Ацетилен

Тренировочные задания

1. Для метана верны следующие утверждения:

1) его молекула образована атомом углерода в sp-гибридном состоянии 2) это низкокипящая жидкость, хорошо растворимая в воде 3) это низкокипящий газ, плохо растворимый в воде 4) является основным компонентом природного газа 5) легко реагирует с разбавленной серной кислотой

2. Для метана верны следующие утверждения:

1) его молекула образована атомом углерода в состоянии sp2-гибридизации 2) метан реагирует с парами разбавленной азотной кислоты 3) метан обладает характерным неприятным запахом 4) сгорает на воздухе с образованием угарного газа и воды 5) сгорает на воздухе с образованием углекислого газа и воды.

3. Для этана верны следующие утверждения:

1) это бесцветный газ, немного легче воздуха 2) это бесцветный газ, немного тяжелее воздуха 3) при его взаимодействии с водой образуется этиловый спирт 4) при его дегидрировании образуется этилен 5) все атомы углерода в нём — третичные

4. Для этана верны следующие утверждения:

1) оба атома углерода в его молекуле являются первичными 2) не реагирует с гидроксидом натрия 3) реагирует с серной кислотой 4) реагирует с метаном 5) обладает резким неприятным запахом

5. Для этилена верны следующие утверждения:

1) оба атома углерода в его молекуле находятся в состоянии sp2-гибридизации 2) плотность паров этилена равна плотности паров азота 3) не реагирует с водой 4) не сгорает в кислороде 5) не присоединяет хлор

6. Для этилена верны следующие утверждения:

1) при нормальных условиях это легкокипящая жидкость, хорошо растворимая в воде 2) оба атома углерода в его молекуле находятся в состоянии sp3-гибридизации 3) взаимодействует с водой с образованием уксусной кислоты 4) взаимодействует с бромной водой с образованием 1,2-дибромэтана 5) взаимодействует с водой с образованием этилового спирта

7. Для ацетилена верны следующие утверждения:

1) при нормальных условиях это газ, пары которого легче воздуха 2) при нормальных условиях это газ, пары которого тяжелее воздуха 3) не реагирует с бромом 4) реагирует с водой с образованием этанола 5) реагирует с водой с образованием уксусного альдегида

8. Для ацетилена верны следующие утверждения:

1) атомы углерода в его молекуле находятся в состоянии sp2-гибридизации и соединены двойной связью 2) атомы углерода в его молекуле соединены тройной связью и находятся в состоянии sp-гибридизации 3) при его сгорании в кислороде образуется угарный газ и вода 4) при его сгорании в кислороде образуется углекислый газ и вода 5) реагирует с азотом

Окисление алкинов

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

2.1. Горение алкинов

Алкины, как и прочие углеводороды, горят с образованием углекислого газа и воды.

Уравнение сгорания алкинов в общем виде:

CnH2n-2 + (3n-1)/2O2 → nCO2 + (n-1)H2O + Q

Например, уравнение сгорания пропина:

C3H4 + 4O2 → 3CO2 + 2H2O

2.2. Окисление алкинов сильными окислителями

Алкины реагируют с сильными окислителями (перманганаты или соединения хрома (VI)). При этом происходит окисление тройной связи С≡С и связей С-Н у атомов углерода при тройной связи. При этом образуются связи с кислородом.

При окислении трех связей у атома углерода в кислой среде образуется карбоксильная группа СООН, четырех — углекислый газ СО2. В нейтральной среде — соль карбоновой кислоты и карбонат (гидрокарбонат) соответственно.

Таблица соответствия окисляемого фрагмента молекулы и продукта:

Окисляемый фрагмент	KMnO4, кислая среда	KMnO4, H2O, t
R-C≡	R-COOH	-COOMe
CH≡	CO2	Me2CO3 (MeHCO3)

При окислении бутина-2 перманганатом калия в среде серной кислоты окислению подвергаются два фрагмента СН3–C≡, поэтому образуется уксусная кислота:

При окислении 3-метилпентина-1 перманганатом калия в серной кислоте окислению подвергаются фрагменты R–C и H–C , поэтому образуются карбоновая кислота и углекислый газ:

При окислении алкинов сильными окислителями в нейтральной среде углеродсодержащие продукты реакции жесткого окисления (кислота, углекислый газ) могут реагировать с образующейся в растворе щелочью в соотношении, которое определяется электронным балансом с образованием соответствующих солей.

