Химични свойства на ацетилен, основни химични реакции, приложение

Синтетичен каучук, етилов алкохол, оцетна киселина, поливинилхлоридни смоли, бензен - това не е пълен списък на важни химични съединения. Те се произвеждат от промишлеността на органичния синтез. Тези продукти се получават от ацетилен. Химичните свойства на тринационалните ненаситени въглеводороди, към които принадлежи това вещество, определят тяхната способност да реагират с добавяне, окисляване и полимеризация. Отделно, трябва да се каже за високата енергийна интензивност на газа.

Ето защо в заваряването на метални части се използва етин в смес с кислород. Те могат да бъдат направени от чугун, стомана и цветни метали. Изгарянето на ацетилен може да се контролира, което е голямо предимство. Веществото се използва като суровина за производството на полимери, разтворители, влакна и други ценни материали. Наличието на двойни връзки в молекулата осигурява способността да се свързват атоми на други химични елементи. При изгаряне на връзката се отделя много топлина. В тази статия ще разгледаме подробно химическите свойства на ацетилена, изброени по-горе, наречени етин, както и методите за тяхното получаване в промишлеността.

Как структурата на молекулата определя свойствата на органичното вещество

Линейната молекула на етилена съдържа два въглеродни атома, свързани с една сигма и две пи-връзки. Въглеродните атоми са в състояние на sp хибридизация. Два водородни атома заедно с въглеродния скелет са разположени в равнината на молекулата и двойните връзки са ориентирани във взаимно перпендикулярни равнини. Такива реакции на ацетилен, като окисляването на бромна вода или прибавянето на водородни халогениди, се случват на мястото на разкъсване на pi връзки. В сравнение с веществата от поредицата от етилен, тези процеси се срещат в алкините много по-активно. Това се дължи на наличието на тройна връзка в техните молекули. Това обяснява факта, че реакцията на добавяне се извършва в два етапа: първо, образуването на съединения с няколко от етен, а след това - на крайния продукт, свързани с наситени въглеводороди или техните халогенни производни.

Физически характеристики и приемане

Агрегатната форма на етана при нормални условия е газ. Ацетиленът е по-лек от въздуха и слабо разтворим във вода. Формулата му е C₂Н₂, молекулното тегло е 26 g / mol. Веществото кипи при температура около 83,8 ° С Както всеки газ, той може да се компресира под налягане, но процесът е придружен от експлозия. Връзката е много енергийно интензивна, специфичната топлина на изгаряне е 14 000 kcal / m³. Ацетиленът се получава от калциев карбид или етан.

Основният и икономически изгоден промишлен метод за производството на въглеводороди е пиролизата. Той има няколко сорта, сред които най-обещаващите са хомогенни и оксидативни процеси. Изходният материал в тях е метан, чиито молекули се дехидрират. Доста дълго време в химията използва карбидния метод. Тук калциев карбид и вода реагират заедно. Ацетиленът, получен по този метод, който е много важен, практически не съдържа примеси. Самият процес обаче е енергийно интензивен и изисква високи енергийни разходи.

Реакция на хидрогениране

Пример за хетерогенна каталитична реакция, характерна за ненаситени въглеводороди с тройна връзка между въглеродни атоми, може да бъде тяхното взаимодействие с водород. Отоплението и наличието на никелов катализатор са основните условия за хидрогениране. Както казахме по-рано, химическите реакции на ацетилена се характеризират с реакции на добавяне. Те се провеждат на два етапа.

Първо, една р-връзка свързва и два водородни атома се свързват със свободните валенции на въглеродните атоми. В този случай се образува алкен - етилен. След това има разрушаване на една ненаситена връзка в нейната молекула и възниква ограничаващо съединение, етан. Ацетиленът, както виждаме, в резултат на хидрогенирането напълно губи двойните си връзки и се превръща в наситен въглеводород.

Качествена реакция към етана

В органичната химия реакциите се използват за определяне на наличието на определен комплекс от атоми или химическа връзка в дадено вещество. Те се наричат ​​качествени. За да се докаже съществуването на две ненаситени pi връзки в молекулите на алкина, се използва реагент като бромна вода. Ацетиленът се прекарва през кафяв разтвор на Вг₂ и да наблюдава неговото обезцветяване. Продуктът е тетрабромоетан, който се отнася до вещества - халогенирани производни наситени въглеводороди.

Поливинилхлоридни смоли

Важна практическа стойност е реакцията на добавяне към етинов хлороводород, който в първия етап е завършен чрез образуването на хлоровинил. Неговите молекули запазват двойна връзка в състава си, което гарантира способността им да се свързват помежду си и да образуват полимер.

Химичните свойства на ацетилена, по-специално полимеризационната реакция на нейното хлоривиново производно, дават възможност да се създаде цяла група вещества с уникални технически характеристики. Например термовила и фибровил са влакна, използвани за производството на тежки тъкани, използвани при приспособяване на работните гащета. Модерни строителни, дренажни и довършителни работи не могат да бъдат реализирани без PVC тръби, пени и подови настилки. Те са леки, издръжливи, устойчиви на корозия и много по-евтини от продуктите, изработени от естествени материали: метал или дърво.

Реакцията на MG Kucherov

Говорейки за добре познатите химични свойства на дадено вещество, например реакции на полимеризация, добавяне или изгаряне на ацетилен, споменахме, че газът практически е неразтворим във вода. Въпреки това, в присъствието на нитрат или живачен сулфат, се прави реакция като катализатор, който първо се осъществява през XIX в. От известния руски учен М.Г. Кучеров. В него продуктът на взаимодействието между вода и етин е оцетен алдехид. Той на свой ред се отнася до най-търсените съединения в промишлеността, тъй като служи като суровина за получаване на етилов алкохол в редукционната реакция.

Ако ацеталдехидът се окисли, получаваме още едно важно органично вещество - оцетна киселина. Напоследък реакцията на MG Kucherov е приложена в по-малък мащаб поради токсичността на използвания катализатор. Сега етанът се използва все повече като суровина. Ацетилен се получава в резултат на дехидрогенирането му.

В тази статия разгледахме основните химични свойства и производството на ацетилен, както и употребата му в промишлеността.