Công thức cấu tạo của Axetilen là gì? Các tính chất quan trọng

Chắc hẳn Axetilen đã không còn xa lạ gì trong đời sống hàng ngày đặc biệt với các chị em phụ nữ trong việc làm sạch móng tay. Để tìm hiểu chi tiết hơn về công thức cấu tạo của Axetilen, các tính chất vật lý, hoá học đặc trưng và những ứng dụng khác trong các lĩnh vực nhé.

Công thức cấu tạo của Axetilen là gì?

Axetilen hay ethyne là một hợp chất hydrocarbon thuộc nhóm ankin. Axetilen có công thức phân tử C₂H₂, đây là ankin đơn giản nhất, với một liên kết ba giữa hai nguyên tử cacbon trong cấu trúc.

Axetilen là một chất khí không màu, không mùi (khi tinh khiết) và dễ cháy, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và các lĩnh vực khác.

Cấu tạo phân tử như sau:

Tính chất vật lý của Axetilen

Các tính chất vật lý của Axetilen như sau:

• Công thức phân tử: C₂H₂
• Khối lượng mol: 26 g/mol
• Trạng thái: Axetilen ở điều kiện thường là một chất khí không màu.
• Độ tan: Axetilen tan ít trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như benzen và axeton.
• Tính tan trong nước: Axetilen ít tan trong nước (1 thể tích Axetilen tan trong 1,7 thể tích nước ở 0°C).\
• Nhiệt độ nóng chảy: -80,8°C
• Nhiệt độ sôi: -84°C

Tính chất hoá học của Axetilen

Axetilen (C₂H₂) là một hợp chất hữu cơ không no có liên kết ba giữa hai nguyên tử carbon. Chính liên kết ba này mang lại cho Axetilen nhiều tính chất hóa học đặc trưng.

Các tính chất hóa học chính của Axetilen:

Phản ứng cộng

Cộng hidro: Khi có xúc tác niken và nhiệt độ thích hợp, Axetilen có thể cộng một hoặc hai phân tử hidro để tạo thành etilen hoặc etan.

HC≡CH + H₂ → CH₂=CH₂ (etilen)

HC≡CH + 2H₂ → CH₃-CH₃ (etan)

Cộng halogen: Axetilen phản ứng mạnh với halogen như brom, clo tạo thành dẫn xuất halogen.

HC≡CH + Br₂ → CHBr=CHBr

HC≡CH + 2Br₂ → CHBr₂-CHBr₂

Cộng nước: Axetilen cộng nước tạo thành vinyl alcohol, chất này không bền, ngay lập tức chuyển thành andehit axetic.

HC≡CH + H₂O → CH₂=CHOH → CH₃CHO

Phản ứng thế nguyên tử H liên kết với C

Tương tự như ankan và anken, nguyên tử hidro liên kết với carbon trong Axetilen có thể bị thế bởi các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác.

Phản ứng cháy

Axetilen cháy trong oxi tạo ra nhiệt độ rất cao, khoảng 3000°C.

2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

Phương pháp điều chế Axetilen

Axetilen, với công thức hóa học C₂H₂, là một hợp chất hữu cơ không no có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Có hai phương pháp chính để điều chế Axetilen:

Điều chế trong công nghiệp

Có một số phương pháp điều chế Axetilen công nghiệp như sau:

Phương pháp nhiệt phân metan

Đây là phương pháp hiện đại và hiệu quả nhất hiện nay. Metan (CH₄) được đốt cháy không hoàn toàn ở nhiệt độ rất cao (khoảng 1500°C) để tạo thành Axetilen và hidro.

Phương trình phản ứng: 2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂

• Ưu điểm: Sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao.
• Nhược điểm: Yêu cầu nhiệt độ rất cao và công nghệ phức tạp.

Phương pháp từ canxi cacbua

Cho canxi cacbua (CaC₂) tác dụng với nước.

Phương trình phản ứng: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂↑ + Ca(OH)₂

• Ưu điểm: Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện.
• Nhược điểm: Sản phẩm thu được thường lẫn tạp chất, độ tinh khiết thấp.

Điều chế trong phòng thí nghiệm

Thường sử dụng phương pháp cho canxi cacbua tác dụng với nước, tương tự như trong công nghiệp. Tuy nhiên, quy mô nhỏ hơn và sản phẩm thu được có thể không tinh khiết bằng.

Ứng dụng của Axetilen trong cuộc sống

Axetilen, với công thức hóa học C₂H₂, là một hợp chất hữu cơ không no có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Dưới đây là một số ứng dụng nổi bật của Axetilen:

Hàn và cắt kim loại

Nhiệt độ cháy cao: Khi đốt cháy Axetilen trong oxi, nhiệt độ ngọn lửa có thể lên tới 3000°C, đủ để làm nóng chảy hầu hết các kim loại.

Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo, xây dựng để hàn, cắt, uốn cong các kim loại.

Nguyên liệu tổng hợp hữu cơ

Sản xuất nhựa PVC: Axetilen là nguyên liệu quan trọng để sản xuất vinyl clorua, một monome dùng để tổng hợp nhựa PVC.

Sản xuất cao su: Axetilen được sử dụng để sản xuất một số loại cao su nhân tạo.

Sản xuất các hóa chất khác: Axetilen là nguyên liệu để sản xuất nhiều hóa chất khác như axit axetic, rượu etylic…

Chiếu sáng

Đèn xì: Trước đây, Axetilen được sử dụng làm nhiên liệu cho đèn xì, tạo ra ánh sáng trắng sáng. Tuy nhiên, hiện nay ứng dụng này đã giảm dần do sự xuất hiện của các nguồn sáng khác hiệu quả hơn.

Các ứng dụng khác

Sản xuất muội than: Muội than được sản xuất từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn Axetilen, được sử dụng làm chất độn trong cao su, mực in…

Tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác: Axetilen là nguyên liệu ban đầu để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp.

Lưu ý khi điều chế và sử dụng Axetilen

Có một số lưu ý quan trọng bạn cần nhớ khi điều chế và sử dụng Axetilen như sau:

• An toàn: Axetilen là chất khí dễ cháy và nổ, cần thực hiện các biện pháp an toàn khi điều chế và sử dụng.
• Bảo quản: Bình chứa Axetilen phải chịu được áp suất cao.
• Môi trường: Quá trình điều chế Axetilen có thể gây ảnh hưởng đến môi trường nếu không được xử lý khí thải một cách hợp lý.

Lời kết

Qua bài viết trên, chắc hẳn các bạn đã nắm rõ được công thức của Axetilen, các tính chất vật lý, hoá học, những ứng dụng đa dạng của Axetilen trong đời sống cũng như trong lĩnh vực công nghiệp. Hãy đón chờ những bài học tiếp theo để bổ sung những kiến thức hoá học từ chúng tôi nhé.