sideme olemasolu. Kolmiksideme muud omadused:

• kahte süsinikuaatomit ühendavate elektronide paaride arv on 3;
• pikkus - 0,120 nm;
• rebenemise energia - 836 kJ/mol.

Võrdluseks: etaani ja etüleeni molekulides on keemiliste üksik- ja topeltsidemete pikkus vastavalt 1,54 ja 1,34 nm, C-C lõhustumise energia on 348 kJ/mol, C=C 614 kJ/mol.

Atsetüleeni homoloogid

Atsetüleen on alküünide lihtsaim esindaja, mille molekulid sisaldavad ka kolmiksidet. Propüün CH 3 C≡CH on atsetüleeni homoloog. Alküünide kolmanda esindaja butiin-1 valem on CH 3 CH 2 C≡CH. Atsetüleen on etüleeni üldnimetus. alküünid järgivad IUPACi reegleid:

• lineaarsetes molekulides on märgitud peaahela nimetus, mis pärineb kreeka numbrist, millele on lisatud järelliide -ine ja kolmiksideme juures oleva aatomi number, näiteks etüün, propüün, butiin-1;
• aatomite põhiahela nummerdamine algab kolmiksidemele lähimast molekuli otsast;
• hargnenud süsivesinike puhul on esikohal kõrvalharu nimi, millele järgneb aatomite põhiahela nimi sufiksiga -in.
• nime viimane osa on number, mis näitab kolmiksideme asukohta molekulis, näiteks butiin-2.

Alküünide isomeeria. Omaduste sõltuvus struktuurist

Etünil ja propüünil ei ole kolmiksideme positsiooni isomeere, need ilmuvad alates butiinist. Pentiinil ja järgmistel homoloogidel on süsiniku skeleti isomeerid. Kolmiksideme puhul ei ilmne atsetüleeni süsivesinike ruumiline isomeeria.

Etiini esimesed 4 homoloogi on vees halvasti lahustuvad gaasid. Atsetüleeni süsivesinikud C5-C15 on vedelikud. Tahked ained on etiini homoloogid, alustades C17 süsivesinikust. Alküünide keemilist olemust mõjutab oluliselt kolmikside. tüüpi aktiivsemalt kui etüleen, kinnitavad nad mitmesuguseid osakesi. See omadus on aluseks etüleeni laialdasele kasutamisele tööstuses ja tehnoloogias. Atsetüleeni põlemisel eraldub suur hulk soojust, mida kasutatakse gaasilõikamisel ja metalli keevitamisel.

Atsetüleen

Selle aine nimetus on seotud sõnaga "äädikas". Tänapäeval on see ainus tööstuses laialdaselt kasutatav gaas, mille põlemine ja plahvatus on võimalik gaasi puudumisel. hapnikku või muud oksüdeerivad ained. Happes põledes annab see väga kuuma leegi – kuni 3100°C.

Kuidas atsetüleeni sünteesiti

Esiteks sai atsetüleeni aastal 1836 Edmund Davy, kuulsa Humphry Davy nõbu. Ta mõjutas vett kaaliumkarbiidiga: K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH ja sai uue gaasi, mida nimetas vesinikkarbonaadiks. See gaas pakkus keemikutele huvi peamiselt orgaaniliste ühendite ehituse teooria seisukohalt. Üks nn radikaalideooria loojatest Justus Liebig pani aatomite rühmale (s.o radikaalile) nimeks C 2 H 3 atsetüül.
Ladina keeles tähendab acetum äädikat; äädikhappe molekuli (C 2 H 3 O + O + H, nagu selle valem siis kirjutati) peeti atsetüülderivaadiks. Kui prantsuse keemikul Marcelin Berthelot'l õnnestus 1855. aastal mitmel meetodil korraga saada "vesinikvesinikkarbonaati", nimetas ta seda atsetüleen . Berthelot pidas atsetüleeni atsetüüli derivaadiks, millest eemaldati üks vesinikuaatom: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. Esiteks sai Berthelot atsetüleeni, lastes etüleeni, metüüli ja etüülalkoholi aurud läbi tulikuuma toru. 1862. aastal õnnestus tal sünteesida elementidest atsetüleeni, juhtides vesinikku läbi kahe süsinikelektroodi vahel oleva voltkaare leegi. Kõik mainitud sünteesimeetodid olid vaid teoreetilised ning atsetüleen oli haruldane ja kallis gaas, kuni töötati välja odav meetod kaltsiumkarbiidi tootmiseks kivisöe ja kustutatud lubja segu kaltsineerimisel: CaO + 3C = CaC 2 + CO. See juhtus 19. sajandi lõpus.
Siis valgustuseks hakati kasutama atsetüleeni . Kõrgel temperatuuril leegis laguneb see gaas, mis sisaldab 92,3% süsinikku (see on omamoodi keemiline rekord), moodustades tahkeid süsinikuosakesi, mis võivad sisaldada mitut kuni miljonit süsinikuaatomit. Leegi sisekoonuses tugevalt kuumutades panevad need osakesed leegi eredalt hõõguma – kollasest valgeni, olenevalt temperatuurist (mida kuumem on leek, seda lähemal on selle värvus valgele).
Atsetüleenist taskulambid andsid 15 korda rohkem valgust kui tavalised gaasilambid, mis tänavaid valgustasid. Järk-järgult asendati need elektrivalgustitega, kuid pikka aega kasutati neid jalgrataste, mootorrataste ja hobuvankrite väikestes lampides.
Pikka aega saadi tehnilisteks vajadusteks (näiteks ehitusplatsidel) atsetüleeni karbiidi veega "karastamisel". Tehnilisest kaltsiumkarbiidist saadud atsetüleenil on ammoniaagi, vesiniksulfiidi, fosfiini ja arsiini lisandite tõttu ebameeldiv lõhn.

