乙炔:無色的易燃氣體-中文百科頻道

發現簡史

1836年，英國著名化學家戴維·漢弗萊（Davy，HumPhry1778－1829）的堂弟，愛爾蘭港口城市科克（Cork）皇家學院化學教授戴維·愛德蒙德（Davy，Edmund1785－1857）在加熱木炭和碳酸鉀以制取金屬鉀過程中，将殘渣（碳化鉀）投進水中，産生一種氣體，發生爆炸，分析确定這一氣體的化學組成是C、H（當時采用碳的原子量等于6計算），稱它為“一種新的氫的二碳化物”。

原因是早在1825年他的同國化學家法拉第（Faraday，MIChael1791－1867）從加壓的蒸餾鲸魚油獲得的氣體（供當時歐洲人照明用）中獲得一種碳和氫的化合物，分析測定它的化學組成是C、H，已經命名它為“氫的二碳化物”了。實際上法拉第發現的是苯，戴維·愛德蒙德發現的是乙炔。

物理性質

純乙炔為無色芳香氣味的易燃氣體。而電石制的乙炔因混有硫化氫H2S、磷化氫PH3、砷化氫而有毒，并且帶有特殊的臭味。熔點（118.656kPa）-80.8℃，沸點-84℃，相對密度0.6208（-82/4℃），折射率1.00051，折光率1.0005（0℃），閃點（開杯）-17.78℃，自燃點305℃。在空氣中爆炸極限2.3%-72.3%（vol）。

因此，工業上是在裝滿石棉等多孔物質的鋼瓶中，使多孔物質吸收丙酮後将乙炔壓入，以便貯存和運輸。為了與其它氣體區别，乙炔鋼瓶的顔色一般為乳白色，橡膠氣管一般為黑色，乙炔管道的螺紋一般為左旋螺紋（螺母上有徑向的間斷溝）。

分子構型：直線型。

雜化類型：sp雜化中心原子孤電子對數：0通常計量單位：m³；mm³；cm³。

密度：标準氣壓下1.17Kg/m³；在25攝氏度狀況下，密度1.12Kg/m³。

包裝方法：鋼質氣瓶。

化學性質

乙炔（acetylene）最簡單的炔烴，又稱電石氣。結構式H-C≡C-H，結構簡式CH≡CH，最簡式（又稱實驗式）CH，分子式C2H2，乙炔中心C原子采用sp雜化。電子式H：C┇┇C：H乙炔分子量26.4，氣體比重0.91（Kg/m3），火焰溫度3150℃，熱值12800（千卡/m3）在氧氣中燃燒速度7.5，純乙炔在空氣中燃燒2100度左右，在氧氣中燃燒可達3600度。化學性質很活潑，能起加成、氧化、聚合及金屬取代等反應。

氧化反應

a．可燃性。

2C₂H₂+5O₂→4CO₂+2H₂O（條件：點燃）

現象：火焰明亮、帶濃煙，燃燒時火焰溫度很高（>3000℃），用于氣焊和氣割。其火焰稱為氧炔焰。

b．被KMnO4氧化：能使紫色酸性高錳酸鉀溶液褪色。

C₂H₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=2CO₂+K₂SO₄+2MnSO₄+4H₂O

加成反應

可以跟Br₂、H₂、HX等多種物質發生加成反應。

如：與Br₂的加成現象：溴水褪色或Br₂的CCl₄溶液褪色。所以可用酸性KMnO₄溶液或溴水區别炔烴與烷烴。

與H2的加成：CH≡CH+H₂→CH₂=CH₂

與HX的加成，如：CH≡CH+HCl→CH₂=CHCl氯乙烯用于制聚氯乙烯

“聚合”反應

三個乙炔分子結合成一個苯分子：由于乙炔與乙烯都是不飽和烴，所以化學性質基本相似。在适宜條件下，三分子乙炔能聚合成一分子苯。但苯的産量不高，副産物又多。如果利用钯等過渡金屬的化合物作催化劑，乙炔和其他炔烴可以順利地生成苯及其衍生物。在一定條件下，乙炔也能與烯烴一樣，聚合成高聚物——聚乙炔。在Ni（CN）2，80~120℃，1.5MPa條件下，4分子乙炔聚合主要生成環辛四烯。

