¿Cuál fue el acetileno que descartó Wilson?
El acetileno, comúnmente conocido como gas de carburo de calcio, es el producto de la interacción entre el carburo de calcio (CaC2) y el agua. Ya en 1836, el famoso químico británico Humphrey? ¿Edmund, primo de Humphrey Davy (1778-1829), profesor de química en el Royal College de Cork, Irlanda? Edmund Davy (1785-1857) intentó obtener potasio metálico calentando carbón vegetal con carbonato de potasio. El resultado es un objeto negro que produce gas cuando se expone al agua y explota cuando se quema. Determinó la composición de este gas y determinó que su fórmula molecular era C2H. A este gas se le denominó "nuevo hidrocarburo". Ahora está claro que este objeto negro es carburo de potasio y el gas que se produce cuando encuentra agua es acetileno. Debido a que la masa atómica relativa del carbono en ese momento se fijó en 6 en lugar de 12 hoy, su fórmula molecular debería ser C2H2. El nombre "nuevo hidrocarburo" proviene de su compatriota, el químico y físico Faraday (1791-1867), antes de obtener este gas. Sustancia aislada del condensado comprimido de los gases descompuestos del aceite de ballena utilizado por los europeos en ese momento, según lo determinado por el análisis de Faraday. Su fórmula molecular es C2H, que se denomina "hidrógeno". En realidad es benceno y su fórmula molecular es C6H6.
Veintiséis años después, en 1862, el químico alemán Friedrich W? Hler, 1800-1882) La aleación de calcio y zinc se calentó intensamente con carbón vegetal para obtener carburo de calcio, que reaccionaba con agua para obtener acetileno;
Ese mismo año, el químico francés Bertlot utilizó varios métodos para producir acetileno. . Pasó los vapores de etileno, éter, metanol y etanol a través de un tubo al rojo vivo; pasó una mezcla de hidrógeno y gas cianuro a través de una chispa eléctrica; el hidrógeno también se sintetizó directamente en acetileno a través de un arco de combustión entre dos electrodos de carbono (Figura). 12-1). Determinó si la composición química del acetileno era C4H2 o si la masa atómica relativa del carbono era 6, y lo llamó acetileno.
Otros 30 años después, el químico francés Moissan (1892) inventó el horno de arco eléctrico, que permitía que el coque y la cal viva reaccionaran en el horno eléctrico para generar carburo de calcio.
El carburo genera acetileno cuando entra en contacto con el agua.
Sin embargo, el acetileno que produjeron estos químicos fue solo un experimento en un laboratorio de química. En 1892, el ingeniero eléctrico canadiense Thomas Leopold Wong (1860-1915) puso el acetileno en producción a escala industrial y buscó sus aplicaciones.
En 1882, Wilson emigró a los Estados Unidos, dirigió la Wilson Aluminium Company en Spray, Carolina del Norte, y construyó el horno de arco eléctrico más grande del mundo en ese momento. Intentó, sin éxito, fabricar aluminio a partir de alquitrán de hulla y bauxita, un mineral que contiene alúmina. Entonces usó carbón y cal viva para actuar en un horno eléctrico para obtener calcio metálico, y luego usó calcio metálico para reducir la bauxita y obtener aluminio. Como resultado, el 2 de mayo de 1892 se obtuvo una sustancia negra y quebradiza, pero no se obtuvo calcio. Arrojó los desechos al agua, produciendo grandes cantidades de gas que emitieron llamas brillantes y grandes cantidades de humo negro. Wilson obtuvo los mismos resultados en varios experimentos. Una vez fue a la universidad para estudiar química y se dio cuenta de que el gas no era hidrógeno, sino un gas que contenía hidrocarburos; de lo contrario, no se produciría humo negro. Envió la muestra a Venable, profesor de química de la Universidad de Carolina del Norte, para su análisis e identificación, y determinó que el material negro quebradizo era carburo de calcio y el gas producido era acetileno. Así que decidió dedicarlo a la producción industrial, presentó una solicitud de patente el 9 de agosto de 1892 y envió la muestra y una carta al barón Kelvin (1824-1907) el 3 de octubre de 1898. El barón Kelvin fue un físico británico cuyo nombre original era William Thomson. Recibió el título de Baronet en 1892. Wilson le envió muestras y cartas para dejar pruebas.