Atsetüleen tänapäeval: tootmismeetodid

Tööstuses toodetakse atsetüleeni sageli vee toimel kaltsiumkarbiidile.
Nüüd kasutatakse laialdaselt meetodeid atsetüleeni tootmiseks maagaasist - metaanist:
elektrokrakkimine (elektroodide vahel juhitakse metaani voog temperatuuril 1600 ° C ja jahutatakse kiiresti, et vältida atsetüleeni lagunemist);
termiline oksüdatiivne krakkimine (mittetäielik oksüdatsioon), kus reaktsioonis kasutatakse atsetüleeni osalise põlemise soojust.

Rakendus

Atsetüleeni kasutatakse:

• metallide keevitamiseks ja lõikamiseks,
• väga ereda valge valguse allikana eraldiseisvates lampides, kus see saadakse kaltsiumkarbiidi ja vee reaktsioonil,
• lõhkeainete tootmisel,
• äädikhappe, etüülalkoholi, lahustite, plastide, kummi, aromaatsete süsivesinike tootmiseks.

Atsetüleeni omadused

Keemiliselt puhtal kujul on atsetüleenil nõrk eeterlik lõhn. Tehnilisel atsetüleenil on selles sisalduvate lisandite, eriti vesinikfosfiidi tõttu terav spetsiifiline lõhn. Atsetüleen on õhust kergem. Gaas atsetüleen on värvitu gaas molekulmassiga 26,038.
Atsetüleen on võimeline lahustuma paljudes vedelikes. Selle lahustuvus sõltub temperatuurist: mida madalam on vedeliku temperatuur, seda rohkem on see võimeline atsetüleeni "imama". Lahustatud atsetüleeni tootmisel kasutatakse atsetooni, mis lahustab temperatuuril 15 ° C kuni 23 mahuosa atsetüleeni.
Vesinikfosfiidi sisaldus atsetüleenis peab olema rangelt piiratud, kuna atsetüleeni moodustumise hetkel kõrgel temperatuuril õhu juuresolekul võib tekkida iseeneslik süttimine.
Atsetüleen on ainus tööstuses laialdaselt kasutatav gaas ja see on üks väheseid ühendeid, mille põlemine ja plahvatus on hapniku või muude oksüdeerivate ainete puudumisel võimalik.
Aastal 1895 avastas A.L. Le Chatelier, et atsetüleen tekitab happes põletamisel väga kuuma leegi (kuni 3150°C), mistõttu kasutatakse seda laialdaselt tulekindlate metallide keevitamiseks ja lõikamiseks. Tänapäeval on atsetüleeni kasutamisel metallide gaasleegi töötlemisel tugev konkurents paremini ligipääsetavate põlevate gaaside (maagaas, propaan-butaan jne) vahel. Atsetüleeni eeliseks on aga kõrgeim põlemistemperatuur. Sellises leegis sulavad isegi paksud terasetükid väga kiiresti. Seetõttu toimub masinaehituskonstruktsioonide kriitiliste komponentide gaasileegiga töötlemine ainult atsetüleeni abil, mis tagab keevitusprotsessi kõrgeima tootlikkuse ja kvaliteedi.
Lisaks kasutatakse atsetüleeni laialdaselt erinevate ainete – atseetaldehüüdi ja äädikhappe, sünteetiliste kummide (isopreen ja kloropreen), polüvinüülkloriidi ja teiste polümeeride – orgaanilises sünteesis.

