아세틸렌 구조. 아세틸렌은 화염 온도가 가장 높은 가스입니다! 화재가 발생하면 어떻게 해야 할까요?

아세틸렌은 -84°C의 온도와 62atm의 압력에서 액체로 응축되는 희미한 마늘 냄새가 나는 가스입니다.

아세틸렌과 공기의 혼합물은 폭발성이 있습니다. 액체 아세틸렌은 먼지가 들어가면 폭발합니다.

아세틸렌은 활성탄에 흡착된 상태로 또는 카르보닐 화합물 용액으로 저장 및 운송됩니다. 1부피의 아세톤은 25부피의 아세틸렌을 흡수합니다(정상 조건에서). 아세틸렌은 활성탄으로 채워진 실린더로 운반됩니다. 아세틸렌은 가열되면 쉽게 탄소와 수소로 분해됩니다.

화학적 특성
1. 첨가반응

수소첨가

수소화 촉매의 수소는 알킨을 알칸으로 환원시킵니다.

알켄 형성 단계에서 반응을 멈추기 위해 귀족 촉매에 특수 첨가제가 사용됩니다.

수소화물은 화학적 환원제로 사용됩니다.

형성으로 이어지는 촉매 수소화와 달리 시스- 알켄, 화학적 환원제 제공 황홀-알켄.

현재 액체 알루미늄 수소화물이 산업에서 사용됩니다.

(RO) 2 AlH – 밝은 노란색 액체,

할로겐화수소 첨가

이 방법은 염화비닐, 디클로로에탄, 테트라클로로에틸렌 및 기타 염소화 유도체 생산 산업에서 널리 사용됩니다.

반응은 친전자성 메커니즘에 따라 진행됩니다.

할로겐 첨가

이 반응은 테트라클로로에틸렌을 합성하는 데 사용됩니다. 업계에서는 습식 Ca 산화물 또는 수산화물, 연질 제거제 H-X(탈할로겐화수소 시약)를 사용하여 모든 종류의 제품을 얻습니다.

테트라클로로에틸렌을 얻으려면 2단계 방법이 사용됩니다.

아세틸렌에 염소를 첨가하는 것은 매우 빠르게 발생하며 안전한 염소화는 염소 운반체 용액에서 수행될 수 있습니다.

- 펜타클로로에탄과 안티몬 펜타클로라이드의 복합체.

아세틸렌에 대한 친핵성 첨가 반응

물 연결

물은 중성 친핵체이다.

반응 메커니즘:

수은과의 복합체에 의한 아세틸렌 활성화

알코올의 첨가

알코올은 물보다 다소 강한 중성 친핵체입니다.

아시텔렌에 알코올을 첨가하는 반응을 알코올의 비닐화:

비닐 에테르는 비닐 알코올의 안정적인 형태입니다. 에놀).

비닐 에스테르의 일부 특성

비닐 에테르는 에틸렌보다 친전자성 첨가 반응에서 더 반응성이 높습니다.

알콕시 그룹은 접합으로 인해 이중 결합의 전자 밀도를 크게 증가시켜 친전자성 시약과의  착물 형성을 용이하게 합니다.

예를 들어, 브롬과의 반응은 정량적 수율로 진행됩니다.

산이 있는 경우 비닐 에스테르는 양이온 메커니즘을 통해 중합될 수 있습니다.

PVBE, 일명 쇼스타코프스키 밤, 방부성이 있으며 페니실린을 대체합니다.

아세틸렌에 카르복실산 첨가

PVA는 바니시와 접착제로 사용됩니다. 폴리비닐 아세테이트의 가수분해로 폴리비닐 알코올이 생성됩니다.

폴리비닐알코올은 바니시와 에나멜을 제조하는 데 없어서는 안 될 요소입니다.

청산 첨가

카르보닐화 반응

모든 아크릴산 유도체는 개별 특성을 지닌 고분자 재료로 널리 사용됩니다. 예를 들어 폴리아크릴아미드는 합성 접착제로 사용되고, 메틸메타크릴레이트는 유기 유리로 사용됩니다.

아세틸렌 니트로화

테트라니트로메탄을 얻기 위해 황산과 질산의 혼합물을 사용하여 수행됩니다.

반응 조건 하에서 디니트로아세트산 알데히드는 산화되고, 탈카르복실화되고, 질산화됩니다.

아세틸렌 중합 반응

선형 중합

이량체화 또는 삼량체화로 발생할 수 있습니다.

비닐아세틸렌은 산업계에서 다음을 생산하는 데 사용됩니다. 클로로프렌.

구리 아세틸라이드가 있으면 아세틸렌이 물질을 형성합니다. 쿠프렌:

아세틸렌의 고온 고리화

철 카르보닐을 촉매로 사용하면 시클로옥타테트라엔도 얻을 수 있습니다.

아세틸렌의 구조적 특징은 그 특성, 생산 및 사용에 영향을 미칩니다. 물질 구성의 기호는 C 2 H 2입니다. 이는 가장 간단하고 총체적인 공식입니다. 아세틸렌은 두 개의 탄소 원자로 구성되며, 그 사이에 삼중 결합이 발생합니다. 그 존재는 에틴 분자의 다양한 유형의 공식과 모델에 반영되어 물질의 특성에 대한 구조의 영향 문제를 이해할 수 있습니다.

알킨. 일반 공식. 아세틸렌

알킨 탄화수소 또는 아세틸렌 탄화수소는 비고리형이며 불포화되어 있습니다. 탄소 원자 사슬은 닫혀 있지 않으며 단순 결합과 다중 결합을 포함합니다. 알킨의 조성은 요약식 C n H 2n - 2에 의해 반영됩니다. 이 클래스의 물질 분자는 하나 이상의 삼중 결합을 포함합니다. 아세틸렌 화합물은 불포화입니다. 이는 탄소의 한 원자가만이 수소에 의해 실현된다는 것을 의미합니다. 나머지 세 개의 결합은 다른 탄소 원자와 상호 작용할 때 사용됩니다.