En 1894, Wilson vendió las patentes de fabricación de carburo de calcio y acetileno a la American Electric Company. En 1895, regresó a Canadá y recibió financiación del banquero financiero James Turner Morehead. En 1896, Wilson estableció una fábrica de carburo en Morriton, Ontario, Canadá, y posteriormente estableció fábricas en el Reino Unido, Alemania y Estados Unidos.
Bernard Schal. La oportunidad favorece al preparado, Parte 10, Acetileno. Chemistry, 1967, 40(3).
Al principio, la gente no sabía cómo utilizar el acetileno. Wilson repartió muestras utilizando libros de conocimientos. La quema de acetileno pronto se convirtió en el combustible de las lámparas de minero, de mesa, de mano, de señales, de bicicletas y de farolas.
En 1895, el ingeniero metalúrgico y químico francés Le Chatelet presentó un informe a la Academia de Ciencias de Francia, señalando que la combustión de acetileno con un volumen igual de oxígeno produciría altas temperaturas. Pero los resultados reales muestran que el acetileno en estado comprimido es peligroso y puede explotar. En 1897, el químico e ingeniero francés Georges Claude (1870-1960) descubrió que la acetona absorbía y disolvía fácilmente el acetileno y podía usarse con seguridad en cilindros. 1901 ¿Edmond francés? ¿Edmund Fauci y Devi? Los dos hermanos Davis Fouché completaron el diseño del soplete de gas, por lo que la llama de oxiacetileno se utilizó ampliamente en el corte y soldadura de metales (Figura 12-2).
El ácido acético reacciona además con el acetileno para producir acetato de vinilo, que es una materia prima para fabricar rayón.
El acetileno reacciona con el cloruro de hidrógeno para producir cloruro de vinilo (CH2=CHCl), que es la materia prima para fabricar diversas sandalias y películas plásticas. El acetileno también es una materia prima para fabricar caucho artificial.
Para satisfacer la demanda, se ha producido acetileno en grandes cantidades mediante el craqueo de metano (CH4).
El coste de craquear el metano para producir acetileno es menor que el coste de añadir carburo de calcio al acetileno. Esto se lleva a cabo a altas temperaturas de 1500~1600 ℃. Primero, una molécula de metano rompe su enlace carbono-hidrógeno a alta temperatura y se combina con otra molécula de metano que también rompe su enlace carbono-hidrógeno para formar etano (C2H6):
CH3+CH3─→ch3ch 3 En condiciones de alta temperatura superior a 1000 °C, el etano generado se volverá a craquear inmediatamente. Una es que el enlace carbono-carbono se rompe y se restaura a su estado original, y la otra es que cada átomo de carbono rompe un enlace carbono-hidrógeno y se convierte en etileno:
El etileno también se agrietará a altas temperaturas por encima de 1000°C, pero es diferente del etano, además, dado que los átomos de carbono están conectados por dobles enlaces, que son mucho más fuertes que los enlaces simples, la posibilidad de romper el enlace carbono-hidrógeno del etileno es mayor que la del etano. entonces el etileno se convierte en acetileno;
Los átomos de carbono del acetileno están conectados por tres enlaces, es más estable que el etano y el etileno y no es fácil de romper, pero se romperá en negro de humo e hidrógeno a altas temperaturas. temperaturas de 1500~1600°C durante mucho tiempo.
Entonces, el metano se agrieta a 1500 ~ 1600 ℃ y cambia a lo largo del camino del etano, etileno, acetileno y negro de humo. Si la temperatura desciende repentinamente muy bajo después de convertirse en acetileno, de modo que el craqueo no continúa, entonces se obtendrá un producto de acetileno. Por lo tanto, se requieren dos condiciones para producir acetileno a partir de metano. Uno es procesar metano a una temperatura alta de 65,438+0,500 ~ 65,438+0,600 ℃, y el otro es procesar metano en muy poco tiempo. Luego, la temperatura del gas craqueado se reduce por debajo de la temperatura de craqueo mediante enfriamiento rápido. Los métodos de producción son diversos y se han establecido muchas fábricas en varios países.