在不饱和链烃里,除烯属烃外,还有炔属烃.它们分子里的氢原子的数目,比相应的烯烃所含有的还要少.炔属烃
里最简单的化合物是是乙炔.
我们在学习碳元素的性质时,知道碳在高温下能跟金属化合生成金属的碳化物.其中最有价值的是碳化钙(CaC2,俗称电石).碳化钙跟水作用,就产生乙炔.乙炔也是石油化工的重要产物.
乙炔的物理性质 乙炔俗称电石气,是一种无色、无嗅①的气体,它的比重是1,16克/升,比空气稍轻些,在相同状泥
下和同体积的空气的重量比是0.8966.乙炔略溶于水.
乙炔的分子结构乙炔的分子式是C2H2.它分子里的氢原子数,显然比乙烯还要少.也就是说,乙炔分子里的的化合价更不饱和想据碳原子是4价和实验的结果米在乙炔分子里的2个碳原子之间,共用3对电子,写它的式时用三个短划=”来表示,这叫微叁键,乙炔的化学性确是符合于这个推论的.因此,乙炔的分子结构,可以用下各种图式表示:
①纯净的乙炔没有味,但由于工业上的碳化钙里,常含有磷化钙和疏化钙等杂质,所以制得的乙炔,有磷化氢和硫化氢的臭味.
乙炔的化学性质 由于分子结构里存在着叁键键,它的性质显得比乙烯更活泼。
1.氧化反应和乙烯一样,乙炔也很容易被氧化剂所化,所以它也能使高锰酸钾溶液褪色,由此亦可看出,不饱和链烃的不稳定性,是由于分子中存在着双键和叁键的缘故。
乙炔在空气里燃烧,也生成二氧化碳和水:
2C2H2+5O2=燃烧=4CO2+2H2O
由于乙炔的含碳量(92.7%)比甲烷、乙烯都要高些(相应的含氢量就比较少),当它在空气里燃烧时,碳来不及氧化,因而产生浓烟,火焰也特别光亮,可以用来照明。
乙炔在氧气里燃烧时,火焰温度可达3000C左右,称氧炔焰,可用来焊接或切割金属。
2.加成反应和乙烯相似,乙炔也能跟氢气、卤素、氢和水等物质发生加成反应,所以,乙快也能使溴水褪色.乙炔跟溴的反应,可以分步表明如下:
从上式中可以看出,乙炔的每1分子可以加入4个溴原子形成饱和的卤代烷.这一事实,有力地证明了它分子里存在着叁键。
乙炔跟氢气一同加热,在镍粉的催化下,能逐步加成,先成乙烯,最后成为乙烷:
CH≡CH+H2=NI=CH2=CH2
CH2=CH2+H2=NI=CH3-CH3
乙炔跟氯化氢进行加成反应,可以生成氯乙烯,这个反应在普通情况下进行比较圈难,但当有催化剂(氯化汞HgCl2)存在时,就能顺利进行:
CH≡CH+H-C1=HGC12=CH2=CHC1(氯乙烯)
氯乙烯是一种无色气体,在光和热的作用下,能象乙烯那样,聚合成为高分子的聚氯乙烯:
ch2=chc1+CH2=CHC1+
=-CH2-CHCl-+-CH2-CHCl-+…
=-ch2-chc1-ch2-chc1-+......
[nch2=chc1=(-ch2-chc1-)n]
聚氯乙烯是一种应用很广泛的塑料.
乙炔跟水进行加成,则生成乙醛.在学习第第二章烃的生物时再作讨论
3.聚合反应 乙炔在不同条件下,可以发生不同的た反应,生成不同的聚合物.其中最重要的聚合物之一是基乙炔(CH2=CH-C=CH)①,可以看作是乙烯基(CH2=CH一)代换了乙炔分子里的一个氢原子,成为二分子乙炔聚合物:
乙炔通过加热到600°℃的装有活性炭的管子里时,能累合成苯(C6H6):
3C2H2=活性炭(600C)=C6H6
乙炔的制取 乙炔是气焊(或气割)金属的燃料,又是制造塑料和合成有机物的原料,实验室里都是用碳化钙跟水反应来制取乙炔的:
①乙烯基乙决是合成稳胶的原料,见第五章合成擦胶部分
在实验室里制取乙炔的装置很简单,用一支底上有孔的试管,里面填入一些碎玻璃片,放进几块碳化钙,再配一个带有导管的单孔塞,连接橡皮管和尖嘴玻管,把这支试管插入盛有水的烧杯中,装置如如图1·10,当水面接触到碳化钙时,就有乙炔产生,从尖嘴逸出.
产生乙炔后,把橡皮管弯过来,使尖哨管插入盛有高锰酸钾酸性溶液的试管里,溶液的紫红色很快就会消失,再把乙炔通入溴水里,溴水的棕红色也会很快消失.最后在碎璃尖嘴管口点火,乙炔能在管口口燃烧,发出明小孔亮的火焰和浓烟.这些实验结果,都证明了图1-10制取乙炔的实验上面所叙述的乙炔所具有的性质.