알킨의 최초이자 가장 유명한 대표자는 아세틸렌 또는 에틸렌입니다. 사소한 것은 라틴어 "acetum"- "식초"와 그리스어- "hyle"- "wood"에서 유래되었습니다. 상동 계열의 조상은 1836년에 발견되었으며 나중에 E. Davy와 M. Berthelot(1862)에 의해 석탄과 수소로부터 물질이 합성되었습니다. 상온 및 상압에서 아세틸렌은 기체 상태입니다. 무색, 무취의 가스로 물에 약간 용해됩니다. Ethyne은 에탄올과 아세톤에 더 쉽게 용해됩니다.

아세틸렌의 분자식

Ethine은 동종 계열 중 가장 단순한 구성원이며, 그 구성과 구조는 다음 공식에 반영됩니다.

C 2 H 2는 에틴 구성의 분자 표현으로, 물질이 두 개의 탄소 원자와 동일한 수의 수소 원자로 구성된다는 아이디어를 제공합니다. 이 공식을 사용하면 분자와 화합물을 계산할 수 있습니다. Mr (C2H2) = 26 a. e.m., M(C2H2) = 26.04g/mol.
H:S:::S:H는 아세틸렌의 전자점 공식입니다. "루이스 구조"라고 불리는 이러한 이미지는 분자의 전자 구조를 반영합니다. 글을 쓸 때 규칙을 따라야 합니다. 화학 결합을 형성할 때 수소 원자는 헬륨 원자가 껍질의 구성을 갖는 경향이 있으며 다른 요소는 외부 전자의 옥텟입니다. 각 콜론은 외부 에너지 준위에서 공유된 전자쌍 또는 비공유 전자쌍을 나타냅니다.
H—C=C—H는 아세틸렌의 구조식으로 원자 사이 결합의 순서와 다중성을 반영합니다. 하나의 대시는 한 쌍의 전자를 대체합니다.

아세틸렌 분자 모델

전자의 분포를 보여주는 공식은 원자 궤도 모델과 분자의 공간 공식(입체화학) 생성의 기초가 되었습니다. 18세기 말에는 볼 앤 스틱 모델이 널리 보급되었습니다. 예를 들어 아세틸렌을 형성하는 탄소와 수소를 나타내는 다양한 색상과 크기의 볼이 있습니다. 분자의 구조식은 막대 형태로 표시되며 각 원자의 화학 결합과 그 수를 상징합니다.

아세틸렌의 볼-스틱 모델은 결합 각도가 180°와 동일하지만 분자 내 핵간 거리는 대략적으로 반영됩니다. 공 사이의 공극은 원자 공간을 전자 밀도로 채우는 아이디어를 생성하지 않습니다. 원자핵을 공이 아니라 막대가 서로 부착되는 지점으로 지정하는 Dreiding의 모델에서는 단점이 제거되었습니다. 현대의 3차원 모델은 원자 및 분자 궤도에 대한 보다 명확한 그림을 제공합니다.

아세틸렌의 하이브리드 원자 궤도

여기 상태의 탄소에는 3개의 p 오비탈과 짝을 이루지 않은 전자가 있는 1개의 s 오비탈이 있습니다. 메탄(CH4)이 형성되는 동안 그들은 수소 원자와의 등가 결합 생성에 참여합니다. 한 유명한 미국 연구원이 원자 궤도(AO)의 하이브리드 상태에 대한 교리를 개발했습니다. 화학 반응에서 탄소의 거동에 대한 설명은 AO의 모양과 에너지 정렬, 새로운 구름의 형성에 있습니다. 하이브리드 궤도는 더 강한 결합을 제공하고 공식은 더욱 안정적이 됩니다.

아세틸렌 분자의 탄소 원자는 메탄과 달리 sp-혼성화를 겪습니다. s-전자와 p-전자의 모양과 에너지는 혼합되어 있습니다. 2개의 sp 궤도가 180° 각도로 핵의 반대편을 향하여 나타납니다.

삼중결합

아세틸렌에서 탄소의 하이브리드 전자 구름은 동일한 이웃 원자 및 C-H 쌍의 수소와 σ 결합 생성에 참여합니다. 서로 수직인 두 개의 비하이브리드 p-오비탈이 남아 있습니다. 에틴 분자에서는 두 개의 π 결합 형성에 참여합니다. σ와 함께 삼중 결합이 나타나며 이는 구조식에 반영됩니다. 아세틸렌은 원자 사이의 거리가 에탄 및 에틸렌과 다릅니다. 삼중결합은 이중결합보다 길이가 짧지만 에너지가 더 많고 더 강합니다. σ-결합과 π-결합의 최대 밀도는 수직 영역에 위치하여 원통형 전자 구름이 형성됩니다.

아세틸렌의 화학 결합의 특징

에틴 분자는 선형 모양을 갖고 있으며 이는 아세틸렌의 화학식인 H—C=C—H에 의해 성공적으로 반영됩니다. 탄소와 수소 원자는 동일한 직선을 따라 위치하며, 그들 사이에는 3개의 σ-결합과 2개의 π-결합이 발생합니다. 자유로운 이동, C-C 축을 따른 회전은 불가능합니다. 이는 다중 결합으로 인해 방지됩니다. 삼중결합의 다른 특징:

두 개의 탄소 원자를 연결하는 전자쌍의 수는 3입니다.
길이 - 0.120 nm;
파열 에너지 - 836 kJ/mol.

