Ацетилен

Ацетилен, С₂Н₂. Молек. вес 26. А. по своим физич. свойствам представляет собой бесцветный газ, в чистом состоянии обладающий слабым своеобразным запахом; несколько легче воздуха (уд. в 0,9056). 1 л А. весит ок. 1,17 г. Растворим в воде, в е и очень легко, под давлением, в ацетоне; 1 объём ацетона растворяет под давлением 12 atm ок. 300 объёмов А.; жидкость при этом сильно увеличивается в объёме. А. при 25° и 94 atm сгущается в бесцветную легко подвижную жидкость, кипящую под атмосфер давл. при —83°,8, уд. в 0,451; t°_Kpum. +37°, крит. давление 68 atm. При дальнейшем охлаждении жидкого А. он застывает в белую снегообразную массу. Так как t°iы. лежит очень близко к t°Kun., то такой твердый А. испаряется, не плавясь, — возгоняется. Химически А. представляет собой непредельный углеводород, являющийся первым членом гомологического ряда аналогичных углеводородов. Все они характеризуются присутствием в частице так называемым тройной связи между углеродными атомами и имеют общую формулу С_ПН_2П—г (п=2,3,4,.). Строение А. изображается ф-лой СН · СН. Согласно представлениям, развиваемым в органическ. химии, такого рода соединения являются менее прочными, чем соединения предельные, не содержащие кратных связей (двойной или, как в А., тройной). Эти соединения являются эндотермическими. Образование А. может быть изображено следующим ур-ием: 2 С + 2 Н=С₂Н₂—61 cal. А., подобно всем эндотермич. соединениям, может при подходящих условиях разлагаться со ом. Однако при обыкновенном давлении он безопасен и получает свойства чатого вещества лишь при повышении давления свыше 2 atm или в жидком виде. Смеси А. с инертными газами или его растворы значительно более безопасны. А. горит светящимся и коптящим пламенем на воздухе. При полном горении 1 объём А. дает 2 объёма двуокиси углерода и 1 объём водяных паров. Для полного сгорания 1 объёма А. теоретически требуется 2,5 объёма кислорода или 12,5 объёма воздуха. Молекулярная теплота горения А. 312,9 cal. при постоянном давлении. 1 л А. при 0° и 760 миллиметров имеет теплотворную способность 14100 cal. Температура светящегося пламени около 1 900°; t° горения смеси 0,6 объёма А. и 1 объёма кислорода (обычное соот ношение при автогенной сварке) ок. 2400°; t° вспышки смесей А. с воздухом и кислородом лежит в пределах 400—500°. При t° 650—800° А. отчасти распадается на элементы, отчасти полимеризуется с образованием жидких и твердых углеводородов. При t° выше 1 500° образуются этилен и этан.

Смеси А. с кислородом и воздухом крайне чаты. Смеси с воздухом, содержащие больше 5 и меньше 80% А., ают от пламени, электрич. искры и тому подобное. Как непредельное соединение А. характеризуется способностью к реакциям присоединения. Галоиды (хлор, бром) энергично взаимодействуют с А., в виду чего реакцию приходится вести в растворах, с образованием галоидопроизводных углеводородов: этана и этилена. Йодистый и бромистый водород также прямо присоединяются к А. Присоединение хлорноватистой кислоты (НСЮ) даже в водных растворах может сопровождаться ом. Разведенные водные растворы гипохлоритов (солей хлорноватистой к-ты, например белильная известь) почти не действуют на А., концентрированные—реагируют бурно. Сухая белильная известь на холоду действует лишь на примеси технического А., чем и пользуются для его очистки, но всегда с добавкой избытка щелочей (чтобы избежать возможности образования чатых соединений). А. может в присутствии катализаторов (Ni) присоединять водород, образуя этилен, этан и ряд жидких углеводородов. Азотная к-та окисляет А.; при этом частью идет присоединение воды и нитрация; иек-рые из получающихся продуктов чаты. Щелочные растворы перманганата калия окисляют А. до угольного ангидрида, частью до муравьиной и щавелевой к-ты. При действии на А. хромовой кислоты образуются ацетальдегид и уксусная к-та. Водные растворы хромовой кислоты на А. не действуют, чем можно пользоваться для очистки технич. А. При пропускании А. в смеси с аммиаком над окисью алюминия получаются при t° 300—400° пирролы и пиридиновые основания (А. Чичибабин). При пропускании А. над/пиритом (серный колчедан) "образуются тиофен и его гомологи (Штейнкопф). А. присоединяет элементы воды с образованием ацетальдегида при пропускании его в серную к-ту, содержащую соли окиси ртути (Кучеров). Характерна для А. его способность образовывать нерастворимые в воде осадки производных меди, серебра и некоторых других металлов. Красный осадок ацетилени-стой меди (состава ССи₂, иногда ССп₂-Н₂0) получается при пропускании А. через растворы (нейтральные) медных солей или через аммиачный раствор окиси меди. В сухом виде осадок ает от ничтояшых причин. Аналогично образуются ацетили-ды серебра и ртути. Влажный А. в присутствии аммиака (технич. А.) действует и на металлич. медь. На соли железа, никеля, кобальта, свинца, кадмия, платины, цинка и олова А. не действует. Металлич. производные меди, серебра и ртути разлагаются к-тами, выделяя обратно А. Производным А. является и т. н. карбид кальция СаС₂; этот ацетилид кальция легко разлагается уже водой с образованием А. и гидрата окиси кальция. Карбид получается сплавлением в электрической печи ( ~ 3 000°) извести и угля. Эта реакция воспроизводится теперь в большом масштабе технически, и этот карбид служит источником технического ацетилена.

