Asetilen haqida, Kimyoviy Xossalari, Sintezi
Asetilen (etin, C₂H₂) eng oddiy alkinlar qatoriga kiruvchi organik birikma bo‘lib, uglerod-uglerod orasida uch bog' mavjud bo‘lgan molekulalar oilasining birinchi vakilidir. Ushbu birikma 1836-yilda ingliz kimyogari Edmund Davy tomonidan kashf etilgan bo‘lib, o‘sha paytdan beri sanoat va ilmiy tadqiqotlarda muhim o‘rin tutib kelmoqda. Asetilenning o‘ziga xos xususiyatlari, xususan, yuqori reaktivligi va yonuvchanligi uni kimyoviy sintezda va metallni payvandlashda keng qo‘llaniladigan moddaga aylantirgan. Ushbu maqolada asetilenning fizik-kimyoviy xossalari, ishlab chiqarish usullari, qo‘llanilishi va xavfsizlik choralari batafsil ko‘rib chiqiladi.
| Asetilen | |||
|---|---|---|---|
|
|||
|
|||
| Umumiy | |||
| Sistematik nomlanishi | Etin | ||
| An'anaviy nomlari | Asetilen | ||
| Kimyoviy formula | C2H2 | ||
| Ratsion formula | HC ≡ CH | ||
| Fizik xususiyatlari | |||
| Holati | Gaz | ||
| Molyar massa | 26,038 [1] g/mol | ||
| Zichlik | 1,0896 g/l | ||
| Ionizatsiya energiyasi | 11,4 eV [2] [3] | ||
| Termal xususiyatlari | |||
| Harorat | |||
| • Eritilish harorati | -80,8 1277 mm Hg °C | ||
| • Sublyatsiya | −83,9 °C [2] | ||
| • Qaynash harorati | −83,6 °C | ||
| • Avtoyonish harorati | 335 °C | ||
| Portlash chegaralari | 2,5 ob.% [2] | ||
| Uch nuqta | −80,55 | ||
| Kritik nuqta | 35,2°C; 6,4 MPa | ||
| Mol. issiqlik sig'imi | 44,036 J/(mol·K) | ||
| Entalpiya | |||
| • (hosil bo‘lish) issiqlik effekti | +226,88 kJ/mol | ||
| • Yonish entalpiyasi | –1302 kJ/mol | ||
| Bug' bosimi | 4 478 565 Pa [2] | ||
| Kimyoviy xususiyatlari | |||
Kislota dissotsiatsiyasi konstantasi
pKa
|
25 | ||
| Erishuvchanlik | |||
| • suvda | kam eriydigan | ||
| • etanolda | kam eriydigan | ||
| Struktura | |||
| Gibridizatsiya | sp-gibridizatsiya | ||
| Elektr dipol momenti | 0 C·m [3] | ||
| Klassifikatsiya | |||
| CAS raqami | 74-86-2 | ||
| PubChem | 6326 | ||
| EINECS raqami | 200-816-9 | ||
| SMILES |
ko'rsatish
|
||
| InChI |
ko'rsatish
|
||
| RTECS | AO9600000 | ||
| ChEBI | 27518 | ||
| UNO raqami | 1001 | ||
| ChemSpider | 6086 | ||
| Xavfsizlik | |||
| ECB piktogrammalari |
|
||
| NFPA 704 | |||
| Keltirilgan ma'lumotlar standart sharoitlar (25 °C, 100 kPa) uchun keltirilgan. | |||
Kimyoviy Tuzilishi va Fizik Xossalari
Asetilenning molekulyar formulasi C₂H₂ bo‘lib, uning tuzilishi ikkita uglerod atomi o‘rtasidagi uch bog' (bir sigma va ikkita π bog') va har bir uglerod atomiga bog‘langan bitta vodorod atomidan iborat. Uch bog' tufayli asetilen yuqori energiyaga ega va reaktiv xususiyatga ega. Molekulaning uzunligi taxminan 120 pm (C≡C bog'da) va 106 pm (C-H bog'da) ni tashkil qiladi. Asetilenning molekulyar geometriyasi chiziqli bo‘lib, bu uning sp-gibridlanishi bilan izohlanadi.
