Acetilen strukturni. Acetilen je plin s najvišom temperaturom plamena! Što učiniti ako dođe do požara

Acetilen je plin slabog mirisa na češnjak koji se kondenzira u tekućinu na temperaturi od -84°C i tlaku od 62 atm.

Smjese acetilena sa zrakom su eksplozivne. Tekući acetilen eksplodira kada u njega uđe prašina.

Acetilen se skladišti i transportira ili u adsorbiranom stanju na aktivnom ugljenu ili u otopinama karbonilnih spojeva. 1 volumen acetona apsorbira 25 volumena acetilena (u normalnim uvjetima). Acetilen se transportira u cilindrima napunjenim aktivnim ugljenom. Acetilen se zagrijavanjem lako raspada na ugljik i vodik.

Kemijska svojstva
1. Reakcije adicije

Dodavanje vodika

Vodik na katalizatorima hidrogenacije reducira alkine u alkane.

Za zaustavljanje reakcije u fazi stvaranja alkena koriste se posebni aditivi za katalizatore plemenitih skupina:

Hidridi se koriste kao kemijski redukcijski agensi.

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

Trenutno se tekući aluminijevi hidridi koriste u industriji:

(RO) 2 AlH – svijetlo žuta tekućina,

Adicija halogenovodika

Metoda se široko koristi u industriji za proizvodnju vinil klorida, dikloroetana, tetrakloretilena i drugih kloriranih derivata.

Reakcija se odvija prema elektrofilnom mehanizmu:

Adicija halogena

Reakcija se koristi za sintezu tetrakloretilena. U industriji se sve vrste proizvoda dobivaju korištenjem mokrog Ca oksida ili hidroksida, mekih eliminacijskih sredstava H-X (reagensi za dehidrohalogeniranje).

Za dobivanje tetrakloretilena koristi se dvostupanjska metoda:

Dodavanje klora acetilenima događa se vrlo brzo; sigurno kloriranje može se provesti u otopini nosača klora:

-kompleks antimon pentaklorida s pentakloretanom.

Nukleofilne adicijske reakcije na acetilene

Priključak vode

Voda je neutralni nukleofil.

Mehanizam reakcije:

Aktivacija acetilena kompleksom sa živom

Dodavanje alkohola

Alkoholi su nešto jači neutralni nukleofili od vode:

Reakcija adicije alkohola na acitelene naziva se viniliranje alkohola:

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

Neka svojstva vinil estera

Vinil eteri su reaktivniji u reakcijama elektrofilne adicije od etilena.

Alkoksi skupina, zbog konjugacije, uzrokuje značajno povećanje gustoće elektrona na dvostrukoj vezi, što olakšava stvaranje -kompleksa s elektrofilnim reagensima.

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

U prisutnosti kiselina, vinil esteri mogu polimerizirati kationskim mehanizmom:

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

Adicija karboksilnih kiselina na acetilene

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

Polivinil alkohol je neophodan za pripremu lakova i emajla.

Dodavanje cijanovodične kiseline

Reakcija karbonilacije

Svi derivati akrilne kiseline naširoko se koriste kao polimerni materijali s individualnim svojstvima. Na primjer, poliakrilamid se koristi kao sintetičko ljepilo, a metil metakrilat se koristi kao organsko staklo.

Nitracija acetilena

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

U uvjetima 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 kloropren.

U prisutnosti bakrenog acetilida, acetilen tvori tvar kupren:

Visokotemperaturna ciklizacija acetilena

Ako koristite željezni karbonil kao katalizator, možete čak dobiti ciklooktatetraen.

Strukturne značajke acetilena utječu na njegova svojstva, proizvodnju i upotrebu. Simbol za sastav tvari je C 2 H 2 - to je njezina najjednostavnija i gruba formula. Acetilen se sastoji od dva atoma ugljika, između kojih se javlja trostruka veza. Njegova se prisutnost ogleda u različitim vrstama formula i modela molekule etina, koji omogućuju razumijevanje problema utjecaja strukture na svojstva tvari.

alkini. Opća formula. Acetilen

Alkinski ugljikovodici ili acetilenski ugljikovodici su aciklički i nezasićeni. Lanac ugljikovih atoma nije zatvoren, sastoji se od jednostavnih i višestrukih veza. Sastav alkina odražava se sažetom formulom C n H 2n - 2. Molekule tvari ove klase sadrže jednu ili više trostrukih veza. Acetilenski spojevi su nezasićeni. To znači da vodik ostvaruje samo jednu valenciju ugljika. Preostale tri veze koriste se u interakciji s drugim atomima ugljika.