비교를 위해 에탄과 에틸렌 분자에서 단일 및 이중 화학 결합의 길이는 각각 1.54 및 1.34nm이고, C-C 절단 에너지는 348kJ/mol, C=C는 614kJ/mol입니다.

아세틸렌 동족체

아세틸렌은 알킨의 가장 단순한 대표자이며, 그 분자에는 삼중 결합도 포함되어 있습니다. 프로핀 CH 3 C=CH는 아세틸렌의 동족체입니다. 알킨의 세 번째 대표자인 부틴-1의 화학식은 CH 3 CH 2 C=CH입니다. 아세틸렌은 에틸렌의 일반적인 이름입니다. 알킨은 IUPAC 규칙을 따릅니다.

선형 분자의 경우 접미사 -ine과 삼중 결합의 원자 수가 추가되는 그리스 숫자에서 발생하는 주쇄의 이름이 표시됩니다(예: 에틴, 프로핀, 부틴-1).
원자 주쇄의 번호 매기기는 삼중 결합에 가장 가까운 분자의 끝부터 시작됩니다.
분지형 탄화수소의 경우, 곁가지의 이름이 먼저 오고, 접미사 -in이 붙은 원자 주쇄의 이름이 뒤에 옵니다.
이름의 마지막 부분은 분자 내 삼중 결합 위치를 나타내는 숫자입니다(예: 부틴-2).

알킨의 이성질체 현상. 구조에 대한 속성의 의존성

에틴과 프로핀은 삼중 결합 위치 이성질체가 없으며 부틴으로 시작하여 나타납니다. 펜틴과 다음 동족체는 탄소 골격 이성질체를 가지고 있습니다. 삼중 결합과 관련하여 아세틸렌 탄화수소의 공간 이성질체는 나타나지 않습니다.

에틴의 처음 4개 동족체는 물에 잘 녹지 않는 가스입니다. 아세틸렌 탄화수소 C 5 - C 15는 액체입니다. 고체는 C17 탄화수소로 시작하는 에틴의 동족체입니다. 알킨의 화학적 성질은 삼중결합의 영향을 크게 받습니다. 에틸렌보다 더 활발하게 유형을 형성하여 다양한 입자를 부착합니다. 이 특성은 산업 및 기술 분야에서 에틸렌이 널리 사용되는 기초입니다. 아세틸렌이 연소되면 많은 양의 열이 방출되며 이는 가스 절단 및 금속 용접에 사용됩니다.

아세틸렌

이 물질의 이름은 "식초"라는 단어와 연관되어 있습니다. 오늘날 이는 산업에서 널리 사용되는 유일한 가스이며, 가스가 없을 때 연소 및 폭발이 가능합니다. 산소또는 기타 산화제. 산에서 연소하면 최대 3100°C까지 매우 뜨거운 불꽃이 발생합니다.

아세틸렌이 합성된 방법

첫 번째 아세틸렌을 받았습니다 1836년, 유명한 험프리 데이비(Humphry Davy)의 사촌인 에드먼드 데이비(Edmund Davy). 그는 탄화칼륨(K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH)에 물을 작용시켜 새로운 가스를 얻었고 이를 중탄산수소라고 불렀습니다. 이 가스는 유기 화합물 구조 이론의 관점에서 화학자들의 관심을 끌었습니다. 소위 급진적 이론의 창시자 중 한 명인 Justus Liebig은 원자단(즉, 급진적)을 C 2 H 3라고 명명했습니다. 아세틸.
라틴어에서 acetum은 식초를 의미합니다. 아세트산 분자 (C 2 H 3 O + O + H, 당시 공식이 기록됨)는 아세틸 유도체로 간주되었습니다. 1855년 프랑스의 화학자 마르셀랭 베르텔로(Marcelin Berthelot)는 여러 가지 방법으로 한 번에 "중탄산수소"를 얻었을 때 이를 "중탄산수소"라고 불렀습니다. 아세틸렌 . Berthelot은 아세틸렌을 하나의 수소 원자가 제거된 아세틸의 유도체로 간주했습니다: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. 먼저 Berthelot은 에틸렌, 메틸 및 에틸 알코올 증기를 뜨겁게 달군 튜브를 통해 통과시켜 아세틸렌을 얻었습니다. 1862년에 그는 두 개의 탄소 전극 사이에 있는 볼타 아크 불꽃에 수소를 통과시켜 원소로부터 아세틸렌을 합성하는 데 성공했습니다. 언급된 모든 합성 방법은 단지 이론적일 뿐이며, 석탄과 생석회 혼합물을 하소하여 탄화칼슘을 생산하는 값싼 방법(CaO + 3C = CaC 2 + CO)이 개발될 때까지 아세틸렌은 희귀하고 값비싼 가스였습니다. 이것은 19세기 말에 일어났습니다.
그 다음에 아세틸렌이 조명에 사용되기 시작했습니다. . 고온의 화염 속에서 92.3%의 탄소(일종의 화학적 기록)를 함유한 이 가스는 분해되어 수 백만에서 수백만 개의 탄소 원자를 함유할 수 있는 고체 탄소 입자를 형성합니다. 불꽃의 내부 원뿔에서 강하게 가열된 이 입자는 온도에 따라 불꽃이 노란색에서 흰색으로 밝게 빛나게 합니다(불꽃이 뜨거울수록 색상은 흰색에 가까워집니다).
아세틸렌 토치 거리를 밝히는 일반 가스등보다 15배 더 많은 빛을 냈습니다. 점차적으로 전기 조명으로 교체되었지만 오랫동안 자전거, 오토바이, 마차의 작은 램프로 사용되었습니다.
오랫동안 기술적 요구(예: 건설 현장)를 위한 아세틸렌은 탄화물을 물로 "담금질"하여 얻어졌습니다. 공업용 탄화칼슘에서 얻은 아세틸렌은 암모니아, 황화수소, 포스핀, 아르신 등의 불순물로 인해 불쾌한 냄새가 납니다.

