Qu'est-ce que l'acétone ? La formule de cette cétone est vue dans cours d'école chimie. Mais tout le monde n'a pas une idée de la dangerosité de l'odeur de ce composé et des propriétés de cette substance organique.

Caractéristiques de l'acétone

L'acétone technique est le solvant le plus couramment utilisé dans la construction moderne. Étant donné que ce composé a un faible niveau de toxicité, il est également utilisé dans les industries pharmaceutiques et alimentaires.

L'acétone technique est utilisée comme matière première chimique dans la production de nombreux composés organiques.

Les médecins le considèrent comme une substance narcotique. Lors de l'inhalation de vapeurs d'acétone concentrées, un empoisonnement grave et des lésions du système nerveux central sont possibles. Ce composé constitue une menace sérieuse pour la jeune génération. Les toxicomanes qui utilisent de la vapeur d'acétone pour induire un état d'euphorie courent un grand risque. Les médecins craignent non seulement pour la santé physique des enfants, mais aussi pour leur état mental.

Une dose de 60 ml est considérée comme létale. Lorsqu'une quantité importante de cétone pénètre dans le corps, une perte de conscience se produit et, après 8 à 12 heures, la mort.

Propriétés physiques

Dans des conditions normales, ce composé est à l'état liquide, n'a pas de couleur et a une odeur spécifique. L'acétone, dont la formule est CH3CHNOCH3, a des propriétés hygroscopiques. Ce composé est miscible en quantité illimitée avec l'eau, l'alcool éthylique, le méthanol, le chloroforme. Il a un point de fusion bas.

Caractéristiques d'utilisation

Actuellement, le champ d'application de l'acétone est assez large. Il est à juste titre considéré comme l'un des produits les plus populaires utilisés dans la création et la production de peintures et de vernis, dans les travaux de finition, dans l'industrie chimique et dans la construction. De plus en plus, l'acétone est utilisée pour dégraisser la fourrure et la laine, pour éliminer la cire des huiles lubrifiantes. C'est cette substance organique que les peintres et les plâtriers utilisent dans leurs activités professionnelles.

Comment économiser l'acétone, dont la formule est CH3COCH3 ? Afin de protéger cette substance volatile des impact négatif rayons ultraviolets, il est placé dans des bouteilles en plastique, verre, métal à l'abri des UV.

La pièce où une quantité importante d'acétone est censée être placée doit être systématiquement ventilée et une ventilation de haute qualité doit être installée.

Caractéristiques des propriétés chimiques

Ce composé tire son nom du mot latin "acetum", qui signifie "vinaigre" en traduction. Le fait est que formule chimique l'acétone C3H6O est apparue bien plus tard que la substance elle-même n'a été synthétisée. Il a été obtenu à partir d'acétates puis utilisé pour fabriquer de l'acide acétique synthétique glacial.

Andreas Libavius ​​​​est considéré comme le découvreur du composé. A la fin du XVIe siècle, par distillation sèche de l'acétate de plomb, il parvient à obtenir une substance composition chimique qui n'a été déchiffré que dans les années 30 du XIXe siècle.

L'acétone, dont la formule est CH3COCH3, était obtenue par cokéfaction du bois jusqu'au début du XXe siècle. Après l'augmentation de la demande pendant la Première Guerre mondiale, il composé organique, de nouvelles méthodes de synthèse ont commencé à apparaître.

L'acétone (GOST 2768-84) est un liquide technique. En termes d'activité chimique, ce composé est l'un des plus réactifs de la classe des cétones. Sous l'influence des alcalis, on observe une condensation d'adol, à la suite de laquelle se forme de l'alcool diacétonique.

Lors de la pyrolyse, du cétène en est extrait. En réaction avec le cyanure d'hydrogène, la cyanidanhydrine d'acétone se forme. La propanone est caractérisée par la substitution d'atomes d'hydrogène aux halogènes, qui se produit à des températures élevées (ou en présence d'un catalyseur).

Comment avoir

Actuellement, la majorité du composé contenant de l'oxygène est obtenue à partir du propène. L'acétone technique (GOST 2768-84) doit avoir certaines caractéristiques physiques et opérationnelles.

La méthode au cumène se compose de trois étapes et implique la production d'acétone à partir de benzène. Tout d'abord, le cumène est obtenu en l'alkylant avec du propène, puis le produit résultant est oxydé en hydroperoxyde et scindé sous l'influence de l'acide sulfurique en acétone et phénol.