Синтетически А. был получен впервые Вертело; он помещал вольтову дугу, образованную между угольными электродами, в атмосферу водорода. А. часто образуется при пирогенных процессах из более сложных соединений. Технически А. теперь получают, как выше сказано, разложением карбида кальция водой.

С момента появления карбида в 1895 г. как массового продукта А. предсказывали блестящее будущее. Считали, что он сможет вытеснить светильный газ из обихода. Это не оправдалось. Причины лежали в неприятных свойствах А.: его чатости, способности давать соединения с медью как материалом арматуры, отвратительном запахе и ядовитости примесей технич. А. Кроме того, устройство горелок требовало особой их конструкции. А. горит блестящим и некоптящим пламенем лишь в том случае, если он поступает в воздух под нек-рым давлением и если устройство насадок у горелок обеспечивает возможность достаточного смешения с воздухом, а также если в такой насадке не образуются продукты распада (графит) или полимеризации А. под влиянием высокой t°. Эта проблема разрешена, по ацетиленовым освещением пользуются лишь для установок малого размера или переносного типа. Высокая t° и малый объём ацетиленокислородного пламени обусловили широкое применение А. для т. н. автогенной сварки (смотрите). Перед мировой войной в Германии не менее 30—40% карбида шло на эту отрасль применения А.

В собственно хим. промышленности широко пропагандировались и получили распространение некоторые галоидопроизвод- ные, получаемые из А. и хлора. Это—жидкости, превосходно растворяющие жиры, смолы и т. и. вещества, негорючие, с малой теплотой парообразования; они с успехом заменяют огнеопасные бензины и эфир для целей экстракции упомянутых веществ. Проще всего получить первоначально тетра-хлорэтилен, обладающий, однако, нек-рыми практически неудобными свойствами (реагирует со щелочами и действует в присутствии воды на железо); поэтому нагреванием с известковым молоком этот продукт превращают в трихлорэтилен С₂НС1₃—жидкость с t°Kun. 85°, индифферент. даже в присутствии воды пр отношению к железу, меди, свинцу, цинку и олову. Довоенное перепроизводство хлора нашло в этих продуктах новый способ реализации на рынке избыточного хлора. Вздорожание продуктов сухой перегонки дерева, в частности уксусной кислоты, необходимой для синтеза индиго (через феиилглицин из анилина и хлоруксусной кислоты), вызвало применение трихлорэтилена для замены уксусной кислоты в этой отрасли синтеза красителей. Нагреванием трихлорэтилена с ал-

коголятом натрия получался дихлорвини-ловый эфир по схеме: C₂HCl₃+NaOC₂H₆=NaCl+C₂HCl₂OC₂H₅. Нагреванием с водой этого последнего получался хлоруксусный эфир:

С₂НС1₂ОС₂Н₆ + ILO=НС1 + С1СН₂СООС₂Н₅.

В послевоенные годы начинает приобретать все большее значение следующий цикл реакций. Пропускание А. в горячую 6 %-ную серную к-ту, содержащую соли окиси ртути (реакция Кучерова), дает уксусный альдегид по реакции: C₂H_a-fH₂0=CH₈-CH0. Альдегид можно окислить кислородом воздуха, растворив его в готовой уксусной к-те; окисление идет в присутствии небольших количеств марганцовых солей. Получается синтетич. уксусная к-та СН₃· СНО + О== СН₃СООН. Можно конденсировать две частицы альдегида в одну частицу уксусного эфира (реакция Тищенко) в присутствии голята алюминия: 2 СН₃· СНО== СН₃СООС₂Н_Б. Как видно, все эти реакции, в сущности, нуждаются лишь в дешевом А., ибо остальные исходные материалы— вода и кислород воздуха—ничего не стоят, катализаторы Hie регенерируются в процессе работы. Вопрос возможности конкуренции уксусной к-ты, полученной этим способом, с уксусной к-той, получаемой при сухой перегонке дерева,—это вопрос дешевизны А. или, в конечном счете, вопрос о дешевой электрич. энергии для получения карбида. Во всяком случае получение уксусно-этилового эфира таким путем уже сейчас практикуется в технич. масштабе и ВПОЛНе рентабельно. П. Сергеев.