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Qu'est-ce que l'acétylène ?

L'acétylène est un hydrocarbure à deux carbones.

Il possède la structure la plus simple des alcynes (hydrocarbures à triple liaison carbone-carbone), avec la formule moléculaire C2H2 et le nom systématique UICPA « éthyne ». À température ambiante, c'est un gaz incolore et inodore, d'une densité de 0,908, légèrement plus léger que l'air (densité de gaz 1).

Il ne s'agit pas d'une substance naturelle et il est obtenu par la décomposition thermique d'hydrocarbures tels que le gaz naturel et le naphta. C'est un gaz combustible largement utilisé dans l'industrie en raison de sa température de flamme élevée et de sa faible consommation d'oxygène.

Utilisations de l'acétylène

L'acétylène est utilisé comme gaz inflammable dans les procédés de soudage et de fusion des métaux. En effet, la température élevée de la flamme permet de travailler efficacement et la faible consommation d'oxygène réduit le nombre de conteneurs d'oxygène utilisés. Il est notamment utilisé pour le soudage sous pression de barres d'armature, la pulvérisation thermique et le brasage, le découpage de plaques d'acier et la trempe de matériaux en acier.

La température de la flamme de l'acétylène en pleine combustion peut atteindre 3300°C. Il s'agit d'une température très élevée par rapport à d'autres gaz combustibles. (Référence : méthane/2780°C, propane/2800°C, propylène/2900°C, éthylène/3000°C).

Il est également facile à manipuler en raison de sa faible température d'inflammation de 305°C. En outre, il ne consomme qu'un quart de l'oxygène du gaz propane, ce qui en fait le plus petit des gaz de fusion. La grande réactivité de l'acétylène signifie également que de nombreux composés organiques peuvent être synthétisés à partir de ce gaz, notamment l'éthylène, l'acétaldéhyde et le benzène.

Les applications de l'acétylènes de haute pureté sont les suivantes :

• Matière première de carbone pour les semi-conducteurs ;
• Matière première pour la production de films de carbone dur ;
• Matière première pour la synthèse de nouveaux matériaux tels que les nanotubes de carbone et les nanocoils de carbone ;
• Spectroscopie d'absorption atomique

Principes de l'acétylène

Cette section explique les principes de l'acétylènes en termes de propriétés, de méthodes de synthèse et de réactions chimiques.

1. Propriétés de l'acétylène

L'acétylène est représenté par la formule chimique C2H2, a une triple liaison dans la molécule et la molécule est linéaire. À température ambiante, il est soluble dans l'eau dans une proportion de 1:1 en volume, mais il est plus soluble dans les solvants organiques tels que le tétrahydrofurane.

Bien que l'acétylène soit utile en tant que gaz inflammable, il est extrêmement facile à enflammer et brûle de manière explosive en l'absence d'oxygène, c'est pourquoi il faut le manipuler avec précaution. L'inflammation de gaz acétylènes stagnants est susceptible de provoquer une explosion.

2. Méthodes de production de l'acétylène

Les deux principales méthodes de production de l'acétylène gazeux sont les suivantes :

• La méthode du carbure : de l'eau est appliquée au carbure (carbure de calcium).
• La méthode de la pyrolyse : par décomposition thermique des hydrocarbures.

Les applications à petite échelle sont synthétisées par la méthode du carbure, tandis que la pyrolyse est limitée aux méthodes de production industrielle à grande échelle. Toutefois, la méthode du carbure peut également être utilisée dans la production industrielle.

3. Réactions chimiques de l'acétylène

Réactions d'addition
La triple liaison de l'acétylène est une molécule sensible aux réactions d'addition. L'addition d'hydrogène produit successivement de l'éthylène et de l'éthane. Les molécules de type H-X, telles que les halogénures d'hydrogène, peuvent également subir facilement des réactions d'addition.

Polymérisation par addition
L'acétylène peut subir une polymérisation par addition. La polymérisation de deux molécules d'acétylène produit du monovinylacétylène. Le monovinylacétylène est une matière première pour le butadiène et le chloroprène et est utilisé pour fabriquer du caoutchouc synthétique. Le benzène est également synthétisé à partir de trois molécules d'acétylènes. Le polyacétylènes, issu de la polymérisation avancée, est utilisé comme matériau conducteur.

Types d'acétylène

L'acétylène est un gaz inflammable qui peut brûler de manière explosive en l'absence d'oxygène. C'est pourquoi il est généralement introduit dans les bouteilles de gaz sous forme d'acétylène dissous, qui sont dissous sous pression dans un solvant (acétone ou DMF) par compression et refroidissement.

L'acétylène dissous a généralement une légère odeur due aux impuretés. Cette odeur est due à la phosphine et au sulfure d'hydrogène qui proviennent des impuretés (par exemple, le phosphure de calcium et le soufre) de la matière première qu'est le carbure de calcium. Les produits de ce degré de pureté sont principalement utilisés pour le soudage des métaux et le traitement par fusion.

D'autres produits de haute pureté sont utilisés comme matière première pour le carbone semi-conducteur et pour la production de films de carbone dur. Il existe deux types de gaz d'acétylène de haute pureté : le gaz d'acétylène dissous et le gaz d'acétylène comprimé. Comme mentionné ci-dessus, le gaz d'acétylène comprimé est dangereux et doit être manipulé avec précaution.

La loi sur la sécurité des gaz à haute pression exige que les bouteilles dont la pression est égale ou supérieure à 0,2 MPa à des températures normales ou à 0,2 MPa à 15°C soient de couleur brune.