mest berømte og anvendes i menneskers liv og industrielle stoffer, der tilhører den kategori af polyoler - er ethylenglycol og glycerol.Deres undersøgelse og brug begyndte flere århundreder siden, men egenskaberne af disse organiske forbindelser på mange måder unik og enestående, der gør dem uundværlige til denne dag.De polyoler, der anvendes i mange kemiske synteser, brancher og områder af menneskelig aktivitet.
først "kendskab" med ethylenglycol og glycerol historie producerer
I 1859 gennem en totrins proces med interaktion dibromethan med sølv acetat og efterfølgende behandling med kaliumhydroxid produceret i den første reaktion af ethylenglycol, Charles Wurtz først syntetiseret ethylenglycol.Nogen tid senere metoden blev udviklet til direkte hydrolyse dibromethan, men i industriel målestok i begyndelsen af det tyvende århundrede divalent alkohol 1,2-dihydroxyethane det - blev monoethylenglycol eller en glycol, i USA opnået ved hydrolyse af ethylen.
dag og i industrien og i laboratoriet anvendte en række andre metoder, ny, mere økonomisk med råvarer og energi synspunkt, og miljøvenlig samt anvendelse af reagenser indeholder eller afgiver klor, toksiner, kræftfremkaldende stoffer og andre farligemiljøet og menneskers stof reduceres med udviklingen af "grønne" kemi.
Aptekar Carl Wilhelm Scheele i 1779 åbnede glycerol og især sammensætningen af forbindelsen undersøgt i 1836 Théophile Jules Pelouse.To årtier senere blev det konstateret, og jordet triatomic molekylære struktur af alkohol i skrifter af Pierre Eugene Berthelot Marseleya og Charles Wurtz.Endelig endog tyve år efter Charles Friedel havde en samlet syntese af glycerol.I øjeblikket industri bruger to metoder til dets fremstilling: via allylchlorid fra propylen via acrolein så godt.Kemiske egenskaber etilengilikolya glycerin er meget udbredt i forskellige områder i den kemiske industri.
struktur og opbygning af forbindelsen
I hjertet af molekylet er skelettet af ethylen umættet carbonhydrid, der består af to carbonatomer, hvor der var et hul af en dobbeltbinding.På frigjort plads på valensen af carbonatomer forbundet med to hydroxylgrupper.Formel ethylen - C2H4, efter brud vandhane tilslutning og fastgørelse af hydroxylgrupperne (få skridt), det ligner C2H4 (OH) 2.Det er ethylenglycol.
ethylen molekyler karakteriseret ved en lineær struktur, mens den divalente alkohol er en slags trans-konfigurtsii i placeringen af hydroxylgrupper med hensyn til skelettet af kulstof og til hinanden (som udtrykket er fuldt ud anvendelse på situationen med hensyn til den dobbeltbinding).Sådanne forstyrrelser svarer til det fjerne sted af hydrogenatomerne i de funktionelle grupper, mindre energi, og dermed - den maksimale stabilitet af systemet.Kort sagt, en OH-gruppe "ser" op, og den anden - ned.Samtidig er ustabile forbindelse med to hydroxylgrupper: med et carbonatom til dannelse af en reaktionsblanding, de straks dehydrere passerer ind aldehyder.
klassifikation tilhørsforhold
kemiske egenskaber af ethylenglycol er bestemt af dens oprindelse fra gruppen af polyoler, nemlig undergrupper diol, dvs. forbindelser med to hydroxyldele på tilstødende kulstofatomer.Stof, også indeholde flere OH-substituenten er og glycerol.Det har tre funktionelle grupper og alkohol er den mest almindelige repræsentativt for underklasse.
Mange af forbindelserne i denne klasse er også fremstilles og anvendes i den kemiske industri til forskellige synteser og til andre formål, men anvendelsen af ethylenglycol har en mere alvorlig skala, og er involveret i stort set alle industrier.Dette vil blive diskuteret mere detaljeret nedenfor.
Fysiske egenskaber
Anvendelse af ethylen på grund af tilstedeværelsen af en række egenskaber, der er forbundet med en polyvalent alkohol.Denne særprægede funktioner, der er unikke for denne klasse af organiske forbindelser.
vigtigste af de egenskaber - er ubegrænset evne til at blande sig med H2O.Vand + glycol giver en opløsning med en unik funktion: temperatur frysepunktet, afhængig af koncentrationen af diolen under 70 grader, end det rene destillat.Det er vigtigt at bemærke, at denne afhængighed er lineær, og når en bestemt kvantitativt glycol begynder modsatte effekt - Indfrysningstemperaturen stiger med den procentdel af opløst stof.Denne funktion er blevet anvendt i produktionen af forskellige flydende frostvæske "nezamerzaek", som krystalliserer ved ekstremt lave termiske egenskaber ved det miljø.