AVAMISAJALUGU

ATSETÜLEENI NIMETUS IUPAC-I NOMENKLATUURI JÄRGI

FÜÜSIKALISED OMADUSED

ATSETÜLEENI STRUKTUURVALEM

ATSETÜLEEENI ORGAANILISTE ÜHENDITE KLASSI OMADUSED

REAKTSIOONID ATSETÜLEENI TOOTMISEKS

ATSETÜLEENI ISELOOMULIKUD KEEMILISED REAKTSIOONID

ATSETÜLEENI KASUTUSALAD

ATSETÜLEENI MÕJU INIMKEHALE JA KESKKONNALE

KASUTATUD VIIDATUTE LOETELU

AVAMISAJALUGU

Atsetüleeni tootis esmakordselt 1836. aastal kuulsa Humphry Davy nõbu Edmund Davy. Ta pani vee reageerima kaaliumkarbiidiga: K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH ja sai uue gaasi, mida nimetas vesinikkarbonaadiks. See gaas pakkus keemikutele huvi peamiselt orgaaniliste ühendite ehituse teooria seisukohalt. Üks nn radikaalide teooria loojaid Justus Liebig nimetas aatomite rühma (s.o radikaali) C2H3 atsetüüliks.

Ladina keeles tähendab acetum äädikat; äädikhappe molekuli (C2H3O+O+H, nagu selle valem toona kirjas oli) peeti atsetüülderivaadiks. Kui prantsuse keemikul Marcelin Berthelot’l õnnestus 1855. aastal mitmel meetodil korraga saada “vesinikvesinikkarbonaati”, nimetas ta selle atsetüleeniks. Berthelot pidas atsetüleeni atsetüüli derivaadiks, millest eemaldati üks vesinikuaatom: C2H3 - H = C2H2. Esiteks sai Berthelot atsetüleeni, lastes etüleeni, metüüli ja etüülalkoholi aurud läbi tulikuuma toru. 1862. aastal õnnestus tal sünteesida elementidest atsetüleeni, juhtides vesinikku läbi kahe süsinikelektroodi vahel oleva voltkaare leegi. Kõik mainitud sünteesimeetodid olid vaid teoreetilised ning atsetüleen oli haruldane ja kallis gaas, kuni töötati välja odav meetod kaltsiumkarbiidi tootmiseks kivisöe ja kustutatud lubja segu kaltsineerimisel: CaO + 3C = CaC2 + CO. See juhtus 19. sajandi lõpus.

Siis hakati valgustuseks kasutama atsetüleeni. Kõrgel temperatuuril leegis laguneb see gaas, mis sisaldab 92,3% süsinikku (see on omamoodi keemiline rekord), moodustades tahkeid süsinikuosakesi, mis võivad sisaldada mitut kuni miljonit süsinikuaatomit. Leegi sisekoonuses tugevalt kuumutades panevad need osakesed leegi eredalt hõõguma – kollasest valgeni, olenevalt temperatuurist (mida kuumem on leek, seda lähemal on selle värvus valgele).

Atsetüleenist taskulambid andsid 15 korda rohkem valgust kui tavalised tänavaid valgustavad gaasilambid. Järk-järgult asendati need elektrivalgustitega, kuid pikka aega kasutati neid jalgrataste, mootorrataste ja hobuvankrite väikestes lampides.

Pikka aega saadi tehnilisteks vajadusteks (näiteks ehitusplatsidel) atsetüleeni karbiidi veega "karastamisel". Tehnilisest kaltsiumkarbiidist saadud atsetüleenil on ammoniaagi, vesiniksulfiidi, fosfiini PH3, arsiini AsH3 lisandite tõttu ebameeldiv lõhn.

ATSETÜLEENI NIMETUS IUPAC-I NOMENKLATUURI JÄRGI

Vastavalt IUPAC nomenklatuurile asendatakse alküünide nimetuste konstrueerimisel vastavate küllastunud süsivesinike nimetustes järelliide -an sufiksiga -in. Kolmiksideme ja asendusrühmade positsiooni näitamiseks nummerdatakse ahel samamoodi nagu vastavates alkeenides. Etiini võib nimetada ka triviaalselt – atsetüleeniks.

