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 |
* – stan, w którym dana substancja może istnieć w trzech fazach termodynamicznych równocześnie w równowadze termodynamicznej.
Sprawdź również informacje o innych substancjach:
źródła:
- https://pl.wikipedia.org/wiki/Etyn
- https://en.wikipedia.org/wiki/Acetylene
zdjęcie w tle: unsplash.com