Например, при окислении бутина-2 перманганатом калия в воде при нагревании окислению подвергаются два фрагмента R–C≡, поэтому образуется соль уксусной кислоты – ацетат калия

Аналогичные органические продукты образуются при взаимодействии алкинов с хроматами или дихроматами.

Окисление ацетилена протекает немного иначе, σ-связь С–С не разрывается, поэтому в кислой среде образуется щавелевая кислота:

В нейтральной среде образуется соль щавелевой кислоты – оксалат калия:

Обесцвечивание раствора перманганата калия — качественная реакция на тройную связь.

Преимущества

Упоминание о газовой сварке моментально наводит на мысли об ацетилене. Действительно для этого процесса чаще всего применяют этот газ. Он в сочетании с кислородом обеспечивает самую высокую температуру горения пламени. Но в последние годы из-за развития различных видов сварки использование этого вида соединения металлов несколько снизилось. Более того, в некоторых отраслях произошел полный отказ от применения этих технологий. Но для выполнения определенного вида ремонтных работ она до сих пор остается незаменима.

Применение ацетилена позволяет получить следующие преимущества:

• максимальная температура пламени;
• существует возможность генерации ацетилена непосредственно на рабочем месте или приобретения его в специальных емкостях;
• довольно низкая стоимость, в сравнении с другими горючими газами.

Вместе с тем, у ацетилена есть и определенные недостатки, которые ограничивают его использование. Самый главный — это взрывоопасность. При работе с этим газом необходимо строго соблюдать меры безопасности. В частности, работы должны выполняться в хорошо проветриваемом помещении. При нарушении режимов работы возможно появление некоторых дефектов, например, пережогов.

Опыт 1. Получение ацетилена и его горение.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Реактивы и материалы: карбид кальция СаС2 (в кусочках). Оборудование: газоотводная трубка с оттянутым концом.

Работу с ацетиленом необходимо проводить в вытяжном шкафу, так как неочищенный ацетилен, полученный из карбида кальция, содержит вредные, неприятно пахнущие примеси.

В пробирку помещают маленький кусочек карбида кальция СаС2, добавляют 2 капли воды и закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой, имеющей оттянутый конец. В пробирке бурно выделяется газообразный ацетилен.

Химизм процесса:

СаС2 + 2Н2О → НС≡СН + Са(ОН)2

Поджигают ацетилен у конца газоотводной трубки. Он горит светящимся, коптящим пламенем. Реакция взаимодействия карбида кальция с водой экзотермична.

Ацетилен, полученный из карбида кальция, содержит незначительные количества NH3, РН3, АsН3 и других примесей и поэтому имеет характерный запах. Примеси можно удалить промыванием ацетилена водным раствором дихромата калия, подкисленного серной кислотой.

Опыт 2. Присоединение к ацетилену брома.

Реактивы и материалы: ацетилен; бромная вода, насыщенный раствор. Оборудование: газоотводная трубка.

Добавляют в пробирку с карбидом кальция (см. опыт 1) еще 2 капли воды и закрывают ее пробкой с газоотводной трубкой, коней которой опускают в пробирку с 5 каплями бромной воды. Бромная вода обесцвечивается вследствие присоединения атомов брома по месту тройной связи.

Химизм процесса:

НС≡СН + 2Вr2 → CHBr2–СНВr2

1,1,2,2-тетрабромэтан

Опыт 3. Отношение ацетилена к окислителям.

Реактивы и материалы: ацетилен; перманганат калия, 0,1 н. раствор. Оборудование: газоотводная трубка.

В пробирку помещают 1 каплю перманганата калия и 4 капли воды. В пробирку с кусочками карбида кальция добавляют еще 2 капли воды и закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опускают в приготовленный раствор перманганата калия.

Розовый раствор быстро обесцвечивается: происходит окисление ацетилена по месту разрыва тройной связи с образованием промежуточного продукта окисления – щавелевой кислоты, которая окисляется дальше до диоксида углерода:

НС≡СН + 4 → HO – C – C – OH → 2CO2 + H2O

|| ||

O O

щавелевая кислота

Обесцвечивание бромной воды и раствора перманганата калия доказывает непредельность ацетилена.

Опыт 4. Образование ацетиленида серебра.

