Ацетилен - хімічна енциклопедія

АЦЕТИЛЕН

АЦЕТИЛЕН (Від лат. Acetum-оцет і грец. Hyle - ліс, дерево- речовина) (Етін) СНСН, мовляв. м. 26,04- бесцв. газ - т. пл. -81 ° С / 1277мм рт. ст. т. возг. -84,1 ° С т. Кип. -83,8 ° С плотн. 1,0896 г / л (газ - 20 ° С 101 кПа) - Н °_о6р -227,400 кДж / моль (газ - 298,15 К),Н °_сгор - 1307 кДж / моль - Сp o 44,036 Дж / (моль * К) - тиск пара рідкого ацетилену (МПа): 1,1 (-30 ° С), 2,6 (0 ° С), 5,4 (30 ° С) - t_крит 35,2 ° С, p_крит 6,4 МПА- макс. т-ра киснево-ацетиленового полум`я 3150 ° С (при вмісті ацетилену 45% за обсягом), повітряно-ацетиленового суміші 2350 ° С. Р-рімость (обсяги ацетилену) в 1 об`ємі р-розчинника при 15 ° С і 101 кПа: в воді-1,15- ацетоні-25 (при 1,2 МПа-300- при -80 ° С і 0,1 МПа -2000) - спирті-6 бензолі-4 оцтової к-ті-6 (18 ° С) - ДМФА -33,5 (25 ° С).

Атоми вуглецю в ацетилені sp-гібрідізоваться. Вони пов`язані однієюі двомазв`язками, макс. щільності яких брало розташовані в двох взаємно перпендикулярних областях, утворюючи цилиндрич. хмараелектронної щільності - за його межами знаходяться атоми Н (див. рис.).

Відео: Горіння ацетилену

Молекула ацетилену лінейна- все 4 атома розташовані на прямій. відстані ЗЗ і С-Н рівні соотв. 0,1205 і 0,1059 нм. Енергія потрійний зв`язку 836 кДж / моль. В ІК-спектрах несиметричною ацетиленового групи (RCСН) є смуги поглинання валентних коливань при частотах 2260-2100 см -1. v_З __H 3310-3300 см -1 і деформаційних коливань 700-610 см `1. У спектрах ЯМР хім. зсув протона складає 2,0 М.Д. ядер 13 С-68 М.Д. (Для C₂ H₅ GCH). Ацетиленовий група не поглинає УФ-випромінювання з довжиною хвилі більше 200 нм.

Для ацетилену характерні р-ції приєднання, к-які відбуваються в дві стадії: спочатку утворюються заміщені етилену. потім - заміщені алканів. Галогени приєднуються безпосередньо, галогеноводороди - у присутності. каталізаторів (напр. CuCl, HgCl₂ ):

Водень приєднується у присутності. каталізаторів (Ni, Pt або ін.): СНСН -gt; СН₂ = СН₂ -gt; СН₃ СН₃ - вода - у присутності. солей Hg 2+ з утворенням ацетальдегіду (Кучерова реакція). Пряма гідратація відбувається при пропущенні суміші ацетилену і водяної пари при 300-400 ° С над фосфатами важких металів. Гідратація ацетилену використовується в пром-сті для вироб-ва ацетальдегіду і продуктів подальших його перетворень - оцтової к-ти, ацетону. спирту. В присутності. CuCl в кислому середовищі HCN приєднується до ацетилену з утворенням акрилонітрилу. Ацетилен легко приєднує сулему у вигляді розчину в 10-12% -ної соляної к-ті:

Спирти приєднуються до ацетилену у присутності. КОН, BF₃ або HgO при 150-200 ° С Продукти р-ції - прості вінілові ефіри. використовувані в произове полімерів. мастил. емульгаторів і ін. Аналогічно до ацетилену можуть приєднуватися карбонові к-ти (кат. - HgSO₄. ацетати Zn або Cd на активується. вугіллі), аміни. аміди к-т, Меркаптани і ін. з утворенням вінілових соед. напр.