오늘날의 아세틸렌: 생산 방법

산업계에서는 탄화칼슘에 물이 작용하여 아세틸렌이 생산되는 경우가 많습니다.
현재 천연가스-메탄으로부터 아세틸렌을 생산하는 방법이 널리 사용되고 있습니다.
전기분해(메탄의 흐름을 1600°C의 온도에서 전극 사이로 통과시킨 후 급속 냉각시켜 아세틸렌의 분해를 방지함);
아세틸렌의 부분 연소열이 반응에 사용되는 열 산화 분해(불완전 산화).

애플리케이션

아세틸렌이 사용됩니다:

금속 용접 및 절단용,
자립형 램프의 매우 밝은 백색광 광원으로 탄화칼슘과 물의 반응으로 얻어지며,
폭발물 생산에서,
아세트산, 에틸 알코올, 용제, 플라스틱, 고무, 방향족 탄화수소 생산용.

아세틸렌의 성질

화학적으로 순수한 형태의 아세틸렌은 약한 에테르 냄새를 가지고 있습니다. 기술적인 아세틸렌은 불순물, 특히 인화수소로 인해 날카롭고 특정한 냄새가 납니다. 아세틸렌은 공기보다 가볍습니다. 아세틸렌 가스는 분자량이 26.038인 무색 가스입니다.
아세틸렌은 많은 액체에 용해될 수 있습니다. 용해도는 온도에 따라 달라집니다. 액체의 온도가 낮을수록 아세틸렌을 더 많이 "흡수"할 수 있습니다. 용해된 아세틸렌을 생산하는 과정에서 아세톤이 사용되는데, 이는 15°C의 온도에서 최대 23배의 아세틸렌을 용해시킵니다.
아세틸렌의 인화수소 함량은 엄격하게 제한되어야 합니다. 왜냐하면 고온의 공기 존재 하에서 아세틸렌이 형성되는 순간 자연 발화가 발생할 수 있기 때문입니다.
아세틸렌은 산업계에서 널리 사용되는 유일한 가스이며, 산소나 기타 산화제가 없을 때 연소 및 폭발이 가능한 몇 안 되는 화합물 중 하나입니다.
1895년에 A.L. Le Chatelier는 아세틸렌이 산에서 연소될 때 매우 뜨거운 불꽃(최대 3150°C)을 생성하므로 내화 금속을 용접하고 절단하는 데 널리 사용된다는 사실을 발견했습니다. 오늘날 금속의 가스 화염 처리에 아세틸렌을 사용하는 것은 접근하기 쉬운 가연성 가스(천연 가스, 프로판-부탄 등)와의 치열한 경쟁을 겪고 있습니다. 그러나 아세틸렌의 장점은 연소 온도가 가장 높다는 것입니다. 그러한 불꽃에서는 두꺼운 강철 조각도 매우 빨리 녹습니다. 그렇기 때문에 기계 공학 구조의 중요한 구성 요소에 대한 가스 화염 처리는 용접 공정의 최고의 생산성과 품질을 보장하는 아세틸렌의 도움으로만 수행됩니다.
또한 아세틸렌은 아세트알데히드 및 아세트산, 합성 고무(이소프렌 및 클로로프렌), 폴리염화비닐 및 기타 중합체 등 다양한 물질의 유기 합성에 널리 사용됩니다.

오픈 이력

IUPAC 명명법에 따른 아세틸렌의 이름

물리적 특성

아세틸렌의 구조식

아세틸렌 유기 화합물 종류의 특성

아세틸렌 생산을 위한 반응

아세틸렌의 특징적인 화학 반응

아세틸렌의 적용 분야

인체와 환경에 대한 아세틸렌의 영향

사용된 참고문헌 목록

오픈 이력

아세틸렌은 1836년 유명한 험프리 데이비(Humphry Davy)의 사촌인 에드먼드 데이비(Edmund Davy)에 의해 처음 생산되었습니다. 그는 탄화칼륨(K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH)에 물을 반응시켜 새로운 가스를 얻었고 이를 중탄산수소라고 불렀습니다. 이 가스는 유기 화합물 구조 이론의 관점에서 화학자들의 관심을 끌었습니다. 소위 라디칼 이론의 창시자 중 한 명인 Justus Liebig은 원자 그룹(즉 라디칼)을 C2H3 아세틸이라고 불렀습니다.

라틴어에서 acetum은 식초를 의미합니다. 아세트산 분자(C2H3O+O+H, 당시의 공식)는 아세틸 유도체로 간주되었습니다. 1855년 프랑스의 화학자 마르셀린 베르텔로(Marcelin Berthelot)는 여러 가지 방법으로 동시에 “중탄산수소”를 얻었을 때 그것을 아세틸렌이라고 명명했습니다. Berthelot은 아세틸렌을 하나의 수소 원자가 제거된 아세틸의 파생물로 간주했습니다(C2H3 - H = C2H2). 먼저 Berthelot은 에틸렌, 메틸 및 에틸 알코올 증기를 뜨겁게 달군 튜브를 통해 통과시켜 아세틸렌을 얻었습니다. 1862년에 그는 두 개의 탄소 전극 사이에 있는 볼타 아크 불꽃에 수소를 통과시켜 원소로부터 아세틸렌을 합성하는 데 성공했습니다. 언급된 모든 합성 방법은 단지 이론적일 뿐이며, 석탄과 생석회 혼합물을 하소하여 탄화칼슘을 생산하는 값싼 방법(CaO + 3C = CaC2 + CO)이 개발될 때까지 아세틸렌은 희귀하고 값비싼 가스였습니다. 이것은 19세기 말에 일어났습니다.

