Hóa HọcKhoa Học

Axetilen là gì?

Hợp chất hữu cơ axetilen là gì? Nó có những tính chất hóa học đặc trưng gì? Cách điều chế axetilen trong phòng thí nghiệm và công nghiệp. Những kiến thức này sẽ được thuvienhoidap.net giải thích chi tiết trong bài viết thuộc chủ đề hóa học này.

Hợp chất Axetilen là gì?

Axetilen là một hợp chất hydrocacbon, thuộc nhóm ankin gồm hai nguyên tử cacbon và hai nguyên tử hiđro. Kí hiệu hóa học của nó là C2H2.

C2H2 không cháy, không màu và là nhiên liệu được sử dụng rộng rãi trong hàn cắt kim loại và oxyacetylene. Nó cũng được sử dụng như một nguyên liệu thô trong tổng hợp hóa học hữu cơ như trong chất dẻo..

Axetilen thường được gọi là khí than gió hoặc khí cacbua canxi hay etyne.

Tính chất vật lý của axetilen

  • Axetilen là một chất khí không màu và rất dễ cháy ở nhiệt độ thường.
  • Acetylen tinh khiết không mùi, nhưng axetylen công nghiệp có mùi tỏi vì nó chứa các tạp chất như hydro sunfua và photphin.
  • Công thức hóa học: C2H2
  • Công thức cấu tạo: HC≡CH
  • Thuộc nhóm ankin – nhóm hydrocacbon không no.
  • Độ nóng chảy: -88 ℃
  • Điểm sôi: -84 ℃
  • Axetilen là loại khí rất độc vì được làm từ hợp chất cacbua canxi.
  • Tỷ trọng tương đối:  0,6208 (20° C)
  • Giới hạn nổ trong không khí:  2,3% -72,3%
  • Ít tan trong nước, tan trong etanol, benzen và axeton.

Tính chất hóa học của axetilen

Vì là một loại ankin nên axetilen có những phản ứng đặc trưng gồm phản ứng đốt cháy, phản ứng cộng, phản ứng thay thế kim loại… cụ thể là:

a – Phản ứng oxy hóa

Phản ứng oxi hóa hay còn gọi là phản ứng đốt cháy khí axetilen. Hiện tượng là ngọn lửa sáng, khói dày đặc, nhiệt độ ngọn lửa trong quá trình cháy rất cao (> 3000 ℃), dùng để hàn khí, cắt khí. Ngọn lửa này được gọi là ngọn lửa oxy acetylene.

Phương trình phản ứng đốt cháy của C2H4 với oxi

  • 2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O

Axetilen có thể oxi hóa bởi dung dịch thuốc tím KMnO4, có thể làm phai màu dung dịch thuốc tím.

Ví dụ axetilen tác dụng với thuốc tím 

  • C₂H₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 2CO₂ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 4H₂O

b – Phản ứng cộng của axetilen 

Axetilen có thể làm mất màu dung dịch Brom bằng phản ứng cộng.

C2H2 có thể tác dụng với Br₂, H₂, HX (hydro halogen) và các chất khác bằng phản ứng cộng.

Ví dụ phản ứng cộng của C2H4

  • C2H2 + Br2 → C2H2Br2
  • C2H2 + Cl2 → C2H2Cl2
  • C2H2 + 2H2 → C2H6

c – Axetilen tác dụng với axit 

Khí C2H2 chỉ tác dụng được với axit thuộc nhóm hydro halogen là nhóm có 1 nguyên tố hidro liên kết với nguyên tố thuộc nhóm halogen như Cl2, Br2, F, I…

Ví dụ C2H2 tác dụng với axit

  • C2H2 + HCl → C2H3Cl
  • C2H2 + HBr → C2H3Br
  • C2H2 + 2HI → C2H4I2
  • C2H2 + HF → C2H3F

d – Phản ứng thay thế kim loại

Axetilen tác dụng được với các hợp chất của kim loại bạc như AgNO3. 

Ví dụ phương trình phản ứng

  • C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 → C2Ag2 + 2NH4NO3

Chúng ta có thể sử dụng AgNO3 để nhận biết khí axetilen, khi thêm AgNO3 vào lọ chứa khí axetilen nếu có hiện tượng kết tủa vàng thì đó là khí C2H2.

e – Phản ứng axit-bazơ của axetilen

Nguyên tử hydro gắn với nguyên tử cacbon C≡C khá hoạt động và có thể dễ dàng bị thay thế bởi một kim loại để tạo ra các dẫn xuất kim loại ankyl.

Axetilen tác dụng với kim loại natri

  • C2H2 + 2Na → C2Na2 + H2

Hoặc axetilen còn phản ứng được với 2 hợp chất là NaNH2 và Cu2Cl2

  • C2H2 + NaNH2 → C2HNa + NH3
  • C2H2 + Cu2Cl2 + 2NH4OH → Cu2C2 + 2NH4Cl + 2H2O

g – Những phản ứng hóa học khác của C2H2

  • CH3COOH + C2H2 → CH3COOCHCH2
  • C2H2 + H2O → CH3COH

Cách điều chế axetilen

Có hai phương pháp điều chế khí C2H2 gồm

Phương pháp canxi cacbua

Axetilen được tạo ra nhờ tác dụng của canxi cacbua ( đất đèn) và nước.

Canxi cacbua thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm để phản ứng với nước tạo ra axetilen. 

Nguyên tắc: Canxi cacbua trải qua phản ứng thủy phân để tạo ra axetilen. 

PTPƯ: CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

Phương pháp nhiệt phân khí metan (CH4)

Đây là phương pháp điều chế axetilen trong công nghiệp ở nhiệt độ khoảng 1500° C

  • PTPƯ: 2CH4 → C2H2 + 3H2

Ứng dụng của axetilen

  • Axetilen có thể dùng để thắp sáng, hàn và cắt kim loại (ngọn lửa oxy-axetylen), đây cũng là nguyên liệu cơ bản để sản xuất axetanđehit, axit axetic, benzen, cao su tổng hợp và sợi tổng hợp.
  • Khi axetilen cháy có thể tạo ra nhiệt độ cao, nhiệt độ của ngọn lửa oxy axetylen có thể lên tới khoảng 3200 ℃, được dùng để cắt và hàn kim loại.
  • Vào cuối những năm 1800, lần đầu tiên axetilen được sử dụng để thắp sáng một ngọn đèn di động gọi là đèn khí cacbua hoặc axetilen. Loại đèn này đã được lắp đặt trên ô tô, trong nhà, trên xe đạp, … Chúng cũng được sử dụng rộng rãi bởi những người thợ mỏ.
  • Sản xuất hóa chất:  Tổng hợp hóa học là một ứng dụng chính của axetilen. Axetylen được sử dụng để sản xuất một số hợp chất vô cơ. Nó được sử dụng để tổng hợp một số vitamin như Vitamin A và E. Nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất một số thành phần của nước hoa, dung môi, sản xuất axit axetic.
  • Nhựa polyetylen, PVC và PVDF được sản xuất từ ​​etilen hoặc metan, đều có nguồn gốc từ axetylen. Một quy trình sản xuất khác bao gồm trộn axetilen với các hóa chất hoặc nguyên tố khác như clo, axit clohiđric, để tạo ra các biến thể khác nhau của nhựa như PVC, PVDF.
Back to top button