Acetilenă structurală. Acetilena este gazul cu cea mai mare temperatură a flăcării! Ce să faci dacă este un incendiu

Acetilena este un gaz cu un miros slab de usturoi care se condensează în lichid la o temperatură de -84°C și o presiune de 62 atm.

Amestecuri de acetilenă cu aer sunt explozive. Acetilena lichidă explodează când praful intră în ea.

Acetilena este depozitată și transportată fie în stare adsorbită pe cărbune activ, fie în soluții de compuși carbonilici. 1 volum de acetonă absoarbe 25 de volume de acetilenă (în condiții normale). Acetilena este transportată în cilindri plini cu cărbune activ. Acetilena se descompune cu ușurință în carbon și hidrogen atunci când este încălzită.

Proprietăți chimice
1. Reacții de adaos

Adaos de hidrogen

Hidrogenul pe catalizatorii de hidrogenare reduce alchinele la alcani.

Pentru a opri reacția în stadiul de formare a alchenelor, se folosesc aditivi speciali pentru catalizatorii de grup nobil:

Hidrururile sunt utilizate ca agenți chimici reducători.

Spre deosebire de hidrogenarea catalitică, care duce la formare cis-alchenele, agenţii chimici reducători dau transă-alchene.

În prezent, hidrurile lichide de aluminiu sunt utilizate în industrie:

(RO) 2 AlH – lichid galben deschis,

Adăugarea de halogenuri de hidrogen

Metoda este utilizată pe scară largă în industrie pentru producerea de clorură de vinil, dicloroetan, tetracloretilenă și alți derivați clorurati.

Reacția se desfășoară conform mecanismului electrofil:

Adăugarea de halogeni

Reacția este utilizată pentru a sintetiza tetracloretilena. În industrie se obțin tot felul de produse folosind oxid sau hidroxid de Ca umed, agenți de eliminare moi H-X (reactivi dehidrohalogenați).

Pentru a obține tetracloretilenă, se utilizează o metodă în două etape:

Adăugarea de clor la acetilene are loc foarte rapid; clorarea sigură poate fi efectuată într-o soluție de purtător de clor:

-complex de pentaclorură de antimoniu cu pentacloretan.

Reacții de adiție nucleofile la acetilene

Conexiune la apă

Apa este un nucleofil neutru.

Mecanism de reacție:

Activarea acetilenei de către un complex cu mercur

Adaos de alcooli

Alcoolii sunt nucleofili neutri ceva mai puternici decât apa:

Reacția de adăugare a alcoolilor la acitelen se numește vinilarea alcoolilor:

Eteri vinilici sunt o formă stabilă de existență a alcoolilor vinilici ( enoli).

Unele proprietăți ale esterilor vinilici

Eteri vinilici sunt mai reactivi în reacțiile de adiție electrofile decât etilene.

Gruparea alcoxi, datorită conjugării, determină o creștere semnificativă a densității electronilor pe legătura dublă, ceea ce facilitează formarea ușoară a unui complex  cu reactivii electrofili.

De exemplu, reacția cu brom are loc cu un randament cantitativ:

În prezența acizilor, esterii vinilici se pot polimeriza printr-un mecanism cationic:

PVBE, așa-numitul balsam Shostakovski, are proprietăți antiseptice, este un înlocuitor al penicilinelor.

Adăugarea acizilor carboxilici la acetilene

PVA este folosit ca lacuri și adezivi; Hidroliza acetatului de polivinil produce alcool polivinilic:

Alcoolul polivinilic este indispensabil pentru prepararea lacurilor și emailurilor.

Adăugarea de acid cianhidric

Reacția de carbonilare

Toți derivații de acid acrilic sunt utilizați pe scară largă ca materiale polimerice cu proprietăți individuale. De exemplu, poliacrilamida este folosită ca adeziv sintetic, iar metacrilatul de metil este folosit ca sticlă organică.

Nitrarea acetilenei

Se realizează cu un amestec de acizi sulfuric și acizi azotic pentru a obține tetranitrometan.

În condițiile de reacție, aldehida dinitroacetică este oxidată, decarboxilată și donitrată:

Reacții de polimerizare a acetilenei

Polimerizare liniară

Poate apărea ca dimerizare sau trimerizare:

Vinilacetilena este folosită în industrie pentru a produce cloropren.

În prezența acetilidei de cupru, acetilena formează substanța kupren:

Ciclizarea la temperatură ridicată a acetilenei

Dacă utilizați carbonil de fier ca catalizator, puteți obține chiar și ciclooctatetraen.

Caracteristicile structurale ale acetilenei afectează proprietățile, producția și utilizarea acesteia. Simbolul pentru compoziția unei substanțe este C 2 H 2 - aceasta este formula sa cea mai simplă și brută. Acetilena este formată din doi atomi de carbon, între care apare o legătură triplă. Prezența sa se reflectă în diferite tipuri de formule și modele ale moleculei de etină, care fac posibilă înțelegerea problemei influenței structurii asupra proprietăților substanței.

Alchinele. Formula generala. Acetilenă

Hidrocarburile alchinice sau hidrocarburile acetilenice sunt aciclice și nesaturate. Lanțul de atomi de carbon nu este închis; conține legături simple și multiple. Compoziția alchinelor este reflectată de formula rezumativă C n H 2n - 2. Moleculele de substanțe din această clasă conțin una sau mai multe legături triple. Compușii de acetilenă sunt nesaturați. Aceasta înseamnă că o singură valență a carbonului este realizată de hidrogen. Celelalte trei legături sunt folosite atunci când interacționează cu alți atomi de carbon.

