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乙炔的理化性質(zhì)

* 來源: * 作者: * 發(fā)表時(shí)間: 2021-02-18 15:04:54 * 瀏覽: 46

    1.乙炔的氣味
 
    純凈的乙炔是無色、無臭的氣體。但用電石在一般情況下制取的乙炔,常帶有一種令人極不愉快的惡臭,這是由于在電石中含有少量硫化鈣、砷化鈣、磷化鈣等雜質(zhì)的緣故。當(dāng)這些雜質(zhì)與水作用時(shí),生成了帶有特殊臭味的硫化氫、砷化氫和磷化氫氣體。
                                CaS+2H2O→Ca(OH)2+H2S

                           Ca3AS2+6H2O→3Ca(OH)2+2AsH

                           Ca3P2+6H2O→3Ca(OH)2+2PH3

    將用電石制取的乙炔氣體通入盛有重鉻酸鉀的濃硫酸溶液,或氯化汞的稀鹽酸溶液,或堿溶液的洗氣瓶,都可以除去這些帶有臭味的氣體,得到較純凈的乙炔。

     2.乙炔的爆炸

    乙炔與空氣能形成爆炸性的混合物。乙炔在空氣中的爆炸極限是3%~81%(體積分?jǐn)?shù))。從乙炔的爆炸極限中可以看出,乙炔構(gòu)成的爆炸混合物的組成范圍比其他烴類要大得多。乙炔不僅能與空氣形成爆炸混合物,在受到外界的壓力時(shí)也不穩(wěn)定。液態(tài)乙炔受到震動(dòng)時(shí)就會(huì)分解,發(fā)生爆炸,并放出大量的熱。
                                  
                                                   CH≡CH→2C+H2  ΔH=-214.4 kJ/mol

    乙炔在燃燒時(shí)發(fā)出明亮的火焰,這是由于在燃燒時(shí)有一部分碳?xì)浠衔锪鸦杉?xì)微分散的碳顆粒,這些微小的碳粒受到灼熱而發(fā)出光。所以,乙炔曾作為照明氣使用。

    3.乙炔與高錳酸鉀溶液的反應(yīng)

    乙炔與乙烯一樣,都能被高錳酸鉀等氧化劑所氧化,氧化的最終產(chǎn)物是二氧化碳。

                                 3CH≡CH+10KMnO4+2H2O→6CO2↑+10KOH+10MnO2↓

    4.乙炔的加成反應(yīng)

    乙炔在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是具有C≡C三鍵,它跟烯烴一樣,能與鹵素、鹵化氫、H2SO4等發(fā)生加成反應(yīng),反應(yīng)歷程也相似,都屬于親電加成反應(yīng)。但是,乙炔與上述親電試劑的加成反應(yīng)要比乙烯困難一些,反應(yīng)的速率也要慢一些。例如,乙炔與溴水反應(yīng)比乙烯與溴水的反應(yīng)要慢。將乙烯通入溴水,很快就會(huì)使溴水褪色,這方面的實(shí)驗(yàn)事實(shí)往往會(huì)使人們感到不易理解。從表面上看,乙炔分子中有兩個(gè)π鍵,而乙烯分子中只含有一個(gè)π鍵。因此,人們常常會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為:由于乙炔比乙烯的不飽和程度高,乙炔應(yīng)該比乙烯更活潑,更容易發(fā)生加成反應(yīng)。從數(shù)量上看,乙炔分子確實(shí)比乙烯分子多一個(gè)π鍵,但要從π鍵的強(qiáng)度來看,乙炔分子中的π鍵的強(qiáng)度要比乙烯分子中π鍵的強(qiáng)度大。因此,乙炔分子中的π鍵在發(fā)生加成反應(yīng)時(shí)不易斷裂,反應(yīng)速率也就顯得較慢。這樣的結(jié)果是由于乙烯分子和乙炔分子中碳原子的雜化軌道的不同而引起的。雖然在乙烯和乙炔的分子中都具有π鍵,但在乙炔分子中,碳原子是以sp雜化軌道成鍵的。由于sp雜化軌道中的s電子成分比sp2雜化軌道中的s電子成分多,使得碳碳鍵的鍵長(zhǎng)變短(在乙烯分子中,C=C的鍵長(zhǎng)為0.134 nm;在乙炔分子中,C≡C的鍵長(zhǎng)為0.120 nm),這就意味著乙炔分子中的兩個(gè)p軌道側(cè)面重疊較多。我們知道,鍵的強(qiáng)度與電子云重疊的程度有關(guān)。重疊程度越大,鍵的強(qiáng)度也越大。因此,乙炔分子中π鍵的強(qiáng)度要比乙烯分子中π鍵的強(qiáng)度大。

    5.乙炔的弱酸性

    在有機(jī)化學(xué)中,通常研究到一類物質(zhì)的酸性。雖然它們并不能使酸堿指示劑變色,也不能中和堿溶液,但它們有失去H+的趨勢(shì)。乙炔和其他炔烴就是這樣一類物質(zhì)。

    例如,將乙炔通入銀氨溶液或亞銅氨溶液中,會(huì)分別析出白色的乙炔銀和紅棕色的乙炔亞銅沉淀。

    在這兩個(gè)反應(yīng)中,乙炔中的氫原子脫離乙炔分子而成為氫離子,氫離子與NH3結(jié)合生成NH+4。乙炔銀和乙炔亞銅都是炔化物,碳化鈣也是一種炔化物。乙炔之所以具有這樣的性質(zhì),一般都認(rèn)為是因?yàn)橐胰卜肿又械奶荚邮莝p雜化,雜化中含有1/2 s電子和1/2 p電子。sp雜化時(shí)碳的電負(fù)性大于sp2雜化和sp3雜化。所以,與三鍵碳原子結(jié)合的氫原子比較容易脫去而顯一定的弱酸性。