Все о том, что такое ацетилен простыми словами

Статья в доступной для понимания форме расскажет о происхождении, химическом составе, свойствах и опасности для человека ацетилена. Будут рассмотрены основные способы его получения (синтезирования) и безопасной работы с ним.

Что это такое

Представляет собой газ без цвета с резким запахом воспринимаемым человеком как чесночный. Чрезвычайно опасен как для вдыхания, так и с технической точки зрения. Способен к возгоранию и взрыву практически в любых агрегатных состояниях.

В связи со своей взрывоопасностью и инертностью хранится как правило растворенным в ацетоне, в специально оборудованных пористым материалом емкостях. Температура горения в нормальных условиях может достигать 3500 °C.

Формула ацетилена

Предельно простая формула этого газа —  C2H2 H2O позволяет синтезировать его в любых минимально оборудованных лабораториях. Часто, ацетилен добывают непосредственно там, где производятся работы с его применением, связано это с тем, что зачастую газ проще и безопаснее получить на месте, чем организовать его правильную доставку.

Структурная формула ацетилена представлена на слайде.

Acetilen 1

Общие сведения о строении молекулы ацетилена

Строение молекулы ацетилена можно представить в виде набора из двух находящихся на расстоянии взаимного реагирования атомов углерода. Каждый из атомов имеет по три химические связи с атомами водорода.

Орбитали атомов углерода расположены в равнонаправленной плоскости под развернутым углом друг к другу. Данную связь можно представить в виде охватывающего всю химическую цепочку цилиндра электронного облака. Молярная масса ацетилена составляет 26г/моль.

Acetilen 2

Электронное строение молекулы ацетилена

В молекуле ацетилена присутствуют две ковалентные связи разделяемые параллельными S и P орбитальными осями. В местах перекрещивания орбиталей образуются зоны гибридизации, самостоятельно порождающие дополнительные орбитали получившие название – «Гибридные».

Оставшаяся единичная орбиталь не участвует в процессе гибридизации и принимает расположение вдоль оси параллельной плоскости, благодаря чему образуется качественно новая молекулярная связь на основе негибридизированных орбиталей атомов углерода.

Характеристики и физические свойства ацетилена

Характеристики ацетилена во многом основаны на его структуре и молекулярном строении. Множественные атомарные связи способствуют тому, что теплота сгорания ацетилена может достигать более 3000 градусов и выделять до 15000 ккал.

Если в процессе разогрева газа при достижении им температуры 4000 °C в его структуру ввести графитный порошок, то можно получить практически чистый бензол.

Для хранения газа применяют баллоны повышенной прочности, что обусловлено большим количеством тепловой энергии, выделяемой при физическом сжатии газа. Газ ядовит, при попадании в атмосферу в больших количествах способен нанести непоправимый ущерб окружающей среде.

Виды ацетилена

В связи с тем, что ацетилен — это газ, всего существует два вида ацетилена. Оба этих вида не отличаются по своим физико-химическим свойствам ничем, кроме своего агрегатного состояния.

В промышленных масштабах, в зависимости от дальнейшего предназначения и условий транспортировки ацетилен производится в виде газа или жидкого раствора.

Полезная статья: Как настроить маску хамелеон для сварки

Газообразный

Газообразный ацетилен прост в производстве, но накладывает определенные ограничения к транспортировке и хранению. Представляет собой газообразное вещество, не имеющее цвета с ярко выраженным запахом чеснока. Летуч, по своей атомарной массе ацетилен близок к кислороду и хорошо вступает с ним в реакцию.

Благодаря резкому запаху легко детектируется на предмет утечки как самостоятельно, так и с применением специальных газоанализаторов.

Жидкий

Жидкий ацетилен представляет не меньшую опасность чем газообразный. Для снижения опасности самовоспламенения, в жидкий ацетилен добавляют ацетон или же специальное химически стойкое вещество имеющее пористую структуру, например, активированный уголь.

