ПМ-19 хімія 08.11.21

 

08.11.2021

Лекція  (2 год.)

Тема 2.1. Алкіни. Ацетилен, його властивості і горіння.

Опрацювати: матеріал лекції.

Виконати (письмово):

1. Конспект лекції

2. Для самостійного вивчення:

Тема 2.2. Реакції ацетилену з металами та йонами металів.

Ацетилен - безбарвний газ. Його відкрив англієць Е. Деві на початку XIX століття. Синтезуванням речовини зайнявся француз М. Бертло вже в кінці XIX століття. Згідно з останніми даними цей вуглеводень був виявлений на Нептуні і Урані.

Ацетилен відноситься до ненасичених вуглеводнів, так як між двома атомами Карбону присутній кратний зв’язок. На кожен із атомів Карбону припадає один атом Гідрогену.

Молекулярна формула ацетилену:     С₂Н₂

Структурна формула ацетилену:  Н-С≡С-Н

Фізичні властивості

Безбарвний газ, без запаху, малорозчинний у воді, легший за повітря (M(C₂H₂)=26 г/моль). 

Хімічні властивості

1.Повне окиснення (горіння).

Горить кіптявим полум’ям. У кисні – сліпучобілим полум’ям ( t > 3000°С). Суміш з киснем вибухонебезпечна.

2HC ≡ CH + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O          ∆Н = – 2600 кДж/моль.

Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння, добравши коефіцієнти.

Ацетилен стає вибухонебезпечним за умови:

·  температура понад 450 ° C і тиск близько 200 кПа;

·  тривалий контакт з міддю або сріблом призводить до вибуху при ударі або невеликому підвищенні температури.

Відомо, що під час вибуху 1 кг речовини кількість виробленого тепла перевищує в 1,5-2 рази кількість тепла, яке б виникло при використанні тротилу або нітрогліцерину.

2. Часткове окиснення.

При пропускані ацетилену через розчин калій перманганату, розчин повільно знебарвлюється, утворюється калій оксалат:

3HC ≡ CH + 8KMnO₄ → 3KOOC−COOK + 8MnO₂ + 2KOH + 2H₂O

Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння, добравши коефіцієнти.

3. Реакції приєднання.

а) взаємодія з розчином брому у воді (бромною водою). При пропусканні ацетилену через бромну воду вона знебарвлюється. Так, як у молекулі ацетилену між атомами Карбону потрійний зв’язок, то реакція приєднання брому проходить у дві ступені 

б) приєднання водню (гідрування). Подібно до реакції галогенування, реакція гідрування відбувається у дві ступені.

Добування ацетилену

Ацетилен добувають взаємодією карбіду кальцію з водою (карбідний метод).

 Гомологічний ряд ацетилену

C_nH_2n-2  – загальна формула гомологічного ряду алкінів

Застосування ацетилену

Ацетилен має підвищену реакційну здатність. Він є сировиною для синтезу різних матеріалів. Це може бути каучук, етиловий спирт, технічний вуглець і т. ін. Також ацетилен застосовують в процесі виробництва вибухових речовин, ракетних двигунів і світлової техніки.

Раніше вже згадувався той факт, що при спалюванні речовини утворюється значна кількість тепла. Саме з цієї причини ацетилен нерідко використовують в процесі різання і зварювання різних металів. Головним конкурентом ацетилену в цій галузі виступає пропан-бутанова суміш. Остання коштує дешевше, але видає незначну температуру горіння.

Для постачання газу в процесі зварювання можуть використовуватися балони або генератори. Кращим вважається перший варіант. Оптимальним виробом визнані стандартні балони, розраховані на 40 л. Вони пофарбовані в білий колір. При цьому на поверхні червоним кольором написано «Ацетилен».

Варто зазначити, що для газового зварювання підійде тільки розчинений і газоподібний технічний ацетилен. Сам балон всередині заповнений особливою пористою масою, попередньо просоченою ацетоном. Подібний шар виконує 2 важливі функції.

·        Підвищення безпеки в процесі виконання робіт. Так ймовірність поширення горіння і вибуху на значну площу зменшується.

·        Підвищення кількості ацетилену і прискорення процесу його виділення. Це можливо завдяки забезпеченню значною поверхні контактування газу з ацетоном.

У ролі пористої маси зазвичай виступає активоване вугілля і волокнистий азбест. Також допускається застосування пемзи.

Техніка безпеки

Щоб використання цього пального газу не призвело до сумних наслідків, необхідно пам'ятати про заходи безпеки.

