乙炔


乙炔


乙炔,俗稱風煤、電石氣、電土,是炔烴化合物系列中體積最小的一員,主要作工業用途,特別是燒焊金屬方面。


乙炔是於1836年被英國科學家艾德蒙•戴維(Edmund Davy)發現,化學式為C2H2,有一個如下圖所示的直線型結構:

H - C ≡ C - H


乙炔在室溫下是一種無色、極易燃的氣體。純乙炔是無臭的,但工業用乙炔由於含有硫化氫、磷化氫等雜質,而有一股大蒜的氣味。乙炔的化學能主要貯存於它的三鍵中。


在攝氏400度以上, 乙炔會聚合生成乙烯基乙炔(C₄H₄)和苯(C₆H₆)。在攝氏900度以上則會形成炭黑。


碳酸鈣(石灰岩)和煤炭是生產乙炔的主要原料。首先,碳酸鈣會被轉化為氧化鈣,煤炭則被轉化為焦炭。然後氧化鈣和焦炭會發生反應形成碳化鈣和一氧化碳:

CaO 3C → CaC₂ CO


碳化鈣加水會形成乙炔和氫氧化鈣:CaC₂2H₂O → C₂H₂↑ Ca(OH)₂


用途


每年,大約百分之80在美國生產的乙炔是用作製造其他化學品的。剩餘的則主要被用於乙炔銲接。在氧氣中燃燒乙炔可以形成攝氏3300度的火焰,釋放出每克11800焦耳的能量。


乙炔也被用於碳化物燈。以前,碳化物燈是在汽車和礦工用的燈。現在還有一些山洞探索者使用碳化物燈。碳化物燈是利用把碳化鈣加水燃燒形成乙炔時的火焰照明。


現在,乙炔是用於鐵的滲碳(硬化)過程的。在過去十年的研究發現乙炔是最適合這用途的碳氫化合物。


乙炔具硝化、反硝化抑制作用。


化學性質


氧化


  • 1.可燃性:2CH≡CH 5O₂→4CO2 2H₂O
  • 現象:火焰明亮、帶濃煙 , 燃燒時火焰溫度很高(>3000℃),用於氣焊和氣割。其火焰稱為氧炔焰。
  • 2.被KMnO4氧化:能使紫色酸性高錳酸鉀溶液褪色。
  • C₂H₂ 2KMnO₄ 3H₂SO₄→2CO2K₂SO₄ 2MnSO₄ 4H₂O

加成


  • 與水、鹵素單質、鹵化氫等加成。
  • 與H2加成:CH≡CH H₂ → CH₂=CH₂
  • 與HCl的加成:CH≡CH HCl →CH₂=CHCl
  • 並可以自身加成生成苯。

加聚


與乙烯相比易生成低聚物,例如乙烯基乙炔,在特定催化劑條件下生成聚乙炔。



安全


由於三鍵中的化學能,乙炔在壓力超過100 kPa下會發生分解反應,此反應為放熱反應,因此可引發劇烈的爆炸。液態或固態乙炔也會發生相同的分解反應,因此高壓乙炔必須溶解在丙酮或二甲基甲醯胺中,並置於含有多孔性材質(Agamassan)的鋼瓶中儲存。



水果催熟


碳化鈣俗稱電石(calcium carbide),在接觸到水或潮濕的空氣時會產生乙炔氣(acetylene),乙炔和乙烯同樣有催熟效果,只是其活性只有乙烯約三千分之一而己。電石催熟,操作簡單,但其用量無法正確的掌握,因電石在催熟48小時以後仍然無法完全溶解,使用者大都只憑經驗使用,且果實在靠近電石的地方容易有灼傷的現象發生。電石催熟的方法為將紙箱內層敷上水泥紙,後將電石以報紙包上置於紙箱之最下層,電石的用量約200公克配20公斤果實,再將硬熟的果實置於箱內後以水泥紙包紮密封,不可漏氣。紙箱之上方以棉被或布袋覆蓋,視品種之不同,經48~72小時後即可完成催熟的作業,催熟率可達90%以上。此種方法效果穩定,適用於小量果實之催熟處理。如數量多時,可以透氣之塑膠籠盛裝硬熟果,地面墊上水泥柱或木材數支,其尺寸約12*15公分.長度不拘,將電石以報紙包紮置於兩支水泥柱之中問,後將盛裝的硬熟果籠置於柱上,高度三層籠高(約120公分),依序排列,四周以棉被或布袋或催熟專用之催熟被覆蓋,必須注意覆蓋得密不通風,但切忌使用不透氣的資材如塑膠布類覆蓋,以免妨礙水分之蒸發而影響催熟之效果,如此視品種及成熟度之不同,經48~72小時之催熟後即可達到轉色、軟熟而具有商品價值。



乙炔
IUPAC名Ethyne

識別
CAS號74-86-2
SMILES

性質
化學式C₂H₂
摩爾質量26.0373 g•mol⁻¹
密度1.09670 g/L (氣)
熔點-81.8 °C (189K 升華)
沸點-84° C

危險性
NFPA 704

inf00005_20210712_153620_6BUT.png

4

1

3

相關物質
相關取代物磷雜乙炔

若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。