Acetylen (etyn) – wzór, otrzymywanie, zastosowanie

Acetylen, inaczej etyn to dość popularny w szeroko pojmowanym przemyśle łatwopalny gaz, którego zastosowanie jest bardzo spore. Niemniej gaz ten uznawany jest za szkodliwy dla zdrowia, a nieumiejętne posługiwanie się nim, może doprowadzić nawet do wybuchu. W niniejszym artykule sprawdzimy, jakie są właściwości i zastosowanie acetylenu oraz w jaki sposób jest otrzymywany na skalę przemysłową.

Acetylen (etyn) – informacje ogólne

Acetylen (inaczej etyn, ang. acetylene) to organiczny związek chemiczny, o wzorze chemicznym C₂H₂. Jest to najprostszy węglowodór nienasycony z szeregu homologicznego alkinów. Ten łatwopalny gaz został odkryty w 1836 roku przez przez angielskiego chemika Edmunda Davy’ego. Na skalę przemysłową zaczęto produkować go później i przyczynił się do tego niemiecki chemik – Friedrich Wöhler, który odkrył węglik wapnia. Obecnie acetylen wykorzystuje się głównie w wielu gałęziach przemysłu.

Właściwości

Czysty acetylen to bezwonny i bezbarwny gaz, słabo rozpuszczalny w wodzie. Techniczny acetylen (zanieczyszczony związkami siarki i fosforu) posiada specyficzny zapach, zbliżony do zapachu czosnku. Dobrze rozpuszcza się w acetonie.

W normalnych warunkach ciśnienia atmosferycznego, acetylen nie występuje w stanie ciekłym i nie posiada temperatury topnienia. Punkt potrójny* na wykresie fazowym obejmuje temperaturę −80,8 °C i ciśnienie 1,27 atm. W niższych temperaturach poniżej punktu potrójnego, acetylen w formie stałej może sublimować (przemieniać się w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego). Punkt sublimacji w warunkach ciśnienia atmosferycznego pojawia się w temp. −84,0 °C.

Wzór sumaryczny	C₂H₂
Masa molowa	26,04 g/mol
Gęstość (w stanie gazowym)	0,0011772 g/cm³ (w temp. 0 °C, ciśn. 1013 hPa)
Gęstość (w stanie stałym)	0,729 g/cm³ (temp. sublimacji)
Rozpuszczalność w wodzie	1185 mg/l (w temp. 20 °C)
Temperatura sublimacji	−83,8 °C
Punkt potrójny*	−80,6 °C (ciśn. 128,2 kPa)
Lepkość	10,4 μPa·s (w temp. 27 °C)
Prężność pary	42,473 bar (w temp. 20 °C)
Temperatura samozapłonu	305 °C

Otrzymywanie

Acetylen może być pozyskiwany na wiele sposobów. Najprostszym z nich jest hydroliza węgliku wapnia:

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

Innym sposobem na pozyskanie acetylenu jest piroliza metanu CH₄ (w temp. 2000 °C):

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂

Alternatywnie etyn wydziela się podczas eliminacji fluorowca:

C₂H₂Cl₂ + Zn → C₂H₂ + ZnCl₂

Zastosowanie

Acetylen znalazł zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Wykorzystywany jest m.in.:

w palnikach acetylenowo-tlenowych do spawania i cięcia metali (temperatura spalania wynosi wtedy 3330 °C i uwalniana jest energia rzędu 11,8 kJ/g);
w lampach acetylenowych, tzw. karbidówkach;
do produkcji tworzyw sztucznych;
do narkozy w formie narcylenu (wyłącznie acetylen o wysokiej czystości);

Acetylen magazynuje się i transportuje w stalowych butlach pod ciśnieniem 1,2 MPa. Nie jest on jednak luźno wtłaczany do komory butli, lecz przechowywany w postaci roztworu w acetonie, który zanurzony jest wewnątrz porowatej masy (ang. agamassan). Bezpieczne ciśnienie maksymalne, pod którym może być składowany acetylen wynosi 101 kPa.

Uwaga! Miedź przyspiesza rozkład acetylenu. Z tego powodu, gaz ten nie powinien być transportowany miedzianymi rurami.

Z racji wysokiej temperatury spalania, acetylen uplasował się na 3. miejscu w rankingu najgorętszych płomieni pochodzenia naturalnego, zaraz po dicyjanoacetylenie (płomień spalania o temp. 4990 °C) i cyjanie (płomień spalania o temp. 4525 °C).

Szkodliwość i wpływ na zdrowie

Acetylen nie jest gazem szczególnie trującym, niemniej jednak kwalifikowany jest do substancji duszących fizycznie, ponieważ wypiera tlen z powietrza (wywołuje hipoksję). Bardziej szkodliwy dla zdrowia jest acetylen uwalniany na skutek hydrolizy karbidu, podczas której może zawierać toksyczne zanieczyszczenia – fosforowodór i arsenowodór. W niektórych warunkach może reagować egzotermicznie, powodując rozpad do szkodliwego benzenu czy winyloacetylenu. Podgrzany lub silnie sprężony (np. na skutej fali uderzeniowej) ulega rozpadowi w sposób wybuchowy (ciśnienie par przekracza 29 psi).

Ile kosztuje acetylen?

Za 4 kg acetylenu w butli trzeba zapłacić ok. 410 zł brutto.

Identyfikacja

Numer CAS	74-86-2
ChEBI	CHEBI:27518
ChEMBL	ChEMBL116336
ChemSpider	6086
ECHA InfoCard	100.000.743
Numer EC	200-816-9
KEGG	C01548
PubChem	6326
RTECS	AO9600000
UNII	OC7TV75O83