Acetylén | |||
---|---|---|---|
| |||
Všeobecné | |||
Systematický název |
Etin | ||
Tradiční jména | Acetylén | ||
Chem. vzorec | C2H2 _ _ _ | ||
Krysa. vzorec | HC ≡ CH | ||
Fyzikální vlastnosti | |||
Stát | Plyn | ||
Molární hmotnost | 26,038 [1] g/ mol | ||
Hustota | 1,0896 g/l | ||
Ionizační energie | 1,8E−18 J [2] | ||
Tepelné vlastnosti | |||
Teplota | |||
• tání | -80,8 1277 mm Hg °C | ||
• sublimace | −119℉ [2] | ||
• vroucí | -83,6 °C | ||
• samovznícení | 335 °C | ||
Meze výbušnosti | 2,5 obj. % [2] | ||
trojitý bod | −80,55 | ||
Kritický bod | 35,2 °C; 6,4 MPa | ||
Mol. tepelná kapacita | 44,036 J/(mol K) | ||
Entalpie | |||
• vzdělávání | +226,88 kJ/mol | ||
• spalování | –1302 kJ/mol | ||
Tlak páry | 4 478 565 Pa [2] | ||
Chemické vlastnosti | |||
Disociační konstanta kyseliny | 25 | ||
Rozpustnost | |||
• ve vodě | 100 18 ml/100 ml | ||
• v ethanolu | 600 18 ml/100 ml | ||
Struktura | |||
Hybridizace | sp hybridizace | ||
Klasifikace | |||
Reg. Číslo CAS | 74-86-2 | ||
PubChem | 6326 | ||
Reg. číslo EINECS | 200-816-9 | ||
ÚSMĚVY | C#C | ||
InChI | InChI=lS/C2H2/cl-2/hl-2HHSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | AO9600000 | ||
CHEBI | 27518 | ||
číslo OSN | 1001 | ||
ChemSpider | 6086 | ||
Bezpečnost | |||
Ikony ECB | |||
NFPA 704 |
![]() |
||
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |||
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Acetylen (z lat. acetum - "ocet" [3] , ethin , chemický vzorec - C 2 H 2 nebo HC ≡ CH ) - organická sloučenina patřící do třídy nenasycených uhlovodíků - alkynů .
Za normálních podmínek je acetylen bezbarvý, vysoce hořlavý plyn .
Soli a estery acetylenu se nazývají acetylidy .
Otevřel v roce 1836 E. Davy , syntetizoval z uhlí a vodíku (obloukový výboj mezi dvěma uhlíkovými elektrodami ve vodíkové atmosféře) M. Berthelot ( 1862 ).
Za normálních podmínek je to bezbarvý plyn , lehčí než vzduch . Čistý 100% acetylen je bez zápachu. Málo rozpustný ve vodě , rozpustný v acetonu . Bod varu −83,6 °C [4] . Trojný bod −80,55 °C při 961,5 mmHg Art., kritický bod 35,18 °C při tlaku 61,1 atm [5] . Má trojnou vazbu mezi atomy uhlíku .
Acetylen vyžaduje velkou opatrnost při manipulaci. Může explodovat při nárazu, při zahřátí na 500 °C nebo při stlačení nad 0,2 MPa [6] při pokojové teplotě. Proud acetylenu uvolněný do volného ovzduší se může vznítit od sebemenší jiskry, včetně výboje statické elektřiny z prstu. Komerční acetylen se skladuje v acetonem napuštěných porézních lahvích (protože čistý acetylen při stlačení exploduje) a může obsahovat další nečistoty, které mu dodávají silný zápach [7] [8] .
Acetylen byl nalezen na Uranu a Neptunu .
Acetylen s vodou v přítomnosti solí rtuti a dalších katalyzátorů tvoří acetaldehyd ( Kucherovova reakce ). Díky přítomnosti trojné vazby je molekula vysoce energetická a má vysoké měrné spalné teplo - 14000 kcal / m 3 (50,4 MJ / kg). Při spalování v kyslíku dosahuje teplota plamene 3150 °C. Acetylen může polymerovat na benzen a další organické sloučeniny ( polyacetylen , vinylacetylen ). Polymerace na benzen vyžaduje grafit a teplotu ~500 °C. V přítomnosti katalyzátorů, jako je trikarbonyl(trifenylfosfin) niklu, lze teplotu cyklizační reakce snížit na 60–70 °C.
Kromě toho se atomy vodíku acetylenu relativně snadno oddělují jako protony , což znamená, že vykazuje kyselé vlastnosti. Acetylén tak vytěsňuje methan z etherického roztoku methylbromidu hořečnatého (vzniká roztok obsahující acetylenidový iont), tvoří nerozpustné výbušné sraženiny se solemi stříbra a jednomocné mědi .
Hlavní chemické reakce acetylenu (adiční reakce, souhrnná tabulka 1.) :
Hlavní chemické reakce acetylenu (adiční, dimerizační, polymerační, cyklomerizační reakce, souhrnná tabulka 2.) :
Acetylen odbarvuje bromovou vodu a roztok manganistanu draselného .
Reaguje s amoniakálními roztoky Cu(I) a Ag(I) solí za vzniku těžko rozpustných, výbušných acetylenidů - tato reakce se používá ke kvalitativnímu stanovení acetylenu a jeho odlišení od alkenů (které také odbarvují bromovou vodu a roztok manganistanu draselného).