Prvi i najpoznatiji predstavnik alkina je acetilen, odnosno etilen. Trivijalno dolazi od latinske riječi "acetum" - "ocat" i grčke - "hyle" - "drvo". Predak homolognog niza otkriven je 1836., a kasnije su tvar sintetizirali iz ugljena i vodika E. Davy i M. Berthelot (1862.). Pri normalnoj temperaturi i normalnom atmosferskom tlaku acetilen je u plinovitom stanju. To je plin bez boje i mirisa, slabo topiv u vodi. Etin se lakše otapa u etanolu i acetonu.

Molekulska formula acetilena

Etin je najjednostavniji član svoje homologne serije; njegov sastav i struktura odražavaju se formulama:

C 2 H 2 je molekularni prikaz sastava etina, što daje ideju da je tvar sastavljena od dva atoma ugljika i istog broja atoma vodika. Pomoću ove formule možete izračunati molekule i spojeve. Mr (C2H2) = 26 a. e.m., M (C2H2) = 26,04 g/mol.
H:S:::S:H je formula elektronske točke acetilena. Takve slike, nazvane "Lewisove strukture", odražavaju elektroničku strukturu molekule. Prilikom pisanja morate se pridržavati pravila: atom vodika, kada formira kemijsku vezu, ima tendenciju da ima konfiguraciju valentne ljuske helija, ostali elementi - oktet vanjskih elektrona. Svako debelo crijevo predstavlja zajednički ili usamljeni par elektrona na vanjskoj energetskoj razini.
H—C≡C—H je strukturna formula acetilena, koja odražava poredak i višestrukost veza između atoma. Jedna crtica zamjenjuje jedan par elektrona.

Modeli molekula acetilena

Formule koje prikazuju raspodjelu elektrona poslužile su kao temelj za izradu atomskih orbitalnih modela i prostornih formula molekula (stereokemijskih). Krajem 18. stoljeća modeli s loptom i palicom postali su rašireni - na primjer, kuglice različitih boja i veličina, što ukazuje na ugljik i vodik, koji tvore acetilen. Strukturna formula molekule predstavljena je u obliku šipki, simbolizirajući kemijske veze i njihov broj u svakom atomu.

Model kuglice i štapića acetilena reproducira vezne kutove jednake 180°, ali se međunuklearne udaljenosti u molekuli reflektiraju približno. Praznine između kuglica ne stvaraju ideju ispunjavanja prostora atoma gustoćom elektrona. Nedostatak je uklonjen u Dreidingovim modelima, koji označavaju jezgre atoma ne kao kuglice, već kao točke pričvršćenja šipki 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. Pri nastanku metana (CH 4) sudjeluju u stvaranju ekvivalentnih veza s atomima vodika. Poznati američki istraživač razvio je doktrinu o hibridnom stanju atomskih orbitala (AO). Objašnjenje ponašanja ugljika u kemijskim reakcijama leži u usklađivanju AO u obliku i energiji, stvaranju novih oblaka. Hibridne orbitale daju jače veze i formula postaje stabilnija.

Atomi ugljika u molekuli 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 kutom od 180°, usmjerene na suprotne strane jezgre.

Trostruka veza

U acetilenu hibridni elektronski oblaci ugljika sudjeluju u stvaranju σ veza s istim susjednim atomima i s vodikom u C–H parovima. Ostaju dvije nehibridne p-orbitale okomite jedna na drugu. U molekuli etina sudjeluju u stvaranju dviju π veza. 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 veze, ali ima veću količinu energije i jača je. Najveća gustoća σ- i π-veza nalazi se u okomitim područjima, što dovodi do stvaranja cilindričnog elektronskog oblaka.

Značajke kemijskih veza u acetilenu

Molekula etina ima linearni oblik, što se uspješno odražava kemijskom formulom acetilena - H—C≡C—H. Atomi ugljika i vodika nalaze se duž iste ravne linije, a između njih nastaju 3 σ- i 2 π-veze. Slobodno kretanje, rotacija duž C-C osi je nemoguće, to je spriječeno prisutnošću višestrukih veza. Ostala svojstva trostruke veze:

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

Za usporedbu: u molekulama etana i etilena duljina jednostruke i dvostruke kemijske veze je 1,54 odnosno 1,34 nm, energija C-C cijepanja je 348 kJ/mol, C=C je 614 kJ/mol.

Homolozi acetilena

Acetilen je najjednostavniji predstavnik alkina, čije molekule također sadrže 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 zajednički naziv za etilen. alkini poštuju pravila IUPAC-a:

u linearnim molekulama naznačeno je ime glavnog lanca, koje potječe od grčke brojke, kojoj se dodaje sufiks -ine i broj atoma na trostrukoj vezi, npr. etin, propin, butin-1;
numeriranje glavnog lanca atoma počinje od kraja molekule koji je najbliži trostrukoj vezi;
za razgranate ugljikovodike prvo dolazi naziv bočne grane, a zatim naziv glavnog lanca atoma s nastavkom -in.
završni dio imena je broj koji označava mjesto trostruke veze u molekuli, na primjer, butin-2.

