(一)乙炔的物理化學(xué)性質(zhì)

　　乙炔(C₂H₂)，又名電石氣，是不飽和的碳?xì)浠衔?，在常溫和大氣壓力下，它是一種無色氣體，工業(yè)用乙炔中，因為混有硫化氫(H₂S)及磷化氫(PH₃)等雜質(zhì)，故具有特殊的臭味。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密度為1．17kg／m³，比空氣稍輕，－83℃時乙炔可變成液體，－85℃時乙炔將變?yōu)楣腆w，液體和固體乙炔在一定條件下可能因摩擦和沖擊而爆炸。

　　乙炔是理想的可燃?xì)怏w，與空氣混合燃燒時所產(chǎn)生的火焰溫度為2350℃，而與氧氣混合燃燒時所產(chǎn)生的火焰溫度為3100～3300℃，因此用它足以熔化金屬進(jìn)行焊接，乙炔完全燃燒反應(yīng)式如下：

2C₂H₂+5O₂＝4CO₂+2H₂O+Q　　(放熱)

　　從上式看出：1體積的乙炔完全燃燒需要2．5體積的氧。

　　(二)乙炔的爆炸性及溶解性

　　乙炔是一種危險的易燃易爆氣體。它的自燃點低(305℃)，點火能量小(0．019毫焦)。在一定條件下，很容易因分子的聚合，分解而發(fā)生著火、爆炸。

　　1．純乙炔的分解爆炸性

　　純乙炔的分解爆炸性，首先決定于它的壓力和溫度，同時與接觸介質(zhì)、乙炔中的雜質(zhì)、容器形狀等有關(guān)。

　　(1)當(dāng)溫度超過200～300℃時，乙炔分子就開始聚合，而形成其它更復(fù)雜的化合物，如苯(C₆H₆)、苯乙烯(C₈H₈)、萘(C₁₀H₈)、甲苯(C₇H₈)等。聚合作用是放熱的，氣體溫度越高，聚合作用速度越快，因而放出的熱量就會促成更進(jìn)一步的聚合。當(dāng)溫度高于500℃時，未聚合的乙炔就會發(fā)生爆炸分解。如果在聚合過程中將熱量急速排除，則反應(yīng)只限于一部分乙炔的聚合作用，而分解爆炸則可避免。

　　乙炔是吸熱化合物，即由元素組成乙炔時需要消耗大量的熱，當(dāng)乙炔分解時即放出它在生成時所吸收的全部熱量：C₂H₂→2C+H₂+226kJ／mol。分解時生成物是細(xì)粒固體碳及氫氣。如果這種分解是在密閉容器(如乙炔發(fā)生器、乙炔瓶)內(nèi)進(jìn)行的，則由于溫度的升高，壓力急劇增大10～13倍而引起爆炸。

　　增加壓力也能促使和加速乙炔的聚合和分解。溫度和壓力對乙炔的聚合作用與爆炸分解的關(guān)系可用圖2—9的曲線表示。從圖中可以看出，在溫度等于或低于540℃，壓力小于0．3MPa時，乙炔主要是聚合過程。當(dāng)壓力為150kPa。而溫度超過580℃時，就能形成乙炔分解爆炸。壓力越高，聚合作用能促進(jìn)乙炔分解爆炸所需要的溫度就越低。根據(jù)這一特點，現(xiàn)用的乙炔發(fā)生器工作壓力極限不超過150kPa。一般在乙炔發(fā)生器的電石分解區(qū)或集氣室中，是不可能達(dá)到這一溫度和發(fā)生爆炸的。一旦由于某種原因(如電石的局部過熱)而溫度過高時，就應(yīng)該及時地采取冷卻降溫措施，把能量導(dǎo)出，那么乙炔就只是聚合而不會引起爆炸分解。

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　　(2)乙炔的分解爆炸與觸媒劑有關(guān)，當(dāng)壓力為0．4MPa時，與發(fā)熱的小鐵管表面接觸而產(chǎn)生爆炸的最低溫度為：

　　有鐵屑時為520℃；　　有黃銅時為500～520℃；

　　有活性炭時為400℃；　　有碳化鈣時為500℃；

　　有氧化鐵時為280℃；　　有氧化銅時為240℃；

　　有氧化鋁時為490℃；　　有紫銅屑時為460℃；

　　有鐵銹(氧化鐵)時為280～300℃

　　這些觸媒劑能把乙炔分子吸附在自己表面上，結(jié)果使乙炔的局部濃度增高而加速了乙炔分子之間的聚合和爆作分解。

　　(3)乙炔的分解爆炸與存放的容器形狀和大小有關(guān)。容器的直徑越小，則越不容易爆炸。在毛細(xì)管中，由于管壁冷卻作用及阻力，爆炸的可能性會大為降低。根據(jù)這個原理，目前使用的乙炔膠管孔徑都不太大，管壁也比較薄，對防止乙炔在管道內(nèi)爆炸是有利的。

