FANDOM


Dieser Artikel basiert auf dem Artikel „Ethin“ aus der freien Enzyklopädie Wikipedia in der Version vom 8.2.2011 (Permanentlink) und steht unter einer Creative-Commons-Lizenz (CC-BY-SA 3.0). In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Ethin (selten: Äthin; Trivialname: Acetylen) ist ein farbloses Gas mit der Summenformel C2H2. Es ist der einfachste Vertreter aus der homologen Reihe der Alkine.

Ethin ist von großer industrieller Bedeutung. Es dient in großen Mengen als Ausgangsverbindung bei der großtechnische Herstellung von wichtigen Grundchemikalien. Darüber hinaus hat es eine Bedeutung als Dissousgas beim autogenen Schweissen und Schneiden. Es ist der eigentliche Brennstoff von Karbidlampen, in denen es aus Calciumcarbid und Wasser hergestellt und sofort verbrannt wird.

Geschichte Bearbeiten

Ethin wurde 1836 von Edmund Davy entdeckt, als er calciniertes Kaliumtartrat mit Holzkohle erhitzte, um Kalium herzustellen; er schrieb seine Beobachtungen jedoch lediglich in sein Laborjournal. Im Jahre 1862 wurde Ethin zum ersten Mal von Friedrich Wöhler aus Calciumcarbid hergestellt und öffentlich dokumentiert.

Acetylenzentralen Bearbeiten

Die erste Acetylenzentrale wurde 1897 in Totis in Ungarn durch die Wiener Acetylengesellschaft errichtet. In Süddeutschland baute die Firma Keller & Knappich (heute KUKA) in Augsburg Apparate und Zentralen.[1] Im ganzen gab es um 1901 29 Acetylenzentralen und 1904 bereits etwa 60–70 mit Acetylenbeleuchtung versehene Ortschaften und Städte in Deutschland.[2][3] Neben Wohnhäusern, die an das Rohrnetz angeschlossen waren, wurden auch Straßenlaternen versorgt.

Vorkommen und Herstellung Bearbeiten

Ethin hat auf der Erde kein natürliches Vorkommen. Außerhalb der Erde wurde es in der Atmosphäre des Planeten Jupiter sowie in interstellarer Materie nachgewiesen.

Die jährliche Weltproduktion lag 1998 bei 122.000 Tonnen. Großtechnisch wird Ethin mittels Hochtemperaturpyrolyse von leichten oder mittleren Erdölfraktionen oder Erdgas bei 2.000 °C hergestellt. Nach der Pyrolyse wird das entstandene Gasgemisch schnell unter 200 °C abgekühlt (gequencht), um die weitere Zersetzung zum elementaren Kohlenstoff und Wasserstoff zu vermeiden. Man erhält dann ein Ethin-Ethen-Gemisch, aus dem das Ethin fraktioniert wird.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Ethin ist die Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser, das in Karbidlampen zum Einsatz kommt

\mathsf{CaC_2 + 2 \ H_2O \longrightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2}

Das dabei entstehende Ethin besitzt aufgrund von Verunreinigungen (z. B. Phosphin) einen knoblauchartigen Geruch.

Eigenschaften und Gefahren Bearbeiten

Physikalische Eigenschaften Bearbeiten

In reinem Zustand riecht Ethin schwach etherisch und ist ungiftig. Aus technischem Calciumcarbid (CaC2) – z.B. aus Schweißcarbid – hergestelltes Ethin hat oft einen unangenehmen, leicht knoblauchähnlichen Geruch, der von Verunreinigungen herrührt. Meistens handelt es sich dabei um Phosphin (PH3), Arsin (AsH3), Ammoniak (NH3) und Schwefelwasserstoff (H2S), die bei der technischen Herstellung aus Calciumcarbid mitentstehen. Da der Tripelpunkt oberhalb des Normaldrucks liegt, kann Ethin ähnlich wie Kohlendioxid unter Normaldruck nicht verflüssigt werden.

Die Löslichkeit von Ethin in Wasser beträgt bei Atmosphärendruck nur 1,23 g/kg, wohingegen die Löslichkeit in Ethanol und Aceton (27,9 g/kg unter Standardbedingungen) sehr gut ist. Letzteres wird beim Transport von Ethin in Druckgasflaschen benutzt. Die meisten Druckgasflaschen für Ethin sind heutzutage mit einer porösen Masse aus Calciumsilikathydrat gefüllt, in welche Aceton gegeben wird, das wiederum Ethin in großen Mengen lösen und damit speichern kann. Die poröse Masse verhindert bei einem Flammenrückschlag (Schweißen) durch das Ventil einen möglichen explosionsartigen Zerfall des Ethins in der Flasche.