FÜÜSIKALISED OMADUSED

Normaaltingimustes on see värvitu gaas, vees kergelt lahustuv, õhust kergem. Keemistemperatuur 83,8 °C. Kokkusurumisel laguneb plahvatuslikult, seda hoitakse diiseli või atsetooniga immutatud aktiivsöega täidetud silindrites, milles atsetüleen lahustub rõhu all suurtes kogustes. Plahvatusohtlik. Ei saa välja lasta. C2H2 leidub Uraanis ja Neptuunis.

ATSETÜLEENI STRUKTUURVALEM

ATSETÜLEEENI ORGAANILISTE ÜHENDITE KLASSI OMADUSED

Atsetüleen kuulub alküünide klassi.

Alki ?nes (muidu atsetüleeni süsivesinikud) on süsivesinikud, mis sisaldavad süsinikuaatomite vahel kolmiksidet, moodustades homoloogse rea üldvalemiga CnH2n-2. Kolmiksideme süsinikuaatomid on sp-hübridisatsiooni olekus.

Alküüne iseloomustavad liitumisreaktsioonid. Erinevalt alkeenidest, mis läbivad elektrofiilseid liitumisreaktsioone, võivad alküünid läbida ka nukleofiilseid liitumisreaktsioone. See on tingitud sideme olulisest s-märgist ja sellest tulenevalt süsinikuaatomi suurenenud elektronegatiivsusest. Lisaks määrab vesinikuaatomi suur liikuvus kolmiksideme juures alküünide happelised omadused asendusreaktsioonides.

Alküünid meenutavad oma füüsikaliste omaduste poolest vastavaid alkeene. Madalamad (kuni C4) on värvitud ja lõhnatud gaasid, mille keemistemperatuur on kõrgem kui nende analoogidel alkeenides. Alküünid lahustuvad vees halvasti, kuid paremini orgaanilistes lahustites.

atsetüleeni reaktsiooniühendi valem

REAKTSIOONID ATSETÜLEENI TOOTMISEKS

Laboris toodetakse atsetüleeni vee toimel kaltsiumkarbiidile.

2 H2O = C2H2? + Ca(OH)2

samuti kahe metaani molekuli dehüdrogeenimisel temperatuuril üle 1400 °C:

CH4 = C2H2? +3H2?

ATSETÜLEENI ISELOOMULIKUD KEEMILISED REAKTSIOONID

Atsetüleeni põhilised keemilised reaktsioonid (liitumisreaktsioonid):

Atsetüleeni põhilised keemilised reaktsioonid (liitumisreaktsioonid, dimerisatsioon, polümerisatsioon, tsüklomerisatsioon).

ATSETÜLEENI KASUTUSALAD

Atsetüleeni kasutatakse:

metallide keevitamiseks ja lõikamiseks,

väga ereda valge valguse allikana eraldiseisvates lampides, kus see tekib kaltsiumkarbiidi ja vee reaktsioonil (vt karbiidlamp),

lõhkeainete tootmisel (vt atsetüleniidid),

äädikhappe, etüülalkoholi, lahustite, plasti, kummi, aromaatsete süsivesinike tootmiseks,

saada tahma,

aatoleegi pihustamise ajal,

rakettmootorites (koos ammoniaagiga).

ATSITELEENI MÕJU INIMKEHALE JA KESKKONNALE

Kuna atsetüleen on vees lahustuv ja selle segud hapnikuga võivad plahvatada väga laias kontsentratsioonivahemikus, ei saa seda gaasimeetritesse koguda.

Atsetüleen plahvatab temperatuuril umbes 500 °C või rõhul üle 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7%, isesüttimistemperatuur 335 °C. Plahvatusohtlikkus väheneb, kui atsetüleeni lahjendatakse teiste gaasidega, nagu lämmastik, metaan või propaan. Kui atsetüleen puutub pikema aja jooksul kokku vase ja hõbedaga, tekivad vase- ja hõbeatsetüleniidid, mis kokkupõrkel või temperatuuri tõusul plahvatavad. Seetõttu ei kasutata atsetüleeni ladustamisel vaske sisaldavaid materjale (näiteks silindri ventiilid).

