الأسيتيلين
الأسيتيلين أو الإيثين هو أصغر عضو في عائلة ألكينات الهيدروكربون ، ويتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرتين من الكربون لهما رابطة ثلاثية معًا. بسبب هذه الرابطة الثلاثية ، يُعرف الأسيتيلين بأنه مادة كيميائية غير مشبعة.
الأسيتيلين له أهمية خاصة في الصناعة. هناك حاجة إليه كمادة أولية وسلائف في تخليق وتحضير المواد الكيميائية المختلفة. ومن ثم ، فقد تم ابتكار العديد من الأساليب الصناعية للإنتاج الضخم لهذه المادة. يمكن تخزين هذه المواد ونقلها.
التاريخ والاكتشاف
تم اكتشاف الأسيتيلين في عام 1836 من قبل إدموند ديفي ، الذي قدمه على أنه "المكربن الجديد للهيدروجين". كان هذا اكتشافًا عرضيًا أثناء محاولة عزل معدن البوتاسيوم. من خلال تسخين كربونات البوتاسيوم بالكربون في درجات حرارة عالية جدًا ، أنتج بقايا تعرف اليوم باسم كربيد البوتاسيوم (K2C2) ، والتي تتفاعل مع الماء لإطلاق غاز جديد. أعيد اكتشافه في عام 1860 من قبل الكيميائي الفرنسي مارسيلين بيرثيلوت ، الذي صاغ الاسم الأسيتيلين. كانت صيغة Berthelot التجريبية للأسيتيلين (C4H2) ، بالإضافة إلى الاسم البديل "quadricarbure d'hydrogène" ، غير صحيحة لأن العديد من الكيميائيين في ذلك الوقت استخدموا كتلة ذرية خاطئة للكربون (6 بدلاً من 12).
كان Berthelot قادرًا على تحضير هذا الغاز عن طريق تمرير أبخرة المركبات العضوية (الميثانول والإيثانول وما إلى ذلك) عبر الأنبوب الأحمر الساخن وجمع النفايات السائلة. ووجد أيضًا أن الأسيتيلين تم خلطه عن طريق إشعال الكهرباء من خلال غازات السيانوجين والهيدروجين. حصل Bertello لاحقًا على الأسيتيلين مباشرة عن طريق تمرير الهيدروجين بين أقطاب قوس الكربون.
منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تصنيع الأسيتيلين بشكل أساسي عن طريق الاحتراق الجزئي للميثان. إنه منتج ثانوي معاد تدويره في إنتاج الإيثيلين عن طريق تكسير الهيدروكربونات. في عام 1983 ، تم إنتاج حوالي 400000 طن بهذه الطريقة. عادةً ما يكون وجوده في الإيثيلين غير مرغوب فيه نظرًا لخصائصه المتفجرة وقدرته على تسميم محفزات Ziegler-Natta. يتم هدرجة انتقائيًا إلى الإيثيلين ، عادةً باستخدام محفزات Pd-Ag بسعة 90.000 طن سنويًا من مصنع الأسيتيلين ، بتكليف من BASF في الخمسينيات حتى عام 2020 ، عندما يحل الزيت محل الفحم كمصدر رئيسي للكربون المنخفض نتيجة لذلك ، الأسيتيلين (والعطري) جزء من قطران الفحم) المصدر الرئيسي للمواد الكيميائية العضوية في الصناعة الكيميائية. يتم تحضيره عن طريق التحلل المائي لكربيد الكالسيوم ، وهو تفاعل اكتشفه فريدريش ويلر في عام 1862.
الخصائص البدنية
يتغير الوضع
عند الضغط الجوي ، لا يمكن أن يوجد الأسيتيلين في صورة سائل وليس له نقطة انصهار. تتوافق النقطة الثلاثية في مخطط الطور مع نقطة الانصهار (-80.8 درجة مئوية) عند أدنى ضغط يمكن أن يوجد به الأسيتيلين السائل عند (1.27 ضغط جوي). عند درجات حرارة أقل من النقطة الثلاثية ، يمكن تحويل الأسيتيلين الصلب مباشرة إلى بخار (غاز) عن طريق التسامي. نقطة التسامي عند الضغط الجوي هي -84.0 درجة مئوية.