Der Heizwert ist 57.120 kJ/m³. Ethin verbrennt an der Luft mit leuchtend gelber, stark rußender Flamme. Die Flamme wird bei der Verbrennung mit Luft ca. 1900 bis 2300 °C heiß, bei der Verbrennung mit reinem Sauerstoff sogar bis zu 3200 °C (Anwendung beim autogenen Schweißen).

Sicherheitstechnische Kenngrößen Bearbeiten

Ethin bildet wie alle niederen Kohlenwasserstoffe mit Luft leicht entzündbare Gemische. Zusätzlich neigt die Verbindung resultierend aus ihrem endothermen Charakter zum explosiven Selbstzerfall in die Elemente.[4][5] Die sicherheitstechnischen Kenndaten können neben den auf Verbrennungsprozessen beruhenden Eigenschaften mit zunehmender Konzentration an Ethin durch die Zersetzungsreaktion beeinflusst werden. So basiert die untere Explosionsgrenze (UEG) mit 2,3 Vol% (24 g/m3)[6][7] sicher auf einer reinen Verbrennung. Angaben zur oberen Explosionsgrenze (OEG) mit 82 Vol%[5], resultierend aus korrekt angewandten, genormten Prüfverfahren, sind wegen der für eine Verbrennung notwendigen, aber geringen Sauerstoffkonzentration eher mit der Selbstzersetzung begründbar. Da für die Selbstzersetzung kein Sauerstoff notwendig ist, wird die obere Explosionsgrenze auf 100 Vol% gesetzt[6][7], da im Ergebnis bzw. Ausmaß einer Explosion die physikalisch-chemische Ursache eher zweitrangig ist.

Auf Grund seiner Neigung zur Deflagration bzw. Detonation kann Acetylen nicht wie andere Gase verflüssigt in Druckbehältern bzw. Druckgasflaschen gelagert werden. Hier wird es in Lösungsmitteln wie Aceton oder Dimethylformamid, in denen es eine hohe Löslichkeit besitzt, gelöst. Diese Lösung ist wiederum in einem porösem Material verteilt.[5] Der Gesamtdruck im Behälter hängt vom Verhältnis zwischen Lösungsmittel und Acetylen und der Temperatur ab.[8] So ergibt sich z.B. für ein Acetylen-Aceton-Verhältnis von 1 : 1 bei 20 °C ein Druck von 25 bar.[8]

Ethin darf nicht mit kupferhaltigen Materialien in Berührung kommen, da sich ansonsten das hochexplosive Kupferacetylid bilden kann. Ähnliches gilt für Silber.

Wird Ethin inhaliert, führt es zu Schwindel und Teilnahmslosigkeit. Eine Maximale Arbeitsplatz-Konzentration ist jedoch nicht festgelegt.

Literatur Bearbeiten

  • Nieuwland, Julius A. und R. R. Vogt, The Chemistry of Acetylene, Reinhold, New York 1945.
  • S. A. Miller, Acetylene, its Properties, Manufacture and Uses, Vol. 1, Ernest Benn Ltd, London 1965
  • Reppe, Walter, Chemie und Technik der Acetylen-Druck-Reaktionen, Verlag Chemie 1952
  • Viehe Heinz Gunter, Chemistry of Acetylenes, M. Dekker, New York 1969
  • Paul Hölemann und Rolf Hasselmann: Die Druckabhängigkeit der Zündgrenzen von Acetylen-Sauerstoffgemischen. Westdt. Verl. 1961
  • Jones und Kennedy, Effect of Pressure on Ignition Temperature of Acetylene and Acetylene-Air Mixtures, Report of Investigations, Bureau of Mines, Schwaz 1945

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Geschichte der Firma KUKA
  2. Acetylenzentralen von Prof. Dr. J. H. Vogel 1901.
  3. Lueger 1904.
  4. W. Rimarski: Brand- und Explosionsgefahren beim Acetylen in Angewandte Chemie 42 (1929) S. 933–936;.
  5. 5,0 5,1 5,2 P. Pässler, W. Hefner, K. Buckl, H. Meinass, A. Meiswinkel, H.-J. Wernicke, G. Ebersberg, R. Müller, J. Bässler, H. Behringer, D. Mayer: Acetylene in Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie 2008 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
  6. 6,0 6,1 E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen - Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  7. 7,0 7,1 GESTIS
  8. 8,0 8,1 W. Wiechmann, Amts- und Mitteilungsblatt der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) 3 (1987) S. 505.

Weblinks Bearbeiten

Störung durch Adblocker erkannt!


Wikia ist eine gebührenfreie Seite, die sich durch Werbung finanziert. Benutzer, die Adblocker einsetzen, haben eine modifizierte Ansicht der Seite.

Wikia ist nicht verfügbar, wenn du weitere Modifikationen in dem Adblocker-Programm gemacht hast. Wenn du sie entfernst, dann wird die Seite ohne Probleme geladen.

Auch bei FANDOM

Zufälliges Wiki