Table of Contents
Mọi điều bạn cần biết về Acetylene
1. Lịch sử hình thành khí Axetylen
Năm 1836, nhà hóa học người Anh Edmund Davy đã phát hiện ra axetylen. Vào thời điểm đó, ông gọi loại khí này là “hydro được chế hòa khí”. Tuy nhiên, sau một thời gian, chúng được xác định là hydrocacbon và ngày nay được gọi là axetylen.
Theo thời gian, phương pháp sản xuất axetylen dẫn điện ngày càng được cải tiến. Cho đến đầu thế kỷ 20, phương pháp điều chế loại khí này bằng phản ứng giữa cacbua canxi và nước dần trở nên phổ biến. Quá trình này diễn ra tạo ra một lượng lớn khí axetylen, được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp.
2.Axetylen là gì?
Axetylen là một hydrocacbon và cũng là alkyl đơn giản nhất. Tên hệ thống là Ethyne với công thức hóa học C2H2.
Trên thực tế, loại khí này không tồn tại ở dạng khí tinh khiết mà tồn tại ở dạng dung dịch và được sử dụng phổ biến trong sản xuất nhiên liệu và tổng hợp các chất khác.
3. Đặc điểm cấu trúc của Axetylen
Axetylen có công thức cấu tạo H – C ≡ C – H; Viết tắt: HC ≡ CH
Công thức cấu tạo của C2H2
Từ công thức cấu tạo, ta thấy trong phân tử axetylen có một liên kết giữa hai nguyên tử cacbon, gọi là liên kết ba.
Tuy nhiên, liên kết ba này rất yếu và dễ bị phá vỡ trong các phản ứng hóa học hữu cơ. Đây được coi là yếu tố quyết định tính chất hóa học độc đáo của Acetylene.
4. Tính chất hóa lý đặc trưng của Acetylene
Mỗi loại hợp chất có những đặc tính vật lý và hóa học riêng, và axetylen cũng vậy. Tiếp theo chúng ta cùng tìm hiểu về những đặc tính nổi bật để hiểu rõ hơn về loại khí này nhé.
4.1.Tính chất vật lý
Acetylene được biết đến là chất khí không màu, không mùi, dễ cháy, ít tan trong nước và nhẹ hơn không khí. Tuy nhiên, khí này không tồn tại ở dạng hoàn toàn tinh khiết mà thường tồn tại ở dạng dung dịch do tính không ổn định ở dạng nguyên chất.
Thông thường, C2H2 sẽ có khối lượng riêng là 1.097 kg m-3, điểm nóng chảy ở -80,8 độ C và điểm sôi ở -84 độ C.
4.2.Tính chất hóa học
Phản ứng oxy hóa (cháy)
2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O
Phản ứng cộng brom
Tương tự như ethylene, C2H2 cũng làm mất màu dung dịch brom. Do đó, một sản phẩm mới được tạo ra do có liên kết đôi trong phân tử, với việc bổ sung thêm một phân tử brom:
HC ≡ CH (k) + Br – Br (dd) → Br – CH ≡ CH – Br (l)
Br – CH ≡ CH – Br (l) + Br – Br (dd) → Br2CH – CHBr2
CH ≡ CH + 2H2 → CH3 – CH3 (Ni, to)
CH ≡ CH + H2 → CH2 = CH2 (Pb/PbCO3)
CH ≡ CH + HCl → CH2 = CH – Cl (HgCl2, đến: 150 – 200 oC)
CH2 = CH – Cl + HCl → CH3 – CHCl2
Phản ứng trùng hợp
Giống như alkynes, C2H2 cũng có liên kết pi nên chúng có thể tham gia phản ứng trùng hợp để tạo ra polyme.
Hai phân tử axetylen có thể kết hợp với nhau tạo thành vinylaxetylen
2CH ≡ CH CH2 → CH – C ≡ CH
Phản ứng hydrat hóa
HC ≡ CH + H – OH → [CH2 = CH – OH] → CH3 – CH = O
5. Hướng dẫn pha chế khí Axetylen
Hiện nay có rất nhiều phương pháp điều chế C2H2, tuy nhiên người ta thường ưu tiên sử dụng 3 phương pháp sau:
Phương pháp điều chế
5.1.Điều chế bằng phản ứng giữa cacbua canxi và nước
Còn phương pháp phản ứng giữa cacbua canxi với nước tạo ra canxi hydroxit và axetylen, quá trình thường được thực hiện trong bình kín, được kiểm soát nhiệt độ và áp suất.
CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2
5.2.Trong phòng thí nghiệm
Cho canxi cacbua (CaC2) phản ứng với nước. Phương trình này sinh ra nhiều nhiệt nên hàm lượng canxi cacbua chứa nhiều tạp chất nên axetylen sinh ra không tinh khiết lắm.
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
2C + H2 → C2H2
2CH4 → C2H2 + 3H2 (1500oC)
Hướng dẫn các phương pháp chuẩn bị trong phòng thí nghiệm
5.3 Điều chế trong công nghiệp
Khi điều chế Acetylene trong công nghiệp người ta thường sử dụng phương pháp nhiệt phân metan ở nhiệt độ 15.000 độ C. Do nhiệt độ sôi của C2H2 là -75 độ C nên chất này dễ dàng tách ra khỏi hỗn hợp với hydro.
Phản ứng nhiệt phân metan: 2CH4 → C2H2 + 3H2
Cho cacbon phản ứng với hydro khi có hồ quang điện: 2C + H2 (hồ quang) → C2H2
Điều chế C2H2 từ Ag2C: 2HCl + Ag2C → 2 AgCl + C2H2
Phản ứng giữa cacbua canxi và axit sunfuric: CaC2 + H2SO4 → C2H2 + CaSO4
6.Axetylen có vai trò gì trong đời sống?
Acetylene được sử dụng phổ biến trong đời sống, đặc biệt là trong ngành xây dựng và sản xuất.
Ứng dụng trong hàn:
Ứng dụng phổ biến trong hàn
Acetylene được sử dụng trong hàn và cắt kim loại, đóng vai trò là thành phần trong đèn oxy.
Giúp cho quá trình xây dựng, lắp ráp, sử dụng và uốn, cắt kim loại trong quá trình thi công trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.
Ứng dụng công nghiệp:
C2H2 là một trong những nguyên liệu sản xuất các loại hóa chất quan trọng như poly, dùng để sản xuất axit axetic, cao su và nhiều loại hóa chất khác.
Ngoài ra, Acetylene còn được dùng làm nguyên liệu để sản xuất monome, sau đó được dùng để chế tạo sợi tổng hợp, cao su, muội than và các loại polyme khác,…
Không những vậy, loại khí này còn được dùng để sản xuất rượu etylic, v.v.
7. Những điều cần biết khi sử dụng Acetylene
Để đảm bảo an toàn cho sức khỏe cũng như mang lại hiệu quả cao khi sử dụng, bạn cần hiểu rõ những mối nguy hiểm tiềm ẩn cũng như biện pháp bảo quản và xử lý Acetylene.
7.1.Axetylen nguy hiểm như thế nào?
Theo nghiên cứu, Acetylene được coi là chất không gây độc hại cho con người nếu sử dụng trong ngưỡng cho phép. Tuy nhiên, nếu vượt quá mức cho phép, C2H2 có thể gây ra một số ảnh hưởng trực tiếp tới cơ thể con người như:
Khi hít phải khí C2H2 sẽ xuất hiện các triệu chứng như buồn nôn, khó thở, đau ngực, nhức đầu, choáng váng, ngạt thở, da nhợt nhạt, đau phổi, hôn mê.
Trường hợp da tiếp xúc với khí này có thể bị phát ban.
Ngoài ra, nếu sử dụng không đúng cách có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng như dễ cháy, nổ nên cần được bảo quản và sử dụng cẩn thận.
Axetylen có nồng độ trong không khí từ 2,55 trở lên có thể gây cháy, nổ.
7.2. Bảo quản an toàn khí axetylen
Bảo quản C2H2 ở nơi riêng biệt, thoáng mát, khô ráo, tránh xa nguồn nhiệt, nguồn gây cháy…
Khu vực bảo quản phải có rào chắn và đặt biển cảnh báo.
Hạn chế sát thương vật lý.
Được trang bị đầy đủ các thiết bị bảo hộ như quần áo bảo hộ, khẩu trang, kính, găng tay,…
Trên đây là những kiến thức xung quanh về Acetylene là gì mà Đông Á đã tổng hợp được. Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về loại khí này cũng như có thêm những kiến thức hữu ích và áp dụng được vào thực tế. Ngoài ra, hãy tránh những sự cố, nguy hiểm tiềm ẩn và bảo vệ bản thân cũng như những người xung quanh.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