De plus, ce composé carbonylé est obtenu par l'oxydation catalytique de l'isopropanol à une température d'environ 600 degrés Celsius. Les accélérateurs du processus sont l'argent métallique, le cuivre, le platine, le nickel.

Parmi les technologies classiques de production d'acétone, l'oxydation directe du propène présente un intérêt particulier. Ce procédé est réalisé à pression élevée et en présence de chlorure de palladium bivalent comme catalyseur.

Vous pouvez également obtenir de l'acétone en faisant fermenter l'amidon sous l'influence de la bactérie Clostridium acetobutylicum. En plus de la cétone, le butanol sera présent parmi les produits de réaction. Parmi les inconvénients de cette option pour obtenir de l'acétone, on note un pourcentage de rendement insignifiant.

Conclusion

La propanone est un représentant typique des composés carbonylés. Les consommateurs le connaissent comme solvant et dégraissant. Il est indispensable dans la fabrication de vernis, de médicaments, d'explosifs. C'est l'acétone qui fait partie de la colle pour film, est un moyen de nettoyer les surfaces de la mousse de montage et de la superglue, un moyen de laver les moteurs à injection et un moyen d'augmenter l'indice d'octane du carburant, etc.

Le tableau montre les propriétés thermophysiques de la vapeur de benzène C 6 H 6 à pression atmosphérique.

Les valeurs des propriétés suivantes sont données : densité, capacité calorifique, conductivité thermique, viscosité dynamique et cinématique, diffusivité thermique, nombre de Prandtl en fonction de la température. Les propriétés sont données dans la plage de température de .

Selon le tableau, on peut voir que les valeurs de la densité et du nombre de Prandtl diminuent avec l'augmentation de la température du benzène gazeux. La capacité calorifique spécifique, la conductivité thermique, la viscosité et la diffusivité thermique augmentent leurs valeurs lorsque la vapeur de benzène est chauffée.

Il convient de noter que la densité de vapeur du benzène à une température de 300 K (27 ° C) est de 3,04 kg / m 3, ce qui est bien inférieur à celui du benzène liquide (voir).

Remarque : Soyez prudent ! La conductivité thermique dans le tableau est donnée à la puissance 10 3 N'oubliez pas de diviser par 1000.

Conductivité thermique de la vapeur de benzène

Le tableau donne les valeurs de la conductivité thermique de la vapeur de benzène à pression atmosphérique en fonction de la température dans la plage de 325 à 450 K.
Remarque : Soyez prudent ! La conductivité thermique dans le tableau est donnée à la puissance 10 4 . N'oubliez pas de diviser par 10000.

Le tableau indique les valeurs de pression vapeur saturée benzène dans la plage de température de 280 à 560 K. Évidemment, lorsque le benzène est chauffé, sa pression de vapeur saturante augmente.

Sources:
1.
2.
3. Volkov A. I., Zharsky I. M. Grand ouvrage de référence chimique. - M : Ecole soviétique, 2005. - 608 p.

La pression de vapeur saturante d'un liquide augmente avec l'augmentation de la température (Fig. 8.2) et dès qu'elle devient égale à la pression atmosphérique, le liquide bout. De la fig. 8.2, on peut voir que la pression de vapeur saturée augmente naturellement avec l'augmentation de la température. À la même pression externe, les liquides bouillent à des températures différentes, car ils ont des pressions de vapeur inégales.

acétone éthanol eau

Température, °C

Riz. 8.2 Dépendance de la pression de vapeur saturée (P × 10-5 Pa.) du liquide sur la température (acétone, alcool éthylique, eau - respectivement).

Si vous modifiez la pression externe, le point d'ébullition du liquide changera. Avec une augmentation de la pression externe, le point d'ébullition augmente et avec une diminution (vide), il diminue. À une certaine pression externe, un liquide peut bouillir à température ambiante.

La dépendance de la pression de vapeur saturante à la température est exprimée par l'équation de Clausius-Clapeyron

, (8.1)

où est l'enthalpie molaire de vaporisation, ; - variation molaire de volume lors de l'évaporation, égale à .

Lorsqu'un liquide s'évapore, le volume de la phase vapeur change fortement par rapport à la phase liquide. Ainsi, lors de l'évaporation de 1 eau à 25°C et une pression de 760 mm Hg. De l'art. 1244 paires sont formées, soit volume augmenté de 1244 fois. Par conséquent, dans l'équation, le volume de liquide peut être négligé : .