·       

·        Важливо постійно відстежувати вміст ацетилену в повітрі. Максимально допустима концентрація становить 0, 46%.

·        Якщо під час зварювання використовуються ацетиленові балони, необхідно уникати їх розміщення поблизу с опалювальною системою або полум'ям. Також не можна працювати з несправними балонами або обладнанням, розташованим горизонтально.

·        При виявленні витоку газу слід швидко закрити вентиль. Для цієї мети підійде тільки спеціальний ключ, який не викликає іскроутворення.

·        При пожежі важливо прибрати холодні балони, а всі інші варто охолоджувати відповідними засобами або водою.

·        Якщо почалося загоряння газу, слід використовувати вогнегасники, що містять 70% азоту і 57% діоксиду вуглецю. Також необхідно надіти спеціальні вогнезахисні костюми і протигази.

Використання і зберігання ацетиленових балонів.

Для зберігання і транспортування ацетилену підійдуть не всі балони. Таке обладнання повинно мати спеціальний шар пористої маси, а всі деталі і вентилі повинні бути стійкими до впливу горючого газу.

Варто відзначити, що балони необхідно періодично перевіряти:

·       

·        при отриманні і перед початком зварювання варто ретельно оглянути виріб;

·        раз в 2 роки виконується перевірка спеціальної компанією, завдяки ретельному огляду фахівців вдасться переконатися в тому, що пориста маса знаходиться в хорошому стані;

·        всі балони піддаються випробуванням на міцність і щільність раз в 5 років.

Оскільки конструкції, наповнені ацетиленом, дуже чутливі до нагрівання, необхідно відповідально підходити до їх зберігання та перевезення.

·        Між складом і найближчим опалювальним приладом повинна бути відстань мінімум в 1 м.

·        При перевезенні всю продукцію накривають матеріалом, що не пропускає сонячні промені.

·        У процесі зварювання можна використовувати для подачі газу тільки сталевий трубопровід або відповідний шланг. Мідні труби застосовувати категорично заборонено.

Хоча ацетилен вважається досить дорогим і потенційно небезпечним, він незамінний під час зварювання. Це пояснюється тим, що в процесі горіння речовини відбувається утворення полум'я, температура якого сягає понад 3000 ° C. Щоб це не призвело до негативних наслідків, важливо правильно зберігати ацетиленові балони і дотримуватися основних заходів безпеки.

 

 Перевір свої знання:

1. Вибери правильне твердження. Ацетилен можна одержати під час взаємодії… .

а) ненасичених вуглеводнів з воднем;
б) карбіду алюмінію з водою;

в) карбіду кальцію з водою;

г) взаємодії етилену з водою.

2. Вкажи загальну формулу вуглеводнів ряду ацетилену:

а) C_nH_2n;   б) C_nH_2n-2;  в) C_nH_2n+2;  г) C_nH_2n-4.

а)
б)
в)
г)

3. Вкажи формулу найближчого гомолога ацетилену:

а) C₄H₈;  б) C₂H₄;  в) C₃H₄;  г) C₆H₁₀.

а)
б)
в)
г)

4. Вкажи речовину, яка утворюється на першій стадії приєднання водню до ацетилену:

а) етан;
б) пропен;
в) етен;
г) бутан.

5. Вкажи скільки спільних пар електронів є між атомами Карбону в молекулі етину:

а) дві;
б) три;
в) чотири;
г) одна.

6. Визнач  речовини A і D в реакції A + 2D → C₃H₄Cl₄:

а) A – C₃H₄;  D – HCl;    

б) A – C₃H₆;  D – Cl₂;

в) C₃H₈;  D – Cl₂;     

г)  A – C₃H₄;  D – Cl₂.

7. Вкажи кількість ковалентних зв'язків у молекулі гексину:

а) 19;

б) 12;

в) 18;

г) 16.

8. Вкажи реакцію, яку треба провести, щоб виявити ацетилен серед етану, метану та ацетилену:

а) гідрування;
б) із хлором при освітленні;
в) гідратації;
г) з бромом (водний розчин).

9. Вкажи об'єм водню (н.у.), який витратиться на повне гідрування 10 л етину.

а) 10 л;
б) 20 л;
в) 40 л;
г) 5 л.

10. Вкажи об'єм повітря (н.у.), який потрібно використати для спалювання ацетилену, одержаного з 6,4 г кальцій карбіду.

а) 80 л;
б) 120 л;
в) 40 л;
г) 100 л.