Гидратация этина протекает на низком уровне и только под воздействием постоянного давления. Визуально не отличим от любой другой бесцветной жидкости. Хранение ацетилена определено в высокопрочных баллонах белого цвета расположенных в металлической клетке в вертикальном положении.

Полезная статья: Лазерная сварка металла

Получение ацетилена

Acetilen 3

Ацетилен можно получить в малых количествах – в лабораториях, а также в промышленных масштабах. Получение ацетилена является не сложным по химическому процессу, но ответственным технологическим мероприятием.

Разберем все основные способы синтезирования ацетилена подробнее.

В лаборатории

Лабораторный метод применяется в случаях, когда необходимо получить небольшую порцию чистого ацетилена для опытов и при этом контролировать процесс его синтезирования на каждом из этапов.

Суть метода сводится к следующему – на заведомо подготовленный и уложенный в пробирку карбид кальция проливают небольшое количество простой воды. В процессе бурно протекающей химической реакции будет выделяться чистый газ – ацетилен который можно сразу же из пробирки применять по назначению.

Контроль процесса сводится к визуальному наблюдению и при необходимости прекращению реакции с помощью раствора поваренной соли.

В промышленности

Промышленный метод намного более сложен по своему составу и технической оснащенности, но он рассчитан на получение ацетилена в количествах способных удовлетворить потребности производственных мощностей.

Как правило, ацетилен полученный промышленным методом содержит большое количество различных примесей и не годится для химических опытов и изучения состава.

Полезная статья: Сварка вертикальных швов

Получение пиролизом

В отличие от карбидного метода, метод получения ацетилена пиролизом не требует больших затрат на производство. Процесс пиролиза сводится к работе двухконтурного реактора, который необходимо постоянно подогревать.

Подогрев реактора осуществляется в меньшей части подведением электрической энергии, и в большей степени химическим процессом рециркуляции синтезируемого газа первого контура.

Полученный таким образом ацетилен дешев в производстве, но не отличается химической чистотой.

Карбидный метод

Карбидный метод на производстве применяют тогда, когда необходимо получить большое количество химически чистого ацетилена. Этот метод чрезвычайно дорог и требует потребления большого количества электроэнергии.

К положительным сторонам карбидного метода можно отнести чистоту получаемого газа и техническую простоту применяемого оборудования.

Полезная статья: холодная сварка для металла

Как синтезировался ацетилен

Впервые ацетилен был получен в 1836 году, но учитывая более ранние представления о химических процессах и атомарном строении кристаллической решетки газа, назван он был «Ацетилом».

В последствии, когда рассматриваемый химический элемент научились создавать уже несколькими способами, знаменитым Французским химиком Марселеном Бертло было предложено название «Ацетилен». Примечательно, что впервые синтезированный ацетилен был получен именно «карбидным» методом.

Электрический крекинг

Электрическим крекингом называется процесс нагрева метана и последующего превращения его в ацетилен. Электричество играет здесь роль носителя энергии с помощью которого метан разогревают в электродуговой печи.

Для успешного протекания реакционного процесса нагрев печи должен достигать более 3000 °C, что ведет к большому расходу электроэнергии. На синтезирование всего тонны готового ацетилена затрачивается от 10 до 15 кВт, что является существенным недостатком и ведет к удорожанию химического производства.

Пиролиз окислительный

Довольно интересный процесс производства, химическая основа которого идентична электрокрекингу. Отличие заключается в том, что предварительно подготовленную часть метана окисляют кислородом и полученное соединение nac cna сжигают в первом контуре реактора.

Выделенное в результате сжигания тепло идет на разогрев метана во втором контуре реактора и производство ацетилена. Такой способ приводит к хорошей экономии электроэнергии, но более технически сложный и требует большого количества метана.

Влияние на качество сварного шва

Acetilen 4

Ацетилен используют в сварочных процессах для присоединения металлов, в частности ацетиленовые сварки распространены в трубопрокатном производстве и для заделывания повреждений действующих трубопроводов.

