Asetilen Gazı

Asetilen, 1836 yılında Edmund Davy tarafından keşfedildi ve “yeni bir hidrojen karbüratörü” olarak tanımlandı. 1860 yılında Fransız kimyager Marcellin Berthelot tarafından yeniden keşfedildi ve “asetilen” adını ortaya attı. Berthelot, organik bileşiklerin (metanol, etanol vb.) buharlarını kızgın bir tüpten geçirip çıkan suyu toplayarak bu gazı hazırlamayı başardı. Ayrıca, asetilenin karışık siyanojen ve hidrojen gazlarından elektrik kıvılcımı çıkararak oluştuğunu da keşfetti. Berthelot daha sonra, bir karbon arkının kutupları arasından hidrojen geçirerek doğrudan asetilen elde etti. Ticari olarak satılan asetilen gazı, yaygın safsızlıklar olan hidrojen sülfür ve fosfin nedeniyle kötü kokabilirdi. Ancak, yüksek saflıktaki asetilen gazı hafif ve tatlı bir koku yayardı.

Uygulamalar

Alev sıcaklığının yüksek olması nedeniyle, asetilenin yaklaşık %20’si endüstriyel gaz endüstrisi tarafından oksi-asetilen gaz kaynağı ve kesimi için tedarik edilmektedir; asetilenin oksijenle yanması, 3600 K’nin (3300 °C, 6000 °F) üzerinde bir alev üreterek 11,8 kJ/g açığa çıkarır. Oksi-asetilen, en sıcak yanan yaygın yakıt gazıdır. Asetilen, disiyanoasetilenin 5260 K (4990 °C, 9010 °F) ve 4798 K’deki (4525 °C, 8180 °F) siyanojenin ardından üçüncü en sıcak doğal kimyasal alevdir. Oksi-asetilen kaynağı, önceki on yıllarda çok popüler bir kaynak yöntemiydi; ancak ark bazlı kaynak yöntemlerinin gelişimi ve avantajları, birçok uygulama için oksi-yakıt kaynağını neredeyse ortadan kaldırmıştır. Kaynakta asetilen kullanımı önemli ölçüde azalmıştır. Öte yandan, oksi-asetilen kaynak ekipmanı oldukça çok yönlüdür; bunun nedeni yalnızca meşalenin bazı demir veya çelik kaynak türleri (örneğin belirli sanatsal uygulamalar) için tercih edilmesi değil, aynı zamanda lehimleme, lehim kaynağı, metal ısıtma (tavlama veya temperleme, bükme veya şekillendirme), aşınmış somun ve cıvataların gevşetilmesi ve diğer uygulamalara kolayca uyum sağlamasıdır. Bell Canada kablo onarım teknisyenleri, rögarlardaki ve bazı havai konumlardaki kurşun manşon ek yerlerini sızdırmaz hale getirmek için taşınabilir asetilen yakıtlı meşale kitlerini lehimleme aracı olarak kullanmaya devam etmektedir. Oksi-asetilen kaynağı, elektriğin kolayca erişilemediği alanlarda da kullanılabilir. Ayrıca, oksi-yakıt kesimi hala çok popülerdir ve oksi-asetilen kesimi neredeyse her metal işleme atölyesinde kullanılmaktadır. Kaynak ve kesme işlemlerinde kullanım için, çalışma basınçlarının bir regülatör tarafından kontrol edilmesi gerekir; çünkü 15 psi’nin üzerindeki basınçlarda, bir şok dalgasına (örneğin bir geri tepme nedeniyle) maruz kaldığında, asetilen patlayıcı bir şekilde hidrojen ve karbona ayrışır. Kalsiyum karbür, taşınabilir veya uzaktan kumandalı lambalarda kullanılan asetileni üretmek için kullanılırdı. Akkor lambaların yaygınlaşmasından önce madenciler ve mağaracılar tarafından; yıllar sonra ise düşük güçlü/yüksek lümenli LED aydınlatmalarda kullanılırdı; ve iş yeri güvenliği yasaları olmayan bazı ülkelerde madencilik endüstrileri tarafından hala kullanılmaktadır. Ayrıca deniz fenerleri için erken dönem bir ışık kaynağı olarak da kullanılmıştır.

• Niş Uygulamalar

1881’de Rus kimyager Mikhail Kucherov, cıva(II) bromür gibi katalizörler kullanarak asetilenin asetaldehite hidratlanmasını tanımladı. Wacker prosesinin ortaya çıkmasından önce, bu reaksiyon endüstriyel ölçekte gerçekleştiriliyordu.

Asetilenin Ziegler-Natta katalizörleri ile polimerizasyonu poliasetilen filmleri üretir. Tek ve çift bağlara sahip CH merkezleri zinciri olan poliasetilen, keşfedilen ilk organik yarı iletkenlerden biriydi. İyotla reaksiyonu, yüksek elektriksel iletkenliğe sahip bir malzeme üretir. Bu tür malzemeler kullanışlı olmasa da, bu keşifler organik yarı iletkenlerin geliştirilmesine yol açtı ve 2000 yılında Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid ve Hideki Shirakawa’ya Nobel Kimya Ödülü’nü kazandırdı.