Izomerija alkina. Ovisnost svojstava o strukturi

Etin i propin nemaju izomere položaja trostruke veze; pojavljuju se počevši od butina. Pentin i sljedeći homolozi imaju izomere ugljičnog skeleta. S obzirom na trostruku vezu, prostorna izomerija acetilenskih ugljikovodika se ne pojavljuje.

Prva 4 homologa etina su plinovi koji su slabo topljivi u vodi. Acetilenski ugljikovodici C 5 - C 15 su tekućine. Krutine su homolozi etina, počevši od C17 ugljikovodika. Na kemijsku prirodu alkina značajno utječe trostruka veza. tip aktivnije od etilena, oni pričvršćuju različite čestice. Ovo svojstvo je temelj za široku primjenu etilena u industriji i tehnologiji. Prilikom izgaranja acetilena oslobađa se velika količina topline koja se koristi pri plinskom rezanju i zavarivanju metala.

Acetilen

Naziv ove tvari povezan je s riječju "ocat". Danas je to jedini plin široko korišten u industriji, čije je izgaranje i eksplozija moguće u nedostatku kisik ili druga oksidacijska sredstva. Spaljivanjem u kiselini daje vrlo vruć plamen - do 3100°C.

Kako je sintetiziran acetilen

Prvi primao acetilen 1836. Edmund Davy, rođak slavnog Humphryja Davyja. Djelovao je vodom na kalijev karbid: K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH i dobio novi plin, koji je nazvao hidrogenkarbonat. Ovaj plin je uglavnom zanimao kemičare sa stajališta teorije strukture organskih spojeva. Jedan od tvoraca tzv. radikalne teorije, Justus Liebig, skupinu atoma (tj. radikal) nazvao je C 2 H 3 acetil.
Na latinskom acetum znači ocat; molekula octene kiseline (C 2 H 3 O + O + H, kako je tada bila zapisana njezina formula) smatrana je acetilnim derivatom. Kada je francuski kemičar Marcelin Berthelot 1855. uspio dobiti "hidrogenkarbonat" na nekoliko metoda odjednom, nazvao ga je acetilen . Berthelot je acetilen smatrao derivatom acetila, iz kojeg je uklonjen jedan atom vodika: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. Najprije je Berthelot dobio acetilen propuštanjem para etilena, metila i etilnog alkohola kroz užarenu cijev. Godine 1862. uspio je sintetizirati acetilen iz elemenata propuštanjem vodika kroz plamen voltaičkog luka između dvije ugljikove 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 kalcijevog karbida kalciniranjem mješavine ugljena i živog vapna: CaO + 3C = CaC 2 + CO. To se dogodilo krajem 19. stoljeća.
Zatim acetilen se počeo koristiti za rasvjetu . U plamenu na visokim temperaturama ovaj plin koji sadrži 92,3% ugljika (ovo je svojevrsni kemijski rekord) raspada se na čvrste čestice ugljika, koje mogu sadržavati od nekoliko do milijuna ugljikovih atoma. Snažno se zagrijavajući u unutarnjem konusu plamena, te čestice uzrokuju jarko svijetljenje plamena - od žute do bijele, ovisno o temperaturi (što je plamen topliji, to je njegova boja bliža bijeloj).
Acetilenske baklje davala 15 puta više svjetla nego obične plinske svjetiljke koje su osvjetljavale ulice. Postupno ih je zamijenila električna rasvjeta, no dugo su se koristili u malim svjetiljkama na biciklima, motociklima i u konjskim zapregama.
Dugo se vremena acetilen za tehničke potrebe (na primjer, na gradilištima) dobivao "gašenjem" karbida vodom. Acetilen dobiven iz tehničkog kalcijevog karbida ima neugodan miris zbog nečistoća amonijaka, sumporovodika, fosfina i arzina.

Acetilen danas: metode proizvodnje

U industriji se acetilen često proizvodi djelovanjem vode na kalcijev karbid.
Sada se naširoko koriste metode za proizvodnju acetilena iz prirodnog plina - metana:
elektrokrekiranje (mlaz metana prolazi između elektroda na temperaturi od 1600°C i brzo se hladi kako bi se spriječilo raspadanje acetilena);
toplinsko oksidativno krekiranje (nepotpuna oksidacija), gdje se u reakciji koristi toplina djelomičnog izgaranja acetilena.

Primjena

Acetilen se koristi:

za zavarivanje i rezanje metala,
kao izvor vrlo jake, bijele svjetlosti u samostojećim svjetiljkama, gdje se dobiva reakcijom kalcijevog karbida i vode,
u proizvodnji eksploziva,
za proizvodnju octene kiseline, etilnog alkohola, otapala, plastike, gume, aromatskih ugljikovodika.