V laboratoři, stejně jako v zařízeních pro svařování plynem, se acetylen získává působením vody na karbid vápníku [9] ( F. Wöhler , 1862 ) [6] :
stejně jako při dehydrogenaci dvou molekul metanu při teplotách nad 1400 °C:
V průmyslu se acetylen získává hydrolýzou karbidu vápníku a pyrolýzou uhlovodíkových surovin - metanu nebo propanu s butanem . V druhém případě se acetylen získává společně s ethylenem a nečistotami jiných uhlovodíků. Karbidová metoda umožňuje získat velmi čistý acetylen, ale vyžaduje vysokou spotřebu energie. Pyrolýza je podstatně méně energeticky náročná, protože reaktor je vytápěn spalováním stejného pracovního plynu ve vnějším okruhu, ale koncentrace samotného acetylenu v proudu plynu produktů je nízká. Izolace a koncentrace jednotlivého acetylenu je v tomto případě obtížný úkol. Ekonomická hodnocení obou metod jsou četná, ale protichůdná [10] [:str. 274] .
Získávání pyrolýzou ElektrokrakováníMetan se v elektrických obloukových pecích přeměňuje na acetylen a vodík (teplota 2000–3000°C, napětí mezi elektrodami 1000 V). Přitom se metan zahřívá až na 1600 °C. Spotřeba elektrické energie je cca 13 000 kWh na 1 tunu acetylenu, což je poměrně vysoké (přibližně se rovná energii vynaložené karbidovou metodou), a proto je nevýhodou procesu. Výtěžek acetylenu je 50 %.
Regenerativní pyrolýzaDalším názvem je vlčí proces. Nejprve se zahřeje hlava pece spalováním metanu na 1350–1400 °C. Dále se metan nechá projít vyhřívanou tryskou. Doba zdržení methanu v reakční zóně je velmi krátká a činí zlomek sekundy. Tento proces byl implementován v průmyslu, ale ukázalo se, že není ekonomicky tak slibný, jak se ve fázi návrhu myslelo.
Oxidační pyrolýzaMetan se mísí s kyslíkem . Část suroviny se spálí a vzniklé teplo se spotřebuje na zahřátí zbytku suroviny na 1600 °C. Výtěžnost acetylenu je 30–32 %. Metoda má výhody – kontinuální charakter procesu a nízkou spotřebu energie. Syntézní plyn se navíc tvoří také s acetylenem. Tento proces (proces Zachse nebo proces BASF) získal nejrozšířenější implementaci.
Homogenní pyrolýzaJe to druh oxidační pyrolýzy. Část suroviny se spálí s kyslíkem v peci pece, plyn se zahřeje na 2000 °C. Poté se zbytek suroviny předehřátý na 600 °C zavede do střední části pece. Vzniká acetylen. Metoda se vyznačuje větší bezpečností a spolehlivostí pece.
Pyrolýza v proudu nízkoteplotního plazmatuTento proces byl vyvíjen od 70. let 20. století, ale navzdory slibům nebyl dosud zaveden do průmyslu. Podstatou procesu je ohřev metanu ionizovaným plynem. Výhodou metody je relativně nízká spotřeba energie (5000–7000 kWh) a vysoké výtěžky acetylenu (87 % v argonovém plazmatu a 73 % ve vodíkovém plazmatu).
Karbidová metodaTato metoda je známá již od 19. století, ale neztratila svůj význam ani do současnosti. Nejprve se karbid vápníku získá tavením oxidu vápenatého (páleného vápna) a koksu v elektrických pecích při 2500-3000 °C:
Nehašené vápno se získává z uhličitanu vápenatého :
Dále se karbid vápníku zpracuje vodou:
Výsledný acetylen má vysoký stupeň čistoty 99,9 %. Hlavní nevýhodou procesu je vysoká spotřeba energie: 10 000-11 000 kWh na 1 tunu acetylenu.
Acetylen se používá:
Protože acetylen je špatně rozpustný ve vodě a směsi s kyslíkem mohou explodovat ve velmi širokém rozsahu koncentrací, neměl by být shromažďován v plynoměrech .
Acetylen exploduje při teplotě asi 500 °C nebo tlaku nad 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7 %, teplota samovznícení 335 °C. Výbušnost se snižuje, když se acetylen ředí jinými plyny, jako je dusík , metan nebo propan .
Při delším kontaktu acetylenu s mědí a stříbrem vznikají acetylenidy mědi a stříbra, které při nárazu nebo zvýšení teploty explodují. Proto se při skladování acetylenu nepoužívají materiály obsahující měď (například ventily lahví).
Acetylen má mírně toxický účinek. Pro acetylen je MPCm.r normalizován. = MPC s.s. = 1,5 mg/m³ podle hygienických norem GN 2.1.6.1338-03 „Maximální přípustné koncentrace (MPC) znečišťujících látek v atmosférickém vzduchu obydlených oblastí“.
MPKr.z. (pracovní zóna) nebyla stanovena (podle GOST 5457-75 a GN 2.2.5.1314-03), protože koncentrační limity distribuce plamene ve směsi se vzduchem jsou 2,5–100 %.
Acetylen se skladuje a přepravuje v bílých ocelových lahvích naplněných inertní porézní hmotou (např. dřevěné uhlí ) s červeným nápisem „ACETYLEN“ ve formě roztoku v acetonu . Láhev o objemu 40 litrů pod tlakem 15-16 kgf / cm 2 pojme asi 5000 litrů plynného acetylenu (odebráno za normálního atmosférického tlaku).
uhlovodíky | |
---|---|
Alkany | |
alkeny | |
alkyny | |
dieny | |
Ostatní nenasycené | |
Cykloalkany | |
Cykloalkeny | |
aromatický | |
Polycyklický | Decalin |
Polycyklické aromáty | |
|
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|