Реактивы и материалы: ацетилен; нитрат серебра, 0,2 н. раствор; аммиак, концентрированный раствор.

В пробирку вносят 2 капли раствора нитрата серебра и прибавляют 1 каплю раствора аммиака – образуется осадок гидроксида серебра. При добавлении 1-2 капель раствора аммиака осадок AgOH легко растворяется с образованием аммиачного раствора оксида серебра (OH).

Через аммиачный раствор оксида серебра пропускают ацетилен (см. опыт 1). В пробирке образуется светло-желтый осадок ацетиленида серебра, который затем становится серым.

Химизм процесса:

НС≡СН + 2ОН → AgС≡СAg↓ + 4NH3+ 2Н2О

Опыт 5. Образование ацетиленида меди.

Реактивы и материалы: карбид кальция; хлорид меди CuCl2, аммиачный раствор. Оборудование: фильтровальная бумага (полоски размером 5*40 мм).

В сухую пробирку помещают 1-2 кусочка карбида кальция и добавляют 2 капли воды. В отверстие пробирки вводят полоску фильтровальной бумаги, смоченной аммиачным раствором хлорида меди CuCl2, содержащим комплексный аммиакат состава C12. Появляется красно-бурое окрашивание вследствие образования ацетиленида меди.

В водных растворах ацетилениды серебра и меди устойчивы. В сухом состоянии при нагревании или при ударе они взрываются с большой силой.

Химизм процесса:

НС≡СН + 2C1 → CuС≡СCu↓ + 2NH4Cl + 2NH3

Литература:

1. Аверина А.В., Снегирева А.Я. Лабораторный практикум по органической химии. М.: Высшая школа, 1980. – С. 31-33.

Лабораторная работа №5

Ароматические углеводороды.

Цель: экспериментальное получение и изучение свойств ароматических углеводородов.

⇐ Предыдущая5Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Преимущества растворенного ацетилена

Основное преимущество растворенного ацетилена перед тем, который получают с использованием переносных генераторов из карбида кальция, состоит в том, что при применении баллонов происходит повышение труда сварщика примерно на 20 %, а потери ацетилена при этом снижаются на 25 %. Также следует отметить повышение оперативности и маневренности сварочного поста, безопасность. В отличие от газа, полученного из карбида кальция, растворенный ацетилен содержит значительно меньше посторонних веществ, то есть примесей, что позволяет использовать его в особо ответственных сварочных работах.

Меры безопасности при работе с ацетиленом

Ацетилен – бесцветный горючий газ C2 H2 с атомной массой 26,04, немного легче воздуха. Обладает резким запахом.

Ацетилен самовоспламеняется при температуре 335° С, смесь ацетилена с кислородом воспламеняется при температуре 297–306° С, смесь ацетилена с воздухом – при температуре 305–470° С.

Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях:

• при увеличении температуры более 450–500° С и давления более 1,5–2 ат (около 150–200 кПа);
• при атмосферном давлении ацетилено-кислородная смесь с содержанием ацетилена от 2,3 до 93% взрывается от искры, пламени, сильного местного нагрева и др.;
• при аналогичных условиях смесь ацетилена с воздухом взрывается при содержании в ней ацетилена от 2,2 до 80,7%;
• в результате длительного соприкосновении ацетилена с серебром или медью образуется взрывчатое ацетиленистое серебро или медь, взрывающиеся при повышении температуры или ударе.

Взрыв ацетилена способен вызвать значительные разрушения и тяжелые несчастные случаи: при взрыве 1 кг ацетилена выделяется примерно в два раза больше тепла, чем при взрыве 1 кг тротила и примерно в 1,5 раза больше, чем при взрыве 1 кг нитроглицерина.

