Axetilen là gì? Tất tần tật những điều cần biết về Axetilen

Axetilen là gì? Đây không chỉ là một trong những chất khí phổ biến nhất hiện nay, mà còn được ứng dụng trong đa dạng lĩnh vực từ sản xuất đến đời sống. Vậy chất khí này có tính chất, cách điều chế và ứng dụng như thế nào, có những biện pháp nào để đảm bảo an toàn khi sử dụng. Hãy cùng Đông Á tìm hiểu qua bài tổng hợp sau đây.

tat-tan-tat-nhung-dieu-can-biet-ve-axetilen

Tất tần tật những điều cần biết về Axetilen

1.Lịch sử hình thành của chất khí Axetilen

Vào năm 1836, một nhà hóa học người Anh Edmund Davy đã khám phá ra Axetilen. Khi ấy, ông gọi chất khí này là “subcarbureted hydrogen”. Tuy nhiên, sau một khoảng thời gian, chúng đã được nhận diện là hydrocacbon và hiện nay có tên là axetilen.

Theo thời gian, cách sản xuất axetilen dẫn được cải tiến. Cho đến đầu thế kỷ 20, phương pháp điều chế chất khí này bằng phản ứng giữa canxi cacbua và nước dần trở nên phổ biến. Quá trình này diễn ra, tạo ra được một lượng lớn khí axetilen, được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp.

2.Axetilen là gì?

Axetilen là một hiđrocacbon, đồng thời cũng là anki đơn giản nhất. Có tên theo hệ thống là Ethyne với công thức hóa học là C₂H₂.

Trong thực tế, chất khí này không tồn tại ở dạng khí tinh khiết mà tồn tại dưới dạng dung dịch, được ứng dụng phổ biến trong sản xuất nhiên liệu và tổng hợp các chất khác.

3.Đặc điểm cấu tạo của Axetilen

Axetilen có công thức cấu tạo là H – C ≡ C – H; viết gọn lại là: HC ≡ CH

cong-thuc-cau-tao-cua-c2h2

Công thức cấu tạo của C₂H₂

Từ công thức cấu tạo, ta có thể thấy được trong phân tử Axetilen tồn tại liên kết giữa hai nguyên tử Cacbon, được gọi là liên kết ba.

Tuy nhiên, liên kết ba này rất yếu và dễ bị đứt trong các phản ứng hóa học hữu cơ.Đây được coi là yếu tố quyết định tính chất hóa học đặc trưng của Axetilen.

4.Tính chất lý hóa đặc trưng của Axetilen

Mỗi loại hợp chất đều sở hữu những tính chất vật lý và hóa học đặc trưng riêng và Axetilen cũng vậy. Sau đây, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về những tính chất nổi bật để hiểu hơn về chất khí này nhé.

4.1.Tính chất vật lý

Axetilen được biết đến là một chất khí không màu, không mùi, thường dễ bắt cháy, ít tan trong nước và nhẹ hơn không khí. Thế nhưng, chất khí này không tồn tại dưới dạng tinh khiết hoàn toàn mà thường được để trong một dung dịch do tính không ổn định ở dạng tinh khiết.

Thông thường, C₂H₂ sẽ có khối lượng riêng là 1.097 kg m^-3 , điểm nóng chảy ở -80.8 độ C và điểm sôi ở -84 độ C.

4.2.Tính chất hóa học

Phản ứng oxi hóa (cháy)

Khi đốt C₂H₂ trong không khí, chúng sẽ cháy với ngọn lửa sáng và tỏa ra nhiều nhiệt

2C₂H₂ + 5O₂→ 4CO₂ + 2H₂O

Phản ứng cộng brom

Tương tự như etilen, C₂H₂ cũng làm mất màu dung dịch brom. Chính vì vậy, sản phẩm mới sinh ra do có liên kết đôi trong phân tử,có thể cộng thêm một phân tử brom nữa:

HC ≡ CH (k) + Br – Br (dd) → Br – CH ≡ CH – Br (l)

Br – CH ≡ CH – Br (l) + Br – Br (dd) → Br₂CH – CHBr₂

Bên cạnh đó, Axetilen còn phản ứng cộng với hidro cùng một vài chất khác trong những điều kiện thích hợp.

CH ≡ CH + 2H₂ → CH₃ – CH₃ (Ni, to)

CH ≡ CH + H₂ → CH₂ = CH₂ (Pb/PbCO₃)

CH ≡ CH + HCl → CH₂ = CH – Cl (HgCl₂, to: 150 - 200 oC)

CH₂= CH – Cl + HCl → CH₃ – CHCl₂

Phản ứng trùng hợp

Giống như ankin, C₂H₂ cũng có liên kết pi nên chúng có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp để tạo ra polyme.
Hai phân tử axetilen có thể hợp lại với nhau để tạo ra vinylaxetilen

2CH ≡ CH CH₂ → CH – C ≡ CH

Phản ứng hiđrat hóa

Axetilen có phản ứng cộng nước

HC ≡ CH + H – OH → [CH₂ = CH – OH] → CH₃ – CH = O

5.Hướng dẫn điều chế chất khí Axetilen

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để điều chế C₂H₂, tuy nhiên, người ta thường ưu tiên sử dụng 3 phương pháp sau đây:

phuong-phap-dieu-che

Phương pháp điều chế

5.1.Điều chế bằng phản ứng của canxi cacbua và nước

Đối với phương pháp cho canxi cacbua phản ứng với nước, tạo ra hydroxit canxi và axetilen, quá trình này thường được thực hiện trong bình chứa kín đáo, kiểm soát nhiệt độ và áp suất.

