Chemické vlastnosti acetylenu, základní chemické reakce, aplikace

Syntetická kaučuk, ethylalkohol, kyselina octová, polyvinylchloridové pryskyřice, benzen - to není úplný seznam důležitých chemických sloučenin. Jsou vyráběny průmyslem organické syntézy. Tyto produkty jsou získány z acetylenu. Chemické vlastnosti ternárních nenasycených uhlovodíků, ke kterým patří tato látka, určují jejich schopnost reagovat s přidáním, oxidací a polymerací. Samostatně by se mělo říci o vysoké energetické intenzitě plynu.

Proto se ve svařování kovových dílů používá ethin ve směsi s kyslíkem. Mohou být vyrobeny z litiny, oceli a neželezných kovů. Spalování acetylenu může být řízeno, což je velkou výhodou. Látka se používá jako surovina pro výrobu polymerů, rozpouštědel, vláken a dalších hodnotných materiálů. Přítomnost dvojných vazeb v molekule poskytuje schopnost připojit atomy jiných chemických prvků. Když je spáleno, uvolní se spousta tepla. V tomto článku se budeme podrobně studovat chemické vlastnosti výše acetylenu, nazývaného též etylénu a zjistit způsoby, jak získat ji v průmyslu.

Jak struktura molekuly určuje vlastnosti organické hmoty

Lineární molekula ethylenu obsahuje dva atomy uhlíku, které jsou spojeny jedním sigma a dvěma p-vazbami. Atomy uhlíku jsou ve stavu sp hybridizace. Dva vodíkové atomy společně s uhlíkovým skeletem jsou umístěny v rovině molekuly a dvojité vazby jsou orientovány ve vzájemně kolmých rovinách. Takové reakce acetylenu, jako je oxidace brómové vody nebo přídavek halogenovodíků, se vyskytují v místě prasknutí pi vazeb. Ve srovnání s látkami řady ethylenu se tyto procesy objevují v alkénách mnohem aktivněji. To je způsobeno přítomností trojné vazby v molekulách. To také vysvětluje skutečnost, že se adiční reakce se provádí ve dvou stupních: nejprve se tvorba sloučenin několika ethylenu, potom - v konečném produktu v souvislosti s nasycených uhlovodíků nebo jejich halogenderivátů.

Fyzikální charakteristiky a příjem

Agregovaná forma ethanu za normálních podmínek je plyn. Acetylen je lehčí než vzduch a špatně rozpustný ve vodě. Jeho vzorec je C₂H₂, molekulová hmotnost je 26 g / mol. Látka varí při teplotě asi 83,8 ° C Stejně jako každý plyn, může se stlačit pod tlakem, ale proces je doprovázen explozí. Připojení je velmi energeticky náročné, specifické spalné teplo je 14 000 kcal / m³. Acetylen se získá z karbidu vápníku nebo ethanu.

Hlavním a ekonomicky výhodným průmyslovým způsobem výroby uhlovodíků je pyrolýza. Má několik odrůd, z nichž nejslibnější jsou homogenní a oxidační procesy. Výchozím materiálem v nich je metan, jehož molekuly se dehydrogenují. Poměrně dlouhá doba v chemii používá metodu karbidů. Zde reagují karbid vápníku a voda společně. Acetylen, získaný touto metodou, která je velmi důležitá, prakticky neobsahuje nečistoty. Samotný proces je energeticky náročný a vyžaduje vysoké náklady na energii.

Hydrogenační reakce

Příkladem heterogenní katalytické reakce charakteristické pro nenasycené uhlovodíky s trojitou vazbou mezi atomy uhlíku může být jejich interakce s vodíkem. Zahřívání a přítomnost niklového katalyzátoru jsou hlavními podmínkami pro hydrogenaci. Jak již bylo řečeno, chemické reakce acetylenu jsou charakterizovány adičními reakcemi. Proběhnou ve dvou etapách.

Nejdříve se jedna p-vazba rozpadne a dva vodíkové atomy se připojí k volným valencím atomů uhlíku. Alken je tvořen, v tomto případě - ethylen. Pak je v molekule narušena jedna nenasycená vazba a vzniká omezující sloučenina, ethan. Acetylen, jak vidíme, v důsledku hydrogenace úplně ztratil své dvojné vazby a změnil se na nasycený uhlovodík.

Kvalitní reakce na ethan

V organické chemii se reakce používají k určení přítomnosti určitého komplexu atomů nebo chemické vazby v látce. Jsou nazývány kvalitativními. Prokázat existenci dvou nenasycených pi vazeb v molekulách alkynu se používá činidlo, jako je například bromová voda. Acetylen se nechá projít hnědým roztokem Br₂ a pozorovat jeho změnu barvy. Výrobkem je tetrabromethan, který se vztahuje na látky - halogenované deriváty nasycených uhlovodíků.

Polyvinylchloridové pryskyřice

Důležitou praktickou hodnotou je reakce přidávání na ethylenchlorid, který je v prvním stupni dokončen tvorbou chlorovinylu. Jeho molekuly si ve své kompozici zachovávají dvojnou vazbu, která zajišťuje jejich schopnost navzájem se spojovat a vytvářet polymer.

Chemické vlastnosti acetylenu, zejména polymerační reakce jeho derivátu - vinylchloridu, za předpokladu, že možnost vytvoření celé skupiny látek s jedinečnými vlastnostmi. Například termoville a fibroville jsou vlákna používaná k výrobě těžkých tkanin používaných při šití kombinéz. Moderní konstrukce, drenážní a dokončovací práce nelze představit bez PVC trubek, pěn a podlahových krytin. Jsou lehké, odolné, odolné proti korozi a mnohem levnější než výrobky vyrobené z přírodních materiálů: kovu nebo dřeva.

Reakce MG Kucherov

Mluvíme o známé chemické vlastnosti látky, např., Polymerační reakce, přidání nebo spalování acetylenu, jsme se zmínili, že plyn je v podstatě nerozpustný ve vodě. Nicméně, v přítomnosti dusičnanu nebo síranu rtuti jako katalyzátoru reakce se vyskytuje v první prováděné i XIX století ruských vědců MG Kucherov. V tom je produktem interakce mezi vodou a ethynem acetaldehyd. To se naopak týká sloučenin, které jsou nejvíce žádané v průmyslu, protože slouží jako surovina pro získání ethanolu při redukční reakci.

Pokud je acetaldehyd oxidován, získáváme další důležitou organickou látku - kyselinu octovou. Nedávno byla MG Kucherovova reakce aplikována v menším měřítku z důvodu toxicity použitého katalyzátoru. Nyní se ethan stále více používá jako surovina. Acetylen se získá v důsledku dehydrogenace.

V tomto článku jsme zkoumali hlavní chemické vlastnosti a výrobu acetylenu, stejně jako jeho použití v průmyslu.