Primul și cel mai faimos reprezentant al alchinelor este acetilena sau etilena. Trivialul provine de la cuvântul latin „acetum” – „oțet” și din greacă – „hyle” – „lemn”. Strămoșul seriei omoloage a fost descoperit în 1836 și mai târziu substanța a fost sintetizată din cărbune și hidrogen de E. Davy și M. Berthelot (1862). La temperatura normală și presiunea atmosferică normală, acetilena este în stare gazoasă. Este un gaz incolor, inodor, ușor solubil în apă. Etina se dizolvă mai ușor în etanol și acetonă.

Formula moleculară a acetilenei

Etina este cel mai simplu membru al seriei sale omoloage; compoziția și structura sa sunt reflectate de formulele:

C 2 H 2 este o reprezentare moleculară a compoziției etinei, care dă ideea că substanța este formată din doi atomi de carbon și același număr de atomi de hidrogen. Folosind această formulă puteți calcula moleculara și compușii. Mr (C2H2) = 26 a. e.m., M (C2H2) = 26,04 g/mol.
H:S:::S:H este formula cu puncte electronice a acetilenei. Astfel de imagini, numite „structuri Lewis”, reflectă structura electronică a moleculei. Când scrieți, trebuie să respectați regulile: atomul de hidrogen, când formează o legătură chimică, tinde să aibă configurația învelișului de valență de heliu, alte elemente - un octet de electroni exteriori. Fiecare colon reprezintă o pereche comună sau singură de electroni la nivelul de energie exterior.
H—C≡C—H este formula structurală a acetilenei, reflectând ordinea și multiplicitatea legăturilor dintre atomi. O liniuță înlocuiește o pereche de electroni.

Modele de molecule de acetilenă

Formulele care arată distribuția electronilor au servit drept bază pentru crearea modelelor orbitale atomice și a formulelor spațiale ale moleculelor (stereochimice). La sfârșitul secolului al XVIII-lea s-au răspândit modelele cu bile și băț - de exemplu, bile de diferite culori și dimensiuni, indicând carbon și hidrogen, care formează acetilena. Formula structurală a unei molecule este prezentată sub formă de baghete, simbolizând legăturile chimice și numărul acestora în fiecare atom.

Modelul acetilenei cu bile și stick reproduce unghiuri de legătură egale cu 180°, dar distanțele internucleare din moleculă sunt reflectate aproximativ. Golurile dintre bile nu creează ideea de a umple spațiul atomilor cu densitate electronică. Deficiența este eliminată în modelele lui Dreiding, care desemnează nucleele atomilor nu ca bile, ci ca puncte de atașare a tijelor între ele. Modelele moderne tridimensionale oferă o imagine mai clară a orbitalilor atomici și moleculari.

Orbitali atomici hibrizi ai acetilenei

Carbonul în stare excitată conține trei orbitali p și un orbital s cu electroni nepereche. În timpul formării metanului (CH 4 ), ele participă la crearea de legături echivalente cu atomii de hidrogen. Un celebru cercetător american a dezvoltat doctrina stării hibride a orbitalilor atomici (AO). Explicația comportamentului carbonului în reacțiile chimice constă în alinierea AO ca formă și energie, formarea de noi nori. Orbitii hibrizi dau legături mai puternice, iar formula devine mai stabilă.

Atomii de carbon din molecula de acetilenă, spre deosebire de metan, suferă o hibridizare sp. Forma și energia electronilor s- și p sunt amestecate. Apar doi orbitali sp, situati la un unghi de 180°, indreptati pe laturile opuse ale nucleului.

Legătură triplă

În acetilenă, norii de electroni hibrizi de carbon participă la crearea legăturilor σ cu aceiași atomi vecini și cu hidrogen în perechi C-H. Rămân doi p-orbitali nehibrizi perpendiculari unul pe celălalt. În molecula de etină, ei participă la formarea a două legături π. Împreună cu σ, apare o legătură triplă, care se reflectă în formula structurală. Acetilena diferă de etan și etilenă prin distanța dintre atomi. O legătură triplă este mai scurtă decât o legătură dublă, dar are o cantitate mai mare de energie și este mai puternică. Densitatea maximă a legăturilor σ și π este situată în regiuni perpendiculare, ceea ce duce la formarea unui nor de electroni cilindric.

Caracteristicile legăturilor chimice din acetilenă

Molecula de etină are o formă liniară, care este reflectată cu succes de formula chimică a acetilenei - H—C≡C—H. Atomii de carbon și hidrogen sunt localizați de-a lungul aceleiași linii drepte, iar între ei apar 3 legături σ- și 2 π. Mișcarea liberă, rotația de-a lungul axei C-C este imposibilă, acest lucru este împiedicat de prezența legăturilor multiple. Alte caracteristici ale triplei legături:

numărul de perechi de electroni care leagă doi atomi de carbon este 3;
lungime - 0,120 nm;
energia de rupere - 836 kJ/mol.

Pentru comparație: în moleculele de etan și etilenă, lungimea legăturilor chimice simple și duble este de 1,54 și, respectiv, 1,34 nm, energia clivajului C-C este de 348 kJ/mol, C=C este de 614 kJ/mol.