CaC₂+2H₂O→C₂H₂+Ca(OH)₂

5.2.Trong phòng thí nghiệm

Cho canxi cacbua (CaC₂) tác dụng với nước, phương trình này tỏa nhiều nhiệt nên hàm lượng canxi cacbua chứa nhiều tạp chất, vì vậy axetilen sinh ra không tinh khiết cho lắm.

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

Sử dụng cacbon phản ứng với hidro trong điều kiện có hồ quang điện tạo ra C2H2:

2C + H₂ → C₂H₂

Phương pháp nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao và làm lạnh nhanh sau đó

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ (1500 oC)

huong-dan-phuong-phap-dieu-che-trong-phong-thi-nghiem

Hướng dẫn phương pháp điều chế trong phòng thí nghiệm

5.3 Điều chế trong công nghiệp

Khi điều chế Axetilen trong công nghiệp, người ta thường sử dụng phương pháp nhiệ phân metan ở nhiệt độ 15000 độ C. Do nhiệt độ sôi của C₂H₂ là -75 độ C nên hóa chất này dễ dàng bị tách khỏi hỗn hợp với hidro.

Phản ứng nhiệt phân metan : 2CH₄→ C₂H₂ + 3H_²
Cho cacbon tác dụng với hiđro khi có hồ quang điện: 2C + H₂ (cung) → C₂H₂
Điều chế C₂H₂từ Ag₂C: 2HCl + Ag₂C → 2 AgCl + C₂H₂
Phản ứng giữa canxi cacbua vài axit sunfuric: CaC₂ + H₂SO₄ → C₂H₂ + CaSO₄

6.Axetilen đóng vai trò như thế nào trong cuộc sống?

Axetilen được ứng dụng phổ biến trong đời sống, đặc biệt là trong xây dựng và các ngành công nghiệp sản xuất.

Ứng dụng trong hàn xì:

ung-dung-pho-bien-trong-han-xi

Ứng dụng phổ biến trong hàn xì

Axetilen được ứng dụng trong hàn cắt kim loại, đóng vai trò là một thành phần trong đèn oxi.
Giúp cho quá trình xây dựng và lắp ráp, sử dụng và uốn cắt kim loại trong quá trình xây dựng trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.

Ứng dụng trong công nghiệp:

C₂H₂ là một trong những nguyên liệu sản xuất các hóa chất quan trọng như poli, dùng để sản xuất axit axetic, cao su và nhiều loại hóa chất khác.
Ngoài ra, Axetilen còn được dùng làm nguyên liệu sản xuất các monome, sau đó được ứng dụng để chế tạo sợi tổng hợp, cao su, muội than và các polime khác,...
Không chỉ vậy, chất khí này còn được sử dụng để sản xuất rượu etylic,..

7.Những lưu ý cần biết khi sử dụng Axetilen

Để đảm bảo an toàn sức khỏe cũng như đạt hiệu quả cao khi sử dụng, bạn cần nắm được các mối nguy hiểm tiềm ẩn cũng biện pháp bảo quản và xử lý Axetilen.

7.1.Axetilen nguy hiểm thế nào?

Theo như nghiên cứu thì Axetilen được nhận định là một chất không gây độc hại đến con người nếu sử dụng ở ngưỡng cho phép. Tuy nhiên, nếu vượt quá mức cho phép, C₂H₂ có thể gây một số ảnh hưởng trực tiếp đến cơ thể con người như:

Khi hít phải khí C₂H₂ sẽ xuất hiện những triệu chứng như buồn nôn, khó thở, đau ngực, nhức đầu, đi loạng choạng, ngạt thở, da tái, đau phổi và hôn mê.
Trong trường hợp da tiếp xúc với chất khí này có thể bị phát ban.
Ngoài ra, nếu sử dụng không đúng cách có thể gây một vài hậu quả nghiêm trọng như dễ cháy nổ nên cần được bảo quản và sử dụng cần thận.
Đối với Axetilen có nồng độ trong không khí từ 2,55 trở lên có thể gây cháy nổ.

7.2.Bảo quản khí axetilen an toàn

Bảo quản C₂H₂ ở những khu vực riêng, thoáng mát, khô thoáng, tránh xa các nguồn nhiệt, nguồn bắt cháy,..
Khu vực bảo quản cần có rào chắn che đậy và đặt bảng hiệu cảnh báo.
Hạn chế những hư hại vật lý.
Trang bị đầy đủ đồ bảo hộ như quần áo bảo hộ, khẩu trang, kính, găng tay,...

Trên đây là những kiến thức xung quanh về Axetilen là gì mà Đông Á đã tổng hợp được. Hy vọng, bài viết này sẽ giúp bạn đọc hiểu hơn về chất khí này, đồng thời có thêm những kiến thức bổ ích và ứng dụng chúng trong thực tiễn. Ngoài ra tránh được những sự cố, mối nguy hiểm tiềm tàng và bảo vệ an toàn cho bản thân, cùng những người xung quanh.