Правила

• содержание ацетилена в воздухе рабочей зоны необходимо непрерывно контролировать автоматическими приборами, сигнализирующими о превышении допустимой взрывобезопасной концентрации ацетилена в воздухе, равной 0,46%;
• при работе с ацетиленовыми баллонами поблизости не должно быть открытого пламени или отопительной системы; запрещается работать с баллонами, находящимися в горизонтальном положении, с незакрепленными баллонами, с неисправными баллонами; необходимо использовать неискрящийся инструмент, освещение и электрическое оборудование только во взрывобезопасном исполнении;
• в случае обнаружения утечки ацетилена из баллона (по запаху и звуку) необходимо по возможности быстро закрыть вентиль баллона специальным неискрящимся ключом;
• при нагреве баллон с ацетиленом может взорваться с крайне разрушительными последствиями; в случае пожара необходимо по возможности удалить из опасной зоны холодные баллоны с ацетиленом, оставшиеся баллоны постоянно охлаждать водой или специальными составами до полного остывания; при загорании ацетилена, выходящего из баллона, необходимо по возможности быстро закрыть вентиль баллона специальным неискрящимся ключом и поливать баллон водой до полного остывания; при сильном возгорании пожаротушение необходимо производить с безопасного расстояния; при пожаротушении рекомендуется применять огнетушители с содержанием флегматизирующей концентрации азота 70% по объему, диоксида углерода 57% по объему, водяные струи, песок, сжатый азот, асбестовое полотно, токораспыленную пену и воду; при тушении сильного пожара используются огнезащитные костюмы, противогазы и т. п.

Получение ацетилена

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.

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.

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.

Реакции ацетилена

Ацетилен горит в концентрации в воздухе от 2,5% до 80% (и почти до 100% при определенных условиях; при концентрации 100% и совпадении некоторых условий, ацетилен может бурно, со взрывом, саморазложиться на углерод и водород), с образованием очень горячего, яркого и дымного пламени. Температура горения ацетилена в воздухе или кислороде может достигать 3300°C.

В реакциях с такими металлами, как медь, серебро и ртуть, а также их сплавами и солями, ацетилен образует ацетилениды. Например, нитрат серебра реагирует с ацетиленом с образованием ацетиленида серебра и азотной кислоты: 2AgNO₃ + C2H2 → Ag₂C₂ + 2HNO₃

Некоторые ацетилениды, и вышеупомянутый ацетиленид серебра Ag2C2 в том числе, являются сильными и опасными в обращении взрывчатыми веществами, детонирующими при нагревании, а также от ударного воздействия. Известны случаи, когда ацетиленид серебра образовывался на стыках труб для транспортировки ацетилена, при пайке которых использовался серебряный припой.

Немецкий химик Вальтер Реппе открыл, что в присутствии металлических катализаторов ацетилен может реагировать со многими веществами, образуя промышленно значимые химические соединения. Эти реакции теперь называют его именем, реакциями Реппе.

Реакции ацетилена C2H2 со спиртами ROH, синильной кислотой HCN, соляной кислотой HCl или карбоновыми кислотами дают соединения винила. Например, ацетилен и соляная кислота: C2H2 + HCl →

Реакция этилена с монооксидом углерода дает акриловую кислоту или акриловые эфиры, используемые при изготовлении органического стекла: C2H2 + CO + H2O → CH₂=CHCO₂H

Реакция циклизации позволяет конвертировать ацетилен в бензол: 3C2H2 → C6H6

Технология и режимы сварки

Ацетилено — кислородные смеси применяют для соединения деталей из углеродистых и низколегированных сталей. Например, этот метод широко применяют для создания неразъемных соединений трубопроводов. Например, труб диаметром 159 мм с толщиной стенок не более 8 мм. Но существуют и некоторые ограничения, так соединение таким методом сталей марок 12×2M1, 12×2МФСР недопустимо.

Сварка при помощи ацетилена

Пламя при ацетиленовой сварке

Выбор параметров режима

Для приготовления смеси необходимой для соединения металлов используют формулу 1/1,2. При обработке заготовок из легированных сталей сварщик должен отслеживать состояние пламени. В частности, нельзя допускать переизбытка ацетилена.

Расход смеси с формулой кислород/ацетилен составляет 100-130 дм3/час на 1 мм толщины. Мощность пламени регулируют с помощью горелки, которые подбирают в зависимости от используемого материала, его характеристик, толщины и пр

Для выполнения сварки при помощи ацетилена применяют сварочную проволоку. Ее марка должна соответствовать марке сталей свариваемых деталей. Диаметр проволоки определяют в зависимости от толщины свариваемого металла.

Для удобства технологов и непосредственно сварщиков существует множество таблиц, на основании которых можно довольно легко выбрать сварочный режим. Для этого необходимо знать следующие параметры:

• толщину стенки свариваемых заготовок;
• вид сварки — левый, правый;

На основании этого можно определить диаметр присадочной проволоки и подобрать расход ацетилена. К примеру, толщина составляет 5-6 мм, для выполнения работ будет использован наконечник № 4. То есть на основании табличных данных диаметр проволоки будет составлять для левой сварки 3,5 мм, для правой 3. Расход ацетилена в таком случае будет составлять при левом способе 60 -780 дм3/час, при правом 650-750 дм3/час.