Svojstva acetilena

U svom kemijski čistom obliku acetilen ima slab eterični miris. Tehnički acetilen, zbog prisutnosti nečistoća u njemu, posebno hidrogenfosfida, ima oštar, specifičan miris. Acetilen je lakši od zraka. Plin acetilen je bezbojni plin molekulske težine 26,038.
Acetilen se može otopiti u mnogim tekućinama. Njegova topljivost ovisi o temperaturi: što je niža temperatura tekućine, to je više u stanju "preuzeti" acetilena. U praksi proizvodnje otopljenog acetilena koristi se aceton koji pri temperaturi od 15 °C otapa do 23 volumena acetilena.
Sadržaj hidrogenfosfida u acetilenu mora biti strogo ograničen, jer u trenutku stvaranja acetilena u prisutnosti zraka pri 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 izgaranje i eksplozija mogući u nedostatku kisika ili drugih oksidacijskih sredstava.
Davne 1895. A.L.Le Chatelier otkrio je da acetilen, kada se spali u kiselini, proizvodi vrlo vruć plamen (do 3150°C), pa se naširoko koristi za zavarivanje i rezanje vatrostalnih metala. Danas uporaba acetilena za plinsko-plamenu obradu metala doživljava jaku konkurenciju pristupačnijih zapaljivih plinova (zemni plin, propan-butan itd.). Međutim, prednost acetilena je njegova najviša temperatura izgaranja. U takvom se plamenu vrlo brzo tope i debeli komadi čelika. Zbog toga se plinsko-plamena obrada kritičnih dijelova strojarskih konstrukcija provodi samo uz pomoć acetilena, što osigurava najveću produktivnost i kvalitetu procesa zavarivanja.
Osim toga, acetilen se široko koristi u organskoj sintezi raznih tvari - acetaldehida i octene kiseline, sintetičkih guma (izopren i kloropren), polivinil klorida i drugih polimera.

POVIJEST OTVARANJA

NAZIV ACETILENA PREMA IUPAC NOMENKLATURI

FIZIČKE KARAKTERISTIKE

STRUKTURNA FORMULA ACETILENA

KARAKTERISTIKE KLASE ORGANSKIH SPOJEVA ACETILENA

REAKCIJE DOBIVANJA ACETILENA

KARAKTERISTIČNE KEMIJSKE REAKCIJE ACETILENA

PODRUČJA PRIMJENE ACETILENA

UTJECAJ ACETILENA NA LJUDSKI ORGANIZAM I OKOLIŠ

POPIS KORIŠTENE LITERATURE

POVIJEST OTVARANJA

Acetilen je 1836. godine prvi proizveo Edmund Davy, rođak slavnog Humphryja Davyja. Reagirao je vodu na kalijev karbid: K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH i dobio novi plin koji je nazvao hidrogenkarbonat. Ovaj plin je uglavnom zanimao kemičare sa stajališta teorije strukture organskih spojeva. Jedan od tvoraca takozvane teorije radikala, Justus Liebig, nazvao je skupinu atoma (tj. radikal) C2H3 acetil.

Na latinskom acetum znači ocat; molekula octene kiseline (C2H3O+O+H, kako je tada bila zapisana njezina formula) smatrana je derivatom acetila. Kada je francuski kemičar Marcelin Berthelot 1855. uspio dobiti "hidrogenkarbonat" na nekoliko metoda odjednom, nazvao ga je acetilen. Berthelot je acetilen smatrao derivatom acetila, iz kojeg je uklonjen jedan atom vodika: C2H3 - H = C2H2. Najprije je Berthelot dobio acetilen propuštanjem para etilena, metila i etilnog alkohola kroz užarenu cijev. Godine 1862. uspio je sintetizirati acetilen iz elemenata propuštanjem vodika kroz plamen voltaičkog luka između dvije ugljikove 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 kalcijevog karbida kalciniranjem mješavine ugljena i živog vapna: CaO + 3C = CaC2 + CO. To se dogodilo krajem 19. stoljeća.

Tada se acetilen počeo koristiti za rasvjetu. U plamenu na visokim temperaturama ovaj plin koji sadrži 92,3% ugljika (ovo je svojevrsni kemijski rekord) raspada se na čvrste čestice ugljika, koje mogu sadržavati od nekoliko do milijuna ugljikovih atoma. Snažno se zagrijavajući u unutarnjem konusu plamena, te čestice uzrokuju jarko svijetljenje plamena - 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 svjetiljki koje su osvjetljavale ulice. Postupno ih je zamijenila električna rasvjeta, no dugo su se koristili u malim svjetiljkama na biciklima, motociklima i u konjskim zapregama.

