Ацетилен

хімічна сполука

Ацетиле́н (етин) — безбарвний газ, без запаху, легший за повітря.

Ацетилен
Acetylene-CRC-IR-dimensions-2D.png
Ацетилен
Acetylene-CRC-IR-3D-balls.png
Ацетилен
Acetylene-3D-vdW.png
Ацетилен - просторова модель
Acetylene-xtal-3D-vdW-111.png
просторова модель твердого ацетилену
Систематична назва Ethyne[1]
Ідентифікатори
Номер CAS 74-86-2
PubChem 6326
Номер EINECS 200-816-9
KEGG C01548
ChEBI 27518
RTECS AO9600000
SMILES C#C
InChI 1/C2H2/c1-2/h1-2H
Номер Бельштейна 906677
Номер Гмеліна 210
Властивості
Молекулярна формула C2H2
Молярна маса 26,04 г/моль
Зовнішній вигляд Безбарвний газ
Запах Без запаху
Густина 1,097 г/л = 1.097 кг/м3
Тпл −80,8
Розчинність (вода) малорозчинний
Тиск насиченої пари 44,2 атм (20 °C)[3]
Кислотність (pKa) 25[2]
Структура
Геометрія Лінійна[en]
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo298
+226.88 кДж/моль
Ст. ентропія So298 201 Дж/(моль·К)
Небезпеки
ГДК (США) немає[3]
ГГС піктограми GHS02: ВогненебезпечноThe exclamation-mark pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
ГГС запобіжних заходів 202, 210, 261, 271, 304, 340, 312, 377

NFPA 704
NFPA 704.svg
4
1
3
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Фізичні властивостіРедагувати

Ацетилен — при нормальних умовах — безбарвний газ з різким неприємним запахом, малорозчинний в воді, легший за повітря. При сильному охолодженні переходить відразу в білу кристалічну речовину, минаючи рідкий стан. При —83,6°С випаровується (сублімує), не розплавляючись. При стисненні розкладається з вибухом, зберігають в балонах, заповнених активованим вугіллям, що просочене ацетоном, в якому ацетилен розчиняється під тиском в великих кількостях. Вибухонебезпечний. C2Н2 виявлений на Урані і Нептуні.

БудоваРедагувати

Хімічна формула C2Н2. Два магнітні ядра є еквівалентними з точки зору симетрії:  ,

де   - хімічний зсув. Спінова система C2Н2 -  

Спінова система   ізотоп-заміщеного похідного   :

  Два протони й два ядра   є хемічно, але не магнітно еквівалентні. Оскільки константи спін-спінової взаємодії не є рівними:

 

Хімічні властивостіРедагувати

У хімічному відношенні ацетилен активніший, ніж етилен. Висока хімічна активність ацетилену обумовлюється наявністю в його молекулі потрійного зв'язку. Для ацетилену, як і етилену, характерні реакції окиснення, приєднання і полімеризації.

Реакція горінняРедагувати

Ацетилен горить кіптявим полум'ям. Суміш ацетилену з повітрям чи з киснем вибухонебезпечна. Межі вибуховості його сумішей з повітрям складають 2,2-81; з киснем 2,3-93 об'ємних %.

 

Реакції приєднанняРедагувати

Взаємодія з галогенамиРедагувати

Ацетилен легко знебарвлює бромну воду, приєднуючи при цьому бром за місцем розриву спочатку одного, а потім і другого зв'язку з утворенням відповідно дибромоетену С2Н2Br2, а потім тетрабромоетану С2Н2Br4:

 

У присутності гідроксиду натрію може також вступати у реакції заміщення з бромом:

 

При взаємодії з хлороводнем у присутності каталізатора ацетилен утворює вінілхлорид СН2=CHCl:

 

Ця реакція має велике практичне значення, оскільки вінілхлорид широко використовується для одержання полімерних матеріалів.