金屬取代反應（可用于乙炔的定性鑒定）

将乙炔通入溶有金屬鈉的液氨裡有氫氣放出。乙炔與銀氨溶液反應，産生白色乙炔銀沉澱。

乙炔具有弱酸性，因為乙炔分子裡碳氫鍵是以SP-S重疊而成的。碳氫裡碳原子對電子的吸引力比較大些，使得碳氫之間的電子雲密度近碳的一邊大得多，而使碳氫鍵産生極性，給出H+而表現出一定的酸性。（pKa=25)

将其通入硝酸銀或氯化亞銅氨水溶液，立即生成白色乙炔銀（AgC≡CAg）和棕紅色乙炔亞銅（CuC≡CCu）沉澱，可用于乙炔的定性鑒定。這兩種金屬炔化物幹燥時，受熱或受到撞擊容易發生爆炸，如反應完應用鹽酸或硝酸處理，使之分解，以免發生危險。注意：乙炔在使用貯運中要避免與銅接觸。

酸堿反應

炔烴中C≡C的C是sp雜化，使得Csp－H的σ鍵的電子雲更靠近碳原子，增強了C-H鍵極性使氫原子容易解離，顯示“酸性”。連接在C≡C碳原子上的氫原子相當活潑，易被金屬取代，生成炔烴金屬衍生物叫做炔化物。

CH≡CH+Na→CH≡CNa+1/2H（條件液氨）

CH≡CH+2Na→CNa≡CNa+H（條件液氨，190℃~220℃）

CH≡CH+NaNH→CH≡CNa+NH

CH≡CH+Cu2Cl（2AgCl）+2NHOH→CCu≡CCu(CAg≡CAg）↓+2NHCl+2HO（注意：隻有在三鍵上含有氫原子時才會發生，用于鑒定端基炔RH≡CH）。

其他化學特性

乙炔與銅、銀、水銀等金屬或其鹽類長期接觸時，會生成乙炔銅（CuC）和乙炔銀（AgC）等爆炸性混合物，當受到摩擦、沖擊時會發生爆炸。因此，凡供乙炔使用的器材都不能用銀和含銅量70%以上的銅合金制造。

制備方法

電石法

由電石（碳化鈣）與水作用制得。實驗室中常用電石跟水反應制取乙炔。與水的反應是相當激烈的，可用分液漏鬥控制加水量以調節出氣速度。也可以用飽和食鹽水。

原理：電石發生水解反應，生成乙炔。裝置：燒瓶和分液漏鬥（不能使用啟普發生器）。燒瓶口要放棉花，以防止泡沫溢出。

試劑：電石（CaC₂）和水。

反應方程式：CaC₂+2H－OH→Ca(OH)₂+CH≡CH↑

收集方法：排水集氣法或向下排空氣集氣法（不常用）。

尾氣處理：點燃。

制備裝置與氫氣等氣體類同。

天然氣法

預熱到600-650℃的原料天然氣和氧進入多管式燒嘴闆乙炔爐，在1500℃下，甲烷裂解制得8%左右的稀乙炔，再用N-甲基吡咯烷酮提濃制得99%的乙炔成品。

主要用途

乙炔可用以照明、焊接及切斷金屬（氧炔焰），也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡膠、合成纖維等的基本原料。

乙炔燃燒時能産生高溫，氧炔焰的溫度可以達到3200℃左右，用于切割和焊接金屬。供給适量空氣，可以完全燃燒發出亮白光，在電燈未普及或沒有電力的地方可以用做照明光源。乙炔化學性質活潑，能與許多試劑發生加成反應。在20世紀60年代前，乙炔是有機合成的最重要原料，現仍為重要原料之一。如與氯化氫、氫氰酸、乙酸加成，均可生成生産高聚物的原料。

乙炔在不同條件下，能發生不同的聚合作用，分别生成乙烯基乙炔或二乙烯基乙炔，前者與氯化氫加成可以得到制氯丁橡膠的原料2-氯-1，3-丁二烯。乙炔在400～500℃高溫下，可以發生環狀三聚合生成苯；以氰化鎳Ni(CN)2為催化劑，在50℃和1.2～2MPa下，可以生成環辛四烯。

乙炔在高溫下分解為碳和氫，由此可制備乙炔炭黑。一定條件下乙炔聚合生成苯，甲苯，二甲苯，,萘，蒽，苯乙烯，茚等芳烴。通過取代反應和加成反應，可生成一系列極有價值的産品。例如乙炔二聚生成乙烯基乙炔，進而與氯化氫進行加成反應得到氯丁二烯；乙炔直接水合制取乙醛；乙炔與氯化氫進行加成反應而制取氯乙烯；乙炔與乙酸反應制得乙酸乙烯。