Dugo se vremena acetilen za tehničke potrebe (na primjer, na gradilištima) dobivao "gašenjem" karbida vodom. Acetilen dobiven iz tehničkog kalcijevog karbida ima neugodan miris zbog nečistoća amonijaka, sumporovodika, fosfina PH3, arzina AsH3.

NAZIV ACETILENA PREMA IUPAC NOMENKLATURI

Prema IUPAC-ovoj nomenklaturi, kod konstruiranja naziva alkina u nazivima odgovarajućih zasićenih ugljikovodika nastavak -an zamjenjuje se sufiksom -in. Da bi se označio položaj trostruke veze i supstituentskih skupina, lanac je numeriran na isti način kao u odgovarajućih alkena. Etin se može nazvati i trivijalno - acetilen.

FIZIČKE KARAKTERISTIKE

U normalnim uvjetima to je bezbojni plin, slabo topiv u vodi, lakši od zraka. Vrelište? 83,8 °C. Kad se stlači, eksplozivno se raspada, skladišti se u cilindre punjene kiselgurom ili aktivnim ugljenom impregniranim acetonom, u kojima se acetilen otapa pod pritiskom u velikim količinama. Eksplozivno. Ne smije se puštati na otvoreno. C2H2 se nalazi na Uranu i Neptunu.

STRUKTURNA FORMULA ACETILENA

KARAKTERISTIKE KLASE ORGANSKIH SPOJEVA ACETILENA

Acetilen pripada klasi alkina.

Alki ?nes (inače acetilenski ugljikovodici) su ugljikovodici koji sadrže trostruku vezu između ugljikovih atoma, tvoreći homologni niz s općom formulom CnH2n-2. Atomi ugljika na trostrukoj vezi su u stanju sp-hibridizacije.

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

Alkini po svojim fizičkim svojstvima nalikuju odgovarajućim alkenima. Niži (do C4) su plinovi bez boje i mirisa koji imaju viša vrelišta od svojih analoga u alkenima. Alkini su slabo topljivi u vodi, ali bolje u organskim otapalima.

formula spoja acetilenske reakcije

REAKCIJE DOBIVANJA ACETILENA

U laboratoriju se acetilen proizvodi djelovanjem vode na kalcijev karbid.

2 H2O = C2H2? + Ca(OH)2

kao i tijekom dehidrogenacije dviju molekula metana na temperaturama iznad 1400 °C:

CH4 = C2H2? +3H2?

KARAKTERISTIČNE KEMIJSKE REAKCIJE ACETILENA

Osnovne kemijske reakcije acetilena (adicijske reakcije):

Osnovne kemijske reakcije acetilena (adicijske reakcije, dimerizacija, polimerizacija, ciklomerizacija).

PODRUČJA PRIMJENE ACETILENA

Acetilen se koristi:

za zavarivanje i rezanje metala,

kao izvor vrlo jake, bijele svjetlosti u samostojećim svjetiljkama, gdje nastaje reakcijom kalcijevog karbida i vode (vidi karbidnu svjetiljku),

u proizvodnji eksploziva (vidi acetilenidi),

za proizvodnju octene kiseline, etilnog alkohola, otapala, plastike, gume, aromatskih ugljikovodika,

za dobivanje čađe,

u atomskoj apsorpcijskoj spektrofotometriji tijekom plamene atomizacije,

u raketnim motorima (zajedno s amonijakom).

UTJECAJ ACITELENA NA LJUDSKI ORGANIZAM I OKOLIŠ

Budući da je acetilen topiv u vodi i njegove smjese s kisikom mogu eksplodirati u vrlo širokom rasponu koncentracija, ne može se sakupiti u plinometrima.

Acetilen eksplodira na temperaturama oko 500 °C ili pritiscima iznad 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7%, temperatura samozapaljenja 335 °C. Eksplozivnost se smanjuje kada se acetilen razrijedi drugim plinovima, poput dušika, metana ili propana. Pri dugotrajnom kontaktu acetilena s bakrom i srebrom nastaju acetilenidi bakra i srebra koji eksplodiraju pri udaru ili povišenoj temperaturi. Stoga se pri skladištenju acetilena ne koriste materijali koji sadrže bakar (na primjer, ventili cilindra).

Acetilen ima slabo toksično djelovanje. Za acetilen, najveća dopuštena granica koncentracije je normalizirana. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 prema higijenskim normama GN 2.1.6.1338-03 “Najveće dopuštene koncentracije (MDK) onečišćujućih tvari u atmosferskom zraku naseljenih mjesta.”

MPCr.z. (radno područje) nije utvrđeno (prema GOST 5457-75 i GN 2.2.5.1314-03), budući da su granice koncentracije distribucije plamena u smjesi sa zrakom 2,5-100%.