. (8.2)

En prenant en compte l'équation de Mendeleïev-Clapeyron puis

. (8.3)

L'intégration de l'équation (8.3) conduit à la formule

. (8.4)

Cette formule porte le nom de deux scientifiques - Clausius et Clapeyron, qui l'ont dérivée de diverses positions de départ.

La formule Clausius-Clapeyron s'applique à toutes les transitions de phase, y compris la fusion, l'évaporation et la dissolution de la matière.

La chaleur de vaporisation d'un liquide est la quantité de chaleur absorbée par le liquide lors de l'évaporation isotherme. Distinguer entre la chaleur molaire de vaporisation et chaleur spécifiqueévaporation (par rapport à 1 g de liquide). Plus la chaleur de vaporisation est élevée, plus le liquide s'évapore lentement, toutes choses égales par ailleurs, car les molécules doivent surmonter de grandes forces d'interaction intermoléculaire.

La comparaison des chaleurs de vaporisation peut être plus simple si on les considère à température constante.

La règle de Trouton est largement utilisée pour déterminer : la chaleur molaire de vaporisation à pression atmosphérique (P = const) de divers liquides est directement proportionnelle à leur point d'ébullition Tbouillir

ou alors

Le coefficient de proportionnalité est appelé coefficient de Trouton et pour la plupart des liquides normaux (non associés), il est de 88,2 à 92,4 .

La chaleur de vaporisation d'un liquide donné dépend de la température. Lorsque la température augmente, elle diminue et à la température critique, elle devient égale à zéro.

Dans les calculs d'ingénierie, l'équation empirique d'Antoine est utilisée

, (8.5)

où A, B, sont des constantes caractérisant la substance.

Les dépendances trouvées de la pression de vapeur saturée sur la température sont utilisées dans les calculs d'ingénierie incendie pour calculer la concentration de vapeur (; %), les limites de température de propagation de la flamme

.

En cas d'incendie, les liquides s'évaporent dans l'environnement. Le taux d'évaporation du liquide dans ce cas détermine le taux de son épuisement. Dans ce cas, le taux d'évaporation est influencé de manière décisive par la quantité de chaleur provenant de la zone de combustion.

Le taux d'épuisement des liquides n'est pas constant. Cela dépend de la température initiale du liquide, du diamètre du réservoir, du niveau de liquide dans celui-ci, de la vitesse du vent, etc.

Pression de vapeur saturante sur des solutions de liquides infiniment miscibles

En pratique, de nombreuses solutions sont largement utilisées, constituées de deux ou plusieurs liquides facilement solubles l'un dans l'autre. Les plus simples sont des mélanges (solutions) constitués de deux liquides - des mélanges binaires. Les modèles trouvés pour de tels mélanges peuvent également être utilisés pour des mélanges plus complexes. Ces mélanges binaires comprennent : benzène-toluène, alcool-éther, acétone-eau, alcool-eau, etc. Dans ce cas, la phase vapeur contient les deux composants. La pression de vapeur saturante du mélange sera la somme des pressions partielles des composants. Comme le passage d'un solvant d'un mélange à un état de vapeur, exprimé par sa pression partielle, est d'autant plus important que la teneur de ses molécules en solution est élevée, Raoult a constaté que « la pression partielle d'une vapeur saturée d'un solvant sur une solution est égale au produit de la pression de vapeur saturée sur un solvant pur à la même température par sa fraction molaire en solution" :

, (8.6)

où est la pression de vapeur saturante du solvant sur le mélange ; - pression de vapeur saturée sur un solvant pur ; N est la fraction molaire du solvant dans le mélange.

L'équation (8.6) est expression mathématique La loi de Raoult. La même expression est utilisée pour décrire le comportement d'un soluté volatil (le deuxième composant d'un système binaire).

MÉTHODE DE CALCUL DES PARAMÈTRES D'ÉVAPORATION DES LIQUIDES COMBUSTIBLES NON CHAUFFÉS ET DES GAZ HYDROCARBURES LIQUÉFIÉS

I.1 Taux d'évaporation W, kg / (s m 2), déterminé par référence et données expérimentales. Pour les liquides inflammables non chauffés au-dessus de la température ambiante, en l'absence de données, il est permis de calculer O selon la formule 1)

W \u003d 10 -6 h p n, (I.1)

où h - coefficient pris selon le tableau I.1 en fonction de la vitesse et de la température du flux d'air sur la surface d'évaporation ;

M - masse molaire, g/mol ;

p n - pression de vapeur saturée à la température de liquide calculée t p, déterminée à partir des données de référence, kPa.

