Kemijska svojstva acetilena, osnovne kemijske reakcije, primjena

Sintetička guma, etilni alkohol, octena kiselina, polivinil kloridne smole, benzen - ovo nije potpuni popis važnih kemijskih spojeva. Proizvodi ih industrija organske sinteze. Ti se proizvodi dobivaju iz acetilena. Kemijska svojstva ternarnih nezasićenih ugljikovodika, kojima ova tvar pripada, određuju njihovu sposobnost da reagiraju uz dodatak, oksidaciju i polimerizaciju. Odvojeno, treba reći o visokom energetskom intenzitetu plina.

Zbog toga se u zavarivanju metalnih dijelova koristi etin u smjesi s kisikom. Mogu biti izrađene od lijevanog željeza, čelika i obojenih metala. Izgaranje acetilena može se kontrolirati, što je velika prednost. Tvar se koristi kao sirovina za proizvodnju polimera, otapala, vlakana i drugih vrijednih materijala. Prisutnost dvostrukih veza u molekuli osigurava sposobnost vezanja atoma drugih kemijskih elemenata. Kada spajanje spoji, puno se topline oslobađa. U ovom ćemo članku detaljno proučiti kemijska svojstva acetilena koji su gore navedeni, nazvane ethyne, kao i metode dobivanja u industriji.

Kako struktura molekule određuje svojstva organske tvari

Linearna etilenska molekula sadrži dva ugljikova atoma, povezana s jednom sigma i dvije pi-veze. Atomi ugljika su u stanju sp hibridizacije. Dva vodikova atoma zajedno s ugljikovim skeletom nalaze se u ravnini molekule, a dvostruke veze su orijentirane u međusobno okomite ravnine. Takve reakcije acetilena, kao što je oksidacija brominske vode ili dodavanje vodikovih halogenida, javljaju se na mjestima rupture pi-veza. U usporedbi s tvarima serije etilena, ovi se procesi odvijaju puno aktivnije u alkinima. To je zbog prisutnosti trostruke veze u njihovim molekulama. Također objašnjava činjenica da se reakcija dodavanje se provodi u dva stupnja: prvi, formiranje spojeva nekoliko etena, zatim - krajnji proizvod se odnosi na zasićene ugljikovodike i njihove halogene derivate.

Fizičke značajke i prijem

Agregirani oblik etana pod normalnim uvjetima je plin. Acetilen je lakši od zraka i slabo topljiv u vodi. Njegova je formula C₂H₂, molekulska masa je 26 g / mol. Tvar se kuhati pri temperaturi od oko 83.8 ° C. Poput svakog plina, može se stiskati pod pritiskom, ali proces je praćen eksplozijom. Veza je vrlo energetski intenzivna, specifična toplina izgaranja je 14000 kcal / m³. Acetilen se dobiva iz kalcijevog karbida ili etana.

Glavna i ekonomski povoljna industrijska metoda za proizvodnju ugljikovodika je piroliza. Ima nekoliko vrsta, od kojih su najperspektivniji homogeni i oksidacijski procesi. Polazni materijal u njima je metan, čija molekula dehidrogenizira. Dugo se vrijeme u kemiji koristi metoda karbida. Ovdje kalcijev karbid i voda reagiraju zajedno. Acetilen, dobiven ovom metodom, koji je vrlo važan, praktički ne sadrži nečistoće. Međutim, sam proces je energetski intenzivan i zahtijeva visoke troškove energije.

Hidrogenacijska reakcija

Primjer heterogene katalitičke reakcije karakteristične za nezasićene ugljikovodike s trostrukom vezom između ugljikovih atoma mogu biti njihova interakcija s vodikom. Glavni uvjeti hidrogenacije su zagrijavanje i prisutnost nikalnog katalizatora. Kao što smo ranije rekli, kemijske reakcije acetilena karakterizirane su dodatnim reakcijama. Oni se odvijaju u dvije faze.

Prvo, jedna p-veza prekida i dva atoma vodika pridružuju se slobodnim valencijama ugljikovih atoma. Alken se formira, u ovom slučaju - etilen. Zatim dolazi do uništenja jedne nezasićene veze u njegovoj molekuli i nastaje ograničavajući spoj, etan. Kao što vidimo, acetilen je kao rezultat hidrogenacije potpuno izgubio dvostruke veze i pretvorio se u zasićeni ugljikovodik.

Kvalitativna reakcija na etan

U organskoj kemiji, reakcije se koriste za određivanje prisutnosti određenog kompleksa atoma ili kemijske veze u tvari. Pozvani su kao kvalitativni. Da bi se dokazalo postojanje dviju nezasićenih pi veza u molekulama alkina, koristi se reagens kao što je brominska voda. Acetilen se propusti kroz smeđu otopinu br₂ i promatrati njezino obezbojenje. Proizvod je tetrabromoetan koji se odnosi na tvari - halogenirane derivate zasićene ugljikovodike.

Smole polivinilklorida

Važna praktična vrijednost je reakcija dodavanja etin hidrogen klorida, koja se u prvoj fazi dovršava formiranjem klorovinila. Njegove molekule zadržavaju dvostruku vezu u svom sastavu, što osigurava njihovu sposobnost da se međusobno povezuju i oblikuju polimer.

Kemijska svojstva acetilena, posebice reakcija polimerizacije njegovog derivata klorovinila, omogućila su stvaranje cijele skupine tvari s jedinstvenim tehničkim karakteristikama. Na primjer, termovil i fibrovil su vlakna koja se koriste za proizvodnju tkanina za teške radove koji se koriste za krojenje odijela. Moderna gradnja, drenaža i završni radovi ne mogu se zamisliti bez PVC cijevi, pjena i podnih obloga. Oni su lagani, izdržljivi, otporni na koroziju i puno jeftinije od proizvoda izrađenih od prirodnih materijala: metala ili drveta.

Reakcija MG Kucherov

Govoreći o dobro poznatim kemijskim svojstvima tvari, na primjer, reakcije polimerizacije, dodatak ili izgaranja acetilena smo spomenuli da plin je uglavnom netopiv u vodi. Međutim, u prisutnosti živinog nitrata ili sulfata kao katalizatora reakcije odvija u prvom provodi i XIX strane znanstvenika ruskih MG Kucherov. U njemu proizvod interakcije između vode i etina je acetat aldehid. S druge strane, ona se odnosi na spojeve koji su najviše traženi u industriji, budući da služi kao sirovina za dobivanje etilnog alkohola u reakciji redukcije.

Ako se acetaldehid oksidira, dobivamo još jednu važnu organsku tvar - octenu kiselinu. Nedavno je reakcija MG Kucherov primijenjena u manjoj mjeri zbog toksičnosti upotrijebljenog katalizatora. Sada, etan se sve više koristi kao sirovina. Kao acetilen dobiven je dehidrogeniranjem.

U ovom radu ispitali smo glavna kemijska svojstva i proizvodnju acetilena, kao i njezinu upotrebu u industriji.