Pohranjuje se i transportira u bijelim čeličnim cilindrima ispunjenim inertnom poroznom masom (npr. drvenim ugljenom) (s crvenim slovom "A") u obliku otopine u acetonu pod tlakom od 1,5-2,5 MPa.

POPIS KORIŠTENE LITERATURE

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

.Fedorenko N.P., Metode i ekonomika proizvodnje acetilena, Kemijska znanost i industrija, 3, svezak 1, 1956.

.Fedorenko N.P. Kemija i kemijska tehnologija, broj 3, knjiga I, 1956.

Podučavanje

Trebate pomoć u proučavanju teme?

Naši stručnjaci savjetovat će vam ili pružiti usluge podučavanja o temama koje vas zanimaju.
Pošaljite svoju prijavu naznačite temu upravo sada kako biste saznali o mogućnosti dobivanja konzultacija.

Za plino-plameni rad potrebno je toplinu od plamena prenijeti na metal u količini dovoljnoj za određene uvjete rada. Zapaljivi plinovi obično gore u smjesi s kisikom. Najviša temperatura je acetilen-kisikov plamen (3200°C), što omogućuje upotrebu acetilena u bilo kojoj vrsti plinsko-plamene obrade metala. Intenzitet plamenog izgaranja određen je umnoškom normalne brzine izgaranja i topline izgaranja smjese. Acetilen ima najveći “intenzitet gorenja” koji za smjesu stehiometrijskog sastava iznosi 27 700 kcal/(m 2 *s).

Acetilen

Acetilen pripada skupini nezasićenih ugljikovodika niza C n H 2n-2. . To je bezbojan zapaljivi plin specifičnog mirisa; zbog prisutnosti nečistoća u njemu - fosfor vodik, sumporovodik, itd. gustoća acetilena na 20 ° C i 760 mm Hg. Umjetnost. jednako 1,091 kg/m3; na 0°C i 760 mm Hg. Umjetnost. – – gustoća 1,171 kg/m3. Acetilen je lakši od zraka; gustoća u odnosu na gustoću zraka 0,9; molekulska težina 26.038. Kritičnu točku za acetilen karakterizira tlak zasićene pare od 61,65 kgf/cm 2 i temperatura od 35,54°C. Na 760 mm Hg. Umjetnost. i temperaturi od –84°C acetilen prelazi u tekuće stanje, a na temperaturi od –85°C se skrućuje.

Acetilen je jedini plin koji se široko koristi u industriji i jedan je od rijetkih spojeva čije su izgaranje i eksplozija mogući u nedostatku kisika ili drugih oksidacijskih sredstava. Acetilen je vrlo endoterman spoj; raspadom 1 kg acetilena oslobađa se više od 2000 kcal, tj. otprilike 2 puta više od eksplozije 1 kg čvrstog eksploziva TNT. Temperatura samozapaljenja acetilena kreće se od 500 do 600 °C pri tlaku od 2 kgf/cm2 i zamjetno opada s porastom tlaka; Tako je pri tlaku od 22 kgf/cm2 temperatura samozapaljenja acetilena 350°C, a u prisutnosti katalizatora poput željeznog praha, silika gela, aktivnog ugljena itd., razgradnja acetilena počinje na 280°C. – 300°C. Prisutnost bakrenog oksida smanjuje temperaturu samozapaljenja na 246°C. Pod određenim uvjetima acetilen reagira s bakrom stvarajući eksplozivne spojeve; Stoga je u proizvodnji acetilenske opreme zabranjeno koristiti legure koje sadrže više od 70% Cu.

Eksplozivno raspadanje acetilena u pravilu počinje intenzivnim zagrijavanjem pri brzini od 100 – 500°C/s. Polaganim zagrijavanjem dolazi do reakcije polimerizacije acetilena pri čemu se oslobađa toplina, što u pravilu na temperaturama iznad 530°C povlači za sobom eksplozivnu razgradnju acetilena. Donji granični tlak pri kojem je moguća razgradnja acetilena je 0,65 kgf/cm 2. Granice eksplozivnosti za acetilen su široke (Tablica 2). Najopasnije su smjese acetilena s kisikom stehiometrijskog sastava (~30%). Brzine širenja plamena i detonacije postižu najveću vrijednost pri omjeru acetilena i kisika 1:2,5 te su u normalnim uvjetima jednake 13,5 odnosno 2400 m/s. Tlak nastao tijekom eksplozije acetilena ovisi o početnim parametrima i prirodi eksplozije. Može se povećati za otprilike 10 - 12 puta u odnosu na početni tijekom eksplozije u malim posudama i može se povećati za 22 puta kod detonacije čistog acetilena i 50 puta kod detonacije smjese acetilen-kisik.