Omologi ai acetilenei

Acetilena este cel mai simplu reprezentant al alchinelor, ale căror molecule conțin și o legătură triplă. Propina CH 3 C≡CH este un omolog al acetilenei. Formula celui de-al treilea reprezentant al alchinelor, butina-1, este CH3CH2C≡CH. Acetilena este un nume comun pentru etilena. alchinele respectă regulile IUPAC:

în moleculele liniare este indicată denumirea lanțului principal, care provine de la cifra grecească, la care se adaugă sufixul -ine și numărul atomului de la tripla legătură, de exemplu etină, propină, butină-1;
numerotarea lanțului principal de atomi începe de la capătul moleculei cel mai apropiat de tripla legătură;
pentru hidrocarburile ramificate, denumirea ramurii laterale este pe primul loc, urmata de numele lantului principal de atomi cu sufixul -in.
partea finală a numelui este un număr care indică locația legăturii triple în moleculă, de exemplu, butină-2.

Izomeria alchinelor. Dependența proprietăților de structură

Etina și propina nu au izomeri de poziție a legăturii triple; ele apar începând cu butină. Pentina și următorii omologi au izomeri de schelet de carbon. În ceea ce privește tripla legătură, nu apare izomeria spațială a hidrocarburilor acetilenice.

Primii 4 omologi ai etinei sunt gaze care sunt slab solubile în apă. Hidrocarburile acetilenice C 5 - C 15 sunt lichide. Solidele sunt omologi ai etinei, începând cu hidrocarbura C17. Natura chimică a alchinelor este influențată semnificativ de tripla legătură. tip mai activ decât etilena, ele atașează diverse particule. Această proprietate este baza pentru utilizarea pe scară largă a etilenei în industrie și tehnologie. Când arde acetilena, se eliberează o cantitate mare de căldură, care este utilizată în tăierea cu gaz și sudarea metalelor.

Acetilenă

Numele acestei substanțe este asociat cu cuvântul „oțet”. Astăzi este singurul gaz utilizat pe scară largă în industrie, a cărui combustie și explozie este posibilă în absența oxigen sau alți agenți oxidanți. Arzând în acid, dă o flacără foarte fierbinte - până la 3100°C.

Cum a fost sintetizată acetilena

Primul a primit acetilena în 1836 Edmund Davy, vărul celebrului Humphry Davy. A acţionat cu apă asupra carburii de potasiu: K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH şi a obţinut un gaz nou, pe care l-a numit bicarbonat de hidrogen. Acest gaz a fost în principal de interes pentru chimiști din punctul de vedere al teoriei structurii compușilor organici. Unul dintre creatorii așa-numitei teorii a radicalilor, Justus Liebig, a numit grupul de atomi (adică radical) C 2 H 3 acetil.
În latină, acetum înseamnă oțet; o moleculă de acid acetic (C 2 H 3 O + O + H, după cum era scrisă atunci formula sa) a fost considerată ca un derivat de acetil. Când chimistul francez Marcelin Berthelot în 1855 a reușit să obțină „bicarbonat de hidrogen” prin mai multe metode simultan, l-a numit acetilenă . Berthelot a considerat acetilena ca fiind un derivat al acetilului, din care a fost îndepărtat un atom de hidrogen: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. Mai întâi, Berthelot a obținut acetilenă prin trecerea vaporilor de etilenă, alcool metilic și etilic printr-un tub încins. În 1862 a reușit să sintetizeze acetilena din elemente prin trecerea hidrogenului printr-o flacără cu arc voltaic între doi electrozi de carbon. Toate metodele de sinteză menționate au fost doar teoretice, iar acetilena a fost un gaz rar și costisitor până când a fost dezvoltată o metodă ieftină de producere a carburii de calciu prin calcinarea unui amestec de cărbune și var nestins: CaO + 3C = CaC 2 + CO. Acest lucru s-a întâmplat la sfârșitul secolului al XIX-lea.
Apoi acetilena a început să fie folosită pentru iluminat . Într-o flacără la temperaturi ridicate, acest gaz, care conține 92,3% carbon (acesta este un fel de înregistrare chimică), se descompune pentru a forma particule solide de carbon, care pot conține de la câteva până la milioane de atomi de carbon. Încălzind puternic în conul interior al flăcării, aceste particule fac ca flacăra să strălucească puternic - de la galben la alb, în funcție de temperatură (cu cât flacăra este mai fierbinte, cu atât culoarea sa este mai apropiată de alb).
torțe de acetilenă a dat de 15 ori mai multă lumină decât lămpile obișnuite cu gaz care iluminau străzile. Treptat au fost înlocuite cu iluminatul electric, dar multă vreme au fost folosite în lămpi mici de pe biciclete, motociclete și în trăsuri trase de cai.
Multă vreme, acetilena pentru nevoi tehnice (de exemplu, pe șantierele de construcții) a fost obținută prin „stingerea” carburii cu apă. Acetilena obținută din carbură de calciu tehnică are un miros neplăcut din cauza impurităților de amoniac, hidrogen sulfurat, fosfină și arsenă.

Acetilena astăzi: metode de producție

În industrie, acetilena este adesea produsă prin acțiunea apei asupra carburii de calciu.
Metode de producere a acetilenei din gaze naturale - metan sunt acum utilizate pe scară largă:
electrocracare (se trece un curent de metan între electrozi la o temperatură de 1600°C și se răcește rapid pentru a preveni descompunerea acetilenei);
cracare oxidativă termică (oxidare incompletă), în care căldura de ardere parțială a acetilenei este utilizată în reacție.