　　(4)乙炔與銅、銀、水銀等金屬或其鹽類長期接觸時，會生成乙炔銅(Cu₂C₂)和乙炔銀(Ag₂C₂)等爆炸性混合物，當(dāng)受到摩擦沖擊時就會發(fā)生爆炸。因此凡供乙炔使用的器材都不能用銀和含銅量70％以上的銅合金制造。

　　(5)乙炔與氯、次氯酸鹽等化合，在日光照射下以及加熱等外界條件下就會發(fā)生燃燒和爆炸。所以乙炔燃燒失火時，絕對禁止使用四氯化碳滅火。

　　2，乙炔與空氣、氧氣和其它氣體混合氣的爆炸性

　　(1)乙炔及其它可燃?xì)怏w凡與空氣或氧氣混合時就提高了爆炸危險性。乙炔和其他可燃?xì)怏w與空氣和氧氣混合氣的爆炸(發(fā)火)范圍見表2—3。

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??? 乙炔與空氣或純氧的混合氣如果其中任何一種達(dá)到了自燃溫度(與空氣混合氣體的自燃溫度為305℃，與氧氣混合氣體的自燃溫度為300℃)就是在大氣壓力下也能爆炸。是否會達(dá)到自燃溫度而導(dǎo)致爆炸，基本上只決定于其中乙炔的含量。

??? (2)乙炔中混入與其不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，如氮氣、甲烷、一氧化碳、水蒸汽、石油氣等，或把乙炔熔解在液體里，能夠降低乙炔的爆炸性。這是因為乙炔分子之間被其它氣體或液體的微粒所隔離，因而使進(jìn)行爆炸的連鎖反應(yīng)條件變壞的緣故。

??? 乙炔能夠溶解在許多液體中，特別是有機(jī)液體中，如丙酮等。在15℃、0．1MPa時，1升丙酮能溶解23升乙炔，在壓力增大到1．42MPa時1升丙酮能溶解乙炔約400升。人們就是利用乙炔能大量溶于丙酮溶液中這個特性，將乙炔裝入乙炔瓶內(nèi)來儲存、運(yùn)輸和使用的。

??? (三)乙炔中的雜質(zhì)及毒性

??? 1．乙炔中含磷化氫

??? 工業(yè)用的乙炔中經(jīng)常含有磷化氫(PH₃)。這是由于電石中含有少量磷化鈣等雜質(zhì)，當(dāng)電石與水接觸時生成磷化氫。

??? 乙炔中磷化氫的含量取決于電石的純度。在未經(jīng)凈化的乙炔內(nèi)，可能含有0．03％～1．8％<容積)的磷化氫。磷化氫的自燃點很低。氣態(tài)磷化氫(PH3)在溫度為100℃時，就會自燃，而液態(tài)磷化氫(P₂H₄)甚至在稍低于100℃時也會自燃。因而，當(dāng)乙炔中含有空氣，又有磷化氫存在時，就可能構(gòu)成乙炔一空氣混合氣的爆炸起火。

??? 2．乙炔中含硫化氫

??? 硫化氫(H₂S)是由于電石中含有硫化鈣、硫化鋁和碳酸鈣等雜質(zhì)，經(jīng)水分解而生成的。乙炔中硫化氫的含量，在很大程度上，取決于硫化鈣與水的作用。因硫化氫能溶解于水，并在其生成與分解時，與水的溫度有關(guān)。如在充足的水中進(jìn)行分解時，可以減少乙炔中硫化氫的含量。乙炔中硫化氫含量的范圍是0．08％～1．5％(容積)。

??? 硫化氫和磷化氫都是乙炔中的有害雜質(zhì)。在焊接時，其中的硫和磷可能轉(zhuǎn)移到熔接處的金屬中，而使焊縫質(zhì)量變壞。

??? 一般規(guī)定，乙炔中磷化氫的含量不得超過0．2％；硫化氫的含量應(yīng)小于0．1％(按容積計算)

??? 3．乙炔中含空氣

??? 乙炔中的空氣一般是在乙炔發(fā)生器裝換電石時進(jìn)入的。也可能有溶解在水中的空氣和吸附在電石表面上的空氣混入乙炔里。因為空氣和乙炔混合比在很寬的范圍內(nèi)都能使乙炔燃燒和爆炸，所以它是有害的雜質(zhì)，應(yīng)盡量減少其含量。在通常情況下，由固定式乙炔發(fā)生器制取的乙炔中，空氣的含量不超過0．5％。而用移動式發(fā)生器制取的乙炔中，空氣的含量不超過1％～1．5％。乙炔中空氣的含量超過10％時，就不能用于火焰加工。

??? 4．乙炔的毒性

??? 乙炔中毒現(xiàn)象比較少見，它主要表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。其癥狀輕度的表現(xiàn)為：精神興奮、多言、嗜睡，走路不穩(wěn)等；重度的表現(xiàn)為：意識障礙、呼吸困難、發(fā)呆、瞳孔反應(yīng)消失、昏迷等。也有表現(xiàn)為狂躁、無故哭笑等精神癥狀。