그런 다음 아세틸렌이 조명에 사용되기 시작했습니다. 고온의 화염 속에서 92.3%의 탄소(일종의 화학적 기록)를 함유한 이 가스는 분해되어 수 백만에서 수백만 개의 탄소 원자를 함유할 수 있는 고체 탄소 입자를 형성합니다. 불꽃의 내부 원뿔에서 강하게 가열된 이 입자는 온도에 따라 불꽃이 노란색에서 흰색으로 밝게 빛나게 합니다(불꽃이 뜨거울수록 색상은 흰색에 가까워집니다).

아세틸렌 토치는 거리를 밝히는 기존 가스등보다 15배 더 많은 빛을 발산합니다. 점차적으로 전기 조명으로 교체되었지만 오랫동안 자전거, 오토바이, 마차의 작은 램프로 사용되었습니다.

오랫동안 기술적 요구(예: 건설 현장)를 위한 아세틸렌은 탄화물을 물로 "담금질"하여 얻어졌습니다. 공업용 탄화칼슘에서 얻은 아세틸렌은 암모니아, 황화수소, 포스핀 PH3, 아르신 AsH3 등의 불순물로 인해 불쾌한 냄새가 납니다.

IUPAC 명명법에 따른 아세틸렌의 이름

IUPAC 명명법에 따르면 해당 포화 탄화수소의 이름으로 알킨 이름을 구성할 때 접미사 -an이 접미사 -in으로 대체됩니다. 삼중 결합과 치환기의 위치를 표시하기 위해 사슬은 해당 알켄과 같은 방식으로 번호가 매겨집니다. Ethine은 일반적으로 아세틸렌이라고도 불릴 수 있습니다.

물리적 특성

정상적인 조건에서는 무색의 가스로 물에 약간 용해되고 공기보다 가볍습니다. 끓는점은 83.8 °C입니다. 압축되면 폭발적으로 분해되며, 키젤구르 또는 아세톤이 함침된 활성탄으로 채워진 실린더에 저장되며, 여기에 아세틸렌이 압력 하에서 대량으로 용해됩니다. 폭발물. 야외로 방출할 수 없습니다. C2H2는 천왕성과 해왕성에서 발견됩니다.

아세틸렌의 구조식

아세틸렌 유기 화합물 종류의 특성

아세틸렌은 알킨류에 속합니다.

알키 ?nes(그렇지 않으면 아세틸렌 탄화수소)는 탄소 원자 사이에 삼중 결합을 포함하는 탄화수소로 일반식 CnH2n-2와 동족 계열을 형성합니다. 삼중 결합의 탄소 원자는 sp-혼성화 상태에 있습니다.

알킨은 첨가 반응이 특징입니다. 친전자성 첨가 반응을 겪는 알켄과 달리 알킨은 친핵성 첨가 반응도 겪을 수 있습니다. 이는 결합의 상당한 s-특성과 결과적으로 탄소 원자의 전기 음성도 증가 때문입니다. 또한, 삼중 결합에서 수소 원자의 높은 이동성은 치환 반응에서 알킨의 산성 특성을 결정합니다.

알킨은 물리적 특성이 해당 알켄과 유사합니다. 더 낮은 것(최대 C4)은 알켄의 유사체보다 끓는점이 더 높은 무색 및 무취 가스입니다. 알킨은 물에는 잘 녹지 않지만 유기용매에는 더 잘 녹습니다.

아세틸렌 반응 화합물 공식

아세틸렌 생산을 위한 반응

실험실에서는 탄화칼슘에 물이 작용하여 아세틸렌이 생성됩니다.

2H2O = C2H2? + Ca(OH)2

1400°C 이상의 온도에서 두 개의 메탄 분자가 탈수소되는 동안에도 마찬가지입니다.

CH4 = C2H2? +3H2?

아세틸렌의 특징적인 화학 반응

아세틸렌의 기본 화학 반응(부가 반응):

아세틸렌의 기본 화학 반응(부가 반응, 이량체화, 중합, 고리화체화).

아세틸렌의 적용 분야

아세틸렌이 사용됩니다:

금속 용접 및 절단용,

독립형 램프의 매우 밝은 백색광 광원으로 탄화칼슘과 물의 반응으로 생성됩니다(탄화물 램프 참조).

폭발물 생산 (아세틸렌화물 참조)

아세트산, 에틸 알코올, 용제, 플라스틱, 고무, 방향족 탄화수소,

카본블랙을 얻기 위해

화염 원자화 중 원자 흡수 분광 광도법에서,

로켓 엔진에서 (암모니아와 함께).

인체와 환경에 대한 ACITELENE의 영향

아세틸렌은 물에 용해되고 산소와의 혼합물은 매우 광범위한 농도에서 폭발할 수 있기 때문에 가스 계량기에 수집할 수 없습니다.

아세틸렌은 약 500°C의 온도 또는 0.2MPa 이상의 압력에서 폭발합니다. CPV 2.3-80.7%, 자연발화 온도 335 °C. 아세틸렌을 질소, 메탄, 프로판과 같은 다른 가스로 희석하면 폭발성이 감소합니다. 아세틸렌이 구리 및 은과 오랫동안 접촉하면 구리 및 은 아세틸렌화물이 형성되며 충격이나 온도 상승 시 폭발합니다. 따라서 아세틸렌을 보관할 때 구리가 포함된 재료(예: 실린더 밸브)를 사용하지 않습니다.