Сварку выполняют небольшими участками по 10-15 мм. Работа производится в следующей последовательности. На первом этапе выполняют оплавление кромок. После этого выполняют наложение корня шва. По окончании формирования корня, можно продолжать сварку далее. Если толщина заготовок составляет 4 мм то сварку допустимо выполнять в один слой. Если толщина превышает указанную, то необходимо наложить второй. Его укладывают только после того, как выполнен корень шва по всей заданной длине.

Для улучшения качества сварки допускается выполнение предварительного нагрева. То есть будущий сварной стык прогревают с помощью горелки. Если принят за основу такой способ, то прогрев надо выполнять после каждой остановки заново.

Выполнение швов газом может выполняться в любом пространственном положении. Например, при выполнении вертикального шва существуют свои особенности. Так, вертикальный шов должен исполняться снизу вверх.

При выполнении сварочных работ перерывы в работе недопустимы, по крайней мере до окончания всей разделки шва. При остановке в работе горелку необходимо отводить медленно, в противном случае, могут возникнуть дефекты шва — раковины и поры. Интересная особенность существует при сварке трубопроводов, в ней не допустим сквозняк и поэтому концы труб необходимо заглушать.

Ацетилен – газ с самой высокой температурой пламени!

При нормальном давлении и температуре от -82,4°С (190,6 К) до -84,0°С (189 К) ацетилен переходит в жидкое состояние, а при температуре -85°С (188 К) затвердевает, образуя кристаллы плотностью 0,76 кг/м 3 . Жидкий и твердый ацетилен легко взрывается от трения, механического или гидравлического удара и действия детонатора. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом из-за содержащихся в нем примесей в виде сернистого водорода, аммиака, фосфористого водорода и др.

В 1836 г. в Бристоле на заседании Британской ассоциации Эдмунд Дэви (Edmund Davy), профессор химии Дублинского Королевского общества и двоюродный брат Гемфри Дэви (Humphry Davy), сообщил:

Дэви получил карбид калия К2С2 и обработал его водой.

В статье «Карбид кальция и ацетилен – друзья не разлей вода!» мы писали о том, что его «двууглеродистый водород» впервые был назван ацетиленом французским химиком Пьером Эженом Марселеном Бертло (Marcellin Berthelot) в 1860 г. Только через 60 лет после открытия Дэви предсказанное им использование ацетилена для освещения явилось первым толчком для его промышленного получения.

Для полного сгорания 1 м 3 ацетилена по реакции: С2Н2 + 2,5O2=2СO2 + Н2O + Q1

требуется теоретически 2,5 м 3 кислорода или = 11,905 м 3 воздуха. При этом выделяется тепло Q1 ≈ 312 ккал/моль. Высшая теплотворная способность 1 м 3 ацетилена при 0°C и 760 мм рт. ст., определенная в газовом калориметре, составляет QВ = 14000 ккал/м 3 (58660 кДж/м 3 ), что соответствует расчетной:

312×1,1709×1000/26,036 = 14000 ккал/м 3

Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята QH = 13500 ккал/м 3 (55890 кДж/м 3 ).

Практически при сжигании – ацетилена в горелках при восстановительном пламени в горелку подается не 2,5 м 3 кислорода на 1 м 3 ацетилена, а всего лишь от 1 до 1,2 м 3 у что примерно соответствует неполному сгоранию по реакции:

где Q2 ≈ 60 ккал/моль или 2300 ккал/кг ацетилена. Остальные 1,5-1,3 м 3 кислорода поступают в пламя из окруающего воздуха, в результате чего в наружной оболочке пламени протекает реакция:

Реакция неполного горения протекает на внешней оболочке светящегося внутреннего конуса пламени, причем под влиянием высокой температуры на внутренней поверхности конуса происходит распад ацетилена на его составляющие по реакции:

где Q4≈54 ккал/моль или 2070 ккал/кг ацетилена.