Aplicație

Se folosește acetilena:

pentru sudarea și tăierea metalelor,
ca sursă de lumină albă foarte strălucitoare în lămpile de sine stătătoare, unde este obținută prin reacția carburei de calciu și a apei,
în producția de explozibili,
pentru producerea de acid acetic, alcool etilic, solvenți, materiale plastice, cauciuc, hidrocarburi aromatice.

Proprietățile acetilenei

În forma sa chimic pură, acetilena are un miros slab eteric. Acetilena tehnică, datorită prezenței impurităților în ea, în special fosfură de hidrogen, are un miros ascuțit, specific. Acetilena este mai ușoară decât aerul. Gazul acetilenă este un gaz incolor cu o greutate moleculară de 26,038.
Acetilena se poate dizolva în multe lichide. Solubilitatea sa depinde de temperatură: cu cât temperatura lichidului este mai scăzută, cu atât este mai capabil să „preia” acetilena. În practica producerii de acetilenă dizolvată, se folosește acetonă, care la o temperatură de 15 ° C dizolvă până la 23 de volume de acetilenă.
Conținutul de fosfură de hidrogen din acetilenă trebuie să fie strict limitat, deoarece în momentul formării acetilenei în prezența aerului la temperaturi ridicate, poate apărea aprinderea spontană.
Acetilena este singurul gaz utilizat pe scară largă în industrie și este unul dintre puținii compuși a căror combustie și explozie sunt posibile în absența oxigenului sau a altor agenți oxidanți.
În 1895, A.L. Le Chatelier a descoperit că acetilena, atunci când este arsă în acid, dă o flacără foarte fierbinte (până la 3150°C), deci este utilizată pe scară largă pentru sudarea și tăierea metalelor refractare. Astăzi, utilizarea acetilenei pentru prelucrarea cu flacără de gaz a metalelor se confruntă cu o concurență puternică din partea gazelor combustibile mai accesibile (gaz natural, propan-butan etc.). Cu toate acestea, avantajul acetilenei este cea mai ridicată temperatură de ardere. Într-o astfel de flacără, chiar și bucățile groase de oțel se topesc foarte repede. De aceea, prelucrarea cu flacără de gaz a componentelor critice ale structurilor de inginerie mecanică se realizează numai cu ajutorul acetilenei, care asigură cea mai înaltă productivitate și calitate a procesului de sudare.
În plus, acetilena este utilizată pe scară largă în sinteza organică a diferitelor substanțe - acetaldehidă și acid acetic, cauciucuri sintetice (izopren și cloropren), clorură de polivinil și alți polimeri.

ISTORIC DE DESCHIDERE

DENUMIREA ACETILENEI CONFORM NOMENCLATURII IUPAC

CARACTERISTICI FIZICE

FORMULA STRUCTURALA A ACETILENEI

CARACTERISTICI ALE CLASEI COMPUŞILOR ORGANICI AI ACETILENEI

REACȚII PENTRU PRODUCEREA ACETILENEI

REACȚII CHIMICE CARACTERISTICE ALE ACETILENEI

DOMENIILE DE APLICARE A ACETILENEI

IMPACTUL ACETILENEI ASUPRA CORPULUI UM ȘI MEDIULUI

LISTA REFERINȚELOR UTILIZATE

ISTORIC DE DESCHIDERE

Acetilena a fost produsă pentru prima dată în 1836 de Edmund Davy, vărul celebrului Humphry Davy. A reacţionat apă pe carbură de potasiu: K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH şi a obţinut un gaz nou, pe care l-a numit bicarbonat de hidrogen. Acest gaz a fost în principal de interes pentru chimiști din punctul de vedere al teoriei structurii compușilor organici. Unul dintre creatorii așa-numitei teorii a radicalilor, Justus Liebig, a numit un grup de atomi (adică radical) C2H3 acetil.

În latină, acetum înseamnă oțet; molecula de acid acetic (C2H3O+O+H, după cum era scrisă atunci formula sa) a fost considerată ca un derivat de acetil. Când chimistul francez Marcelin Berthelot în 1855 a reușit să obțină „bicarbonat de hidrogen” prin mai multe metode simultan, l-a numit acetilenă. Berthelot a considerat acetilena ca fiind un derivat al acetilului, din care a fost îndepărtat un atom de hidrogen: C2H3 - H = C2H2. Mai întâi, Berthelot a obținut acetilenă prin trecerea vaporilor de etilenă, alcool metilic și etilic printr-un tub încins. În 1862 a reușit să sintetizeze acetilena din elemente prin trecerea hidrogenului printr-o flacără cu arc voltaic între doi electrozi de carbon. Toate metodele de sinteză menționate au fost doar teoretice, iar acetilena a fost un gaz rar și costisitor până când a fost dezvoltată o metodă ieftină de producere a carburii de calciu prin calcinarea unui amestec de cărbune și var nestins: CaO + 3C = CaC2 + CO. Acest lucru s-a întâmplat la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Apoi acetilena a început să fie folosită pentru iluminat. Într-o flacără la temperaturi ridicate, acest gaz, care conține 92,3% carbon (acesta este un fel de înregistrare chimică), se descompune pentru a forma particule solide de carbon, care pot conține de la câteva până la milioane de atomi de carbon. Încălzind puternic în conul interior al flăcării, aceste particule fac ca flacăra să strălucească puternic - de la galben la alb, în funcție de temperatură (cu cât flacăra este mai fierbinte, cu atât culoarea sa este mai apropiată de alb).

