История открытия ацетилена кратко

Обновлено: 05.07.2024

Ацетилен (общие сведения)

Краткая информация.
Ацетилен (также изредка встречается название этин) представляет собой химическое соединение, ненасыщенный углеводород, принадлежащий к классу алкинов. Между атомами углерода действует прочная тройная связь. Принадлежность к алкинам обуславливается тем, что у ацетилена два атома углерода связаны одной сигма-связью и двумя пи-связями.
Формула: C2H2
Плотность: 1,10 г/см³
Название ИЮПАК: Acetylene
Молярная масса: 26,04 г/моль
Температура кипения: -84°C
Температура плавления: -80,8°C

Общие сведения

В естественных условиях в пределах Земли практически не встречается из-за наличия кислорода, сильнейшего окислителя, который разрушает углеводородные связи в молекуле ацетилена. Однако на других планетах (Сатурн, Уран, Юпитер) обнаружен в больших концентрациях в жидком виде при температуре среды ниже -150°C.

История открытия

Свойства ацетилена

В обычных условиях ацетилен не воспринимается человеческим глазом, но может быть ощутим по запаху. Сам запах специфический и разным людям напоминает чесночный или запах бытовой химии. Ацетилен по плотности меньше атмосферного воздуха. Согласно термическим свойствам плавление ацетилена происходит при -80, 6 °C, а кипение при -83,8 °C.
Растворяется в воде умеренно: 1,15 литров ацетилена на 1 литр воды. Хорошо растворяется многими другими органическими соединениями, например, ацетоном. Очень неустойчив термодинамически: при температуре свыше 320°C способен самовоспламеняться, в случае нагревания до 500°С взрывается. Также ацетилен взрывается при контакте с кислородом и даже с атмосферным воздухом.
Тройная внутримолекулярная связь ацетилена обуславливает очень высокую удельную теплоту сгорания при разрыве этой связи. Пламя может достигать температуры 3200°С, что обуславливает важнейшее промышленное применение ацетилена – высокотемпературная сварка.

Область применения.

Ацетилен используется при автогенной сварке и резке металлов. Для этих целей требуется два баллона с разными газами: кислородом и ацетиленом. Газы подаются в специальную горелку, где во время сгорания ацетилена в кислороде достигается температура порядка 3000°С, что позволяет работать даже с тугоплавкими металлами и сталью.
Ацетилен является важнейшим исходным продуктом при синтезе органических соединений более высокого порядка. Ацетилен химически достаточно активен и является сырьем для полутора сотен других углеводородов. Так, из него синтезируют уксусную кислоту, этиловый спирт, растворители, пластические массы, каучук, ароматические углеводороды, а также используют в производстве взрывчатых ацетиленидов. Это соли ацетилена, получаемые при взаимодействии с некоторыми тяжелыми металлами. Полученные соединения обладают высокой химической неустойчивостью и при малейших внешних воздействиях (при ударе или трении) разлагаются с мощным взрывом. Ацетилениды серебра, меди и ртути используются в промышленном производстве взрывчатки. Также очень сильным взрывчатым свойством характеризуется ацетиленид золота.
Ацетилен в смеси с аммиаком используется в работе ракетных двигателей.

Интересные факты.

Впервые в истории человечества технический газ ацетилен был использован в 1836 году. В это время ученый химик Эдмонд Дэви проводил многочисленные опыты с химическими реагентами, включающими в себя карбид калии. Во время очередной попытки создать химическую управляемую реакцию он соединил карбид калия и воду. В результате этого произошла химическая реакция, под воздействием которой выделился новый, не известный до этого момента технический газ ацетилен. Хотя первоначальное название ему было дано совершенно иное - двууглеродистый водород. Это обозначение базировалось на химической формуле нового открытого соединения - С2Н2. Современное название появилось чуть позже, когда другой известный химик Юстус Либих формировал свою теорию свободных радикалов. Он длительное время изучал строение атомов двууглеродистого водорода. В результате этого по строению кристаллической решетки было решено отнести его к группе ацетиленов.

Химическое обоснование названия базировалось на расшифровке формулы уксусной кислоты. Исходя из расшифровки химики того времени причисляли это соединение к производным элементам газа ацетилена. На латинском языке слово "ацетил" обозначает уксус.