Atsetüleenil on nõrk toksiline toime. Atsetüleeni puhul on maksimaalne lubatud kontsentratsioonipiir normaliseeritud. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 vastavalt hügieenistandarditele GN 2.1.6.1338-03 "Saasteainete maksimaalsed lubatud kontsentratsioonid (MAC) asustatud alade atmosfääriõhus."

MPcr.z. (tööpiirkond) ei ole kehtestatud (vastavalt GOST 5457-75 ja GN 2.2.5.1314-03), kuna leegi jaotumise kontsentratsioonipiirid segus õhuga on 2,5-100%.

Seda hoitakse ja transporditakse valgetes terassilindrites, mis on täidetud inertse poorse massiga (näiteks puusüsi) (punase tähega “A”) atsetoonilahusena rõhul 1,5–2,5 MPa.

KASUTATUD VIIDATUTE LOETELU

1.Newland Y., Vogt R., atsetüleeni keemia, Inizdat, 1947.

.Fedorenko N.P., Atsetüleeni tootmise meetodid ja ökonoomika, Keemiateadus ja tööstus, 3, 1. kd, 1956.

.Fedorenko N.P. Keemia ja keemiatehnoloogia, nr 3, I kd, 1956.

Õpetamine

Vajad abi teema uurimisel?

Meie spetsialistid nõustavad või pakuvad juhendamisteenust teid huvitavatel teemadel.
Esitage oma taotlus märkides teema kohe ära, et saada teada konsultatsiooni saamise võimalusest.

Gaasileegi tööks on vaja leegist metallile üle kanda soojust koguses, mis on piisav konkreetsete töötingimuste jaoks. Põlevgaasid põlevad tavaliselt segus hapnikuga. Kõrgeim temperatuur on atsetüleen-hapniku leek (3200°C), mis võimaldab kasutada atsetüleeni mistahes tüüpi metallide gaasleegi töötlemisel. Leegi põlemise intensiivsus määratakse normaalse põlemiskiiruse ja segu põlemissoojuse korrutisega. Atsetüleenil on kõrgeim “põlemisintensiivsus”, mis stöhhiomeetrilise koostisega segu puhul on 27 700 kcal/(m 2 *s).

Atsetüleen

Atsetüleen kuulub C n H 2n-2 seeria küllastumata süsivesinike rühma. . See on spetsiifilise lõhnaga värvitu tuleohtlik gaas; lisandite olemasolu tõttu selles - vesinikfosfor, vesiniksulfiid jne atsetüleeni tihedus temperatuuril 20 ° C ja 760 mm Hg. Art. võrdne 1,091 kg/m3; temperatuuril 0 °C ja rõhul 760 mm Hg. Art. – – tihedus 1,171 kg/m3. Atsetüleen on õhust kergem; tihedus võrreldes õhutihedusega 0,9; molekulmass 26,038. Atsetüleeni kriitilist punkti iseloomustab küllastunud aururõhk 61,65 kgf / cm 2 ja temperatuur 35,54 ° C. 760 mm Hg juures. Art. ja temperatuuril –84°C muutub atsetüleen vedelaks ning temperatuuril –85°C see tahkub.

Atsetüleen on ainus tööstuses laialdaselt kasutatav gaas ja see on üks väheseid ühendeid, mille põlemine ja plahvatus on hapniku või muude oksüdeerivate ainete puudumisel võimalik. Atsetüleen on väga endotermiline ühend; 1 kg atsetüleeni lagunemisel vabaneb üle 2000 kcal, st ligikaudu 2 korda rohkem kui 1 kg tahke plahvatusohtliku TNT plahvatusel. Atsetüleeni isesüttimistemperatuur on vahemikus 500 kuni 600 ° C rõhul 2 kgf / cm2 ja väheneb märgatavalt rõhu tõustes; Seega on rõhul 22 kgf/cm2 atsetüleeni isesüttimistemperatuur 350°C ja katalüsaatorite nagu rauapulber, silikageel, aktiivsüsi jne juuresolekul algab atsetüleeni lagunemine 280°C juures. – 300°C. Vaskoksiidi olemasolu vähendab isesüttimistemperatuuri 246 °C-ni. Teatud tingimustel reageerib atsetüleen vasega, moodustades plahvatusohtlikke ühendeid; Seetõttu on atsetüleeniseadmete valmistamisel keelatud kasutada sulameid, mis sisaldavad üle 70% Cu.

