Ацетилен. Физические и химические свойства

1. Ацетилен

*
Презентация студента группы 9п-11
Федькина Ильи

2. История открытия

*
* Открыт в 1836 году Э. Дэви,
синтезирован из угля и водорода
(дуговой разряд между двумя
угольными электродами в
атмосфере водорода) М.Бертло
(1862 год).

3. Физические свойства

*
* При нормальных условиях — бесцветный газ, легче воздуха.
Чистый 100 % ацетилен не обладает запахом, однако
технический ацетилен содержит примеси, которые придают
ему резкий запах. Малорастворим в воде, хорошо
растворяется в ацетоне. Температура кипения −83,6 °C.
Тройная точка −80,55 °C при давлении 961,5 мм рт. ст.,
критическая точка 35,18 °C при давлении 61,1 атм.
* Ацетилен требует большой осторожности при обращении.
Может взрываться от удара, при нагреве до 500 °C или при
сжатии выше 0,2 МПа при комнатной температуре. Струя
ацетилена, выпущенная на открытый воздух, может загореться
от малейшей искры, в том числе от разряда статического
электричества с пальца руки. Для хранения ацетилена
используются специальные баллоны, заполненные пористым
материалом, пропитанным ацетоном.
* Ацетилен обнаружен на Уране и Нептуне.

4. Химические св-ва

*
*
*
*
*
*
*
*
Для ацетилена (этина) характерны реакции присоединения:
HC≡CH + Cl2 -> ClCH=СНСl
Ацетилен с водой, в присутствии солей ртути и других катализаторов, образует уксусный
альдегид (реакция Кучерова). В силу наличия тройной связи, молекула высокоэнергетична и
обладает большой удельной теплотой сгорания — 14000 ккал/м³ (50,4 МДж/кг). При сгорании в
кислороде температура пламени достигает 3150 °C. Ацетилен может полимеризироваться в
бензол и другие органические соединения (полиацителен, винилацетилен). Для полимеризации в
бензол необходим графит и температура в ~500 °C. В присутствии катализаторов, например,
трикарбонил(трифенилфосфин)никеля, температуру реакции циклизации можно снизить до 6070 °C.
Кроме того, атомы водорода ацетилена относительно легко отщепляются в виде протонов, то есть
он проявляет кислотные свойства. Так, ацетилен вытесняет метан из эфирного раствора
метилмагнийбромида (образуется содержащий ацетиленид-ион раствор), образует нерастворимые
взрывчатые осадки с солями серебра и одновалентной меди.
Ацетилен обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия.
Реагирует с аммиачными растворами солей Cu(I) и Ag(I) с образованием малорастворимых,
взрывчатых ацетилинидов — эта реакция используется для качественного определения ацетилена
и его отличия от алкенов (которые тоже обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата
калия).
А также ацетилен принимает участие в других реациях.

5. Получение

*
*
*
*
*
*
*
*
*
В промышленности
В промышленности ацетилен получают гидролизом карбида кальция и пиролизом
углеводородного сырья — метана или пропана с бутаном. В последнем случае ацетилен
получают совместно с этиленом и примесями других углеводородов. Карбидный метод
позволяет получать очень чистый ацетилен, но требует высокого расхода электроэнергии.
Пиролиз существенно менее энергозатратен, т.к. для нагрева реактора используется
сгорание того же рабочего газа во внешнем контуре, но в газовом потоке продуктов
концентрация самого ацетилена низка. Выделение и концентрирование индивидуального
ацетилена в таком случае представляет сложную задачу. Экономические оценки обоих
методов многочисленны, но противоречивы.
Получение пиролизом
Электрокрекинг
Метан превращают в ацетилен и водород в электродуговых печах (температура 2000—3000
°С, напряжение между электродами 1000 В). Метан при этом разогревается до 1600 °С.
Расход электроэнергии составляет около 13000 кВт•ч на 1 тонну ацетилена, что
относительно много (примерно равно затрачиваемой энергии по карбидному методу) и
потому является недостатком процесса. Выход ацетилена составляет 50 %.
Регенеративный пиролиз
Иное название — Вульф-процесс. Сначала разогревают насадку печи путём сжигания
метана при 1350—1400 °С. Далее через разогретую насадку пропускают метан. Время
пребывания метана в зоне реакции очень мало и составляет доли секунды. Процесс
реализован в промышленности, но экономически оказался не таким перспективным, как
считалось на стадии проектирования.
А также другими способами.

6. Применение

*
* Ацетилен используют:
* для газовой сварки и резки металлов,
* как источник очень яркого, белого света в
*
*
*
*
*
автономных светильниках, где он получается
реакцией карбида кальция и воды
в производстве взрывчатых веществ
для получения уксусной кислоты, этилового
спирта, растворителей, пластических масс,
каучука, ароматических углеводородов.
для получения технического углерода
в атомно-абсорбционной спектрофотометрии
при пламенной атомизации
в ракетных двигателях (вместе с аммиаком)

7. Безопаносность

*
*
*
*
*
*
*
Поскольку ацетилен нерастворим в воде, и его смеси с кислородом могут
взрываться в очень широком диапазоне концентраций, его нельзя собирать в
газометры.
Ацетилен взрывается при температуре около 500 °C или давлении выше 0,2
МПа; КПВ 2,3—80,7 %, температура самовоспламенения 335 °C. Взрывоопасность
уменьшается при разбавлении ацетилена другими газами, например азотом,
метаном или пропаном.
При длительном соприкосновении ацетилена с медью и серебром образуются
ацетилениды меди и серебра, которые взрываются при ударе или повышении
температуры. Поэтому при хранении ацетилена не используются материалы,
содержащие медь (например, вентили баллонов).
Ацетилен обладает незначительным токсическим действием. Для ацетилена
нормирован ПДКм.р. = ПДК с.с. = 1,5 мг/м³ согласно гигиеническим
нормативам ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК)
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест».
ПДКр.з. (рабочей зоны) не установлен (по ГОСТ 5457-75 и ГН 2.2.5.1314-03), так
как концентрационные пределы распределения пламени в смеси с воздухом
составляет 2,5—100 %.
Хранят и перевозят его в заполненных инертной пористой массой (например,
древесным углём) стальных баллонах белого цвета (с красной надписью «А») в
виде раствора в ацетоне под давлением 1,5—2,5 МПа.

8.

* Спасибо за внимание!