Tableau I.1

I.2 Pour les gaz d'hydrocarbures liquéfiés (LHG), en l'absence de données, il est permis de calculer la masse spécifique de vapeurs de LHG évaporées m LHG, kg/m 2, selon la formule 1)

, (ET 2)

1) La formule est applicable à la température de la surface sous-jacente de moins 50 à plus 40 °C.

où M- masse molaire du GPL, kg/mol ;

L est la chaleur molaire de vaporisation du GPL à la température initiale du GPL T W, J/mol;

T 0 - la température initiale du matériau, à la surface duquel le GPL est déversé, correspondant à la température calculée t p , K;

T W - température initiale du GPL, K;

l tv - coefficient de conductivité thermique du matériau à la surface duquel le GPL est versé, W / (m K);

a - coefficient effectif de diffusivité thermique du matériau à la surface duquel le GPL est déversé, égal à 8,4· 10 -8 m 2 / s;

t- heure actuelle, s, pris égal au temps d'évaporation complète du GPL, mais pas supérieur à 3600 s ;

Nombre de Reynolds (n - vitesse du flux d'air, m/s ; ré- taille caractéristique du détroit de GPL, m;

u in - viscosité cinématique de l'air à la température de conception t p, m 2 / s);

l in - coefficient de conductivité thermique de l'air à la température de conception t p, W / (m K).

Exemples - Calcul des paramètres d'évaporation pour les liquides inflammables non chauffés et les gaz d'hydrocarbures liquéfiés

1 Déterminez la masse de vapeur d'acétone entrant dans le volume de la pièce à la suite d'une dépressurisation d'urgence de l'appareil.

Données pour le calcul

Dans une pièce d'une surface au sol de 50 m 2, un appareil à acétone a été installé avec un volume maximum de V ap = 3 m 3. L'acétone entre dans l'appareil par gravité à travers une canalisation d'un diamètre ré= 0,05 m avec débit q,égale à 2 10 -3 m 3 /s. La longueur de la section de conduite sous pression du réservoir à la vanne manuelle l 1 = 2 m. La longueur de la section de la canalisation de sortie d'un diamètre ré= 0,05 m du réservoir à la vanne manuelle L 2 est égal à 1 m Le débit d'air dans la pièce avec ventilation générale en fonctionnement est de 0,2 m / s. La température de l'air dans la pièce t p \u003d 20 ° C. La densité r de l'acétone à une température donnée est de 792 kg / m 3. La pression de vapeur saturante de l'acétone p a à t p est de 24,54 kPa.

Le volume d'acétone libéré de la canalisation sous pression, V n.t est

où t est le temps d'arrêt estimé de la canalisation, égal à 300 s (avec arrêt manuel).

Le volume d'acétone libéré de la canalisation de décharge V de est

Le volume d'acétone entrant dans la pièce

V a \u003d V an + V n.t + V de \u003d 3 + 6,04 10 -1 + 1,96 10 -3 \u003d 6.600 m 3.

Sur la base du fait que 1 litre d'acétone est renversé sur 1 m 2 de surface au sol, la surface d'évaporation calculée S p \u003d 3600 m 2 d'acétone dépassera la surface au sol de la pièce. Par conséquent, la surface au sol de la pièce égale à 50 m 2 est prise comme surface d'évaporation de l'acétone.

Le taux d'évaporation est égal à :

W isp \u003d 10 -6 3,5 24,54 \u003d 0,655 10 -3 kg / (s m 2).

La masse de vapeurs d'acétone générée lors de la dépressurisation d'urgence de l'appareil t, kg sera égal à

t \u003d 0,655 10 -3 50 3600 \u003d 117,9 kg.

2 Déterminer la masse d'éthylène gazeux formée lors de l'évaporation du déversement d'éthylène liquéfié dans des conditions de dépressurisation d'urgence du réservoir.

Données pour le calcul

Un réservoir isotherme d'éthylène liquéfié d'un volume de V i.r.e = 10000 m 3 est installé dans une digue en béton avec une surface libre S vol = 5184 m 2 et une hauteur de bridage H vol = 2,2 m. Le degré de remplissage du réservoir a = 0,95.

L'entrée de la conduite d'alimentation en éthylène liquéfié dans le réservoir se fait par le haut et la sortie de la conduite de sortie se fait par le bas.

