beroemdste en gebruikt in het menselijk leven en industriële stoffen die behoren tot de categorie van de polyolen - is ethyleenglycol en glycerol.Hun studie en het gebruik begon enkele eeuwen geleden, maar de eigenschappen van deze organische verbindingen in vele opzichten uniek en uniek dat noodzakelijk is, tot op de dag maakt.De polyolen gebruikt in vele chemische syntheses, industrieën en gebieden van menselijke activiteit.
eerst "kennis" met ethyleenglycol en glycerol geschiedenis produceren
In 1859, door een tweetraps proces van interactie dibroomethaan met zilveracetaat en daaropvolgende behandeling met kaliumhydroxide geproduceerd in de eerste reactie van ethyleenglycol, Charles Wurtz eerst gesynthetiseerd ethyleenglycol.Enige tijd later methode ontwikkeld voor de directe hydrolyse dibroomethaan, maar op industriële schaal in de vroege twintigste eeuw dihydrische alcohol 1,2-dihydroxyethaan, it - werd monoethyleenglycol, of een glycol, in de Verenigde Staten, verkregen door hydrolyse van ethyleen.
Vandaag en in de industrie en in het laboratorium gebruik gemaakt van een aantal andere methoden, nieuwe, zuiniger met grondstoffen en energie oogpunt, en milieuvriendelijk, evenals het gebruik van de reagentia bevatten of vrijgeven van chloor, toxinen, kankerverwekkende en andere gevaarlijkemilieu en de stof wordt gereduceerd met de ontwikkeling van "groene" chemie.
Aptekar Carl Wilhelm Scheele in 1779 geopend glycerol, en vooral de samenstelling van het samengestelde studeerde in 1836 Theophile Jules Pelouse.Twee decennia later werd ontdekt en geaard triatomic moleculaire structuur van alcohol in de geschriften van Pierre Eugene Berthelot Marseleya en Charles Wurtz.Tenslotte, zelfs twintig jaar na Charles Friedel had totaalsynthese van glycerol.Op dit moment, de industrie maakt gebruik van twee methoden voor de bereiding: via allylchloride uit propyleen via acroleïne ook.Chemische eigenschappen etilengilikolya glycerine wordt op grote schaal gebruikt in verschillende gebieden van de chemische industrie.
structuur en de structuur van de verbinding
De kern van het molecuul onverzadigde koolwaterstof skelet van ethyleen, bestaande uit twee koolstofatomen, waarin er een gat van een dubbele binding.Op de vrijgekomen ruimte aan de valentie van de koolstofatomen verbonden door twee hydroxylgroepen.Formula ethyleen - C2H4, na breuk kraan aansluiting en bevestiging van de hydroxylgroepen (een paar stappen), het lijkt erop dat C2H4 (OH) 2.Dat is ethyleenglycol.
etheen moleculen gekenmerkt door een lineaire structuur, terwijl de tweewaardige alcohol is een soort trans-konfigurtsii in de plaatsing van hydroxylgroepen ten opzichte van het koolstofskelet en elkaar (zoals de term volledig van toepassing op de situatie met betrekking tot de dubbele binding).Een dergelijke ontwrichting overeenkomt met de afgelegen locatie van de waterstofatomen van de functionele groepen, minder energie en derhalve - de maximale stabiliteit van het systeem.Simpel gezegd, een OH-groep "ziet", en de andere - naar beneden.Tegelijkertijd zijn onstabiele verbinding met twee hydroxylgroepen: één koolstofatoom een reactiemengsel te vormen, ze onmiddellijk uitdrogen passeren in aldehyden.
indeling aansluiting
chemische eigenschappen van ethyleenglycol wordt bepaald door zijn oorsprong uit de groep van polyolen, namelijk subgroepen diol, dwz verbindingen met twee hydroxylgroepen op aangrenzende koolstofatomen.Stof, bevat ook een aantal OH-substituent en glycerol.Het heeft drie functionele groepen en alcohol is het meest representatief voor het subklasse.
Veel van de verbindingen in deze klasse zijn ook bereid en toegepast in de chemische industrie voor verschillende syntheses en andere doeleinden, maar het gebruik van ethyleenglycol een ernstiger schaal, en is betrokken bij vrijwel alle sectoren.Dit zal nader worden besproken.
fysische kenmerken
toepassing van ethyleen als gevolg van de aanwezigheid van een aantal eigenschappen die inherent zijn aan een polyhydrische alcohol.Deze onderscheidende kenmerken die uniek zijn voor deze klasse van organische verbindingen zijn.
belangrijkste van de woningen - is onbeperkt vermogen om te mengen met H2O.Water + glycol is een oplossing met een unieke eigenschap: de temperatuur van het vriespunt, afhankelijk van de concentratie van de diol onder 70 graden, dan pure destillaat.Het is belangrijk op te merken dat deze afhankelijkheid is lineair, en bereikt een bepaalde kwantitatieve glycol begint tegenovergestelde effect - de temperatuur van bevriezing neemt het percentage opgeloste stof.Deze eigenschap is toegepast bij de productie van verschillende antivriesmiddelen "nezamerzaek" die kristalliseren bij extreem lage thermische kenmerken van het milieu.