U plinsko-plamenoj 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. Topivost acetilena ovisi o temperaturi i tlaku. Porozna masa u cilindru osigurava raspršivanje acetilena po cijelom volumenu i lokalizaciju eksplozivnog raspada acetilena. U nedostatku porozne mase u cilindru, inicirano eksplozivno raspadanje acetilena otopljenog u acetonu događa se pri tlaku ispod 5 kgf/cm2. Kao porozna punila mogu se koristiti ne samo rasute porozne mase, već i lijevane porozne mase, koje su našle primjenu u inozemstvu.

Fizikalno-kemijski parametri plinovitog i otopljenog tehničkog acetilena navedeni su u GOST 5457 - 75. Na temelju sadržaja dopuštene količine nečistoća razlikuju se otopljeni, otopljeni i plinoviti acetilen; dopušteni sadržaj nečistoća (u volumnim udjelima) jednak je:

zrak i drugi plinovi slabo topljivi u vodi - ne više od 0,9, 1,0, 1,5;
hidrogen fosfid – 0,01; 0,04; 0,08;
sumporovodik – 0,005; 0,05; 0,15;
vodena para na 20°C i 760 mm Hg. Umjetnost. – 0,5; 0.6.

Tehnički otopljeni acetilen transportira se u čeličnim cilindrima. Maksimalni dopušteni tlak u cilindrima ne smije prelaziti 13,4 kgf / cm 2 pri temperaturi od –5 ° C i tlaku od 760 mm Hg. Umjetnost. i 30 kgf/cm 2 pri temperaturi od +40°C i tlaku od 760 mm Hg. Umjetnost. Preostali tlak u cilindru s istim parametrima ne smije biti manji od 0,5 odnosno 3,0 kgf / cm 2.

Za plinsko-plamenu obradu metala, uz acetilen dobiven iz kalcijevog karbida, koristi se pirolizni acetilen, dobiven iz prirodnog plina toplinsko-oksidativnom pirolizom metana s kisikom. Acetilen iz pirolize također se skladišti i transportira u cilindrima u otopljenom obliku. Punilo i otapalo za pirolizni acetilen isti su kao i za kalcijev karbid acetilen.

Pri uporabi otopljenog acetilena, u usporedbi s plinovitim acetilenom, osiguran je najveći koeficijent iskorištenja karbida, čistoća radnog mjesta zavarivača, stabilan rad opreme i sigurnost rada. Glavna sirovina za proizvodnju acetilena, koji se koristi u plinsko-plamenoj obradi metala, je kalcijev karbid. Kalcijev karbid se proizvodi u električnim pećima reakcijom kalciniranog vapna s koksom ili antracitom. Rastaljeni kalcijev karbid izlijeva se u kalupe gdje se skrućuje; zatim se usitnjava u drobilicama za grudice i razvrstava prema veličini komada u skladu s GOST 1460. Acetilen se dobiva kao rezultat razgradnje (hidrolize) kalcijevog karbida s vodom. Stvarni “litarski volumen” acetilena iz 1 kg tehničkog karbida pri 20°C i 760 mm Hg. Umjetnost. ne prelazi 285 l i ovisi o granulaciji karbida. Povećanjem veličine komada karbida povećava se pomak, ali se smanjuje brzina razgradnje, odnosno povećava se trajanje razgradnje karbida (tablica 1).

Volumni sadržaj fosforvodika u acetilenu nije veći od 0,08%, sadržaj sulfidnog sumpora nije veći od 1,2%. GOST 1460 također propisuje dopušteni broj komada kalcijevog karbida drugih veličina u serijama navedene granulacije. Veliki toplinski učinak reakcije razgradnje karbida stvara opasnost od jakog pregrijavanja. Bez odvođenja topline, tijekom interakcije stehiometrijske količine kalcijevog karbida i vode, reakcijska masa se zagrijava na 700 – 800°C. Razgradnja karbida uz nedovoljno hlađenje, a posebno u prisutnosti zraka može dovesti do eksplozije, pa se proces mora provoditi uz značajan višak vode. Za razgradnju 1 kg karbida potrebno je 5-20 litara vode. Posebnu pozornost treba obratiti na prisutnost karbidne prašine u karbidu. Prašina se gotovo trenutačno razgrađuje; zbog trenutnog zagrijavanja može doći do eksplozije acetilena. Stoga obrada prašine u konvencionalnim generatorima koji nisu prikladni za korištenje prašine nije dopuštena. Ako je sadržaj prašine značajan, kalcijev karbid se prosijava kroz sito s ćelijama promjera 2 mm prije ubacivanja u generator. Nakupljenu prašinu treba razgraditi na otvorenom u posebnoj posudi zapremnine najmanje 800 - 1000 litara uz snažno miješanje, uz istovremeno izlijevanje najviše 250 g karbidne prašine. Vodu treba mijenjati nakon razgradnje prašine u količinama do 100 kg.