Lanternele cu acetilenă produceau de 15 ori mai multă lumină decât lămpile convenționale cu gaz care iluminau străzile. Treptat au fost înlocuite cu iluminatul electric, dar multă vreme au fost folosite în lămpi mici de pe biciclete, motociclete și în trăsuri trase de cai.

Multă vreme, acetilena pentru nevoi tehnice (de exemplu, pe șantierele de construcții) a fost obținută prin „stingerea” carburii cu apă. Acetilena obținută din carbură de calciu tehnică are un miros neplăcut din cauza impurităților de amoniac, hidrogen sulfurat, fosfină PH3, arsenă AsH3.

DENUMIREA ACETILENEI CONFORM NOMENCLATURII IUPAC

Conform nomenclaturii IUPAC, la construirea denumirilor de alchine în numele hidrocarburilor saturate corespunzătoare, sufixul -an este înlocuit cu sufixul -in. Pentru a indica poziția legăturii triple și a grupărilor substituente, lanțul este numerotat în același mod ca în alchenele corespunzătoare. Etina poate fi numită și trivial - acetilenă.

CARACTERISTICI FIZICE

În condiții normale, este un gaz incolor, ușor solubil în apă, mai ușor decât aerul. Punct de fierbere 83,8 °C. Când este comprimat, se descompune exploziv; este depozitat în cilindri umpluți cu kieselguhr sau cărbune activ impregnat cu acetonă, în care acetilena se dizolvă sub presiune în cantități mari. Exploziv. Nu poate fi eliberat în aer liber. C2H2 se găsește pe Uranus și Neptun.

FORMULA STRUCTURALA A ACETILENEI

CARACTERISTICI ALE CLASEI COMPUŞILOR ORGANICI AI ACETILENEI

Acetilena aparține clasei alchinelor.

Alki ?nes (altfel hidrocarburi acetilenice) sunt hidrocarburi care conțin o legătură triplă între atomi de carbon, formând o serie omoloagă cu formula generală CnH2n-2. Atomii de carbon de la legătura triplă sunt într-o stare de hibridizare sp.

Alchinele sunt caracterizate prin reacții de adiție. Spre deosebire de alchenele, care suferă reacții de adiție electrofile, alchinele pot suferi și reacții de adiție nucleofile. Acest lucru se datorează caracterului s semnificativ al legăturii și, în consecință, electronegativității crescute a atomului de carbon. În plus, mobilitatea ridicată a atomului de hidrogen la tripla legătură determină proprietățile acide ale alchinelor în reacțiile de substituție.

Alchinele seamănă cu alchenele corespunzătoare în proprietățile lor fizice. Inferioare (până la C4) sunt gazele incolore și inodore care au puncte de fierbere mai mari decât analogii lor din alchene. Alchinele sunt slab solubile în apă, dar mai bune în solvenți organici.

formula compusului de reacție a acetilenei

REACȚII PENTRU PRODUCEREA ACETILENEI

În laborator, acetilena este produsă prin acțiunea apei asupra carburii de calciu.

2 H2O = C2H2? + Ca(OH)2

precum și în timpul dehidrogenării a două molecule de metan la temperaturi peste 1400 °C:

CH4 = C2H2? +3H2?

REACȚII CHIMICE CARACTERISTICE ALE ACETILENEI

Reacții chimice de bază ale acetilenei (reacții de adiție):

Reacții chimice de bază ale acetilenei (reacții de adiție, dimerizare, polimerizare, ciclomerizare).

DOMENIILE DE APLICARE A ACETILENEI

Se folosește acetilena:

pentru sudarea și tăierea metalelor,

ca sursă de lumină albă foarte strălucitoare în lămpile de sine stătătoare, unde este produsă prin reacția carburei de calciu și a apei (vezi lampă cu carbură),

în producția de explozibili (vezi acetilenide),

pentru producerea de acid acetic, alcool etilic, solvenți, materiale plastice, cauciuc, hidrocarburi aromatice,

pentru a obține negru de fum,

în spectrofotometria de absorbție atomică în timpul atomizării cu flacără,

în motoarele de rachetă (împreună cu amoniacul).

IMPACTUL ACITELENE ASUPRA CORPULUI UM ȘI MEDIULUI

Deoarece acetilena este solubilă în apă și amestecurile sale cu oxigenul pot exploda într-o gamă foarte largă de concentrații, nu poate fi colectată în gazometre.

Acetilena explodează la temperaturi de aproximativ 500 °C sau la presiuni peste 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7%, temperatura de autoaprindere 335 °C. Explozivitatea este redusă atunci când acetilena este diluată cu alte gaze, cum ar fi azotul, metanul sau propanul. Când acetilena intră în contact cu cuprul și argintul pentru o perioadă lungă de timp, se formează acetilenide de cupru și argint, care explodează la impact sau la creșterea temperaturii. Prin urmare, la depozitarea acetilenei, materialele care conțin cupru (de exemplu, supape de cilindru) nu sunt utilizate.

Acetilena are un efect toxic slab. Pentru acetilenă, limita de concentrație maximă admisă este normalizată. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 conform standardelor de igienă GN 2.1.6.1338-03 „Concentrațiile maxime admise (MAC) de poluanți în aerul atmosferic din zonele populate.”