Atsetüleeni plahvatuslik lagunemine algab reeglina intensiivsest kuumutamisest kiirusel 100 – 500°C/s. Aeglasel kuumutamisel toimub atsetüleeni polümerisatsioonireaktsioon, mille käigus eraldub soojust, mis reeglina toob temperatuuril üle 530°C kaasa atsetüleeni plahvatusliku lagunemise. Alumine piirrõhk, mille juures atsetüleeni lagunemine on võimalik, on 0,65 kgf/cm 2. Atsetüleeni plahvatuspiirid on laiad (tabel 2). Kõige ohtlikumad on atsetüleeni ja stöhhiomeetrilise koostisega hapniku segud (~30%). Leegi levimise ja detonatsiooni kiirused saavutavad suurima väärtuse atsetüleeni ja hapniku vahekorras 1:2,5 ning on normaalsetes tingimustes vastavalt 13,5 ja 2400 m/s. Atsetüleeni plahvatuse ajal tekkiv rõhk sõltub algparameetritest ja plahvatuse iseloomust. See võib suureneda ligikaudu 10–12 korda võrreldes esialgsega plahvatuse ajal väikestes laevades ja võib suureneda 22 korda puhta atsetüleeni ja 50 korda atsetüleeni-hapniku segu detoneerimisel.

Metallide gaasleegi töötlemisel kasutatakse atsetüleeni kas gaasilises olekus, kui seda toodetakse kaasaskantavates või statsionaarsetes atsetüleenigeneraatorites, või lahustunud olekus. Lahustatud atsetüleen on atsetüleeni lahus atsetoonis, mis jaotatakse ühtlaselt poorses täiteaines rõhu all. Atsetüleeni lahustuvus sõltub temperatuurist ja rõhust. Silindris olev poorne mass tagab atsetüleeni hajumise kogu mahu ulatuses ja atsetüleeni plahvatusohtliku lagunemise lokaliseerimise. Kui silindris pole poorset massi, toimub atsetoonis lahustunud atsetüleeni plahvatuslik lagunemine rõhul alla 5 kgf/cm2. Poorsete täiteainetena saab kasutada mitte ainult puistepoorseid masse, vaid ka valatud poorseid masse, mis on leidnud rakendust välismaal.

Gaasilise ja lahustunud tehnilise atsetüleeni füüsikalis-keemilised parameetrid on määratud GOST 5457 - 75. Lubatud lisandite koguse alusel eristatakse lahustunud, lahustunud ja gaasilist atsetüleeni; lisandite lubatud sisaldus (mahuosades) on vastavalt võrdne:

• õhk ja muud vees halvasti lahustuvad gaasid - mitte rohkem kui 0,9, 1,0, 1,5;
• vesinikfosfiid – 0,01; 0,04; 0,08;
• vesiniksulfiid – 0,005; 0,05; 0,15;
• veeaur temperatuuril 20°C ja 760 mm Hg. Art. – 0,5; 0.6.

Tehniliselt lahustunud atsetüleeni transporditakse terassilindrites. Maksimaalne lubatud rõhk balloonides ei tohi temperatuuril –5°C ja rõhul 760 mm Hg ületada 13,4 kgf/cm 2. Art. ja 30 kgf / cm 2 temperatuuril +40 ° C ja rõhul 760 mm Hg. Art. Samade parameetritega silindri jääkrõhk ei tohiks olla väiksem kui 0,5 ja 3,0 kgf / cm 2.

Metallide gaasileegiga töötlemiseks kasutatakse koos kaltsiumkarbiidist saadud atsetüleeniga pürolüüsi atsetüleeni, mis saadakse maagaasist metaani termilise oksüdatiivse pürolüüsi teel hapnikuga. Pürolüüsi atsetüleeni hoitakse ja transporditakse ka lahustunud kujul silindrites. Pürolüüsi atsetüleeni täiteaine ja lahusti on samad, mis kaltsiumkarbiidi atsetüleeni puhul.

Lahustatud atsetüleeni kasutamisel on gaasilise atsetüleeniga võrreldes tagatud kõrgeim karbiidi kasutuskoefitsient, keevitaja töökoha puhtus, seadmete stabiilne töö ja tööohutus. Metallide gaasileegi töötlemisel kasutatava atsetüleeni tootmise peamine tooraine on kaltsiumkarbiid. Kaltsiumkarbiidi toodetakse elektriahjudes kaltsineeritud lubja reageerimisel koksi või antratsiidiga. Sula kaltsiumkarbiid valatakse vormidesse, kus see tahkub; seejärel purustatakse tükkpurustites ja sorteeritakse tükkide suuruse järgi vastavalt standardile GOST 1460. Atsetüleen saadakse kaltsiumkarbiidi lagundamisel (hüdrolüüsil) veega. Tegelik atsetüleeni "liitrine maht" 1 kg tehnilisest karbiidist temperatuuril 20 ° C ja 760 mm Hg. Art. ei ületa 285 l ja sõltub karbiidi granuleerimisest. Karbiiditükkide suuruse kasvades suureneb nihe, kuid lagunemise kiirus väheneb, st karbiidi lagunemise kestus pikeneb (tabel 1).

