Cách Điều chế axetilen, tính chất của axetilen C2H2

Axetilen là gì?

Axetylen hoặc axetilen (tên gọi theo hệ thống Etylne) là một hợp chất nằm trong dãy đồng đẳng Ankadien gồm một hidrocacbon và ankin đơn giản nhất. Nó là một chất khí không màu, không mùi, có công thức hóa học là C.₂H₂.

Cấu trúc phân tử của axetylen

Axetilen có công thức hóa học là C.₂H₂ với một liên kết ba giữa hai nguyên tử trong phân tử axetilen.

• Phân tử khối=26
• Cấu tạo phân tử có công thức H – C ≡ C – H. Công thức này có thể viết gọn thành HC ≡ CH.

Tính chất vật lý 

– Là chất khí không màu, không mùi, dễ cháy và nhẹ hơn không khí. Nó không tồn tại ở dạng hoàn toàn tinh khiết mà thường bị bỏ lại trong dung dịch do tính chất không ổn định ở dạng tinh khiết.

• Ít tan trong nước.
• Chất khí này nhẹ hơn không khí với tỉ trọng D=26/29.
• Tỷ trọng: 1,097 kg m^-3
• Điểm nóng chảy: – 80,8^oC (192,4 K, -113,4⁰F)
• Điểm sôi: – 84^oC (189 K, -119^oF)

Tính chất hóa học của axetilen

Phản ứng oxi hóa (đốt cháy)

– Khi đốt cháy axetilen trong không khí, ngọn lửa cháy sáng và tỏa nhiều nhiệt.

2 C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2 NHÀ Ở₂O

Phản ứng cộng

Axetilen tham gia phản ứng cộng với halogen, hidro halogenua (HCl, HBr,…), AgNO₃ trong môi trường amoniac…

Phản ứng cộng với halogen: 

HC≡CH + Br–Br → Br–CH=CH–Br

Br–CH=CH–Br + Br–Br → Br₂CH–CHBr₂

Phản ứng cộng với hidro halogen: 

HC≡CH + HBr → CH₂=CHBr

Phản ứng cộng với bạc nitrat trong môi trường NH₃

HC≡CH + AgNO₃ + NH₃ + H₂O → Ag–C≡C–Ag _{↓ màu vàng} + NH₄NO₃

Phản ứng trùng hợp

– Cũng giống như anken, anken có liên kết pi nên có thể tham gia phản ứng trùng hợp để tạo ra polime.

– Hai phân tử axetilen có thể kết hợp với nhau tạo thành vinylaxetilen

CHỈ 2CH₂ → CHỈ CH – C_{(xt, t^o)}

Phản ứng hydrat hóa

Axetilen tham gia phản ứng hidrat hóa có xúc tác axit sulfuric để tạo thành sản phẩm cuối cùng là axit axetic theo sơ đồ sau:

HC≡CH + H₂O_(H2SO4) → H–CH=CH–H → CH₃COOH

Điều chế axetilen

Axetylen có thể được điều chế bằng các phương pháp sau:

Để canxi cacbua phản ứng với nước

CaC₂ + 2H₂O  →  C₂H₂ + Ca(OH)₂

– Cho cacbon phản ứng với hiđro trong điều kiện có hồ quang điện.

 C + H₂ →  C₂H₂

– Nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao và làm lạnh nhanh sau đó

2CH₄  →  C₂H₂ + 3H₂ 

Điều chế axetilen từ etilen: CH₂=CH₂ + Cl₂  →  Cl-CH₂-CH₂-Cl

Cl-CH₂-CH₂-Cl + 2NaOH → CH = CH + 2NaCl + H₂O

 Điều chế axetilen trong phòng thí nghiệm

– Cho vài mẩu nhỏ canxi cacbua vào ống nghiệm chứa đầy 1ml nước rồi nhanh chóng đậy nút có gắn ống khí nhọn.

– Khí cháy sinh ra ở đầu ống nhọn.

CaC2 + H2O → C2H2 + Ca(OH)2

– Tuy nhiên, phương pháp điều chế này tỏa nhiều nhiệt, hàm lượng Canxi cacbua còn lẫn nhiều tạp chất nên phương pháp này thu được axetilen không được tinh khiết cho lắm.

Điều chế axetilen trong công nghiệp

Trong công nghiệp, ppháp chủ yếu để điều chế khí axetilen hiện nay.

Phương pháp này được thực hiện bằng cách nhiệt phân metan ở nhiệt độ 1500 °C. Phản ứng này dễ dàng tạo ra khí axetilen do nhiệt độ sôi của nó là -75 °C nên có thể dễ dàng tách khỏi hỗn hợp hidro.

Các ứng dụng của axetilen

Các ứng dụng trong hàn: là một thành phần trong đèn oxy-axetylen dùng trong hàn và cắt kim loại. Từ đó giúp cho quá trình thi công, lắp ráp và sử dụng việc uốn, cắt kim loại và kim loại trở nên dễ dàng hơn.

Trong ngành: Nó là một nguyên liệu trong sản xuất poly (viny clorua) (dùng để sản xuất PVC), cao su, axit axetic và nhiều hóa chất quan trọng khác.

Ngoài ra tác dụng của axetilen còn được sử dụng làm nhiệt liệu của đèn xì oxi-axetilen để hàn, cắt kim loại. Với khí axetilen có độ tinh khiết lên đến 99,6%, 99,8% thì thường được dùng trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu, trung tâm phân tích hoặc viện.

Sự nguy hiểm của C2H2 

Axetylen là chất không gây độc cho người nếu sử dụng trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên, nếu vượt quá nó có thể gây ra một số ảnh hưởng đến cơ thể con người như:

– Có thể gặp một số hiện tượng buồn nôn, đau ngực, khó thở, nhức đầu, đứng không vững, da xanh xao, ngạt thở, đau phổi, hôn mê khi hít phải axetylen C2H2.

– Khi tiếp xúc với da, nổi mẩn đỏ

– Khi sử dụng không đúng cách hoặc không có kiến ​​thức cũng có thể gây ra một số hậu quả nghiêm trọng như dễ cháy, nổ của loại khí này, cần đặc biệt lưu ý trong việc sử dụng và bảo quản. Nồng độ axetylen trong không khí từ 2,5% trở lên có thể gây nổ.

Cách bảo quản an toàn khí axetilen?

– Hạn chế thiệt hại vật chất

– Bảo quản ở khu vực riêng biệt, tránh xa các chất khác, tránh nguồn nhiệt, nguồn bắt lửa, v.v.

– Bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát

– Có rào chắn, biển cảnh báo.