MPCr.z. (zona de lucru) nu este stabilită (conform GOST 5457-75 și GN 2.2.5.1314-03), deoarece limitele de concentrație ale distribuției flăcării într-un amestec cu aer sunt de 2,5-100%.

Este depozitat și transportat în cilindri de oțel alb umpluți cu o masă poroasă inertă (de exemplu, cărbune) (cu litera roșie „A”) sub formă de soluție în acetonă la o presiune de 1,5-2,5 MPa.

LISTA REFERINȚELOR UTILIZATE

1.Newland Y., Vogt R., Chimia acetilenei, Inizdat, 1947.

.Fedorenko N.P., Metode și economie de producție de acetilenă, Știința chimică și industrie, 3, vol. 1, 1956.

.Fedorenko N.P. Chimie și tehnologie chimică, Nr. 3, vol. I, 1956.

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a studia un subiect?

Specialiștii noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe teme care vă interesează.
Trimiteți cererea dvs indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

Pentru lucrul cu flacără de gaz, este necesar să transferați căldura de la flacără la metal într-o cantitate suficientă pentru condiții specifice de lucru. Gazele combustibile ard de obicei în amestec cu oxigen. Temperatura cea mai ridicată este flacăra acetilenă-oxigen (3200°C), ceea ce permite utilizarea acetilenei în orice tip de prelucrare cu flacără de gaz a metalelor. Intensitatea arderii flăcării este determinată de produsul dintre viteza normală de ardere și căldura de ardere a amestecului. Acetilena are cea mai mare „intensitate de ardere”, care pentru un amestec de compoziție stoechiometrică este de 27.700 kcal/(m 2 *s).

Acetilenă

Acetilena aparține grupului de hidrocarburi nesaturate din seria C n H 2n-2. . Este un gaz inflamabil incolor cu un miros specific; datorită prezenței impurităților în ea - hidrogen fosfor, hidrogen sulfurat etc. densitatea acetilenei la 20 ° C și 760 mm Hg. Artă. egal cu 1,091 kg/m3; la 0°C şi 760 mm Hg. Artă. – – densitate 1,171 kg/m3. Acetilena este mai ușoară decât aerul; densitate comparativ cu densitatea aerului 0,9; greutate moleculară 26,038. Punctul critic pentru acetilenă este caracterizat de o presiune a vaporilor saturați de 61,65 kgf/cm2 și o temperatură de 35,54°C. La 760 mm Hg. Artă. iar la o temperatură de –84°C, acetilena se transformă în stare lichidă, iar la o temperatură de –85°C, se solidifică.

Acetilena este singurul gaz utilizat pe scară largă în industrie și este unul dintre puținii compuși a căror combustie și explozie sunt posibile în absența oxigenului sau a altor agenți oxidanți. Acetilena este un compus extrem de endotermic; descompunerea a 1 kg de acetilenă eliberează mai mult de 2000 kcal, adică de aproximativ 2 ori mai mult decât explozia a 1 kg de TNT exploziv solid. Temperatura de autoaprindere a acetilenei variază de la 500 la 600°C la o presiune de 2 kgf/cm2 și scade considerabil odată cu creșterea presiunii; Astfel, la o presiune de 22 kgf/cm2, temperatura de autoaprindere a acetilenei este de 350°C, iar în prezența catalizatorilor precum pulbere de fier, silicagel, cărbune activ etc., descompunerea acetilenei începe la 280°C. – 300°C. Prezența oxidului de cupru reduce temperatura de autoaprindere la 246°C. În anumite condiții, acetilena reacționează cu cuprul formând compuși explozivi; Prin urmare, la fabricarea echipamentelor cu acetilenă, este interzisă utilizarea aliajelor care conțin mai mult de 70% Cu.

Descompunerea explozivă a acetilenei, de regulă, începe cu încălzire intensă la o viteză de 100 – 500°C/s. Cu încălzire lentă, are loc reacția de polimerizare a acetilenei, care eliberează căldură, care, de regulă, la temperaturi peste 530°C atrage după sine descompunerea explozivă a acetilenei. Presiunea limită inferioară la care este posibilă descompunerea acetilenei este de 0,65 kgf/cm2. Limitele de explozie pentru acetilenă sunt largi (Tabelul 2). Cele mai periculoase sunt amestecurile de acetilenă cu oxigen de compoziție stoechiometrică (~30%). Vitezele de propagare și detonare a flăcării ating cea mai mare valoare la un raport de acetilenă și oxigen de 1:2,5 și sunt, respectiv, egale cu 13,5 și, respectiv, 2400 m/s în condiții normale. Presiunea generată în timpul unei explozii de acetilenă depinde de parametrii inițiali și de natura exploziei. Poate crește de aproximativ 10 - 12 ori față de cea inițială în timpul unei explozii în vase mici și poate fi crescută de 22 de ori la detonarea acetilenei pure și de 50 de ori la detonarea unui amestec acetilenă-oxigen.

În procesarea metalelor cu flacără gazoasă, acetilena este utilizată fie în stare gazoasă când este produsă în generatoare portabile sau staționare de acetilenă, fie în stare dizolvată. Acetilena dizolvată este o soluție de acetilenă în acetonă distribuită uniform într-o umplutură poroasă sub presiune. Solubilitatea acetilenei depinde de temperatură și presiune. Masa poroasă din cilindru asigură dispersarea acetilenei pe întreg volumul și localizarea descompunere explozivă a acetilenei. În absența unei mase poroase în cilindru, descompunerea explozivă inițiată a acetilenei dizolvate în acetonă are loc la o presiune sub 5 kgf/cm2. Nu numai masele poroase în vrac pot fi folosite ca umpluturi poroase, ci și masele poroase turnate, care și-au găsit aplicație în străinătate.