아세틸렌은 독성 효과가 약합니다. 아세틸렌의 경우 최대 허용 농도 한계가 표준화되었습니다. = MPC SS = 위생 표준 GN 2.1.6.1338-03 "인구 거주 지역 대기 중 오염 물질의 최대 허용 농도(MAC)"에 따른 1.5 mg/m3.

MPCr.z. (작업 영역)은 (GOST 5457-75 및 GN 2.2.5.1314-03에 따라) 확립되지 않았습니다. 공기와의 혼합물에서 화염 분포의 농도 한계가 2.5-100%이기 때문입니다.

이는 1.5-2.5MPa의 압력 하에서 아세톤 용액 형태로 불활성 다공성 물질(예: 목탄)(빨간색 문자 "A")로 채워진 흰색 강철 실린더에 저장 및 운송됩니다.

사용된 참고문헌 목록

1.Newland Y., Vogt R., 아세틸렌 화학, Inizdat, 1947.

.Fedorenko N.P., 아세틸렌 생산 방법 및 경제성, 화학 과학 및 산업, 3, 1권, 1956.

.페도렌코 N.P. 화학 및 화학 기술, 3호, 1권, 1956.

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가스 화염 작업의 경우 특정 작업 조건에 충분한 양으로 화염에서 금속으로 열을 전달해야 합니다. 가연성 가스는 일반적으로 산소와 혼합되어 연소됩니다. 가장 높은 온도는 아세틸렌-산소 불꽃(3200°C)으로, 모든 유형의 금속 가스 불꽃 처리에 아세틸렌을 사용할 수 있습니다. 화염 연소의 강도는 정상 연소율과 혼합물의 연소열의 곱에 의해 결정됩니다. 아세틸렌은 가장 높은 "연소 강도"를 가지며, 화학양론적 조성의 혼합물의 경우 27,700 kcal/(m 2 *s)입니다.

아세틸렌

아세틸렌은 C n H 2n-2 계열의 불포화 탄화수소 그룹에 속합니다. . 특정 냄새가 나는 무색의 가연성 가스입니다. 인산 수소, 황화수소 등 불순물이 존재하기 때문에 20 ° C 및 760 mm Hg에서 아세틸렌 밀도. 미술. 1.091kg/m3와 동일; 0°C 및 760mmHg에서. 미술. – – 밀도 1.171kg/m3. 아세틸렌은 공기보다 가볍습니다. 공기 밀도 대비 밀도 0.9; 분자량 26.038. 아세틸렌의 임계점은 포화 증기압이 61.65kgf/cm 2 이고 온도가 35.54°C라는 특징이 있습니다. 760mmHg에서. 미술. -84°C의 온도에서는 아세틸렌이 액체 상태로 변하고, -85°C의 온도에서는 고체로 변합니다.

아세틸렌은 산업계에서 널리 사용되는 유일한 가스이며, 산소나 기타 산화제가 없을 때 연소 및 폭발이 가능한 몇 안 되는 화합물 중 하나입니다. 아세틸렌은 흡열성이 높은 화합물입니다. 1kg의 아세틸렌이 분해되면 2000kcal 이상이 방출됩니다. 즉, 1kg의 고체 폭발성 TNT가 폭발하는 것보다 약 2배 더 많은 양입니다. 아세틸렌의 자연발화 온도 범위는 2kgf/cm2의 압력에서 500~600°C이며 압력이 증가함에 따라 눈에 띄게 감소합니다. 따라서 22kgf/cm2의 압력에서 아세틸렌의 자연 발화 온도는 350°C이고, 철분, 실리카겔, 활성탄 등과 같은 촉매가 존재하면 280°C에서 아세틸렌의 분해가 시작됩니다. – 300°C. 산화구리가 있으면 자연발화 온도가 246°C로 낮아집니다. 특정 조건에서 아세틸렌은 구리와 반응하여 폭발성 화합물을 형성합니다. 따라서 아세틸렌 장비 제조에는 Cu가 70% 이상 함유된 합금을 사용하는 것이 금지되어 있습니다.

일반적으로 아세틸렌의 폭발적 분해는 100~500°C/s의 속도로 강렬한 가열로 시작됩니다. 천천히 가열하면 아세틸렌의 중합 반응이 일어나 열을 방출하며, 일반적으로 530°C 이상의 온도에서는 아세틸렌의 폭발적인 분해가 수반됩니다. 아세틸렌이 분해될 수 있는 하한압력은 0.65kgf/cm2이다. 아세틸렌의 폭발 한계는 넓습니다(표 2). 가장 위험한 것은 화학양론적 조성(~30%)의 산소와 아세틸렌의 혼합물입니다. 화염 전파 및 폭발 속도는 아세틸렌과 산소의 비율이 1:2.5일 때 가장 큰 값에 도달하며 정상 조건에서 각각 13.5 및 2400m/s와 같습니다. 아세틸렌 폭발 중에 생성되는 압력은 초기 매개변수와 폭발의 성격에 따라 달라집니다. 소형 선박에서 폭발할 경우 초기 폭발에 비해 약 10~12배 증가할 수 있으며 순수 아세틸렌이 폭발하면 22배, 아세틸렌-산소 혼합물이 폭발하면 50배 증가할 수 있습니다.