Таким образом, общая полезная теплопроизводительность пламени ацетилена применительно к сварочным процессам представляет собой сумму тепла, выделяемого при распаде ацетилена, и тепла, выделяемого при неполном сгорании, что составляет Q4 + Q2 = 2070 + 2300 = 4370 ккал/кг или 4370×1,1709 ≈ 5120 ккал/м 3 .

При содержании ацетилена в смеси около 45% (т. е. при отношении кислорода к ацетилену, примерно равном 1,25) достигается максимальная температура ацетилено-кислородного пламени, которая составляет 3200°С. Следовательно температура пламени изменяется в зависимости от состава смеси.

При содержании 27% ацетилена достигается максимальная скорость воспламенения ацетилено-кислородной смеси, которая равна 13,5 м/сек. Следовательно, в зависимости от состава смеси также изменяется и скорость воспламенения.

В чем заключается метод электрокрекинга ацетилена

Метод получения ацетилена путем электрического крекинга впервые был использован в Германии в 1940 году. Для этого была построена специальная печь, в которой нагревание гомологов углеводорода осуществлялось с помощью электрической дуги. Благодаря перепадам температур часть компонентов химической реакции распада крекизировалось и выпадало в осадок.

В настоящее время на крупных промышленных объектах ацетилен получают путем прямого крекинга электрической дугой. В специализированной печи с помощью разряда электрической дуги газ метан нагревают до температуры в 1600 градусов по Цельсию. При этой температуре происходит распад углеродов на воду и технический газ ацетилен. Путем дальнейшей перегонки и очистки производится диацетилен. Это форма сжиженного ацетилена, которая доставляется на газозаправочные станции. Сжиженный раствор ацетилена более безопасен во время транспортировки и не требует использования дополнительного оборудования для его хранения.

Преимущества

Газ является непредельным углеводородом, который обладает тройной связью атомов углерода. Формула ацетилена – С2Н2. При этом структурная формула ацетилена выглядит следующим образом Н-С=С-Н, так как связь идет между атомами углерода.

Химические и физические свойства

В нормальных условиях газ является бесцветным. Он легче воздуха. В техническом ацетилене имеются добавки, которые придают ему резкий запах, но в чистом виде он ни чем не пахнет. Лучше всего газ растворяется в ацетоне, но в воде он мало растворим. Температура кипения достигает -83,6 градусов Цельсия.

Газ требует очень аккуратного обращения. Баллон может взорваться от обыкновенного удара при падении или при нагреве около 500 градусов Цельсия. Воспламениться струя может даже от статического электричества от пальца человеческой руки. Молярная масса ацетилена составляет 26 г/моль. Температура горения ацетилена в ядре пламени может составлять более 2600 градусов Цельсия.

Химические свойства ацетилена показывают, в какие реакции может вступать субстанция с другими веществами. В присутствии катализаторов, в частности солей ртути, газ образует уксусный альдегид. Благодаря наличию тройной связи, молекулы вещества имеют большой запас энергии. Это обеспечивает ей высокую теплоту сгорания, которая составляет 14 000 ккал/м3. Если при сгорании добавить струю кислорода, то температура пламени достигнет более 3100 градусов Цельсия. Газ может полимеризироваться в такое вещество как бензол и прочие органические соединения, к примеру, винилацетилен или полиацетилен. Полимеризация в бензол происходит при температуре в 500 градусов Цельсия и при наличии графита. Если в качестве катализатора использоваться трикарбонил никеля, то данная реакция может пройти при температуре в 65 градусов Целься. Ацетилен обладает очень сильными кислотными свойствами. Атомы водорода могут легко отщепиться в качестве протонов. В эфирном растворе металмагнийбромида данный газ вытесняет метан. В сочетании с солями одновалентной меди и серебра ацетилен образует взрывчатый нерастворимый осадок.

Состав

Горение ацетилена и прочие его практические свойства во многом зависят от состава. Даже небольшие отклонения от нормы могут привести к тому, что газ поменяет свои характеристики. Поэтому, выделяют несколько основных сортов, отличающихся друг от друга по своему составу.

Состав ацетилена газообразного технического:

• Основной газ – 98,5%;
• Воздух – 1,4%;
• Фосфорный водород – 0,08%;
• Сероводород – 0,05%.

Растворенное вещество первого сорта марки Б должно обладать следующим составом:

• Основной газ – 99,1%;
• Воздух – 0,8%;
• Фосфорный водород – 0,02%;
• Сероводород – 0,005%.