Undtagen i vand, opløsningen fortsætter processen godt i alkohol og acetone, men ikke observeret i paraffin, benzen, ether og carbontetrachlorid.I modsætning til sin forfader alifatiske - et luftformigt stof, såsom ethylenglycol, ethylenglycol - en sirupsagtig, klar, med en svag skær af gul væske, sødlig smag, med ukarakteristisk lugt er næsten ikke-flygtig.Frysning sker ved et hundrede procent af ethylenglycol - 12,6 grader Celsius, og kogning - på 197,8.Under normale forhold er massefylden 1,11 g / cm3.
Metoder til fremstilling af ethylenglycol kan opnås på flere måder, nogle af dem i dag har kun historisk eller præparativ værdi, og andre er aktivt anvendes af en person i industriel målestok, og ikke kun.Efter i kronologisk rækkefølge, så lad os betragte det vigtigste.
er allerede blevet beskrevet af den første metode til fremstilling af ethylen dibromethan.Formel ethylen dobbeltbinding er brudt, og den frie valens er besat af halogener, - det vigtigste udgangsmateriale i denne reaktion - foruden carbon og hydrogen i sin struktur har to bromatomer.Dannelsen af mellemproduktet i det første trin i processen er muligt kun på grund af deres spaltning, dvs.. E. Udskiftning af acetatgrupper, der ved yderligere hydrolyse omdannes til alkohol.
Under den videre udvikling af videnskab er blevet muligt at fremstille ethylen ved direkte hydrolyse af eventuelle ethaner substitueret med to halogenatomer på tilgrænsende carbonatomer, ved vandige opløsninger af alkalimetalcarbonater eller gruppen (mindre miljømæssigt reagens) H2O og bly dioxid.Reaktionen helt "tidskrævende", og forekommer kun ved meget højere temperaturer og tryk, men som ikke stoppe tyskerne under verdenskrigene at bruge denne metode til fremstilling af ethylen i industriel målestok.
en rolle i udviklingen af organisk kemi har spillet en fremgangsmåde til fremstilling af ethylenglycol fra kul ved hydrolyse alkalimetalsalte af gruppen.Ved at forøge reaktionstemperaturen til 170 grader udbyttet nået 90%.Men der var en væsentlig ulempe - glycol eller anden måde var fjernet fra saltopløsningen, der er direkte forbundet med en række vanskeligheder.Forskerne løst dette problem ved at udvikle en metode med samme udgangsmateriale, men ved at bryde op i to faser.
etilenglikolatsetatov hydrolyse, som det endelige trin af fremgangsmåden tidligere Wurtz, blev en separat måde, når det lykkedes at få et udgangsmateriale ved oxidation af ethylen i eddikesyre med ilt, det vil sige uden brug af dyre og ikke ufarlig på alle halogenforbindelser.
også kendt mange metoder til fremstilling af ethylenglycol ved oxidering hydroperoxider, peroxider og organiske persyrer i nærvær af katalysatorer (osmiumforbindelser), kaliumchlorat, og andre. Der er også elektro-kemiske og stråling metoder.
Karakteristika fælles kemiske egenskaber
kemiske egenskaber af ethylenglycol er bestemt af dets funktionelle grupper.Reaktionerne kan være involveret en hydroxylsubstituent eller begge, afhængigt af procesbetingelserne.Den væsentligste forskel i reaktivitet er, at på grund af tilstedeværelsen i den polyvalente alkohol hydroxyltal og deres gensidige påvirkning er stærkere sure egenskaber end monovalente "peers."Derfor reaktioner med alkali produkter er salt (glycol - glycolater for glycerol - glycerat).
De kemiske egenskaber af ethylenglycol samt glycerol, omsætningen omfatter alle kategorier af monovalente alkoholer.Glycol giver fuldstændige og partielle estere i reaktioner med monobasiske syrer, glycolater, henholdsvis er dannet med alkalimetaller og med en kemisk proces med stærke syrer eller salte deraf frigives aldehyd eddikesyre - på grund af spaltning af molekyler med hydrogenatom.