금속의 가스 화염 처리에서 아세틸렌은 휴대용 또는 고정식 아세틸렌 발생기에서 생산될 때 기체 상태로 사용되거나 용해된 상태로 사용됩니다. 용해된 아세틸렌은 압력 하에서 다공성 필러에 고르게 분포된 아세톤에 아세틸렌을 용해한 용액입니다. 아세틸렌의 용해도는 온도와 압력에 따라 달라집니다. 실린더의 다공성 덩어리는 전체 부피에 걸쳐 아세틸렌의 분산과 아세틸렌의 폭발적인 분해의 국지화를 보장합니다. 실린더에 다공성 물질이 없으면 아세톤에 용해된 아세틸렌의 폭발적인 분해가 5kgf/cm2 미만의 압력에서 발생합니다. 벌크 다공체는 다공성 충전재로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 해외에서 적용되는 주조 다공체도 사용할 수 있습니다.

기체 및 용해된 기술 아세틸렌의 물리화학적 매개변수는 GOST 5457 - 75에 명시되어 있습니다. 허용되는 불순물 양에 따라 용해, 용해 및 기체 아세틸렌이 구별됩니다. 허용되는 불순물 함량(부피 분율)은 각각 다음과 같습니다.

공기 및 기타 가스는 물에 잘 녹지 않습니다 - 0.9, 1.0, 1.5 이하;
인화수소 – 0.01; 0.04; 0.08;
황화수소 – 0.005; 0.05; 0.15;
20°C 및 760mmHg의 수증기. 미술. – 0.5; 0.6.

기술적인 용해 아세틸렌은 강철 실린더로 운반됩니다. 실린더 내 허용 최대 압력은 -5°C의 온도와 760mmHg의 압력에서 13.4kgf/cm 2 를 초과해서는 안 됩니다. 미술. +40°C의 온도와 760mmHg의 압력에서 30kgf/cm 2 입니다. 미술. 동일한 매개변수를 갖는 실린더의 잔류 압력은 각각 0.5 및 3.0kgf/cm 2 이상이어야 합니다.

탄화칼슘에서 얻은 아세틸렌과 함께 금속의 가스 화염 처리에는 산소와 함께 메탄을 열산화 열분해하여 천연 가스에서 얻은 열분해 아세틸렌이 사용됩니다. 열분해 아세틸렌은 또한 용해된 형태로 실린더에 저장 및 운송됩니다. 열분해 아세틸렌의 충전재와 용매는 탄화칼슘 아세틸렌과 동일합니다.

용존 아세틸렌을 사용하면 기체 아세틸렌에 비해 가장 높은 탄화물 이용률, 용접 작업장의 청결, 장비의 안정적인 작동 및 작업 안전성이 보장됩니다. 금속의 가스 화염 처리에 사용되는 아세틸렌 생산의 주요 원료는 탄화칼슘입니다. 탄화칼슘은 전기로에서 소석회를 코크스 또는 무연탄과 반응시켜 생산됩니다. 용융된 탄화칼슘을 주형에 부어 응고시킵니다. 그런 다음 덩어리 분쇄기로 분쇄하고 GOST 1460에 따라 조각 크기에 따라 분류합니다. 아세틸렌은 탄화 칼슘이 물로 분해 (가수 분해)되어 얻어집니다. 20°C, 760mmHg에서 공업용 카바이드 1kg에서 나오는 아세틸렌의 실제 "리터 부피"입니다. 미술. 285리터를 초과하지 않으며 카바이드 과립화에 따라 달라집니다. 탄화물 조각의 크기가 증가함에 따라 변위는 증가하지만 분해 속도는 감소합니다. 즉, 탄화물 분해 기간이 증가합니다(표 1).

부피 기준으로 아세틸렌의 인화수소 함량은 0.08% 이하이고, 황화물 황 함량은 1.2% 이하입니다. GOST 1460은 또한 지정된 과립 배치에서 허용되는 다른 크기의 탄화 칼슘 조각 수를 규정합니다. 탄화물 분해 반응의 큰 열 효과로 인해 심각한 과열 위험이 있습니다. 열을 제거하지 않고 화학양론적 양의 탄화칼슘과 물이 상호 작용하는 동안 반응 물질은 700 – 800°C로 가열됩니다. 냉각이 불충분하고 특히 공기가 존재하는 상태에서 탄화물이 분해되면 폭발이 발생할 수 있으므로 상당한 양의 물을 사용하여 공정을 수행해야 합니다. 1kg의 탄화물을 분해하려면 5~20리터의 물이 필요합니다. 탄화물에 탄화물 먼지가 존재하는지 특별한 주의를 기울여야 합니다. 먼지는 거의 즉시 분해됩니다. 순간 가열로 인해 아세틸렌 폭발이 발생할 수 있습니다. 따라서 분진 사용에 적합하지 않은 기존 발전기의 분진 처리는 허용되지 않습니다. 먼지 함량이 상당할 경우 탄화칼슘은 발생기에 넣기 전에 직경 2mm의 셀이 있는 체를 통해 걸러집니다. 축적된 먼지는 최소 800~1000리터 용량의 특수 용기에서 야외에서 격렬하게 교반하면서 분해해야 하며 동시에 250g 이하의 카바이드 먼지를 쏟아내야 합니다. 최대 100kg의 먼지를 분해한 후에는 물을 교체해야 합니다.

탄화칼슘은 벽 두께가 최소 0.51mm이고 무게가 50~130kg인 철 드럼에 운반 및 저장됩니다. 드럼의 측면은 강성을 높이기 위해 주름진 형태로 만들어졌습니다. 탄화칼슘은 공기 중에도 수분을 집중적으로 흡수하므로 용기의 밀봉이 제대로 되지 않으면 드럼 내부에 직접 아세틸렌이 형성될 수 있습니다. 드럼의 견고성을 주의 깊게 점검해야 합니다. 개방형 차량으로 드럼을 운반할 때는 드럼을 방수포로 덮어야 합니다. 드럼 손상이 감지되면 카바이드를 다른 밀봉 용기에 부어야 합니다.

