Khí axetilen là gì? Ứng dụng của axetilen trong cuộc sống

Axetilen là một chất khí đóng vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống. Chắc chắn trong quá trình học môn hóa bạn đã từng nghe qua ít nhất một lần về chất khí này. Bài viết dưới đây chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu rõ về khái niệm, tính chất, cách điều chế và ứng dụng chất khí axetilen, hãy cùng chúng tôi theo dõi nhé! 

1. Khí axetilen là gì?

Khí Axetilen là một hợp chất hóa học có công thức là C2H2. Đây là một hợp chất nằm trong dãy đồng đẳng Ankadien gồm một hidrocacbon và ankin đơn giản nhất. Axetilen là một chất khí có đặc trưng không màu, không mùi, ít tan trong nước và nhẹ hơn không khí. 

Công thức phân tử của khí Axetilen

• Công thức phân tử là C2H2
• Phân tử khối=26
• Cấu tạo phân tử có công thức H – C ≡ C – H. Công thức này có thể viết gọn thành HC ≡ CH.

Xét về đặc điểm cấu tạo ta có thể thấy trong công thức cấu tạo của chất khí này hai nguyên tử Cacbon có liên kết 3. Trong đó có 2 liên kết kém bền, dẫn đến tình trạng dễ bị đứt lần lượt khi xảy ra phản ứng hóa học hữu cơ. Chính điều này đã quyết định đến tính chất hóa học đặc trưng của axetilen. 

2. Lịch sử ra đời của khí axetilen

• Vào năm 1863, chất khí Axetilen lần đầu tiên được phát hiện bởi giáo sư hóa học Edmund Davy khi ông đang thử nghiệm phản ứng hóa học của cacbua kali. Lúc này một chất khí dễ bắt lửa xuất hiện và đó chính là Axetilen. 
• Đến năm 1859, Marcel Morren đã chế tạo thành công tạo ra axetilen bằng cách dùng các điện cực cacbon tạo ra một hồ quang điện trong một bầu khí quyển của hidro. Điện quang sẽ làm xói mòn các nguyên tử cacbon khỏi điện cực rồi liên kết với nguyên tử hidro. Như vậy là khí axetilen được hình thành và quá trình điều chế được gọi là hydro hóa cacbon.
• Và ngay sau đó vào năm 1860, chất khí này đã được tái xuất hiện nhờ công nghiên cứu của nhà hóa học Marcellin Berthelot. Chất khí thương mại này lại có đặc trưng là mùi hôi do có các tạp chất ở trong (nhiều nhất là hydrogen sulfide và phosphine). 

3. Tính chất đặc trưng của khí axetilen

3.1. Tính chất vật lý của Axetilen

Tính chất vật lý của của chất khí Axetilen là chất không màu, không mùi, dễ bắt cháy và ít tan trong nước. Chất khí này nhẹ hơn không khí với tỉ trọng D=26/29. 

3.2. Tính chất hóa học của Axetilen 

Chất khí Axetilen có rất nhiều phản ứng hóa học điển hình như

– Phản ứng cháy: Khí axetilen bị đốt cháy trong oxy, phản ứng này sẽ tạo khí cacbonic và hơi nước. Phương trình phản ứng cháy axetilen: 2C2H2 + 5 O2 (t°) → 4 CO2 + 2 H2O.

– Phản ứng cộng axetilen: Chất khí axetilen tham gia phản ứng cộng với halogen, hidro halogenua và bạc nitrat trong điều kiện môi trường amoniac.

Phương trình phản ứng cộng với halogen như sau:  

HC≡CH + Br–Br → Br–CH=CH–Br

Br–CH=CH–Br + Br–Br → Br2CH–CHBr2

Phương trình phản ứng cộng với hidro halogen như sau:

HC≡CH + HBr → CH2=CHBr

Phương trình phản ứng cộng với bạc nitrat trong môi trường NH3 như sau:

HC≡CH + AgNO3 + NH3 + H2O → Ag–C≡C–Ag ↓ màu vàng + NH4NO3

– Phản ứng trùng hợp: Các phân tử khí Axetilen C2H2 có thể kết hợp với nhau trong phản ứng trùng hợp để tạo thành polime. 

