Asetyleeni

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 4. elokuuta 2022 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .
Asetyleeni
Kenraali
Systemaattinen
nimi		 Etin
Perinteiset nimet Asetyleeni
Chem. kaava C 2 H 2
Rotta. kaava HC ≡ CH
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio Kaasu
Moolimassa 26,038 [1]  g/ mol
Tiheys 1,0896 g/l
Ionisaatioenergia 1.8E−18 J [2]
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
 •  sulaminen -80,8 1277 mm Hg  °C
 • sublimaatio −119℉ [2]
 •  kiehuva -83,6 °C
 •  itsestään syttyminen 335 °C
Räjähdysrajat 2,5 tilavuusprosenttia [2]
kolmoispiste −80,55
Kriittinen piste 35,2 °C; 6,4 MPa
Mol. lämpökapasiteetti 44,036 J/(mol K)
Entalpia
 •  koulutus +226,88 kJ/mol
 •  palaminen –1302 kJ/mol
Höyryn paine 4 478 565 Pa [2]
Kemiallisia ominaisuuksia
Hapon dissosiaatiovakio 25
Liukoisuus
 • vedessä 100 18 ml/100 ml
 • etanolissa 600 18 ml/100 ml
Rakenne
Hybridisaatio sp-hybridisaatio
Luokitus
Reg. CAS-numero 74-86-2
PubChem 6326
Reg. EINECS-numero 200-816-9
Hymyilee   C#C
InChI   InChI = 1S/C2H2/cl-2/h1-2HHSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N
RTECS AO9600000
CHEBI 27518
YK-numero 1001
ChemSpider 6086
Turvallisuus
EKP:n kuvakkeet
NFPA 704 NFPA 704 nelivärinen timantti neljä yksi 3
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Asetyleeni ( lat.  acetum  - "etikka" [3] , etiini , kemiallinen kaava  - C 2 H 2 tai HC ≡ CH ) - orgaaninen yhdiste , joka kuuluu tyydyttymättömien hiilivetyjen luokkaan  - alkyynit .

Normaaleissa olosuhteissa asetyleeni on väritön, helposti syttyvä kaasu .

Asetyleenin suoloja ja estereitä kutsutaan asetylenideiksi .

Historia

Avasi vuonna 1836 E. Davy , syntetisoitu hiilestä ja vedystä (kaaripurkaus kahden hiilielektrodin välillä vetyatmosfäärissä) M. Berthelot ( 1862 ).

Fysikaaliset ominaisuudet

Normaaleissa olosuhteissa se  on väritön kaasu , ilmaa kevyempi . Puhdas 100 % asetyleeni on hajuton. Liukenee heikosti veteen , liukenee asetoniin . Kiehumispiste −83,6 °C [4] . Kolmoispiste −80,55°C paineessa 961,5 mmHg Art., kriittinen piste 35,18 °C paineessa 61,1 atm [5] . Siinä on kolmoissidos hiiliatomien välillä .

Asetyleeni vaatii suurta huolellisuutta käsiteltäessä. Saattaa räjähtää iskun vaikutuksesta, kun se kuumennetaan 500 °C:seen tai puristetaan yli 0,2 MPa [6] huoneenlämpötilassa. Ulkoilmaan vapautuva asetyleenisuihku voi syttyä pienimmästäkin kipinästä, myös sormen staattisen sähkön purkamisesta. Kaupallista asetyleeniä varastoidaan asetonilla kyllästetyissä huokoisilla täytettyissä sylintereissä (koska puhdas asetyleeni räjähtää puristuessaan), ja se voi sisältää muita epäpuhtauksia, jotka antavat sille voimakkaan hajun [7] [8] .

Asetyleeniä on löydetty Uranuksesta ja Neptunuksesta .

Kemialliset ominaisuudet

Asetyleeni veden kanssa muodostaa elohopeasuolojen ja muiden katalyyttien läsnä ollessa asetaldehydiä ( Kucherovin reaktio ). Kolmoissidoksen läsnäolon ansiosta molekyyli on korkeaenerginen ja sen ominaispalamislämpö on korkea - 14000 kcal / m 3 (50,4 MJ / kg). Hapessa poltettuna liekin lämpötila saavuttaa 3150 °C. Asetyleeni voi polymeroitua bentseeniksi ja muiksi orgaanisiksi yhdisteiksi ( polyasetyleeni , vinyyliasetyleeni ). Polymerointi bentseeniksi vaatii grafiittia ja ~500 °C:n lämpötilan. Katalyyttien, kuten nikkelitrikarbonyyli(trifenyylifosfiini) läsnä ollessa, syklisointireaktion lämpötila voidaan laskea 60-70°C:een.

Lisäksi asetyleenin vetyatomit hajoavat suhteellisen helposti protoneiksi , mikä tarkoittaa, että sillä on happamia ominaisuuksia. Siten asetyleeni syrjäyttää metaanin magnesiummetyylibromidin eetteriliuoksesta (muodostuu asetylenidi-ionia sisältävä liuos), muodostaa liukenemattomia räjähtäviä saostumia hopean ja yksiarvoisen kuparin suolojen kanssa .