고정식 발전기를 정비할 때 드럼의 탄화물이 특수 리시버 호퍼에 부어집니다. 역에서 드럼을 여는 작업은 일반적으로 기계화됩니다. 이러한 목적을 위해 특수 절단 롤러 또는 웨지 나이프를 사용하여 상단 덮개를 절단하는 기계가 사용됩니다. 나이프와 롤러는 스파크가 발생하지 않는 재질로 만들어졌습니다. 또한 절단 부위에는 오일이나 질소가 공급됩니다.

20m 3 /h 이상의 용량을 가진 고정식 발전기용 드럼에 탄화칼슘을 운반하는 것은 경제적으로 타당하지 않습니다. 드럼을 푸는 데 상당한 시간이 걸리기 때문입니다. 재사용할 수 없는 빈 용기가 많이 쌓입니다. 드럼을 굴리는 동안의 분쇄와 이후 먼지로부터의 스크리닝으로 인한 탄화물의 손실은 상당합니다. 따라서 고정식 설치를 위해 탄화물을 운반하고 저장하는 컨테이너 방식이 가장 유망하다고 볼 수 있습니다. 알루미늄, 황동, 납 등 녹는점이 강철의 녹는점보다 낮은 기타 금속을 화염 처리할 때는 가연성 가스로 아세틸렌이 아닌 아세틸렌 대체 가스나 액체 가연성 가스를 사용하는 것이 좋습니다. 가연성 가스의 주요 물리적 및 열적 특성이 표에 나와 있습니다. 2.

표 1. 탄화칼슘의 물리화학적 매개변수

표 2. 가연성 가스의 기본 물리적 및 열적 특성

가연성 가스의 명칭 및 화학식

20°C 및 760mmHg에서 발열량이 더 낮습니다. st., kcal/m

산소와의 혼합물의 화염 온도, °C

아세틸렌 대체율

20°C 및 760mmHg에서의 밀도. 미술품, kg/m 3

임계압력, kgf/cm 2

온도, ℃

폭발 한계, 혼합물 내 연료 함량(%)

혼합물 내 산소와 기타 연료 간의 최적 비율

공기에 의한 화염 전파의 상대 속도

중요 * 1

녹는

공기와 함께

산소와 함께

아세틸렌 C2H2

수소 H 2

메탄 CH 4

에탄 C2H6

프로판 C3H8

부탄 C4H10

프로판-부탄

에틸렌 C2H4

일산화탄소 CO

셰일가스 * 2

코크스 오븐 가스 * 2

천연가스 * 2 (메탄 98%)

석유(부수)가스

도시가스 * 2

열분해 가스

MAPP 또는 MAF

가솔린 증기 (~С 7 Н 15)

10,000kcal/kg

0.7-0.74kg/l

등유 증기 (~С 7 Н 14)

10,000kcal/kg

0.79~0.82kg/l

*1 임계온도란 어떤 압력에서도 기체가 액체 상태로 변하지 않는 온도를 말합니다.

*2 가연성 가스 혼합물의 경우, 제공된 데이터는 해당 가스의 평균 조성을 나타냅니다.

밀도, 화염 온도 및 연소열의 광범위한 변화는 매장지 또는 생산 장소에 따라 이러한 가스의 화학적 조성이 변화하는 것으로 설명됩니다.

메틸 아세틸렌 프로파디엔 MAPP(미국에서 널리 사용됨) - 가연성 가스의 혼합물; 물리적 특성은 프로판에 가깝습니다. 공기와 혼합된 MAPP의 폭발 한계는 3.4 - 10.8%이고 산소와 혼합된 경우 2.5 - 60%입니다. 메틸 아세틸렌과 프로파디엔의 혼합물은 열역학적으로 불안정하므로 MAPP 조성물에 안정제를 첨가합니다. 아세틸렌과 유사한 메틸 아세틸렌의 분해는 열이 많이 방출되면서 발생합니다. MAPP의 불꽃 온도(2900°C)는 아세틸렌 온도에 가깝습니다. MAPP는 산소 절단, 용접 및 기타 가스 화염 공정에 사용됩니다.

MAF 연료- 메틸 아세틸렌 프로파디엔 분획물은 올리핀 생산 시 발생하는 폐기물이자 에틸렌 및 모노비닐아세틸렌 생산 시 발생하는 폐기물입니다. 이 분획에는 메틸 아세틸렌과 프로파디엔의 혼합물 48~75%와 안정제(프로필렌 3%, 프로판 15%, 기타 탄화수소 7%)가 포함되어 있습니다. MAF의 폭발 한계는 MAPP와 동일합니다. MAF는 충격에 둔감합니다. MAF 실린더는 불타는 실린더 옆에 있을 때 폭발하지 않습니다. 혼합물은 최대 215°C의 온도와 최대 20kgf/cm 2 의 압력에서 불활성입니다. 구리와 접촉하면 폭발성 화합물인 구리 아세틸렌화물이 형성됩니다. MAF 화염 전파 속도는 470cm/s입니다. 액화 가스용 실린더 용량은 40 또는 55 dm 3입니다. 벽 두께 3mm. 액화 가스용 실린더의 최대 작동 압력(kgf/cm2)은 프로판의 경우 16 이하, 프로필렌의 경우 20, 부탄 및 부틸렌의 경우 3.8입니다. 따라서 액화 가스가 있는 실린더의 충전 계수(kgf/m 3 단위)는 프로판의 경우 425, 프로필렌의 경우 445, 부탄의 경우 448, 부틸렌의 경우 526입니다. 충전 계수는 실린더 용량 1m 3 당 가스 질량을 kg 단위로 나타내며 각 가스에 대해 지정된 값을 초과해서는 안됩니다.