Le diamètre de la canalisation d'évacuation d tp = 0,25 m.La longueur de la section de canalisation du réservoir à la vanne automatique, dont la probabilité de défaillance dépasse 10 -6 par an et la redondance de ses éléments n'est pas fournie, L= 1 m Le débit maximal d'éthylène liquéfié dans le mode d'émission G l.e = 3,1944 kg / s. Densité de l'éthylène liquéfié r l.e à la température de fonctionnement T éq\u003d 169,5 K est égal à 568 kg / m 3. Densité d'éthylène gazeux rg.e à T éqégal à 2,0204 kg / m 3. Masse molaire d'éthylène liquéfié M zh.e = 28 10 -3 kg/mol. Chaleur molaire de vaporisation de l'éthylène liquéfié L et cnà T eq elle est égale à 1,344 10 4 J/mol. La température du béton est égale à la température de l'air maximale possible dans la zone climatique correspondante T b = 309 K. Le coefficient de conductivité thermique du béton lb = 1,5 W / (m K). Diffusivité thermique du béton un\u003d 8,4 10 -8 m 2 / s. La vitesse minimale du flux d'air u min = 0 m/s, et la vitesse maximale pour une zone climatique donnée u max = 5 m/s. La viscosité cinématique de l'air n à la température de l'air calculée pour une zone climatique donnée t p \u003d 36 ° C est de 1,64 10 -5 m 2 / s. Le coefficient de conductivité thermique de l'air l in à t p est de 2,74 10 -2 W / (m K).

Avec la destruction du réservoir isotherme, le volume d'éthylène liquéfié sera

Volume de digue libre V sur = 5184 2,2 = 11 404,8 m3.

À cause du fait que V zh.e< V об примем за площадь испарения S исп свободную площадь обвалования S об, равную 5184 м 2 .

Ensuite, la masse d'éthylène évaporé me de la zone du détroit à une vitesse d'écoulement d'air u = 5 m/s est calculée par la formule (I.2)

La masse m ee à u = 0 m/s sera de 528039 kg.

Le représentant le plus simple des cétones. Liquide incolore, facilement mobile, volatil avec une odeur piquante caractéristique. Il est totalement miscible à l'eau et à la plupart des solvants organiques. L'acétone se dissout bien matière organique(acétate et nitrocellulose de cellulose, graisses, cire, caoutchouc, etc.), ainsi qu'un certain nombre de sels (chlorure de calcium, iodure de potassium). C'est l'un des métabolites produits par le corps humain.

Application d'acétone:

Dans la synthèse de polycarbonates, polyuréthanes et résines époxy ;

Dans la production de vernis;

Dans la production d'explosifs;

Dans la production de médicaments ;

Dans les films adhésifs comme solvant pour l'acétate de cellulose;

Composant pour le nettoyage des surfaces dans divers processus de production ;

Il est largement utilisé pour le stockage de l'acétylène, qui ne peut pas être stocké sous pression sous sa forme pure en raison du risque d'explosion (pour cela, on utilise des récipients en matériau poreux imprégnés d'acétone. 1 litre d'acétone dissout jusqu'à 250 litres d'acétylène) .

Danger pour l'homme :

Danger dû à une exposition unique à des concentrations élevées d'acétone Les vapeurs irritent les yeux et les voies respiratoires. La substance peut avoir des effets sur le système central système nerveux, foie, reins, tractus gastro-intestinal. La substance peut être absorbée par l'organisme par inhalation et à travers la peau. Un contact prolongé avec la peau peut provoquer une dermatite. La substance peut avoir des effets sur le sang et la moelle osseuse. En raison de la forte toxicité en Europe, la méthyléthylcétone est plus couramment utilisée à la place de l'acétone.

Risque d'incendie:

Hautement inflammable. L'acétone est classée comme liquide inflammable de classe 3.1 avec un point d'éclair inférieur à +23 degrés C. Ne pas autoriser tirer, étincelles et fumée. Un mélange de vapeurs d'acétone avec de l'air est explosif. Une pollution atmosphérique dangereuse sera atteinte assez rapidement lorsque cette substance s'évapore à 20°C. Lors de la pulvérisation - encore plus rapide. La vapeur est plus lourde que l'air et peut voyager le long du sol. La substance peut former des peroxydes explosifs au contact d'oxydants forts tels que l'acide acétique, l'acide nitrique, le peroxyde d'hydrogène. Réagit avec le chloroforme et le bromoforme dans des conditions normales en provoquant des risques d'incendie et d'explosion. L'acétone est agressive pour certains types de plastique.