Parametrii fizico-chimici ai acetilenei tehnice gazoase și dizolvate sunt specificați de GOST 5457 - 75. Pe baza conținutului cantității permise de impurități, se distinge acetilena dizolvată, dizolvată și gazoasă; conținutul admis de impurități (în fracțiuni de volum) este, respectiv, egal cu:

aer și alte gaze slab solubile în apă - nu mai mult de 0,9, 1,0, 1,5;
hidrogen fosfurat – 0,01; 0,04; 0,08;
hidrogen sulfurat – 0,005; 0,05; 0,15;
vapori de apa la 20°C si 760 mm Hg. Artă. – 0,5; 0,6.

Acetilena dizolvată tehnică este transportată în cilindri de oțel. Presiunea maximă admisă în cilindri nu trebuie să depășească 13,4 kgf/cm 2 la o temperatură de –5°C și o presiune de 760 mm Hg. Artă. şi 30 kgf/cm2 la o temperatură de +40°C şi o presiune de 760 mm Hg. Artă. Presiunea reziduală în cilindrul cu aceiași parametri nu trebuie să fie mai mică de 0,5 și, respectiv, 3,0 kgf/cm2.

Pentru prelucrarea cu flacără gazoasă a metalelor, alături de acetilena obţinută din carbură de calciu, se utilizează acetilena de piroliză, obţinută din gaze naturale prin piroliza termo-oxidativă a metanului cu oxigen. Acetilena de piroliza este, de asemenea, depozitată și transportată în cilindri în formă dizolvată. Umplutura și solventul pentru piroliza acetilenei sunt aceleași ca și pentru acetilena cu carbură de calciu.

La utilizarea acetilenei dizolvate, în comparație cu acetilena gazoasă, se asigură cel mai mare coeficient de utilizare a carburilor, curățenia locului de muncă al sudorului, funcționarea stabilă a echipamentului și siguranța în exploatare. Principala materie primă pentru producerea acetilenei, utilizată în prelucrarea metalelor cu flacără gazoasă, este carbura de calciu. Carbura de calciu este produsă în cuptoarele electrice prin reacția varului calcinat cu cocs sau antracit. Carbura de calciu topită se toarnă în forme unde se solidifică; apoi se zdrobește în concasoare bucăți și se sortează în funcție de dimensiunea pieselor în conformitate cu GOST 1460. Acetilena se obține ca urmare a descompunerii (hidrolizei) carburii de calciu cu apă. „Volumul de litru” real de acetilenă de la 1 kg de carbură tehnică la 20°C și 760 mm Hg. Artă. nu depășește 285 l și depinde de granulația carburilor. Pe măsură ce dimensiunea pieselor de carbură crește, deplasarea crește, dar rata de descompunere scade, adică durata de descompunere a carburii crește (Tabelul 1).

Conținutul de hidrogen fosfurat în acetilenă în volum nu este mai mare de 0,08%, conținutul de sulf sulfurat nu este mai mare de 1,2%. GOST 1460 prevede, de asemenea, numărul permis de bucăți de carbură de calciu de alte dimensiuni în loturi de granulație specificată. Efectul termic mare al reacției de descompunere a carburilor creează pericolul unei supraîncălziri severe. Fără îndepărtarea căldurii, în timpul interacțiunii unei cantități stoechiometrice de carbură de calciu și apă, masa de reacție este încălzită la 700 – 800°C. Descompunerea carburii cu o răcire insuficientă și mai ales în prezența aerului poate duce la o explozie, astfel încât procesul trebuie efectuat cu un exces semnificativ de apă. Pentru a descompune 1 kg de carbură, sunt necesari 5-20 litri de apă. O atenție deosebită trebuie acordată prezenței prafului de carbură în carbură. Praful se descompune aproape instantaneu; din cauza încălzirii instantanee, poate apărea o explozie de acetilenă. Prin urmare, procesarea prafului în generatoarele convenționale care nu sunt adecvate pentru utilizarea prafului nu este permisă. Dacă conținutul de praf este semnificativ, carbura de calciu este cernută printr-o sită cu celule cu diametrul de 2 mm înainte de încărcare în generator. Praful acumulat trebuie descompus în aer liber într-un vas special cu o capacitate de cel puțin 800 - 1000 de litri cu agitare puternică, turnând simultan cel mult 250 g de praf de carbură. Apa trebuie schimbată după descompunerea prafului în cantități de până la 100 kg.

Carbura de calciu este transportată și depozitată în butoaie de fier cu o grosime a peretelui de cel puțin 0,51 mm și o greutate de 50 - 130 kg. Suprafața laterală a tamburilor este ondulată pentru o mai mare rigiditate. Carbura de calciu absoarbe intens umezeala chiar și din aer, așa că dacă recipientul este prost etanșat, se poate forma acetilena direct în tambur. Etanșeitatea tamburelor trebuie verificată cu atenție; Când transportați tobe în vehicule deschise, este necesar să acoperiți tobele cu o prelată. Dacă se detectează deteriorarea tamburului, carbura trebuie turnată într-un alt recipient etanș.