Asetyleenin tärkeimmät kemialliset reaktiot (lisäysreaktiot, yhteenvetotaulukko 1.) :

Asetyleenin tärkeimmät kemialliset reaktiot (additio-, dimerisaatio-, polymerointi-, syklomerointireaktiot, yhteenvetotaulukko 2.) :

Asetyleeni poistaa värin bromivedestä ja kaliumpermanganaattiliuoksesta .

Reagoi Cu(I)- ja Ag(I)-suolojen ammoniakkiliuosten kanssa muodostaen niukkaliukoisia, räjähtäviä asetylenidejä  – tätä reaktiota käytetään asetyleenin kvalitatiiviseen määrittämiseen ja sen erottamiseen alkeeneista (jotka myös poistavat väriä bromivedestä ja kaliumpermanganaattiliuoksesta).

Haetaan

Laboratoriossa

Laboratoriossa sekä kaasuhitsauslaitteissa asetyleeniä saadaan veden vaikutuksesta kalsiumkarbidiin [9] ( F. Wöhler , 1862 ) [6] :

sekä kahden metaanimolekyylin dehydrauksen aikana yli 1400 °C:n lämpötiloissa:

Teollisuudessa

Teollisuudessa asetyleenia saadaan hydrolysoimalla kalsiumkarbidia ja pyrolyysillä hiilivetyraaka-aineita - metaania tai propaania butaanin kanssa . Jälkimmäisessä tapauksessa asetyleeni saadaan yhdessä eteenin ja muiden hiilivetyjen epäpuhtauksien kanssa. Karbidimenetelmällä voidaan saada erittäin puhdasta asetyleeniä, mutta se vaatii suurta virrankulutusta. Pyrolyysi on huomattavasti vähemmän energiaintensiivistä, koska reaktoria lämmitetään polttamalla samaa työkaasua ulkoisessa piirissä, mutta itse asetyleenin pitoisuus tuotteiden kaasuvirrassa on alhainen. Yksittäisen asetyleenin eristäminen ja väkevöinti on tässä tapauksessa vaikea tehtävä. Molempien menetelmien taloudellisia arvioita on lukuisia, mutta ristiriitaisia ​​[10] [:s. 274] .

Pyrolyysillä saaminen Sähkökrakkaus

Metaani muuttuu asetyleeniksi ja vedyksi valokaariuuneissa (lämpötila 2000–3000°C, elektrodien välinen jännite 1000 V). Samalla metaani kuumennetaan 1600 °C:seen. Sähkönkulutus on noin 13 000 kWh 1 tonnia asetyleenia kohti, mikä on suhteellisen korkea (suunnilleen sama kuin karbidimenetelmällä kulutettu energia) ja siksi prosessin haittapuoli. Asetyleenin saanto on 50 %.

Regeneratiivinen pyrolyysi

Toinen nimi on Wolf-prosessi. Ensin uunin pää lämmitetään polttamalla metaania 1350–1400°C:ssa. Seuraavaksi metaani johdetaan lämmitetyn suuttimen läpi. Metaanin viipymäaika reaktiovyöhykkeellä on hyvin lyhyt ja on sekunnin murto-osa. Prosessi on otettu käyttöön teollisuudessa, mutta se ei osoittautunut taloudellisesti niin lupaavaksi kuin suunnitteluvaiheessa luultiin.

Oksidatiivinen pyrolyysi

Metaani sekoitetaan happeen . Osa raaka-aineesta poltetaan ja syntyvä lämpö käytetään lämmittämään loput raaka-aineesta 1600 °C:seen. Asetyleenin saanto on 30–32 %. Menetelmällä on etuja - prosessin jatkuva luonne ja alhainen energiankulutus. Lisäksi asetyleenin kanssa muodostuu myös synteesikaasua. Tämä prosessi (Zachse-prosessi tai BASF-prosessi) on saanut laajimman toteutuksen.

Homogeeninen pyrolyysi

Se on eräänlainen oksidatiivinen pyrolyysi. Osa raaka-aineesta poltetaan hapella uuniuunissa, kaasu kuumennetaan 2000 °C:seen. Sitten loput raaka-aineesta, joka on esilämmitetty 600 °C:seen, syötetään uunin keskiosaan. Muodostuu asetyleeni. Menetelmälle on ominaista uunin suurempi turvallisuus ja luotettavuus.

Pyrolyysi matalan lämpötilan plasmasuihkussa

Prosessia on kehitetty 1970-luvulta lähtien, mutta lupauksista huolimatta sitä ei ole vielä otettu teollisuuteen. Prosessin ydin on metaanin kuumentaminen ionisoidulla kaasulla. Menetelmän etuna on suhteellisen alhainen energiankulutus (5000–7000 kWh) ja korkeat asetyleenin saannot (87 % argonplasmassa ja 73 % vetyplasmassa).