في درجة حرارة الغرفة ، تبلغ قابلية ذوبان الأسيتيلين في الأسيتون 27.9 جم / كجم. لنفس الكمية من ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) ، تكون القابلية للذوبان 51 جم. عند 20.26 بار ، تزداد قابلية الذوبان إلى 689.0 و 628.0 جم للأسيتون و DMF ، على التوالي. تستخدم هذه المذيبات في اسطوانات الغاز المضغوط.
التطبيقات
اللحام
يتم توفير ما يقرب من 20 ٪ من الأسيتيلين من قبل صناعة الغاز الصناعي من أجل اللحام وقطع غاز الأوكسي أسيتيلين بسبب ارتفاع درجة حرارة اللهب. ينتج عن احتراق الأسيتيلين مع الأكسجين لهبًا يزيد عن 3600 كلفن (3330 درجة مئوية ، 6020 درجة فهرنهايت) ويطلق 11.8 كيلو جول / جم. أوكسي أسيتيلين هو غاز الوقود الأكثر سخونة. الأسيتيلين هو ثالث أهم لهب كيميائي طبيعي بعد dicyanoacetylene عند 5260 كلفن (4990 درجة مئوية ؛ 9010 درجة فهرنهايت) والسيانوجين عند 4798 كلفن (4525 درجة مئوية ، 8177 درجة فهرنهايت).
كان اللحام بالأوكسي أسيتيلين عملية لحام شائعة في العقود الماضية. أدى تطوير عمليات اللحام بالقوس الكهربائي ومزاياها إلى جعل اللحام بالوقود الأكسجينى عفا عليه الزمن تقريبًا للعديد من التطبيقات. تم تقليل استهلاك الأسيتيلين للحام بشكل كبير. من ناحية أخرى ، فإن معدات اللحام أوكسي أسيتيلين متعددة الاستخدامات - ليس فقط لأن الشعلة مفضلة لبعض أنواع اللحام بالحديد أو الفولاذ (مثل بعض التطبيقات الفنية) ، ولكن أيضًا لأنه يمكن استخدامها بسهولة في اللحام واللحام. متكافئ. تستخدم لتسخين المعادن (للتليين أو التقسية أو الثني أو التشكيل) ، وتخفيف الصواميل والمسامير المتآكلة ، وغيرها من التطبيقات.
لا يزال فنيو إصلاح الكابلات التابعين لشركة Bell Canada يستخدمون مجموعات شعلة وقود الأسيتيلين المحمولة كأداة لحام لإغلاق وصلات غلاف الرصاص في غرف التفتيش وفي بعض المواقع الجوية.
مصباح كربيد إضاءة محمول
ينتج عن احتراق الأسيتيلين ضوءًا قويًا وساطعًا ، وقد أدى انتشار مصابيح الكربيد في كل مكان إلى تسويق الأسيتيلين في أوائل القرن العشرين. تضمنت التطبيقات الشائعة المنارات الساحلية وأضواء الشوارع والمصابيح الأمامية للسيارات والتعدين. في معظم هذه التطبيقات ، يعتبر الاشتعال المباشر من مخاطر الحريق ، وبالتالي تم استبدال الأسيتيلين ، أولاً بمصابيح متوهجة وبعد سنوات بمصابيح LED منخفضة الطاقة / عالية التجويف. ومع ذلك ، لا يزال استخدام مصابيح الأسيتيلين محدودًا في المناطق النائية أو التي يتعذر الوصول إليها وفي البلدان ذات الشبكات الكهربائية المركزية الضعيفة أو غير الموثوقة.
مشتقات البلاستيك وحمض الأكريليك
يمكن أن يكون الأسيتيلين شبه مهدرج إلى الإيثيلين ويوفر مادة خام لمختلف أنواع بلاستيك البولي إيثيلين. استخدام رئيسي آخر للأسيتيلين ، خاصة في الصين ، هو تحويله إلى مشتقات حمض الأكريليك. هذه المشتقات هي منتجات مثل ألياف الاكريليك