Reagerer med aktive metaller
reaktion af ethylenglycol med aktive metaller (stående efter brint i den kemiske serien spænding) ved forhøjede temperaturer giver en ethylen glycol metal plus brint er frigivet.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, hvor X - det aktive divalent metal.
Kvalitativ reaktion på ethylen
polyol skelne fra enhver anden væske, kan du bruge de visuelle reaktioner særegne for denne klasse af forbindelser.Med henblik herpå blev farveløs opløsning hældt alkohol-præcipiteret hydroxid af kobber (2) med en karakteristisk blå farve.Samspillet mellem de blandede komponenter observeres og opløsningen af bundfaldet i den mættede opløsning farvning blå farve - på grund af dannelsen af kobber glycolat (2).
Polymerization
kemiske egenskaber for ethylenglycol er vigtige for produktionen af opløsningsmidler.Intermolekylær dehydrering af stoffet, dvs. fjernelse af vand fra hver af to molekyler af glycol og deres efterfølgende forening (én hydroxylgruppe fraspaltes fuldstændigt, og fra andet affald kun hydrogen), gør det muligt at opnå et unikt organisk opløsningsmiddel - dioxan, der hyppigt anvendes i organisk kemi,på trods af sin høje toksicitet.
Exchange hydroxyl med halogen
i reaktionen af ethylenglycol med hydrogenhalogenidsyrer observeret erstatte hydroxylgrupperne i den respektive halogen.Graden af substitution afhænger den molære koncentration af hydrogenhalogenid i reaktionsblandingen:
HO-CH2-CH2-OH + X → 2NH-CH2-CH2-X, hvor X - chlor eller brom.Udarbejdelse af estere
I reaktioner af ethylen med salpetersyre (specifik koncentration) og monobasiske organiske syrer (myresyre, eddikesyre, propionsyre, karneval, valerianesyre og t. D.) Dannelsen af komplekset og derfor monoethere.Med andre koncentrationer af salpetersyre - di- og trinitroefirov glycol.Som katalysatoren, svovlsyre anvendes en forudbestemt koncentration.
Critical glycolderivater
værdifulde stoffer, som kan opnås fra polyvalente alkoholer ved hjælp af enkle kemiske reaktioner (som beskrevet ovenfor), er ethere af ethylenglycol.Nemlig monomethyl og monoethyl- hvis formler - HO-CH2-CH2-O-CH3, og HO-CH2-CH2-O-C2H5, henholdsvis.Kemiske egenskaber, de er en masse som glycoler, men ligesom alle andre klasse af forbindelser har unikke reaktion egenskaber, der er unikke for dem:
- Monometiletilenglikol er en væske uden farve, men med en karakteristisk ulækkert lugt, koger ved 124, 6 grader Celsius, godt opløst i ethanol og andre organiske opløsningsmidler og vand er signifikant mere flygtigt end glycol og en massefylde på mindre end vands (ca. 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - som en væske, men mindre karakteristisk lugt, densitet på 0,935 g / cm3, temperaturen kogende 134 grader over nul og opløseligheden i forhold til det foregående homolog.
Application cellosolve - i almindelighed, såkaldt mono ethylenglycol - er ret almindeligt.De anvendes som reaktanter og opløsningsmidler i organisk syntese.Gælder også for deres fysiske egenskaber og anti-korrosions additiver i anticrystallization frostvæske og motorolie.
Ansøgninger og prissætning af en produktion serier
omkostninger fabrikker og virksomheder beskæftiger sig med produktion og salg af sådanne kemikalier, spænder fra et gennemsnit på omkring 100 rubler per kilogram af sådanne kemiske forbindelser som ethylenglycol.Prisen afhænger af renheden af stoffet og den maksimale procentdel af det ønskede produkt.
Anvendelsen af ethylenglycol er ikke begrænset til et bestemt område.Således i sin anvendelse som råmateriale i produktionen af organiske opløsningsmidler og syntetiske harpiks fibre, flydende, frysning ved lave temperaturer.Han er involveret i mange brancher såsom bilindustrien, luftfart, farmaceutiske, elektrisk, læder, tobak.Lad os se det i øjnene vægten af dens betydning for organisk syntese.
vigtigt at huske, at glykol - et giftigt stof, der kan forårsage uoprettelig skade på menneskers sundhed.Derfor er det opbevaret i lukkede beholdere af aluminium eller stål, med valgfri inderste lag beskytter tanken mod korrosion, i opretstående stilling, og værelser er ikke udstyret med varmeanlæg, men med god ventilation.Periode - ikke mere end fem år.