Phương trình phản ứng trùng hợp Axetilen như sau: nHC≡CH (t°, xt, p) → (–HC=CH–)n

– Phản ứng hidrat hóa: Chất khí axetilen có thể tham gia phản ứng hidrat hóa nếu có chất xúc tác axit sunfuric. Phương trình phản ứng hidrat hóa như sau:

HC≡CH + H2O(H2SO4) → H–CH=CH–H → CH3COOH

– Phản ứng cộng: 

HC≡CH + Br2 → Br-CH=CH—Br (đibrometilen)

HC≡CH + 2 Br2 → Br2CH-CHBr2 (tetrabrometan)

4. Cách điều chế khí axetilen

Để điều chế khí axetilen thường sử dụng hai cách đối với phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. 

4.1. Điều chế trong phòng thí nghiệm

Với cách điều chế này bạn chỉ cần cho vài mẫu nhỏ canxi cacbua vào ống nghiệm chứa 1ml nước. Sau đó bạn tiến hành đậy nút có ống dẫn khí và đầu vuốt nhọn. Khí axetylen sẽ được tạo ra từ đầu ống vuốt nhọn. 

Cách điều chế khí axetilen

Phương trình phản ứng hóa học để tạo ra khí axetilen như sau: 

CaC2 + H2O → C2H2 + Ca(OH)2

Tuy nhiên với cách điều chế này khí axetilen tạo ra không được tinh khiết do hàm lượng canxi cacbua chứa nhiều tạp chất (H2S, NH3, PH3).

4.2. Sản xuất trong công nghiệp

Đây chính là phương pháp chủ yếu để điều chế khí axetilen hiện nay. Phương pháp này được thực hiện bằng cách nhiệt phân metan ở nhiệt độ 1500 °C. Phản ứng này dễ dàng tạo ra khí axetilen do nhiệt độ sôi của nó là -75 °C nên có thể dễ dàng tách khỏi hỗn hợp hidro. 

Phương trình nhiệt phân metan tạo ra axetilen như sau: 2 CH4 → C2H2 + 3 H2

Hoặc axetilen còn được điều chế qua các phản ứng;

Dùng cacbon tác dụng với khí hidro trong môi trường hồ quang điện: 2 C + H2 (hồ quang điện) → C2H2.

Dùng Ag2C điều chế khí C2H2: 2 HCl + Ag2C → 2 AgCl + C2H2

Điều chế Axetilen từ phản ứng canxi cacbua với axit sunfuric: CaC2  + H2SO4 → C2H2  + CaSO4

5. Những ứng dụng của axetilen trong cuộc sống

Khí axetilen được ứng dụng khá nhiều lĩnh vực trong cuộc sống. Nổi bật trong đó phải kể đến một số ứng dụng như: hàn cắt (dùng axetilen có độ tinh khiết 98%), làm nguyên liệu sản xuất các monome chế tạo các polime khác nhau sợi tổng hợp, cao su, muội than. 

Ứng dụng khí axetilen trong cuộc sống

Ngoài ra tác dụng của axetilen còn được sử dụng làm nhiệt liệu của đèn xì oxi-axetilen để hàn, cắt kim loại. Với khí axetilen có độ tinh khiết lên đến 99,6%, 99,8% thì thường được dùng trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu, trung tâm phân tích hoặc viện.

6. Tính an toàn của khí axetilen và những lưu ý khi sử dụng

Khí Axetylen (C2H2) sẽ an toàn với con người trong điều kiện dưới 2,5 và khoảng thời gian dưới 1 tiếng. Nếu vượt quá ngưỡng an toàn sẽ có những biểu hiện như buồn nôn, đau tức ngực, khó thở, nhức đầu, da tái xanh, đau phổi và thậm chí là hôn mê. 

Một số lưu ý khi sử dụng khí axetilen: Cần bảo quản khí ở nơi khô ráo để tránh cháy nổ. Đặc biệt cần để khí tránh xa nguồn phát nhiệt và các loại hóa chất khác. Để đảm bảo an toàn bạn hãy làm rào che chắn cẩn thận nơi cất giữ khí. 

Dẫn nguồn Ecomaxwater.com khi chia sẻ bài viết này.