Растворенное вещество второго сорта марки Б должно обладать следующим составом:

• Основной газ – 98,8%;
• Воздух – 1%;
• Фосфорный водород – 0,05%;
• Сероводород – 0,05%.

Растворенное вещество марки А должно обладать следующим составом:

• Основной газ – 99,5%;
• Воздух – 0,5%;
• Фосфорный водород – 0,005%;
• Сероводород – 0,002%.

Технология и режимы сварки

Перед началом сварки нужно подобрать баллон с ацетиленом и понять саму его конструкцию.

Конструкция баллона с ацетиленом

Потом подбирается горелка требуемого размера от 0 до 5. Толщина этого инструмента определяет расход газа, а также ширину образуемого шва. Чтобы проверить готовность изделия к работе, ее нужно продуть ацетиленом до тех пор, чтобы почувствовать его запах.

Поджог газа осуществляется еще до добавления кислорода. После загорания можно добавить понемногу струю кислорода, пока не образуется устойчивое пламя. Выходное давление основного газа должно быть до 4 атмосфер, а дополнительного – до 2 атмосфер. Затем подбирается мощность пламени согласно толщине свариваемого металла.

Заранее очищенные заготовки предварительно прогреваются пламенем горелки до нужной температуры. После этого добавляется сварочная проволока, которая вместе с основным металлом образует сварочную ванну. Процесс сварки может проводиться как правым, так и левым способом. После окончания процедуры горение ацетилена поможет постепенному охлаждению шва с подогревом.

Заключение

Разбираясь, для чего нужен ацетилен в сварочной области, в первую очередь нужно думать о безопасности. Отличные практические качества и низкая стоимость газа не позволяют отказаться от него полностью из-за взрывоопасности. Любой специалист может оценить все преимущества работы с ним, но сложности хранения затрудняют его применение в домашних условиях.

Химические свойства ацетилена

Исходя из тройной связи ацетилена, для него будут характерны реакции присоединения и реакции полимеризации. Атомы водорода в молекуле ацетилена могут замещаться другими атомами или группами. Поэтому можно сказать, что ацетилен проявляет кислотные свойства. Разберем химические свойства ацетилена на конкретных реакциях.

Реакции присоединения:

Гидрирование. Осуществляется при высокой температуре и в присутствии катализатора (Ni, Pt, Pd). На палладиевом катализаторе возможно неполное гидрирование.

Галогенирование. Может быть как частичным, так и полным. Идет легко даже без катализаторов или нагревания. На свету хлорирование идет с взрывом. При этом ацетилен полностью распадается до углерода.

Присоединение к уксусной кислоте и этиловому спирту. Реакции идут только в присутствии катализаторов.

Присоединение синильной кислоты.

CH≡CH + HCN → CH2=CH-CN

Реакции замещения:

Взаимодействие ацетилена с металл-органическими соединениями.

CH≡CH + 2C2H5MgBr → 2C2H6 + BrMgC≡CMgBr

Взаимодействие с металлическим натрием. Необходима температура 150 °C или предварительное растворение натрия в аммиаке.

2CH≡CH + 2Na → 2CH≡CNa + H2

Взаимодействие с комплексными солями меди и серебра.

Взаимодействие с амидом натрия.

CH≡CH + 2NaNH2 → NaC≡CNa + 2NH3

Реакции полимеризации:

• Димеризация. При этой реакции две молекулы ацетилена объединяются в одну. Необходим катализатор — соль одновалентной меди.
• Тримеризация. В этой реакции три молекулы ацетилена образуют бензол. Необходим нагрев до 70 °C, давление и катализатор.
• Тетрамеризация. В результате реакции получается восьмичленный цикл — циклооктатетраен. Для этой реакции также требуется небольшой нагрев, давление и соответствующий катализатор. Обычно это комплексные соединения двухвалентного никеля.

Это далеко не все химические свойства ацетилена.

    Ацетилен сегодня: способы получения

    В промышленности ацетилен часто получают действием воды на карбид кальция.  Сейчас широко применяются методы получения ацетилена из природного газа – метана: электрокрекинг  (струю метана пропускают между электродами при температуре 1600°С и быстро охлаждают, чтобы предотвратить разложение ацетилена); термоокислительный крекинг (неполное окисление), где в реакции используют теплоту частичного сгорания ацетилена.