Kalcijev karbid transportira se i skladišti u željeznim bačvama debljine stijenke najmanje 0,51 mm i težine 50 - 130 kg. Bočna površina bubnjeva je valovita za veću krutost. Kalcijev karbid intenzivno upija vlagu čak i iz zraka, pa ako je spremnik loše zatvoren, acetilen se može stvoriti izravno u bačvi. Nepropusnost bubnjeva treba pažljivo provjeriti; Kod prijevoza bačvi otvorenim vozilima potrebno je bačve pokriti ceradom. Ako se otkrije oštećenje bubnja, karbid se mora uliti u drugu zatvorenu posudu.

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

Prijevoz kalcijevog karbida u bačvama za stacionarne generatore kapaciteta preko 20 m 3 /h nije ekonomski opravdan, budući da raspakiranje bačvi traje dosta vremena; nakuplja se velika količina praznih posuda koje se ne mogu ponovno upotrijebiti; gubitak karbida zbog njegovog drobljenja tijekom valjanja bubnjeva i naknadnog prosijavanja od prašine je značajan. Stoga se kontejnerska metoda transporta i skladištenja karbida za stacionarne instalacije može smatrati najperspektivnijom. Kod plamene obrade aluminija, mesinga, olova i drugih metala s talištem nižim od tališta čelika, preporučljivo je koristiti ne acetilen kao zapaljivi plin, već plinove koji su zamjene za acetilen ili tekuće zapaljive tvari. Glavna fizikalna i toplinska svojstva zapaljivih plinova navedena su u tablici. 2.

Tablica 1. Fizikalno-kemijski parametri kalcijevog karbida

Tablica 2. Osnovna fizikalna i toplinska svojstva zapaljivih plinova

Naziv zapaljivog plina i kemijska formula

Donja kalorična vrijednost pri 20°C i 760 mm Hg. st., kcal/m

Temperatura plamena smjese s kisikom, °C

Stopa zamjene acetilena

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

Kritični tlak, kgf/cm 2

Temperatura, °C

Granice eksplozivnosti, % sadržaja goriva u smjesi

Optimalan omjer između kisika i ostalih goriva u smjesi

Relativna brzina širenja plamena zrakom

kritično * 1

topljenje

sa zrakom

s kisikom

Acetilen C2H2

Vodik H 2

Metan CH 4

Etan C2H6

Propan C3H8

Butan C4H10

Propan-butan

Etilen C2H4

Ugljični monoksid CO

Plin iz škriljevca * 2

Koksni plin * 2

Prirodni plin * 2 (metan 98%)

Naftni (povezani) plin

Gradski plin * 2

Pirolizni plin

MAPP ili MAF

Pare benzina (~S 7 N 15)

10 tisuća kcal/kg

0,7-0,74 kg/l

Pare kerozina (~S 7 N 14)

10 tisuća kcal/kg

0,79-0,82 kg/l

*1 Kritična temperatura je temperatura iznad koje plin ne prelazi u tekuće stanje ni pri kakvom tlaku.

*2 Za zapaljive plinske smjese navedeni podaci odnose se na prosječni sastav tih plinova.

Širok raspon promjena gustoće, temperature plamena i topline izgaranja objašnjava se promjenjivim kemijskim sastavom ovih plinova, ovisno o nalazištu ili mjestu proizvodnje.

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

MAF gorivo- metil acetilen propadienska frakcija je otpad iz proizvodnje olifina, kao i otpad iz proizvodnje etilena i monovinilacetilena. Ova frakcija sadrži 48 - 75% smjese metil acetilena i propadiena i stabilizatore: 3% propilena, 15% propana, 7% ostalih ugljikovodika. Granice eksplozivnosti za MAF iste su kao i za MAPP. MAF je neosjetljiv na udarce. MAF cilindri ne eksplodiraju kada se nalaze pored gorućeg cilindra. Smjesa je inertna na temperaturama do 215°C i tlaku do 20 kgf/cm 2 . U dodiru s bakrom nastaju eksplozivni spojevi – bakreni acetilenidi. Brzina širenja MAF plamena je 470 cm/s. Zapremnina boca za ukapljene plinove je 40 ili 55 dm 3; debljina stijenke 3 mm. Maksimalni radni tlak (kgf / cm2) u cilindrima za ukapljene plinove je različit: za propan ne više od 16, za propilen 20, za butan i butilen 3,8. Koeficijent punjenja cilindara s ukapljenim 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 plina u kg po 1 m 3 zapremine cilindra i ne smije prelaziti vrijednosti navedene za svaki plin.