Приєднання карбонільних сполукРедагувати

При приєднанні карбонільних сполук утворюються спирти. В цій реакції, на відміну від інших реакцій приєднання, потрійний зв'язок залишається. З формальдегідом утворює пропінол, а далі — 2-бутин-1,4-діол:

 

При взаємодії з іншими альдегідами утворює вторинні спирти, а з кетонами — третинні:

 

 

Приєднання кислотРедагувати

Ацетилен може приєднувати карбонові кислоти, утворюючи естери. Каталізатором у цій реакції є солі ртуті(||) та міді(|):

 

Вінілацетат, який утворюється при взаємодії ацетилену з оцтовою кислотою, використовується для отримання полівінілацетату (ПВА) — полімеру з широким застосуванням.

Вінілові етери, що утворюються при цій реакції, здатні ще приєднувати карбонові кислоти з утворенням діестерів — ацеталів:  

ГідруванняРедагувати

У присутності порошку нікелю як каталізатора ацетилен легко вступає і в реакцію гідрування. При цьому, як і в попередньому випадку, реакція відбувається у дві стадії. Спочатку утворюється етилен, а потім етан:

 
 

Взаємодія зі спиртамиРедагувати

В присутності алкоголятів взаємодіє зі спиртами, утворюючи етери:

 

Механізм реакції такий: спочатку алкоголят роспадається на   та  . Потім   приєднується до молекули ацетилена, утворюючи карбоаніон, та іон металу, а від молекули спирта відщеплюється протон, який приєднується до карбоаніона.  , що залишився від спирту, взаємодіє з новою молекулою ацетилену, і реакція повторюється.

При взаємодії ацетилену зі спиртами та монооксидом вуглецю утворюються естери — акрилати:

 

Полімеризацією метилакрилату, який утворюється у цій реакції (якщо там метанол) отримають поліметилакрилат.

Інші реакції приєднанняРедагувати

Ацетилен вступає також у реакцію гідратації з утворенням етаналю:

 

Також приєднує синильну кислоту з утворенням акрилонітрилу:

 

Взаємодія з металламиРедагувати

При пропусканні ацетилена у розчини солей перехідних металлів випадає осад ацетиленидів металлів, наприклад ацетиленід срібла.

ПолімеризаціяРедагувати

У присутності CuCl в кислому середовищі може димеризуватися з утворенням вінілацетилену. При цьому утворюється побічний продукт — дивінілацетилен:

 

 

При нагріванні до 450 °С у присутності активованого вугілля циклотримеризується з утворенням бензену:




При нагріванні до 100°С циклотетрамеризується з утворенням октатетраєну (реакція проходить аналогічно тримеризації, але в ній беруть участь чотири молекули).

У присутності радикальних ініціаторів або металоорганічних каталізаторів полімеризується у полієн:

 

ЗастосуванняРедагувати

Головною галуззю застосування ацетилену є хімічна промисловість. Ацетилен служить вихідною сировиною для синтезу таких важливих хімічних продуктів, як пластмаси, бензол, ацетатна кислота і ін. У техніці значні кількості ацетилену використовуються при автогенному зварюванні і різанні металів.

ОтриманняРедагувати

Раніше ацетилен одержували лише з карбіду кальцію при взаємодії його з водою, переважно в апаратах з саморегулюванням реакції, що діяли за принципом апарату Кіппа:

 

Великі кількості ацетилену добувають при термічному розкладі(піролізі) метану (природного газу):

  • 2СН4 -> С2Н2 + 3Н2

Процес проводять при температурі близько 1500 °C. Щоб запобігти розкладу одержаного ацетилену на вуглець і водень, метан швидко продувають через зону високої температури. При цьому разом з ацетиленом утворюється також водень.

Його також можна отримати дегідрогалогенуванням диброметану за допомогою гідроксиду калію:

 

ПриміткиРедагувати

Див. такожРедагувати

ДжерелаРедагувати

ПосиланняРедагувати