乙炔與氰化氫反應制取丙烯腈；乙炔與氨反應生成甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶；乙炔與甲苯反應生成二甲苯基乙烯，進一步催化劑裂化生成三種甲基苯乙烯的異構體：乙炔與一分子甲醛縮合為丙炔醇，與二分子甲醛縮合為丁炔二醇；乙炔與丙酮進行加成反應可制取甲基炔醇，進而反應生成異戊二烯；乙炔和一氧化碳及其他化合物(如水，醇，硫醇)等反應制取丙烯酸及其衍生物。

監測方法

1、現場應急監測方法。

（1）氣體檢測管法。

（2）氣體速測管。

2、實驗室監測方法。

3、現場監測方法。

（1）2M004乙炔氣體傳感器檢測微量傳感器。

（2）K204乙炔模塊檢測乙炔洩露。

安全與防護

應急處置

吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給予輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸，就醫。

呼吸系統防護：一般不需要特殊防護，但建議特殊情況下佩帶合适的自吸過濾式防毒面具（氧氣含量與空氣中氧含量一緻或接近時）。

眼睛防護：一般不需要特殊防護，高濃度接觸時可戴化學安全防護眼鏡。

身體防護：穿防靜電工作服。

手防護：戴一般作業防護手套。

其他防護：工作現場嚴禁吸煙。避免長期反複接觸。進入罐、限制性空間或其他高濃度區作業，必須有人監護。

洩漏應急處理：迅速撤離洩漏污染區人員至上風處，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防靜電工作服。盡可能切斷洩漏源。合理通風，加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構築圍堤或挖坑以收容産生的大量廢水。如有可能，将漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設适當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理，修複、檢驗後再用。

有害燃燒産物：一氧化碳、二氧化碳。

滅火方法：切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅洩漏處的火焰。噴水冷卻容器，可能的話将容器從火場移至空曠處。

滅火劑：霧狀水、泡沫、二氧化碳、幹粉。

應急醫療

診斷要點

（1）吸入一定濃度後有輕度頭痛、頭昏。

（2）吸入高濃度時先興奮、多語、哭笑不安，繼而頭痛、眩暈、惡心、嘔吐、步态不穩、嗜睡。

（3）嚴重者昏迷。

（4）乙炔急性毒性主要是因為高濃度時置換了空氣中的氧，引起單純性窒息作用，缺氧是主要緻死原因。

預防措施

停止吸入，症狀迅速消失。實際上，乙炔中毒者的症狀部分由于混入的磷化氫、硫化氫和其他氣體所緻。應注意有否混合氣體中毒，尤其是磷化氫中毒的可能性，以便及時搶救。

毒理學資料

急性毒性

純乙炔屬微毒類，具有弱麻醉和阻止細胞氧化的作用。高濃度時排擠空氣中的氧，引起單純性窒息作用。乙炔中常混有磷化氫、硫化氫等氣體，故常伴有此類毒物的毒作用。人接觸100mg/m3能耐受30～60min，20%引起明顯缺氧，30%時共濟失調，35%下5min引起意識喪失，含10%乙炔的空氣中5h，有輕度中毒反應。

亞急性和慢性毒性

動物長期吸入非緻死性濃度該品，出現血紅蛋白、網織細胞、淋巴細胞增加和中性粒細胞減少。屍檢有支氣管炎、肺炎、肺水腫、肝充血和脂肪浸潤。

國家标準

1、中國職業接觸限值（GBZ2—2002）

2、環境标準

注意事項

操作

密閉操作，全面通風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員穿防靜電工作服。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。防止氣體洩漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、酸類、鹵素接觸。在傳送過程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接，防止産生靜電。搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數量的消防器材及洩漏應急處理設備。

儲存

乙炔的包裝法通常是溶解在溶劑及多孔物中，裝入鋼瓶内。儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與氧化劑、酸類、鹵素分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易産生火花的機械設備和工具。儲區應備有洩漏應急處理設備。

運輸

采用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過車輛的防護欄闆，并用三角木墊卡牢，防止滾動。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置，禁止使用易産生火花的機械設備和工具裝卸。嚴禁與氧化劑、酸類、鹵素等混裝、混運。夏季應早晚運輸，防止日光曝曬。中途停留時應遠離火種、熱源。公路運輸時要按規定路線行駛，勿在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時要禁止溜放。