Для ацетилену характерні також р-ції, обумовлені слабкокислим характером ацетиленового групи (рК_а 25). При дії лужних, щел.-зем. металів (при нагріванні, легше - в рідкому NH₃ ) Або металлоорг. соед. утворюються продукти заміщення водню в ацетилені металами. т. зв. ацетиленіди МССН, к-які енергійно реагують з водою. регенеруючи ацетилен. З магнійорг. соед. ацетилену легко утворює магнійгалогенопроізводние ацетилену (реактиви Іоціча). Ацетиленіди Mg, Na, Li часто використовують в орг. синтезі для введення ацетиленового групи. Так, при взаємодій. з алкилирующими агентами утворюються алкілацетілени (напр. метилацетилен. 1-бутин, 1-пентін): RX + МССН -gt; RCСН + MX. Дизаміщені ацетиленіди Сu₂ З₂ і Ag₂ C₂ утворюються при дії на ацетилен аміачних розчинів соотв. солей Cu (I) і Ag- ці ацетиленіди вибухонебезпечні, напр. Сu₂ З₂ вибухає близько 120 ° С. Освіта Сu₂ З₂ червоного кольору часто використовують для визначення ацетилену. Див. Також Ацетиленові комплекси перехідних металів.

При спалюванні ацетилену виділяється велика кількість тепла. На цьому заснована ацетилено-киснева зварювання чорних металів (на зварювання витрачається близько 30% виробленого ацетилену).

Ацетилен-родоначальник ряду ацетиленових вуглеводнів (див. Табл.), Хім. св-ва яких брало також визначаються наявністю потрійного зв`язку СС. Методи отримання ацетилену в пром-сті:

Відео: Сталева вата, що це таке? Хімічні експерименти і досліди!

Оскільки р-ція екзотермічну, необхідний суворий контроль за т-рій, т. К. При перегріванні ацетилен легко розкладається, що може призвести до вибуху. Використовують генератори продуктивністю до 2000 м 3 / год. Домішки (NH₃. PH₃. AsH₃. сульфіди і ін.) видаляють окисленням водними розчинами NaCIO, FcCl₃ або Н₂ СRO₄.

Метан пропускають між металеві. електродами при нормальному тиску. т-ре 1600 ° С, часу контакту частки секунди- суміш утворилися газів різко охолоджують водою. Отриманий газ містить 12-15% за обсягом ацетилену (теоретично можливо 25%), к-рий виділяють р-ренієм в воді під тиском. З 1000 м 3 прир. газу отримують 300 кг ацетилену, 26 кг етилену. 21 кг сажі і 1170 м 3 Н₂. Витрата електроенергії ок. 9 кВт-год на 1 кг неочищеного ацетилену. 3. Термоокісліт. крекінг (часткове окислення) прир. газу завдяки теплу, що виділяється при частковому згорянні метану (СН₄ : Про₂ = 1: 0,65):

1500 ° С, а потім на насадці відбувається піроліз газу-метану, розведеного зворотним газом (після виділення ацетилену) і водяною парою в співвідношенні 1: 2: 6. Операції повторюють багаторазово.

У газах. отриманих методами 3 і 4, зміст ацетилену рідко досягає 20%. Виділити його зі складної суміші продуктів досить важко-найчастіше використовують розчинення в ДМФА або ін. Селективних р-телеглядачам. Економіч. витрати на з ацетилену термоокісліт. крекингом і піролізу цілком порівнянні з витратами по КАРБІДНИЙ методу. Крім того, ці методи вигідно відрізняються від карбідного відсутністю прямого витрати електроенергії і використанням в кач-ве сировини прир. газу. Виробництв. потужності по ацетилену в промислово розвинених країнах становлять сотні тисяч т / рік.

Ацетилен вибухає при т-ре ок. 500 ° С або тиску вище 0,2 МПА- КПВ 2,3-80,7%, т. Самовоспл. 335 ° С Вибухонебезпечність зменшується при розведенні ацетилену ін. Газами. напр. N₂. метаном або пропаном. Ацетилен має слабку токсин. дією- ГДК 0,3 мг / м 3. Зберігають і перевозять його в заповнених інертною пористою масою (напр. деревним вугіллям) сталевих балонах білого кольору (з червоним написом "А") у вигляді розчину в ацетоні під тиск. 1,5-2,5 МПа. Ацетилен відкритий Е.Деві в 1836. Вперше синтезований в 1862 М. Бертло з вугілля та Н₂.

===
Ісп. література для статті «АЦЕТИЛЕН». Ньюленд Ю.А. Фогт P.P. Хімія ацетилену, пров. з англ. М. 1947- Федоренко Н. П. Методи отримання ацетилену. М. 1958 Кононов Н. Ф. Островський С. А. Устинюк Л.А. Нова технологія деяких синтезів на основі ацетилену, М. 1977- Котляревський І. Л. Карпіцкая Л.Г. Хімія ацетилену. Томськ. 1981- Kirk-Othmer encyclopedia. 3 ed. v. 1, N. Y. 1978, p. 192-243- The chemistry of the carbon-carbon triple bond, ed. by S. Patai. N.Y. 1978. І.Л.Кнунянц.