Химия и Химики № 1 2015. Эксперименты с ацетиленом

Взрыв ацетилена (бутылка 6.5 л)

Ранее я уже пробовал провести взрыв смеси воздуха и ацетилена в бутылке на 6 л [1], но эксперименты закончились вспышками, поскольку содержание ацетилена в смеси было слишком высоким. Тогда я взял двухлитровые бутылки и провел несколько взрывов со смесями, которые содержали от 5 до 15% ацетилена [2] (нижний предел - избыток воздуха, верхний предел - избыток ацетилена; во всех случаях избыток небольшой). Взрыв бутылки примерно соответствовал взрыву стехиометрической смеси водород - кислород.

В этот раз решил повторить тот же эксперимент в шестилитровой бутылке. Набрал в бутылку заданный объем ацетилена (методом вытеснения воды), чтобы его концентрация равнялась 10%; после чего набрал в бутылку воздуха (аккуратно, так чтобы из бутылки не вышел ацетилен). Закрутил пробку, пошел в лес, положил сверху на пробку бутылки ватку с парафином, зажег. Через некоторое время пробка прогорела, но никакого эффекта не последовало. Не было даже вспышки.

Еще когда шел в лес, понял, что поступил неправильно: нужно было налить в бутылку немного воды, бросить в нее рассчитанную навеску карбида кальция и быстро закрутить пробку. Чтобы реакция началась с задержкой, карбид лучше завернуть в бумагу. - При описанных манипуляциях ацетилен из бутылки никуда не денется (если пробка закручена плотно).

В следующий раз так и поступил: в бутылку на 6.5 л налил немного воды и помести в нее два кусочка карбида общей массой 3.6 г. Кусочки были завернуты в бумагу, - это дало время, чтобы спокойно закрутить крышку. Содержимое бутылки несколько раз встряхнул. Бумага распрямилась и раскисла, началась реакция карбида кальция с водой. Выделение ацетилена закончилось через несколько минут. Поместил на крышку бутылки ватку, пропитанную парафином, поджег и отошел. Примерно через 40 секунд пробка прогорела и из бутылки ударила струя пламени - через образовавшееся отверстие вырывалась смесь ацетилена и воздуха, вскоре струя погасла, но не произошло ничего. И только секунд через 5 последовал взрыв - пламя, наконец, проскочило в бутылку.

Звук был сильным, из бутылки ударил желтый фонтан пламени. Во все стороны полетели клочки ваты. Бутылка упала. Но самое удивительное, что бутылка уцелела: при аналогичных опытах с гремучим газом водород-кислород бутылку разрывало на кусочки. А в нашем опыте со смесью воздуха и ацетилена пострадала только пробка.

При непосредственном наблюдении взрыв выглядел невзрачно, но при покадровом просмотре видео некоторые фрагменты получились очень красиво.

Уже после опыта посчитал приблизительную концентрацию ацетилена в бутылке:

молярная масса карбида кальция - 40+2·12=64;

1 моль карбида соответствует 1 моль ацетилена, значит количество ацетилена:

3.6/64=0.05625 моль;

объем ацетилена: 22.4·0.05625=1.26 л;

концентрация ацетилена: 1.26/6.5·(100%) = 19.4 % - это слишком много.

Разумеется, технический карбид кальция содержит далеко не 100% основного вещества, условия в лесу отличались от нормальных (н.у. - температура 0°С и давление 1 атм.), соответственно и молярный объем отличался от 22.4 л/моль, да и объем бутылки мог не равняться точно задекларированному (6.5 л), но для наших целей такая точность не требуется. В следующий раз нужно будет просто взять меньше карбида.

__________________________________________________
¹ См. Опыты с ацетиленом ч.2. Вспышка ацетилена (бутылка 6 л) [ссылка] и Опыты с ацетиленом ч.3. Вспышка смеси ацетилена и воздуха (2 л ацетилена в шестилитровой бутылке) [ссылка]

² См. Опыты с ацетиленом ч.4. Взрыв смеси ацетилена и воздуха (двухлитровая бутылка) [ссылка]

Смотреть Видео (26 Мб, .avi ) Смотреть Видео (60 кадров/сек., 27 Мб, .avi )