Karbidimenetelmä

Tämä menetelmä on tunnettu 1800-luvulta lähtien, mutta se ei ole menettänyt merkitystään nykypäivään. Ensinnäkin kalsiumkarbidi saadaan sulattamalla kalsiumoksidia (poltettu kalkki) ja koksi sähköuuneissa 2500-3000 °C:ssa:

Poltettua kalkkia saadaan kalsiumkarbonaatista :

Seuraavaksi kalsiumkarbidi käsitellään vedellä:

Saadun asetyleenin puhtausaste on korkea, 99,9 %. Prosessin suurin haittapuoli on korkea virrankulutus: 10 000-11 000 kWh / 1 tonni asetyleenia.

Sovellus

Asetyleeniä käytetään:

Turvallisuus

Koska asetyleeni on huonosti veteen liukeneva ja seokset hapen kanssa voivat räjähtää hyvin laajalla pitoisuusalueella, sitä ei tule kerätä kaasumittareihin .

Asetyleeni räjähtää noin 500 °C:n lämpötilassa tai yli 0,2 MPa:n paineessa; CPV 2,3-80,7%, itsesyttymislämpötila 335 °C. Räjähtävyys vähenee, kun asetyleenia laimennetaan muilla kaasuilla, kuten typellä , metaanilla tai propaanilla .

Asetyleenin pitkäaikaisessa kosketuksessa kuparin ja hopean kanssa muodostuu kupari- ja hopea-asetylenidejä, jotka räjähtävät törmäyksessä tai lämpötilan noustessa. Siksi asetyleenia varastoitaessa ei käytetä kuparia sisältäviä materiaaleja (esimerkiksi sylinteriventtiilejä).

Asetyleenillä on lievä myrkyllinen vaikutus. Asetyleenille MPCm.r normalisoidaan. = MPC s.s. = 1,5 mg/m³ hygieniastandardien GN 2.1.6.1338-03 "Maksimi sallitut epäpuhtauksien pitoisuudet (MPC) asutusalueiden ilmassa" mukaan.

MPKr.z. (työvyöhyke) ei ole määritetty (GOST 5457-75 ja GN 2.2.5.1314-03 mukaan), koska liekin jakautumisen pitoisuusrajat seoksessa ilman kanssa ovat 2,5-100%.

Asetyleeniä varastoidaan ja kuljetetaan valkoisissa terässylintereissä , jotka on täytetty inertillä huokoisella massalla (esimerkiksi puuhiilellä ), jossa on punainen merkintä "ASETYLEENI" asetoniliuoksen muodossa . Sylinteri, jonka tilavuus on 40 litraa paineessa 15-16 kgf / cm 2 , sisältää noin 5000 litraa kaasumaista asetyleeniä (otettu normaalissa ilmanpaineessa).

Muistiinpanot

  1. ↑ GOST 5457-75. Asetyleeni liuennut ja kaasumainen tekninen. Tekniset tiedot . Haettu 8. helmikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 19. heinäkuuta 2017.
  2. ↑ 1 2 3 4 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0008.html
  3. ↑ Vieraiden sanojen sanakirja. - M .: " Venäjän kieli ", 1989. - 624 s. ISBN 5-200-00408-8
  4. ↑ Korolchenko. Aineiden palo- ja räjähdysvaara, 2004 , s. 198.
  5. ↑ Miller. Asetyleeni, sen ominaisuudet, tuotanto ja käyttö, 1969 , s. 72.
  6. ↑ 1 2 Khvostov, 1988 .
  7. ↑ Suuri öljyn ja kaasun tietosanakirja. Paha haju - asetyleeni . Haettu 10. lokakuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 29. lokakuuta 2013.
  8. ↑ Asetyleeni (pääsemätön linkki) . Haettu 10. lokakuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 1. lokakuuta 2013. 
  9. ↑ Video tästä prosessista . Haettu 29. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 16. marraskuuta 2015.
  10. ↑ Lapidus A. L., Golubeva I. A., Zhagfarov F. G. Kaasukemia . Opastus. - M. : TsentrLitNefteGaz, 2008. - 450 s. - ISBN 978-5-902665-31-1 .
  11. ↑ Venäjä on kehittänyt ammoniakkirakettimoottorin - Izvestia . Haettu 7. toukokuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 7. toukokuuta 2012.

Kirjallisuus

  • Miller S.A. Asetyleeni, sen ominaisuudet, valmistus ja käyttö. - L .: Kemia, 1969. - T. 1. - 680 s.
  • Korolchenko A. Ya., Korolchenko D. A. Aineiden ja materiaalien palo- ja räjähdysvaara sekä niiden sammutusvälineet. Käsikirja: 2 osassa. Osa 1. - M . : Pozhnauka Association, 2004. - 713 s. — ISBN 5-901283-02-3 .
  • Khvostov I. V. Asetyleeni // Chemical Encyclopedia  : 5 osassa / Ch. toim. I. L. Knunyants . - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 226-228. — 623 s. - 100 000 kappaletta.  - ISBN 5-85270-008-8 .

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat