الإيثين (C2H2)، المعروف أيضًا باسم الأسيتيلين، هو هيدروكربون شديد الاشتعال له الصيغة الكيميائية C2H2. يستخدم بشكل شائع في مشاعل اللحام والقطع بسبب ارتفاع درجة حرارة اللهب.
| اسم الأيوباك | ايثين |
| الصيغة الجزيئية | C2H2 |
| CAS رقم | 74-86-2 |
| المرادفات | الأسيتيلين، الإيثين، الفينيلين، غاز الإيثين، ثنائي ميثيل |
| إنتشي | إنتشي = 1S/C2H2/c1-2/h1-2H |
هيكل الايثين
يتكون هيكل الإيثين من ذرتي كربون وذرتي هيدروجين، مرتبة بطريقة خطية مع رابطة ثلاثية بين ذرتي الكربون. الرابطة الثلاثية بين ذرات الكربون هي رابطة قوية، مما يجعل الإيثين مركبًا شديد التفاعل. تمنح الرابطة الثلاثية أيضًا للإيثين خصائص كيميائية فريدة، مثل قدرته على العمل كمركب ترابطي في مركبات التنسيق.
صيغة الإيثين
الصيغة الكيميائية للإيثين هي C2H2، مما يدل على أنه يتكون من ذرتين كربون وذرتين هيدروجين. تعتبر صيغة الإيثين مهمة لمختلف العمليات الحسابية في الكيمياء، مثل تحديد قياس العناصر الكيميائية للتفاعل أو حساب كتلة كمية معينة من الإيثين. تشير صيغة الإيثين أيضًا إلى الرابطة الثلاثية الفريدة بين ذرتي الكربون، مما يمنحه خصائص كيميائية وتفاعلية متميزة.
الكتلة المولية للإيثين
الكتلة المولية للإيثين، والتي تسمى أيضًا الأسيتيلين، هي 26.04 جم/مول. يتم الحصول على هذه القيمة عن طريق إضافة الكتل الذرية لذرتي كربون (12.01 جم/مول لكل منهما) وذرتي هيدروجين (1.01 جم/مول لكل منهما) في الصيغة الكيميائية C2H2. تعتبر الكتلة المولية للإيثين مهمة لمختلف العمليات الحسابية، مثل تحديد كمية الإيثين اللازمة لتفاعل معين أو حساب تركيز المحلول.
نقطة غليان الإيثين
الإيثين لديه نقطة غليان تبلغ -84 درجة مئوية (-119 درجة فهرنهايت) عند الضغط القياسي. ترجع نقطة الغليان المنخفضة هذه إلى ضعف القوى الجزيئية بين جزيئات الإيثين، والتي هي في الأساس قوى فان دير فالس. عند الضغوط الأعلى، تزداد درجة غليان الإيثين عندما تصبح القوى بين الجزيئات أقوى. ويشيع استخدام الإيثين في مشاعل اللحام والقطع، حيث يتم خلطه مع الأكسجين وإشعاله لإنتاج لهب عالي الحرارة يستخدم لصهر المعادن وقطعها.
نقطة انصهار الأسيتيلين
الأسيتيلين لديه نقطة انصهار تبلغ -80.8 درجة مئوية (-113.4 درجة فهرنهايت) عند الضغط القياسي. كما أن درجة انصهار الأسيتيلين منخفضة أيضًا، مثل درجة غليانه، وذلك بسبب ضعف القوى الجزيئية بين الجزيئات. الأسيتيلين هو غاز في درجة حرارة وضغط الغرفة ولا يستخدم عادة في شكله الصلب.
كثافة الأسيتيلين جم / مل
تبلغ كثافة غاز الأسيتيلين 1.097 جم/مل عند الضغط ودرجة الحرارة القياسية (STP)، وتعرف بأنها 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) و1 ضغط جوي (101.3 كيلو باسكال). هذه الكثافة أكبر من كثافة الهواء الذي تبلغ كثافته حوالي 1.2 جم/مل عند STP. ونتيجة لذلك، فإن غاز الأسيتيلين أثقل قليلا من الهواء ويميل إلى التراكم في المناطق المنخفضة.
الوزن الجزيئي للأسيتيلين
يبلغ الوزن الجزيئي للأسيتيلين، والذي يُسمى أيضًا الكتلة الجزيئية النسبية، 26.04 جم/مول. يتم حساب هذه القيمة عن طريق إضافة الأوزان الذرية للعناصر ذات الصيغة الكيميائية C2H2. الوزن الجزيئي للأسيتيلين مهم لمختلف العمليات الحسابية في الكيمياء، مثل تحديد الكتلة الجزيئية للمركب أو حساب عدد المولات في كتلة معينة من الأسيتيلين.
| مظهر | غاز عديم اللون |
| جاذبية معينة | 0.9005 (الهواء=1) |
| لون | عديم اللون |
| يشم | رائحة الثوم |
| الكتلة المولية | 26.04 جم/مول |
| كثافة | 1,097 جم/مل |
| نقطة الانصهار | -80.8 درجة مئوية (-113.4 درجة فهرنهايت) |
| نقطة الغليان | -84 درجة مئوية (-119 درجة فهرنهايت) |
| نقطة فلاش | -18 درجة مئوية (0 درجة فهرنهايت) |
| الذوبان في الماء | 0.115 جم/100 مل عند 25 درجة مئوية |
| الذوبان | قابل للذوبان في الأسيتون والكلوروفورم والإيثانول |
| ضغط البخار | 634.8 كيلو باسكال عند 25 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 0.91 (الهواء=1) |
| PKa | 25 |
| الرقم الهيدروجيني | لا ينطبق (الغاز) |
السلامة ومخاطر الإيثيلين
من المهم التعامل مع الأسيتيلين بحذر بسبب خصائصه الخطرة. الأسيتيلين هو غاز شديد الاشتعال ويمكن أن يشكل مخاليط متفجرة مع الهواء بتركيزات تتراوح بين 2.5% و82% من حيث الحجم. كما يمكن أن يتفاعل بعنف مع العوامل المؤكسدة والهالوجينات، مما يؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من الحرارة ومن المحتمل أن يسبب انفجارات. يعتبر غاز الأسيتيلين أيضًا مادة خانقة بسيطة ويمكن أن يحل محل الأكسجين في الأماكن الضيقة، مما يسبب الاختناق. التعرض لفترات طويلة لتركيزات عالية من الأسيتيلين يمكن أن يسبب الدوخة والصداع والغثيان وفقدان الوعي. لذلك، من الضروري اتباع إجراءات السلامة المناسبة، مثل استخدام معدات الحماية المناسبة والعمل في مناطق جيدة التهوية عند التعامل مع الأسيتيلين.
| رموز الخطر | F+ (شديد الاشتعال)، T (سام) |
| وصف الأمان | غاز شديد الاشتعال. يُحفظ بعيدًا عن الحرارة/الشرر/اللهب المكشوف/الأسطح الساخنة. لا تستخدم سوى في مناطق جيدة التهوية. تجنب استنشاق الغاز. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | أ 1962 |
| رمز النظام المنسق | 290110 |
| فئة الخطر | 2.1 (غاز قابل للاشتعال)، 6.1 (سام) |
| مجموعة التعبئة | بي جي أنا |
| تسمم | مادة خانقة بسيطة وشديدة السمية. التعرض لفترات طويلة قد يسبب الدوخة والصداع والغثيان وفقدان الوعي. |
طرق تصنيع الإيثين
يمكن تصنيع الأسيتيلين، المعروف أيضًا باسم الأسيتيلين، بطرق مختلفة.
- الطريقة الشائعة لتصنيع الأسيتيلين هي تفاعل كربيد الكالسيوم مع الماء. تنتج هذه الطريقة غاز الأسيتيلين كمنتج ثانوي وعادة ما يتم تنفيذها في مولد الأسيتيلين الذي يحتوي على قادوس لكربيد الكالسيوم وغرفة للمياه. ويولد التفاعل درجات حرارة عالية، والتي يمكن أن تكون خطيرة إذا لم يتم التحكم فيها بشكل صحيح.
- هناك طريقة أخرى لتصنيع الأسيتيلين تتضمن الانحلال الحراري للميثان. تقوم هذه العملية بتكسير جزيئات الميثان إلى جزيئات أصغر باستخدام الحرارة، وعادةً ما تتم في فرن أو مفاعل. يحتوي الخليط الناتج على كمية صغيرة من الأسيتيلين، والتي يمكن فصلها وتنقيتها باستخدام تقنيات مختلفة.
- يمكن أيضًا تصنيع الأسيتيلين عن طريق تفاعل مركبات عضوية مختلفة، مثل الألكينات أو الكحوليات، مع أحماض أو قواعد قوية. تتطلب ردود الفعل هذه عمومًا شروطًا محددة ويمكن أن تكون أكثر تعقيدًا من الطرق الأخرى.
استخدامات الإيثين
للإيثيلين، المعروف أيضًا باسم الأسيتيلين، مجموعة متنوعة من الاستخدامات الصناعية والتجارية.
- يعمل الأسيتيلين كغاز الوقود الأساسي لتطبيقات اللحام والقطع لأنه يتمتع بالقدرة على إنتاج طاقة حرارية عالية والتفاعل مع المعادن مثل الحديد والنحاس.
- يلعب الأسيتيلين دورًا حاسمًا في إنتاج المواد الكيميائية المختلفة، بما في ذلك كلوريد الفينيل، وهو عنصر أساسي في تصنيع البلاستيك PVC.
- يمكن تصنيع الأسيتيلين الأسود، وهو مادة عالية التوصيل تستخدم في إنتاج البطاريات وأشباه الموصلات والأجهزة الإلكترونية الأخرى، من خلال استخدام الأسيتيلين.
- يعمل الأسيتيلين أيضًا كمادة كيميائية وسيطة في تركيب العديد من المركبات العضوية، مثل البلاستيك والأدوية والمذيبات.
- في الماضي، كان الأسيتيلين يستخدم تقليديًا في مصابيح الأسيتيلين لإنتاج ضوء أبيض ساطع عند حرقه بالأكسجين. واليوم، يتم استخدامه في تطبيقات الإضاءة المتخصصة بما في ذلك إنتاج لافتات النيون والإضاءة تحت الماء.
بشكل عام، استخدامات الإيثين متنوعة ومهمة للعديد من الصناعات المختلفة. خصائصه الفريدة وقدرته على التفاعل مع مختلف المعادن والمواد الكيميائية تجعله مورداً قيماً في العديد من التطبيقات المختلفة.
أسئلة:
س: ما هي الصيغة الجزيئية للإيثين؟
ج: الصيغة الجزيئية للإيثين هي C2H2.
س: ما هو تهجين ذرات الكربون في جزيء الإيثين الموضح أعلاه؟
ج: يتم تهجين ذرات الكربون في جزيء الإيثين.
س: كيف يمكن تحضير المركبات التالية باستخدام الإيثين كمادة أولية؟ ج: تشمل المركبات التي يمكن تحضيرها باستخدام الإيثين كمادة أولية ما يلي:
- يتفاعل الأسيتيلين مع غاز الكلور لإنتاج 1،2 ثنائي كلورو الإيثان، والذي يمكن بعد ذلك إخضاعه لعملية إزالة الكلور لتكوين كلوريد الفينيل.
- يؤدي الانحلال الحراري للأسيتيلين إلى إنتاج الأسيتيلين الأسود، وهو مادة عالية التوصيل تستخدم في صناعة الأجهزة الإلكترونية.
- تنتج هدرجة الأسيتيلين الإيثيلين، وهو مادة كيميائية وسيطة مهمة تستخدم في تركيبات مختلفة من المركبات العضوية.
س: ما التهجين الذي تتوقعه لـ c في الإيثين (c2h2)؟
ج: يتم تهجين ذرات الكربون في الأسيتيلين (C2H2).