Αιθίνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Αιθίνιο

Χημικό όνομα	Αιθίνιο
Χημικός τύπος	C₂H₂
Άλλα ονόματα	ακετυλένιο, ασετυλίνη
Μοριακή μάζα	26.0373 g/mol
Πυκνότητα	1.09670E-03 g/cm³
Σημείο τήξης	-84 °C
Θερμοκρασία βρασμού	-80.8 °C

Το αιθίνιο ή ακετυλένιο ή ασετυλίνη (C₂H₂, CH=-CH, CH≡CH, CHΞCH) είναι ένας ακόρεστος υδρογονάνθρακας που αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και δύο άτομα άνθρακα ενωμένα με τριπλό δεσμό. Είναι το πρώτο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκινίων.

Το ακετυλένιο ανακαλύφθηκε το 1836 στην Αγγλία από τον Έντμουντ Νταίηβυ.

[Επεξεργασία] Τρόποι παρασκευής

Με πρώτες ύλες ασβεστόλιθο (CaCO₃) και άνθρακα (C) παρασκευάζεται ανθρακασβέστιο:

CaCO₃ → CaO + CO₂

CaO + 3C → CaC₂ + CO

Το ανθρακασβέστιο στη συνέχεια υδρολύεται:

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

Η μέθοδος αυτή είναι μία από τις ελάχιστες που επιτρέπει τη μετατροπή ανόργανων πρώτων υλών σε οργανικές.

Με απόσπαση του χλωρίου από το τετραχλωροαιθάνιο από μεταλλικό ψευδάργυρο:

Cl₂CH-CHCl₂ + 2Zn → C₂H₂ + 2ZnCl₂

Με αντίδραση του 1,2 διβρωμοαιθανίου με καυστικά αλκάλια:

Br-CH₂-CH₂-Br + KOH → C₂H₂ + 2KBr + 2H₂O

Βιομηχανικά προτιμάται η πρώτη μέθοδος λόγω της απλότητάς της και των φθηνών πρώτων υλών^. οι άλλες δύο προτιμώνται στο εργαστήριο, λόγω της καθαρότητας του παραγόμενου προϊόντος.

[Επεξεργασία] Φυσικές Ιδιότητες

Το ακετυλένιο είναι αέριο άχρωμο με χαρακτηριστική ευχάριστη οσμή. Τήκεται στους -84^oC και ζέει στους -81^oC. Διαλύεται δύσκολα στο νερό και πολύ πιο εύκολα σε οργανικούς διαλύτες. Ιδιαίτερα διαλυτό είναι σε ακετόνη, μέσα στην οποία και μεταφέρεται διαλελυμένο υπό πίεση, επειδή, αν και υγροποιείται εύκολα, σε υγρή κατάσταση είναι ιδιαίτερα εκρηκτικό.

[Επεξεργασία] Χημικές ιδιότητες

Με το οξυγόνο του αέρα καίεται παρέχοντας κυανή φλόγα υψηλότατης θερμοκρασίας (οξυακετυλενική φλόγα):

2 C₂H₂ + 50₂ → 4CO₂ + 2H₂O (τέλεια καύση)

Η καύση αναπτύσσει θερμοκρασίες περίπου 3000^οC και χρησιμοποιείται στην κοπή και την τήξη μετάλλων και μεταλλικών κατασκευών. Μίγματα ακετυλενίου με αέρα είναι ιδιαίτερα εύφλεκτα και εκρηκτικά.

Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων:

Δίνει αντιδράσεις προσθήκης (ανόρθωσης του τριπλού δεσμού):
- Mε υδρογόνο: C₂H₂ + H₂ → CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃
- Με αλογόνα: C₂H₂ + Cl₂ → CHCl₂=CHCl₂ + Cl₂ → CHCl₂-CHCl₂
- Με υδροχλώριο: C₂H₂ + HCl → CH₂=CHCl + HCl → CH₃CHCl₂
- Με νερό: C₂H₂ + H₂O → CH₃CHO (αιθανάλη)
- Με αμμωνία: C₂H₂ + NH₃ → CH₃CN + H₂ (αιθανονιτρίλιο)
Δίνει αντιδράσεις αντικατάστασης:
- Με αλκαλιμέταλλα: C₂H₂ + 2Na → 2HCCNa + H₂
- Με χαλκό: C₂H₂ + Cu₂Cl₂ + NH₄OH → CuCCCu + NH₄Cl + H₂O (χαλκοκοκαρβίδιο).

Η αντίδραση αυτή χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του ακετυλενίου, επειδή το χαλκοκαρβίδιο είναι χαρακτηριστικό καστανέρυθρο ίζημα. Ιδιαίτερη προσοχή χρειάζεται κατά την παρασκευή καρβιδίων, επειδή είναι ενώσεις ασταθείς και ισχυρά εκρηκτικές.

Η παρασκευή αλκαλικαρβιδίων αποτελεί μια μέθοδο παρασκευής των ανώτερων μελών της ομόλογης σειράς των αλκινίων:

HCC-Na + CH₃I → HCCCH₃ + NaI (προπίνιο)

Δίνει αντιδράσεις πολυμερισμού οφειλόμενες στον τριπλό δεσμό:
- 2C₂H₂ → C₆H₆ (βενζόλιο)

Η αντίδραση πραγματοποιείται με διαβίβαση αερίου ακετυλενίου μέσα από διάπυρο σωλήνα απουσία αέρα και σε θερμοκρασία 400^οC. Αν και η απόδοση της αντίδρασης είναι χαμηλή, αποτελεί σημαντική πύλη διόδου από άκυκλες ενώσεις σε κυκλικές.

Αν μεταβληθούν οι συνθήκες πολυμερισμού και με χρήση καταλυτών, παρασκευάζεται βινυλακετυλένιο, σημαντική πρώτη ύλη για την παραγωγή πλαστικών:

2C₂H₂ → HCCCH = CH₂

Οξειδώνεται αποχρωματίζοντας διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου:

C₂H₂ → O = COH (οξαλικό οξύ)

[Επεξεργασία] Χρήσεις

Όπως γίνεται αντιληπτό από την πληθώρα αντιδράσεων που παρέχει, είναι μια από τις σημαντικότερες πρώτες ύλες στη βιομηχανία: Με βάση ακετυλένιο παρασκευάζονται πολλά πλαστικά (βινύλιο, πολυβινύλιο, ακρυλικά πλαστικά), κυκλικές ενώσεις (βενζόλιο και παράγωγα), νιτρίλια κτλ. Τέλος, χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε εργαστήρια μετάλλων, για κοπές και συγκολλήσεις, λόγω της υψηλής θερμοκρασίας καύσης του. Επειδή μπορεί να παρασκευαστεί εύκολα από ανθρακασβέστιο και νερό, χρησιμοποιείται και από πλανόδιους πωλητές κύρια ως φωτιστικό (γι' αυτό φέρει και την επωνυμία "αέριο των καστανάδων").