Fizik xususiyatlarga kelsak, asetilen rangsiz gaz bo‘lib, sof holatda ozgina yoqimli hidga ega. Biroq, sanoatda ishlab chiqarilgan asetilen ko‘pincha fosfin (PH₃) va boshqa aralashmalar tufayli o‘tkir, sarimsoqqa o‘xshash hidga ega bo‘ladi. Uning erish nuqtasi -80,8°C, qaynash nuqtasi esa -84,0°C (standart sharoitlarda sublimatsiya qiladi). Asetilenning zichligi 1,097 g/L (0°C va 1 atm da) bo‘lib, u havodan biroz engilroqdir.
Kimyoviy Xossalari
Kimyoviy jihatdan asetilen yuqori reaktivlikka ega. Uch bog' uning elektrofilik qo‘shilish reaksiyalarida ishtirok etishini osonlashtiradi. Masalan, asetilen galogenlar, vodorod yoki suv bilan reaksiyaga kirishib, turli xil hosilalar (masalan, vinil xlorid yoki asetaldehid) hosil qilishi mumkin. Bundan tashqari, asetilen kislotali xususiyatga ega bo‘lib, metallar bilan reaksiyaga kirishganda asetilidlar (masalan, Cu₂C₂ yoki Ag₂C₂) hosil qiladi. Ushbu xossalari uni organik sintezda muhim oraliq modda sifatida qo‘llash imkonini beradi.
1. Qo‘shilish reaksiyalari:
a) Galogenlar bilan:
- C₂H₂ + Br₂ → C₂H₂Br₂ (1 molekula qo‘shilganda)
- C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄ (to‘liq to‘yinganda)
b) Vodorod bilan:
- C₂H₂ + H₂ → C₂H₄ (eten hosil bo‘ladi)
- C₂H₂ + 2H₂ → C₂H₆ (etan hosil bo‘ladi)
c) Gidrogen halogenidlar bilan:
- C₂H₂ + HCl → C₂H₃Cl
- C₂H₂ + 2HCl → C₂H₄Cl₂
2. Oksidlanish reaksiyalari:
a) Yonish:
- C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O (to‘liq yonish)
- C₂H₂ + 3O₂ → 4CO + 2H₂O (to‘liq bo‘lmagan yonish)
3. Polimerlanish reaksiyasi:
- C₂H₂ → C₆H₆ (benzol hosil bo‘ladi)
4. Ishqoriy metall bilan reaksiyasi:
- C₂H₂ + 2Na → C₂Na₂ + H₂ ↑ (natriy atsetilid hosil bo‘ladi)
5. Suv bilan reaksiyasi (gidratatsiya, Hg²⁺ ishtirokida):
- C₂H₂ + H₂O → CH₃CHO
(atsetaldegid hosil bo‘ladi, oraliq mahsulot – vinil spirti)
Ishlab Chiqarish Usullari
Asetilenning sanoat miqyosida ishlab chiqarilishi asosan ikkita usulga asoslanadi: kalsiy karbid (CaC₂) bilan suvning reaksiyasi va metanning pirolizi.
Kalsiy Karbid Usuli: Bu usul eng keng tarqalgan bo‘lib, quyidagi reaksiya orqali amalga oshiriladi:
CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂
Kalsiy karbid ko‘mir va ohaktoshdan yuqori haroratlarda (taxminan 2000°C) ishlab chiqariladi. Keyinchalik, karbid suv bilan reaksiyaga kirishganda asetilen gazini hosil qiladi. Ushbu usulning afzalligi soddaligi va arzonligidadir, ammo hosil bo‘lgan asetilen ko‘pincha aralashmalar (masalan, H₂S yoki PH₃) bilan ifloslanadi, bu qo‘shimcha tozalashni talab qiladi.