Vesinikfosfiidi sisaldus atsetüleenis mahu järgi ei ületa 0,08%, sulfiidväävli sisaldus ei ületa 1,2%. GOST 1460 sätestab ka muude suurustega kaltsiumkarbiidi tükkide lubatud arvu määratud granulatsiooni partiides. Karbiidi lagunemisreaktsiooni suur termiline efekt tekitab tõsise ülekuumenemise ohu. Ilma soojuse eemaldamiseta kuumutatakse stöhhiomeetrilise koguse kaltsiumkarbiidi ja vee koosmõjul reaktsioonimass temperatuurini 700–800 °C. Karbiidi lagunemine ebapiisava jahutusega ja eriti õhu juuresolekul võib viia plahvatuseni, mistõttu tuleb protsess läbi viia olulise üleliigse veega. 1 kg karbiidi lagundamiseks kulub 5–20 liitrit vett. Erilist tähelepanu tuleb pöörata karbiiditolmu olemasolule karbiidis. Tolm laguneb peaaegu koheselt; kohese kuumutamise tõttu võib tekkida atsetüleeni plahvatus. Seetõttu ei ole tolmu töötlemine tavalistes tolmu tekitamiseks sobimatutes generaatorites lubatud. Kui tolmusisaldus on märkimisväärne, sõelutakse kaltsiumkarbiid enne generaatorisse laadimist läbi sõela, mille läbimõõt on 2 mm. Kogunenud tolm tuleks lagundada vabas õhus spetsiaalses, vähemalt 800–1000-liitrises mahutis, intensiivselt segades, valades samal ajal välja mitte rohkem kui 250 g karbiiditolmu. Vett tuleks vahetada pärast tolmu lagunemist kogustes kuni 100 kg.

Kaltsiumkarbiidi transporditakse ja ladustatakse raudtrumlites, mille seinapaksus on vähemalt 0,51 mm ja kaal 50 - 130 kg. Trummide külgpind on suurema jäikuse tagamiseks gofreeritud. Kaltsiumkarbiid imab intensiivselt niiskust isegi õhust, nii et kui anum on halvasti suletud, võib atsetüleen tekkida otse trumlisse. Trummide tihedust tuleks hoolikalt kontrollida; Tünnide transportimisel lahtistes sõidukites on vaja trumlid katta presendiga. Kui avastatakse trumli kahjustus, tuleb karbiid valada teise suletud anumasse.

Statsionaarsete generaatorite hooldamisel valatakse trumlitest pärit karbiid spetsiaalsetesse vastuvõtja-punkritesse. Trummide avamine jaamas on tavaliselt mehhaniseeritud. Nendel eesmärkidel kasutatakse masinaid, mille pealmine kate lõigatakse spetsiaalse lõikerulli või kiilunugadega. Noad ja rull on valmistatud sädemevabast materjalist. Lisaks tarnitakse lõikekohta õli või lämmastikku.

Kaltsiumkarbiidi vedu trumlites statsionaarsetele generaatoritele võimsusega üle 20 m 3 /h ei ole majanduslikult põhjendatud, kuna trumlite lahtipakkimine võtab palju aega; koguneb suur hulk tühje anumaid, mida ei saa uuesti kasutada; karbiidi kadu, mis on tingitud selle muljumisest trumlite veeremise ja sellele järgneva tolmu eest sõelumise ajal, on märkimisväärne. Seetõttu võib statsionaarsete seadmete jaoks mõeldud karbiidi transportimise ja ladustamise konteinermeetodit pidada kõige paljutõotavamaks. Alumiiniumi, messingi, plii ja muude terase sulamistemperatuurist madalama sulamistemperatuuriga metallide leegitöötlemisel on soovitatav kasutada põleva gaasina mitte atsetüleeni, vaid gaase, mis on atsetüleeni asendajad või vedelad põlevad. Põlevgaaside peamised füüsikalised ja termilised omadused on toodud tabelis. 2.