1. 20. yüzyılın başlarında asetilen, bazı kasabalarda sokak aydınlatması da dahil olmak üzere aydınlatma için yaygın olarak kullanılıyordu.
2. Elektrikli farların kullanılmaya başlanmasından önce çoğu eski otomobilde karbür lambalar kullanılıyordu.
3. Asetilen, bazen çeliğin fırına sığmayacak kadar büyük olduğu durumlarda karbürizasyon (yani sertleştirme) için kullanılır.
4. Asetilen, radyokarbon tarihlemesinde karbonu buharlaştırmak için kullanılır. Arkeolojik bir numunedeki karbonlu malzeme, lityum karbür (lityum asetilid olarak da bilinir) oluşturmak için küçük ve özel bir araştırma fırınında lityum metal ile işlenir. Karbür daha sonra, her
5. zamanki gibi suyla reaksiyona sokularak, karbon-14/karbon-12 izotop oranını ölçmek için kütle spektrometresine beslenecek asetilen gazı oluşturulur.

Güvenlik ve Kullanım

Asetilen özellikle toksik değildir, ancak kalsiyum karbürden üretildiğinde, fosfin ve arsin izleri gibi toksik safsızlıklar içerebilir ve bu da ona belirgin bir sarımsak benzeri koku verir. Ayrıca, çoğu hafif hidrokarbon gibi oldukça yanıcıdır, bu nedenle kaynakta kullanılır. En belirgin tehlikesi, özellikle basınç altındayken içsel kararsızlığıyla ilişkilidir: belirli koşullar altında asetilen, genellikle benzen ve/veya vinilasetilen gibi bir dizi ürün ve muhtemelen karbon ve hidrojene ek olarak ekzotermik bir katılma tipi reaksiyonla reaksiyona girebilir. Sonuç olarak, asetilen, yoğun ısı veya şok dalgasıyla başlatıldığında, gazın mutlak basıncı yaklaşık 200 kPa’yı (29 psi) aşarsa patlayıcı bir şekilde ayrışabilir. Ekipmanlardaki çoğu regülatör ve basınç göstergesi, gösterge basıncını bildirir ve bu nedenle asetilen için güvenli sınır 101 kPa veya 15 psig’dir. Bu nedenle, asetilen, uygun şekilde kullanıldığında taşınmasını ve kullanılmasını güvenli hale getiren gözenekli dolgulu (Agamassan) bir gaz silindirinde bulunan aseton veya dimetilformamid (DMF) içinde çözünmüş olarak taşınır ve depolanır. Bakır, asetilenin ayrışmasını katalize eder ve bu nedenle asetilen bakır borularda taşınmamalıdır. Pirinç boru bağlantı parçalarından da kaçınılmalıdır. Gaz Özellikleri

• Molekül ağırlığı: 26,038 g/mol

Katı faz

Erime noktası: -84 °C
Katı yoğunluğu: 729 kg/m3

Sıvı faz

Sıvı/gaz eşdeğeri (1,013 bar ve 15 °C (59 °F)): 663 hacim/hacim
Kaynama noktası (1,013 bar): -83,8 °C
Gizli buharlaşma ısısı (kaynama noktasında 1,013 bar): 801,9 kJ/kg
Buhar basıncı (20 °C veya 68 °F’de): 44 bar

Kritik nokta

Kritik sıcaklık: 35,1 °C
Kritik basınç: 61,91 bar
Kritik yoğunluk: 230,8 kg/m3

Üçlü nokta

Üçlü nokta sıcaklığı: -80,6 °C
Üçlü nokta basıncı: 1,282 bar

Gaz halinde faz

Gaz yoğunluğu (süblimleşme noktasında): 1,729 kg/m3
Gaz yoğunluğu (1,013 bar ve 0 °C (32 °F)): 1,171 kg/m3
Gaz yoğunluğu (1,013 bar ve 15 °C (59 °F)): 1,11 kg/m3
Sıkıştırılabilirlik Faktörü (Z) (1,013 bar ve 15 °C (59 °F)): 0,9924
Özgül ağırlık (hava = 1) (1,013 bar ve 15 °C (59 °F)): 0,91
Özgül hacim (1,013 bar ve 21 °C (70 °F)): 0,918 m3/kg
Sabit basınçta ısı kapasitesi (Cp) (1,013 bar ve 15,6 °C (60 °F)): 0,041 kJ/(mol.K)
Sabit hacimde ısı kapasitesi (Cv) (1,013 bar ve 15,6 °C (60 °F)): 0,033 kJ/(mol.K)
Özgül ısıların oranı (Gama:Cp/Cv) (1,013 bar ve 15,6 °C (60 °F)): 1,259843
Viskozite (1,013 bar ve 0 °C (32 °F)): 0,0000954 Poise
Isıl iletkenlik (1,013 bar ve 0 °C (32 °F)): 18,51 mW/(m.K)