La întreținerea generatoarelor staționare, carbura din tamburi este turnată în rezervoare speciale. Deschiderea tobelor la stație este de obicei mecanizată. În aceste scopuri, se folosesc mașini în care capacul superior este tăiat cu o rolă de tăiere specială sau cuțite cu pană. Cuțitele și rola sunt realizate din material care nu produce scântei. În plus, la locul de tăiere este furnizat ulei sau azot.

Transportul carburii de calciu în butoaie pentru generatoare staționare cu o capacitate de peste 20 m 3 /h nu este justificat din punct de vedere economic, deoarece despachetarea tamburilor durează considerabil; se acumulează o cantitate mare de recipiente goale, care nu pot fi refolosite; este semnificativă pierderea de carbură din cauza strivirii sale în timpul rulării tamburilor și a cernuirii ulterioare de praf. Prin urmare, metoda containerului de transport și depozitare a carburii pentru instalații staționare poate fi considerată cea mai promițătoare. La prelucrarea cu flacără a aluminiului, alamei, plumbului și a altor metale cu un punct de topire mai mic decât punctul de topire al oțelului, este recomandabil să folosiți nu acetilena ca gaz combustibil, ci gaze care sunt înlocuitori de acetilenă sau combustibili lichizi. Principalele proprietăți fizice și termice ale gazelor combustibile sunt date în tabel. 2.

Tabelul 1. Parametrii fizico-chimici ai carburii de calciu

Tabelul 2. Proprietățile fizice și termice de bază ale gazelor combustibile

Denumirea gazului inflamabil și formula chimică

Putere calorică mai mică la 20°C și 760 mm Hg. st., kcal/m

Temperatura de flacără a amestecului cu oxigen, °C

Rata de înlocuire a acetilenei

Densitate la 20°C și 760 mm Hg. Art., kg/m 3

Presiune critică, kgf/cm2

Temperatura, °C

Limite de explozie, % din conținutul de combustibil din amestec

Raportul optim între oxigen și alți combustibili din amestec

Viteza relativă de propagare a flăcării cu aerul

critic * 1

topire

cu aer

cu oxigen

Acetilena C2H2

Hidrogen H2

Metan CH4

Etan C2H6

Propan C3H8

Butan C4H10

Propan-butan

Etilenă C2H4

Monoxid de carbon CO

Gaz de șist * 2

Gaz cuptor de cocs * 2

Gaze naturale * 2 (metan 98%)

Gaz petrolier (asociat).

Gaz de oraș * 2

Gaz de piroliză

MAPP sau MAF

Vapori de benzină (~С 7 Н 15)

10 mii kcal/kg

0,7-0,74 kg/l

Vapori de kerosen (~С 7 Н 14)

10 mii kcal/kg

0,79-0,82 kg/l

*1 Temperatura critică este temperatura peste care un gaz nu se transformă în stare lichidă la nicio presiune.

*2 Pentru amestecurile de gaze inflamabile, datele furnizate se referă la compoziția medie a acestor gaze.

Gama largă de modificări ale densității, temperaturii flăcării și căldurii de ardere se explică prin modificarea compoziției chimice a acestor gaze, în funcție de depozit sau de locul de producție.

Metil acetilen propadienă MAPP(folosit pe scară largă în SUA) - un amestec de gaze inflamabile; Proprietățile sale fizice sunt apropiate de propan. Limitele de explozie ale MAPP în amestec cu aer sunt 3,4 - 10,8%, în amestec cu oxigen 2,5 - 60%. Amestecurile de metil acetilenă și propadienă sunt instabile din punct de vedere termodinamic, deci se adaugă un stabilizator la compoziția MAPP. Descompunerea metil acetilenei, similară cu acetilena, are loc cu o eliberare mare de căldură. Temperatura de flacără a MAPP (2900°C) este apropiată de temperatura acetilenei. MAPP este utilizat pentru tăierea și sudarea cu oxigen și alte procese cu flacără de gaz.

Combustibil MAF- fracția de metil acetilen propadienă este un deșeu din producția de olifine, precum și un deșeu din producția de etilenă și monovinilacetilenă. Această fracție conține 48 - 75% amestec de metil acetilenă și propadienă și stabilizatori: 3% propilenă, 15% propan, 7% alte hidrocarburi. Limitele de explozie pentru MAF sunt aceleași ca și pentru MAPP. MAF este insensibil la șoc. Cilindrii MAF nu explodează atunci când sunt amplasați lângă un cilindru care arde. Amestecul este inert la temperaturi de până la 215°C și presiune de până la 20 kgf/cm2. La contactul cu cuprul se formează compuși explozivi - acetilenuri de cupru. Viteza de propagare a flăcării MAF este de 470 cm/s. Capacitatea buteliilor pentru gaze lichefiate este de 40 sau 55 dm 3; grosimea peretelui 3 mm. Presiunea maximă de funcționare (kgf/cm2) în butelii pentru gaze lichefiate este diferită: pentru propan nu mai mult de 16, pentru propilenă 20, pentru butan și butilenă 3.8. Coeficientul de umplere al buteliilor cu gaze lichefiate (în kgf/m 3) va fi în consecință egal cu: 425 pentru propan, 445 pentru propilenă, 448 pentru butan și 526 pentru butilenă. Coeficientul de umplere indică masa de gaz în kg la 1 m 3 de capacitate cilindrică și nu trebuie să depășească valorile specificate pentru fiecare gaz.