Сферы использования ацетилена

До 1855 года в промышленных объемах технический газ ацетилен не производился и не использовался. Он рассматривался исключительно в виде побочного продукта химической реакции между карбидом калия и водой. И только в конце 19 века ученому из Франции, Марселену Бертло удалось синтезировать ацетилен несколькими способами, которые отличались друг от друга стоимостью и классом опасности. Именно Бертло дал современное название новому техническому газу и предложил возможные сферы его использования в повседневной жизни.

Для промышленного производства ацетилена Бертлоу был предложен простой оригинальный способ прокаливания каменного угля, смешанного с негашеной известью. Таким образом, получался недорогой карбид калия в неограниченных объемах. В дальнейшем использовалась уже известная нам химическая реакция распада карбида калия под воздействием воды.

Первоначально ацетилен использовался для обеспечения уличного освещения. Этот технический газ давал высокую температуру горения при минимальных затратах. Заправленная уличная горелка можно освещать улицу в течение нескольких недель. Это был прогрессивный в то время способ еще по тому, что ацетилен при горении давал свет, близкий к белому спектру.

Усовершенствование технологий использования ацетилена

После прихода на улицы городов электричества, потребность в ацетиленовых горелках стала сходить на нет. Еще некоторое время этот газ использовался в освещении экипажей, конных повозок, загородных усадеб. Но на пороге уже стояла новая эра обработки металлов и сплавов.

Именно для плавки и разогрева металла начал использоваться технический газ ацетилен. В отличие от своего главного соперника - пропана/бутана, он не давал гари и окалины. Металл прогревался равномерно. Сварной шов получался более ровным, прочным, эластичным.

Сферы использования

Усовершествование технологий использования ацетилена

Именно для плавки и разогрева металла начал использоваться технический газ ацетилен. В отличие от своего главного соперника — пропана/бутана, он не давал гари и окалины. Металл прогревался равномерно. Сварной шов получался более ровным, прочным, эластичным.

Ацетилен (этин) – углеводород состава С₂ Н₂. содержащий тройную углерод-углеродную связь. Название этого соединения уже более ста лет знакомо не только химикам. С конца 19 в. когда был разработан дешевый способ получения ацетилена из карбида кальция (СаС₂ + 2Н₂ О ® С₂ Н₂ + Са(ОН)₂ ), этот газ стали использовать для освещения. В пламени при высокой температуре ацетилен, содержащий 92,3% углерода (это своеобразный химический рекорд), разлагается с образованием твердых частичек углерода, которые могут иметь в своем составе от нескольких до миллионов атомов углерода. Сильно накаливаясь во внутреннем конусе пламени, эти частички обуславливают яркое свечение пламени – от желтого до белого, в зависимости от температуры (чем горячее пламя, тем ближе его цвет к белому). Ацетиленовые горелки давали в 15 раз больше света, чем обычные газовые фонари, которыми освещали улицы. Постепенно они были вытеснены электрическим освещением, но еще долго использовались в небольших фонарях на велосипедах, мотоциклах, в конных экипажах.

Сначала Бертло получал ацетилен, пропуская пары этилена, метилового и этилового спирта через раскаленную докрасна трубку. В 1862 он сумел синтезировать ацетилен из элементов, пропуская водород через пламя вольтовой дуги между двумя угольными электродами, а в 1867 сделал очень важное для химической теории открытие: показал, что из трех молекул ацетилена можно получить молекулу бензола: 3С₂ Н₂ ® С₆ Н₆.

Чистый ацетилен при охлаждении сжижается при –83,8° С, а при дальнейшем понижении температуры быстро затвердевает. Он умеренно растворим в воде (1150 мл в 1 л воды при 15° С и атмосферном давлении) и хорошо в органических растворителях, особенно в ацетоне (25 л в 1 л ацетона при тех же условиях и 300 л под давлением 12 атм). Термодинамически ацетилен неустойчив; он взрывается при нагревании до 500° С, а при обычной температуре – при повышении давления до 2 атм. Поэтому его хранят в баллонах, наполненных пористым инертным материалом, который пропитан ацетоном.

Ацетилен используют для так называемой автогенной сварки и резки металлов. Для этого нужны два баллона с газами – с кислородом (он окрашен в голубой цвет) и с ацетиленом (белого цвета). Газы из баллонов поступают в специальную горелку. Еще в 1895 году было обнаружено, что при сгорании ацетилена в кислороде получается очень горячее пламя; максимальная его температура (3150° С) достигается при содержании ацетилена 45% по объему. В таком пламени очень быстро расплавляются даже толстые куски стали.

Читайте также: