Ацетилен (общие сведения)
Краткая информация.
Ацетилен (также изредка встречается название этин) представляет собой химическое соединение, ненасыщенный углеводород, принадлежащий к классу алкинов. Между атомами углерода действует прочная тройная связь. Принадлежность к алкинам обуславливается тем, что у ацетилена два атома углерода связаны одной сигма-связью и двумя пи-связями.
Формула: C2H2
Плотность: 1,10 г/см³
Название ИЮПАК: Acetylene
Молярная масса: 26,04 г/моль
Температура кипения: -84°C
Температура плавления: -80,8°C
Общие сведения
В естественных условиях в пределах Земли практически не встречается из-за наличия кислорода, сильнейшего окислителя, который разрушает углеводородные связи в молекуле ацетилена. Однако на других планетах (Сатурн, Уран, Юпитер) обнаружен в больших концентрациях в жидком виде при температуре среды ниже -150°C.
История открытия
Впервые ацетилен удалось получить в 1836 году Эдмунду Дэви, который знаменитому английскому химику Гемфри Дэви приходился двоюродным братом. Он, путем нагревания уксуснокислого калия, получал карбид калия, а уже из него ацетилен. Дэви дал название открытому им газу «двууглеродистый водород», что соответствует химическому составу ацетилена.
Название ацетилен появилось несколько позднее, когда газ повторно открыл француз Бертло в 1863 году. Он пропустил водород над раскаленными графитовыми электродами и дал образовавшемуся веществу название ацетилен, что в переводе означает «уксусное дерево».
В 1895 году французом Ле Шателье было обнаружено, что при сгорании ацетилена в кислороде получается пламя очень высоких температур. Впоследствии это открытие легло в основу главного промышленного применения ацетилена – сварка и резка тугоплавких металлов.
Свойства ацетилена
В обычных условиях ацетилен не воспринимается человеческим глазом, но может быть ощутим по запаху. Сам запах специфический и разным людям напоминает чесночный или запах бытовой химии. Ацетилен по плотности меньше атмосферного воздуха. Согласно термическим свойствам плавление ацетилена происходит при -80, 6 °C, а кипение при -83,8 °C.
Растворяется в воде умеренно: 1,15 литров ацетилена на 1 литр воды. Хорошо растворяется многими другими органическими соединениями, например, ацетоном. Очень неустойчив термодинамически: при температуре свыше 320°C способен самовоспламеняться, в случае нагревания до 500°С взрывается. Также ацетилен взрывается при контакте с кислородом и даже с атмосферным воздухом.
Тройная внутримолекулярная связь ацетилена обуславливает очень высокую удельную теплоту сгорания при разрыве этой связи. Пламя может достигать температуры 3200°С, что обуславливает важнейшее промышленное применение ацетилена – высокотемпературная сварка.
Область применения.
Ацетилен используется при автогенной сварке и резке металлов. Для этих целей требуется два баллона с разными газами: кислородом и ацетиленом. Газы подаются в специальную горелку, где во время сгорания ацетилена в кислороде достигается температура порядка 3000°С, что позволяет работать даже с тугоплавкими металлами и сталью.
Ацетилен является важнейшим исходным продуктом при синтезе органических соединений более высокого порядка. Ацетилен химически достаточно активен и является сырьем для полутора сотен других углеводородов. Так, из него синтезируют уксусную кислоту, этиловый спирт, растворители, пластические массы, каучук, ароматические углеводороды, а также используют в производстве взрывчатых ацетиленидов. Это соли ацетилена, получаемые при взаимодействии с некоторыми тяжелыми металлами. Полученные соединения обладают высокой химической неустойчивостью и при малейших внешних воздействиях (при ударе или трении) разлагаются с мощным взрывом. Ацетилениды серебра, меди и ртути используются в промышленном производстве взрывчатки. Также очень сильным взрывчатым свойством характеризуется ацетиленид золота.
Ацетилен в смеси с аммиаком используется в работе ракетных двигателей.
Интересные факты.
Промышленным путем ацетилен получают при воздействии воды на карбид кальция. Сам карбид кальция когда-то произвел революцию в освещении в Европе позапрошлого столетия. В конце XIX века значительной популярностью пользовались ацетиленовые светильники, в которых источником ацетилена как раз служил дешевый карбид кальция. Их устанавливали на железнодорожном и водном транспорте, применяли для освещения улиц и больших помещений. С появлением электрических источников освещения карбидовые лампы использовать перестали, так как они небезопасны в применении. Сейчас они выпускаются небольшими партиями в качестве походного снаряжения. Всем походникам-туристам такая лампа знакома под названием «карбидка».
Из ацетилена синтезируют многие знакомые нам в быту химические вещества, например, поливинилхлорид (ПВХ, он же PVC), который используется в электроизоляции, в качестве искусственной кожи в текстильной промышленности (что породило целую молодежную субкультуру), для производства грампластинок, рекламных баннеров и т.д. Всем известный клей ПВА (поливинилацетат) тоже получают из ацетилена.
Пламя ацетиленовой горелки можно видеть под водой, что довольно легко объяснимо. Все углеводороды сгорают с выделением тепла и образуют углекислый газ и воду. Когда ацетилен сгорает, то образуется настолько высокая температура, что вода вокруг испаряется и получается пузырь. Именно в этом пузыре внутри водной среды можно наблюдать пламя ацетиленовой горелки и его не тушит вода.
Наличие ацетилена в атмосфере некоторых космических тел позволяет говорить о возможной жизни за пределами Земли. Так, на спутнике Титане, что обращается вокруг Сатурна, обнаружены громадные запасы ацетилена и водорода. Теоретически инопланетные организмы могут использовать углеводороды в жидком состоянии в качестве питательных веществ. При помощи автоматизированного аппарата «Кассини» был выполнен расчет количества соединений ацетилена и водорода на поверхности Титана. Низкие температуры на поверхности спутника (-150 — 180°C) приводят к тому, что по его поверхности текут метановые реки и собираются в ацетиленовых водоемах. Концентрация углеводородов признана достаточной для существования на Титане жизни, однако ни один из космических аппаратов, что приземлялись на его поверхность, признаки таковой не зафиксировал.
На Земле ацетилен в естественном виде существовать практически не может, поэтому хранится в специальных баллонах, часто смешиваемый с ацетоном (это уменьшает риск взрыва содержимого баллона).
В Украине промышленными поставками газов, в том числе ацетилена, согласно всем технологическим нормам и требованиям, занимается компания «DP Air Gas».
