Ацетон - один из самых востребованных органических растворителей в промышленности. Его плотность напрямую влияет на эффективность использования в производстве лаков, красок, взрывчатых веществ и другой продукции. Давайте разберемся, от каких факторов зависит плотность ацетона и почему важно знать этот показатель.
Происхождение названия и история открытия ацетона
Впервые ацетон был выделен в 1595 году немецким химиком Андреасом Либавием. Однако его химический состав удалось определить только в 1832 году Жану-Батисту Дюма и Юстусу фон Либиху. Название "ацетон" произошло от латинского слова "acetum", что означает "уксус". Это связано с тем, что ранее ацетон получали из ацетатов, а из самого ацетона - синтетическую уксусную кислоту.
Термин "ацетон" в 1848 году в научный оборот ввел немецкий профессор Леопольд Гмелин. Он использовал старое немецкое слово Aketon (кетон, ацетон), которое также имеет латинские корни от acetum.
Способы получения ацетона
До 1914 года ацетон производили путем сухой перегонки древесины. Однако в годы Первой мировой войны резко вырос спрос на ацетон для нужд химической промышленности. Это стимулировало разработку новых методов:
- Из уксусной кислоты
- Из ацетилена
- Окисление изопропанола
- Окисление пропилена
В настоящее время основной промышленный способ получения ацетона - прямое окисление пропилена. Также ацетон производят путем брожения углеводов с помощью бактерий Clostridium acetobutylicum. При таком процессе образуется смесь ацетона и бутилового спирта в соотношении от 2:1 до 3:1.
Химические свойства ацетона
Ацетон отличается высокой реакционной способностью по сравнению с другими кетонами. Он легко вступает в реакции с металлами, галогенами, циановодородом и другими веществами. Приведем несколько примеров химических реакций с участием ацетона:
- Восстановление до пинакона магнием или цинком
- Образование перекиси ацетона с пероксидом водорода
- Окисление до СО2 и Н2О ангидридом хрома
- Реакция с аммиаком и водородом с образованием аминов
- Присоединение HCN с образованием ацетонциангидрина
- Замещение водорода на галогены с образованием хлороформа, йодоформа
Ацетон также легко вступает в реакции конденсации. Например, при щелочном катализе идет альдольная конденсация с образованием диацетонового спирта. В кислой среде возможна тримеризация ацетона в мезитилен.
Таким образом, высокая реакционная способность позволяет использовать ацетон в качестве исходного сырья для получения многих ценных органических веществ.
| Плотность ацетона | 790,5 кг/м3 при 20°С |
| Теплоемкость | 2160 Дж/(кг·град) при 25°С |
Далее рассмотрим, как меняются плотность и другие свойства ацетона в зависимости от температуры.
Изменение плотности ацетона с температурой
Плотность ацетона при 20°C составляет 790,5 кг/м3. С повышением температуры плотность ацетона снижается как в жидком состоянии, так и выше точки кипения 56,1°C. Так, при критической температуре 235°C плотность ацетона минимальна и равна 273 кг/м3.
Обратная зависимость плотности от температуры объясняется тепловым расширением жидкости. При одинаковой массе объем ацетона увеличивается с нагреванием и уменьшается при охлаждении.
Теплоемкость и теплопроводность ацетона
С плотностью ацетона тесно связаны его теплофизические характеристики. При 25°C удельная теплоемкость ацетона составляет 2160 Дж/(кг·°C). При понижении температуры до -50°C теплоемкость снижается до 2030 Дж/(кг·°C).
Теплопроводность технического ацетона при 25°C находится на уровне 0,169 Вт/(м·°C). Повышение температуры жидкости ведет к росту теплопроводности.
Вязкость ацетона
Вязкость характеризует текучесть жидкости. У ацетона при 0°C динамическая вязкость составляет 68,6·10-7 Па·с. С ростом температуры вязкость ацетона понижается, то есть его текучесть повышается.
Влияние примесей на плотность
В техническом ацетоне обычно содержатся примеси воды, спирта и других восстановителей. Это приводит к некоторому снижению плотности по сравнению с чистым веществом. Для повышения чистоты и плотности ацетона его перегоняют с осушителями вроде безводного поташа.
Плотность ацетона при различных давлениях
Кроме температуры на плотность ацетона оказывает влияние давление. Повышение давления ведет к росту плотности как в жидком, так и в газообразном состоянии. Это свойство используется, например, при транспортировке и хранении ацетилена в ацетоне в сжиженном виде.