Tabel 1. Kaltsiumkarbiidi füüsikalis-keemilised parameetrid

Tabel 2. Põlevgaaside füüsikalised ja termilised põhiomadused

Tuleohtliku gaasi nimetus ja keemiline valem

Madalam kütteväärtus 20°C ja 760 mm Hg juures. st., kcal/m

Hapnikuga segu leegi temperatuur, °C

Atsetüleeni asendusmäär

Tihedus 20°C ja 760 mm Hg juures. Art., kg/m 3

Kriitiline rõhk, kgf/cm2

Temperatuur, °C

Plahvatuspiirid, % kütusesisaldusest segus

Optimaalne suhe hapniku ja muude kütuste vahel segus

Leegi levimise suhteline kiirus õhuga

kriitiline * 1

sulamine

õhuga

hapnikuga

Atsetüleen C 2 H 2

Vesinik H2

Metaan CH 4

Etaan C 2 H 6

Propaan C3H8

Butaan C 4 H 10

Propaan-butaan

Etüleen C 2 H 4

Süsinikmonooksiid CO

Põlevkivigaas * 2

Gaasikoksi ahju * 2

Maagaas * 2 (metaan 98%)

Naftagaas (seotud).

Linnagaas * 2

Pürolüüsi gaas

MAPP või MAF

Bensiiniaurud (~С 7 Н 15)

10 tuhat kcal/kg

0,7-0,74 kg/l

Petrooleumiaur (~С 7 Н 14)

10 tuhat kcal/kg

0,79-0,82 kg/l

*1 Kriitiline temperatuur on temperatuur, millest kõrgemal gaas ei muutu ühelgi rõhul vedelaks.

*2 Tuleohtlike gaasisegude puhul viitavad esitatud andmed nende gaaside keskmisele koostisele.

Tiheduse, leegi temperatuuri ja põlemissoojuse laiaulatuslikud muutused on seletatavad nende gaaside muutuva keemilise koostisega, olenevalt maardlast või tootmiskohast.

Metüülatsetüleenpropadieen MAPP(USA-s laialdaselt kasutatav) - tuleohtlike gaaside segu; Selle füüsikalised omadused on propaanile lähedased. MAPP plahvatuspiirid segus õhuga on 3,4 - 10,8%, hapnikuga segus 2,5 - 60%. Metüülatsetüleeni ja propadieeni segud on termodünaamiliselt ebastabiilsed, seetõttu lisatakse MAPP kompositsioonile stabilisaatorit. Metüülatsetüleeni lagunemine, mis on sarnane atsetüleeniga, toimub suure soojuse vabanemisega. MAPP leegi temperatuur (2900°C) on lähedane atsetüleeni temperatuurile. MAPP-i kasutatakse hapniku lõikamiseks ja keevitamiseks ning muudeks gaasileegi protsessideks.

MAF kütus- metüülatsetüleeni propadieeni fraktsioon on olifiini tootmise jäätmed, samuti etüleeni ja monovinüülatsetüleeni tootmise jäätmed. See fraktsioon sisaldab 48–75% metüülatsetüleeni ja propadieeni segu ning stabilisaatoreid: 3% propüleeni, 15% propaani, 7% muid süsivesinikke. MAF-i plahvatuspiirid on samad, mis MAPP-i puhul. MAF ei ole šoki suhtes tundlik. MAF-balloonid ei plahvata, kui need asuvad põleva silindri kõrval. Segu on inertne temperatuuril kuni 215°C ja rõhul kuni 20 kgf/cm2. Kokkupuutel vasega tekivad plahvatusohtlikud ühendid - vasetsetüleniidid. MAF-i leegi levimiskiirus on 470 cm/s. Veeldatud gaaside balloonide maht on 40 või 55 dm 3; seina paksus 3 mm. Maksimaalne töörõhk (kgf/cm2) veeldatud gaaside balloonides on erinev: propaanil mitte rohkem kui 16, propüleenil 20, butaanil ja butüleenil 3,8. Veeldatud gaasidega balloonide täitumistegur (kgf/m 3) on vastavalt võrdne: 425 propaani, 445 propüleeni, 448 butaani ja 526 butüleeni puhul. Täitekoefitsient näitab gaasi massi kilogrammides 1 m 3 silindri töömahu kohta ega tohi ületada iga gaasi jaoks ette nähtud väärtusi.