科普知識——乙炔

乙炔，是一種有機化合物，化學式為C2H2，俗稱風煤或電石氣，是炔烴化合物中體積最小的一員，常溫常壓下為無色氣體，微溶于水，溶于乙醇，丙酮、氯仿、苯，混溶于乙醚，是有機合成的重要原料之一，也是合成橡膠、合成纖維和塑料的單體，也可用于氧炔焊割。

1836年，英國著名化學家戴維·漢弗萊（Davy，HumPhry 1778-1829）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，將殘渣（碳化鉀）投進水中，產生一種氣體，發生爆炸，分析確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”。這是因為早在1825年他的同國化學家法拉第（Faraday，MIChael1791-1867）從加壓的蒸餾鯨魚油獲得的氣體（供當時歐洲人照明用）中也獲得一種碳和氫的化合物，分析測定它的化學組成是C、H，命名它為“氫的二碳化物”。實際上法拉第發現的是苯，戴維·愛德蒙德發現的是乙炔。

純乙炔為無色無味的易燃氣體。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-81.8°C（198K，升華），沸點-84°C，相對密度0.6208（-82/4℃），閃點（開杯）-17.78℃，自燃點305℃。在空氣中爆炸極限2.3%-72.3%（vol）。在液態和固態下或在氣態和一定壓力下有猛烈爆炸的危險，受熱、震動、電火花等因素都可以引發爆炸，因此不能在加壓液化后貯存或運輸。微溶于水，溶于乙醇、苯、丙酮。在15℃和1.5MPa時，乙炔在丙酮中的溶解度為237g/L，溶液是穩定的。

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后將乙炔壓入，以便貯存和運輸。為了與其它氣體區別，乙炔鋼瓶的顏色一般為乳白色，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）。

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 26.04 ，氣體比重 0.91（kg/m3），火焰溫度3150 ℃，熱值12800（kcal/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?；瘜W性質很活潑，能起加成、氧化、聚合及金屬取代等反應。

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。

乙炔燃燒時能產生高溫，氧炔焰的溫度可以達到3200℃左右，用于切割和焊接金屬。供給適量空氣，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，均可生成生產高聚物的原料。

乙炔在不同條件下，能發生不同的聚合作用，分別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產品。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。