Acetilene: proprietà chimiche, preparazione, uso, precauzioni
L'acetilene (o la nomenclatura internazionale - ethin) è un idrocarburo insaturo appartenente alla classe degli alchini. La formula chimica dell'acetilene è C 2 H 2 . Gli atomi di carbonio nella molecola sono collegati da un triplo legame. È il primo della sua serie omologa. È un gas incolore. Molto infiammabile
reception
Tutti i metodi di produzione industriale dell'acetilene convergono in due tipi: l'idrolisi del carburo di calcio e la pirolisi di vari idrocarburi. Quest'ultimo richiede meno energia, ma la purezza del prodotto è piuttosto bassa. Il metodo al carburo è il contrario.
L'essenza della pirolisi è che metano, etano o un altro idrocarburo leggero si trasforma in acetilene quando riscaldato a temperature elevate (da 1000 ° C). Il riscaldamento può essere effettuato mediante scarica elettrica, plasma o parte bruciata della materia prima. Ma il problema è che, a seguito della reazione di pirolisi, non si può formare solo acetilene, ma anche molti altri prodotti che devono essere smaltiti più tardi.
2CH 4 → C 2 H 2 + 3 H 2
Il metodo al carburo si basa sulla reazione dell'interazione del carburo di calcio con l'acqua. Carburo di calcio è ottenuto dal suo ossido mediante fusione con coke in forni elettrici. Quindi, un consumo di energia così elevato. Ma la purezza dell'acetilene ottenuta in questo modo è estremamente elevata (99,9%).
CaC 2 + H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2
In laboratorio, l'acetilene può anche essere ottenuto per deidroalogenazione di derivati alogenati di alcani usando una soluzione alcali alcolica.
CH 2 Cl-CH 2 Cl + 2KOH → C 2 H 2 + 2KCl + 2H 2 O
Proprietà fisiche dell'acetilene
L'acetilene è un gas senza colore e odore. Anche se le impurità possono dargli un odore di aglio. Praticamente insolubile in acqua, leggermente solubile in acetone. A una temperatura di -83,8 ° C è liquefatto.
Proprietà chimiche dell'acetilene
Basato sul triplo legame di acetilene, sarà caratterizzato da reazioni di addizione e reazioni di polimerizzazione. Gli atomi di idrogeno nella molecola di acetilene possono essere sostituiti da altri atomi o gruppi. Pertanto, si può affermare che l'acetilene presenta proprietà acide. Esaminiamo le proprietà chimiche dell'acetilene su reazioni specifiche.
Reazioni di attaccamento:
- Idrogenazione. Viene effettuato ad alta temperatura e in presenza di un catalizzatore (Ni, Pt, Pd). Sul catalizzatore di palladio può essere l'idrogenazione incompleta.
- Alogenazione. Può essere sia parziale che completo. Va liscio anche senza catalizzatori o riscaldamento. Alla luce della clorurazione arriva un'esplosione. Allo stesso tempo, l'acetilene si decompone completamente in carbonio.
- Adesione ad acido acetico ed alcool etilico. Le reazioni vanno solo in presenza di catalizzatori.
- Aggiunta di acido cianidrico
CH≡CH + HCN → CH 2 = CH-CN
Reazioni di sostituzione:
- L'interazione di acetilene con composti metallo-organici.
CH≡CH + 2C 2 H 5 MgBr → 2C 2 H 6 + BrMgC≡CMgBr
- Interazione con sodio metallico. È necessaria una temperatura di 150 ° C o una dissoluzione preliminare di sodio in ammoniaca.
2CH≡CH + 2Na → 2CH≡CNa + H 2
- Interazione con sali complessi di rame e argento.
- Interazione con sodio ammide.
CH≡CH + 2NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3
Reazioni di polimerizzazione:
- Dimerizzazione. In questa reazione, due molecole di acetilene sono combinate in una. È necessario un catalizzatore: sale di rame monovalente.
- Trimerizzazione. In questa reazione, tre molecole di acetilene formano benzene. Riscaldamento a 70 ° C, sono richiesti pressione e catalizzatore.
- Tetramerizzazione. Come conseguenza della reazione, si ottiene un ciclo a otto membri: cicloottatetraene. Questa reazione richiede anche poco calore, pressione e un catalizzatore adatto. Questi sono solitamente composti complessi di nichel bivalente.
Non sono tutte le proprietà chimiche dell'acetilene.
applicazione
La formula strutturale dell'acetilene ci mostra un legame abbastanza forte tra gli atomi di carbonio. Quando si rompe, ad esempio durante la combustione, viene rilasciata molta energia. Per questo motivo, la fiamma dell'acetilene ha una temperatura record di circa 4000 ° C. Viene utilizzato nelle torce per saldatura e taglio di metalli, nonché nei motori a razzo.
Anche la fiamma della combustione dell'acetilene ha una luminosità molto elevata, quindi è spesso utilizzata nei dispositivi di illuminazione. È usato in tecnologia esplosiva. È vero, non si applica l'acetilene stesso, ma i suoi sali.
Come si può vedere da una varietà di proprietà chimiche, l'acetilene può essere utilizzato come materia prima per la sintesi di altre importanti sostanze: solventi, vernici, polimeri, fibre sintetiche, plastica, vetro organico, esplosivi e acido acetico.
sicurezza
Come già accennato, l'acetilene è una sostanza infiammabile. Con ossigeno o aria, è in grado di formare miscele estremamente infiammabili. Per provocare un'esplosione, una singola scintilla di elettricità statica, riscaldamento a 500 ° C o una piccola pressione è sufficiente. A una temperatura di 335 ° C l'acetilene puro si accende spontaneamente.
Per questo motivo, l'acetilene viene conservato in bombole sotto pressione, che vengono riempite con una sostanza porosa (pomice, carbone attivo, amianto). Pertanto, l'acetilene è distribuito su tutti i pori, riducendo il rischio di esplosione. Spesso questi pori sono impregnati di acetone, a causa del quale si forma una soluzione di acetilene. Talvolta l'acetilene viene diluito con altri gas più inerti (azoto, metano, propano).
Questo gas ha anche un effetto tossico. Quando viene inalato, inizierà un'intossicazione del corpo. Segni di avvelenamento sono nausea, vomito, tinnito e vertigini. Grandi concentrazioni possono persino portare alla perdita di conoscenza.