Metan Pirolizi: Bu usul neft-kimyo sanoatida qo‘llaniladi va metan (CH₄) molekulalarini yuqori haroratlarda (1000-1500°C) termik parchalash orqali asetilen hosil qiladi:
2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂
Ushbu jarayon energiya talabchan bo‘lib, ko‘pincha plazma yoki elektr yoyi yordamida amalga oshiriladi. Metan pirolizi toza asetilen ishlab chiqarish uchun samarali bo‘lsa-da, uning iqtisodiy samaradorligi kalsiy karbid usuliga nisbatan pastroqdir.
Qo‘llanilishi
Asetilenning keng qo‘llanilishi uning yonuvchanligi, reaktivligi va sintez qobiliyatiga bog‘liq. Quyida asosiy qo‘llanilish sohalari keltirilgan:
Metallni Payvandlash va Kesish: Asetilen kislorod bilan birgalikda yonib, 3200-3500°C gacha bo‘lgan olov hosil qiladi. Bu oksiasetilen payvandlash deb ataladi va po‘lat konstruktsiyalarni birlashtirish yoki kesishda keng qo‘llaniladi. Ushbu jarayon yuqori harorat va aniqlikni talab qiladigan sohalarda muhim ahamiyatga ega.
Organik Sintez: Asetilen vinil xlorid (plastik ishlab chiqarish uchun), akrilonitril (sintetik tolalar uchun) va asetaldehid kabi muhim kimyoviy moddalar sintezida xom ashyo sifatida ishlatiladi. Uning reaktivligi uni polimerlar va boshqa organik birikmalar ishlab chiqarishda asosiy komponentga aylantiradi.
Yoritish: Tarixiy jihatdan asetilen karbid chiroqlarda yoritish uchun ishlatilgan. Hozirda bu qo‘llanilishi kamaygan bo‘lsa-da, ba’zi maxsus sharoitlarda (masalan, g‘orlarda) hali ham foydalaniladi.
Xavfsizlik Jihatlari
Asetilenning yuqori yonuvchanligi va portlovchi xususiyatlari uni ishlatishda maxsus ehtiyot choralarni talab qiladi. Uning portlash chegarasi havoda 2,5% dan 82% gacha bo‘lib, bu juda keng diapazonni qamrab oladi. Bundan tashqari, asetilen 2,5 MPa dan yuqori bosimda o‘z-o‘zidan parchalanishi mumkin, bu esa uni siqilgan gaz sifatida saqlashni qiyinlashtiradi. Shu sababli, asetilen odatda aseton yoki dimetilformamid (DMF) kabi erituvchilarga singdirilgan holda maxsus silindrlarda saqlanadi.
Asetilen bilan ishlashda yong‘in xavfini kamaytirish uchun ventilyatsiya, olov manbalaridan saqlanish va mos keluvchi materiallardan foydalanish zarur. Mis va kumush kabi metallar bilan aloqa qilish asetilidlar hosil qilishi mumkin, bu esa portlash xavfini oshiradi.
Xulosa
Asetilen kimyoviy va sanoat sohasida muhim o‘rin tutuvchi ko‘p qirrali birikma hisoblanadi. Uning o‘ziga xos uch aloqali tuzilishi va reaktivligi organik sintezda, shuningdek, metallni qayta ishlashda keng qo‘llanilishini ta’minlaydi. Biroq, uning xavfli xususiyatlari tufayli foydalanishda qat’iy xavfsizlik qoidalariga rioya qilish zarur. Kelajakda asetilen ishlab chiqarishning yanada samarali va ekologik toza usullari ishlab chiqilishi ushbu moddaning qo‘llanilish doirasini kengaytirishi mumkin.
Adabiyotlar
- Cotton, F. A., & Wilkinson, G. (1988). Advanced Inorganic Chemistry. Wiley.
- McMurry, J. (2011). Organic Chemistry. Brooks/Cole.
- Atkins, P., & de Paula, J. (2010). Physical Chemistry. Oxford University Press.