А вы знаете, можно ли заварить глушитель обычной сваркой?

Горючая смесь, приготовленная в соотношении 1 часть кислорода к 1.2 ацетилена разогревает металл и вводит в сварочную ванну расплавленную проволоку.

Единственным ограничением такого метода соединения металлов является то, что материал сварочной проволоки должен полностью соответствовать материалу соединяемых деталей.

Применение ацетилена

Помимо сварки (которая является не основным направлением применения ацетилена), он используется и в других видах промышленности и химической отрасли. С его помощью производится множество химических соединений, применяемых в фармакологии, сельском хозяйстве, строительном направлении и при производстве каучуков, некоторых видов резины и пластиков.

В химической отрасли

Большую часть химической отрасли ацетилена занимает производство химически-стойких каучуков и некоторых разновидности смазочных технических жидкостей. Каучуки и масла, полученные из химических реакций с ацетиленом, широко используются в автомобилестроении и тяжелой промышленности.

Уксусный альдегид

Уксусный альдегид, это химический элемент, самостоятельно вырабатываемый в природе, например, растениями. В повседневной жизни уксусный альдегид встречается в кофе, хлебе овощах и фруктах.

Получение альдегида основано на химическом процесс гидратации ацетилена (растворении его в воде) в присутствии солей ртути. Такой метод впервые был предложен русским химиком Кучеровым и с тех пор химическая реакция носит его имя.

Ацетон

Получение ацетона является еще одним направлением применения ацетилена. Такой метод применяют, когда нужно получить ацетон быстро и без сложных химических процессов. Обусловлено это тем, что зачастую выделить готовый продукт из соединения гораздо проще и дешевле, чем синтезировать его полностью.

Ацетон получают путем соединения ацетилена с водяным паром под управлением катализаторов из окиси железа или марганца. Химическая реакция начинается при достижении температуры в 400 °C.

Полезная статья: РДС сварка

Хлористый винил

Хлористый винил производят в промышленных масштабах для получения таких сложных соединений как разновидности пластика, полихлорвиниловой смолы и винипластов.

Одним из наиболее эффективных методов получения хлористого винила является окисление ацетилена. В 2010 году такой метод широко применялся как приоритетный и с его помощью вырабатывалось более 90% всего хлористого винила.

Винилацетат

Всего существует два основных метода получения винилацетата. Основным из них является разработанный еще в СССР химический процесс подразумевающий пропускание предварительно окисленного кислородом ацетилена через раствор хлорида палладия. Данный химический процесс протекает в присутствии уксусной кислоты. На настоящее время таки способом получается практически весь существующий винилацетат.

Винилацетилен

Винилацетилен является основным сырьем для получения большей части полимеров и химического каучука. Добывается в промышленных и лабораторных масштабах методом димеризации ацетилена в два этапа. На первом этапе из ацетилена синтезируют хлоропрен, а на втором, полученный хлоропрен полимеризуют в специальных камерах.

Меры безопасности при работе с ацетиленом

Меры безопасности предусматривают все те же ограничения что и при работе с любым агрессивным химическим веществом, но в силу повышенной взрывоопасности у работы с ацетиленом есть особенности:

  • его нельзя хранить в одном помещении с кислородом и другими агрессивными газами;
  • при работе с газом в помещении не должно быть некоторых металлов, в частности меди и серебра (особенно это касается украшений – кольца, серьги, браслеты);
  • недопустим открытый огонь и использование инструмента способного дать искру;
  • в помещении где хранится ацетилен должна поддерживаться постоянная температура и необходимы датчики давления;
  • для защиты органов дыхания и кожи используются респираторы и защитные костюмы.
Помогла ли Вам наша статья ?
Да
73.91%
Нет
26.09%
Проголосовало: 23

Задавайте свои вопросы нашим специалистам в комментариях, мы поможем Вам.

Оцените автора
( Пока оценок нет )
Mrmetall.ru
Добавить комментарий

× WhatsApp
Adblock
detector