Behalve in het water, de ontbinding proces verloopt goed in alcohol en aceton, maar niet waargenomen in paraffine, benzeen, ether en tetrachloorkoolstof.Anders dan zijn voorouder alifatisch - gasvormig zoals ethyleenglycol, ethyleenglycol - een stroperige, helder, met een lichte zweem van geel vloeistof zoetige smaak, met atypische geur is vrijwel niet vluchtig.Bevriezing optreedt bij 1 100 procent van ethyleenglycol - 12,6 graden Celsius en kokende - op 197,8.Onder normale omstandigheden is de dichtheid 1,11 g / cm3.
Methoden voor het produceren van ethyleenglycol kan worden verkregen op verschillende manieren, sommigen van hen hebben vandaag alleen historische of voorbereidende waarde, en anderen zijn actief gebruikt door een persoon die op industriële schaal, en niet alleen.Volgende in chronologische volgorde, laten we eens het belangrijkste.
zijn reeds door de eerste werkwijze voor het produceren van ethyleen dibroomethaan.Formula etheen dubbele binding verbroken, en de vrije valentie bezet door halogenen, - het belangrijkste uitgangsmateriaal bij deze reactie - naast koolstof en waterstof in de structuur twee broomatomen.De vorming van de intermediaire verbinding in de eerste stap van de werkwijze kan alleen vanwege hun splitsing, bijv. E. Vervanging van acetaatgroepen, die bij verdere hydrolyse omgezet in alcohol.
Bij de verdere ontwikkeling van de wetenschap is mogelijk om ethyleen te produceren door directe hydrolyse van elke ethanen gesubstitueerd met twee halogeenatomen op aangrenzende koolstofatomen, door waterige oplossingen van alkalimetaalcarbonaten of de groep (milieu minder reagens) H2O en looddioxide.De reactie wordt vrij "tijdrovend" en komt pas bij veel hogere temperaturen en drukken, maar dat de Duitsers niet stoppen tijdens de wereldoorlogen deze werkwijze voor de bereiding van etheen gebruikt in industriële schaal.
een rol in de ontwikkeling van organische chemie is een productiemethode van ethyleenglycol uit steenkool gespeeld door hydrolyse alkalimetaalzouten van de groep.Door verhoging van de reactietemperatuur tot 170 graden de opbrengst bedroeg 90%.Er was een significant nadeel - glycol een of andere manier uit de zoutoplossing, die rechtstreeks is verbonden met een aantal problemen.De onderzoekers hebben dit probleem opgelost door het ontwikkelen van een werkwijze met hetzelfde uitgangsmateriaal, maar door het breken van de werkwijze in twee fasen.
etilenglikolatsetatov hydrolyse, de laatste fase van de werkwijze eerder Wurtz, werd een afzonderlijke wijze als geslaagd een uitgangsmateriaal door oxidatie van etheen te krijgen in azijnzuur met zuurstof, dat wil zeggen zonder het gebruik van dure en niet ongevaarlijk helemaal halogeenverbindingen.
ook vele bekende werkwijzen voor productie van ethyleenglycol door oxidatie hydroperoxiden, peroxiden, organische perzuren in aanwezigheid van katalysatoren (osmiumverbindingen), kaliumchloraat, en anderen. Er zijn ook elektrochemische methoden en straling.
Kenmerken gemeenschappelijke chemische eigenschappen
chemische eigenschappen van ethyleenglycol wordt bepaald door de functionele groepen.De reacties kunnen worden betrokken één hydroxyl substituent of beide, afhankelijk van de procesomstandigheden.Het belangrijkste verschil in reactiviteit is dat door de aanwezigheid in de polyhydrische alcohol hydroxylgetal en hun onderlinge beïnvloeding sterker zure eigenschappen dan monovalente "peers".Daarom reacties met alkali producten zijn zout (glycol - glycolaten voor glycerol - glyceraat).
De chemische eigenschappen van ethyleenglycol en glycerol, het reactiemengsel omvat alle categorieën van eenwaardige alcoholen.Glycol geeft volledige en partiële esters in reacties met monobasische zuren, glycolaten, respectievelijk zijn gevormd met alkalimetalen en met een chemisch proces met sterke zuren of zouten daarvan bezit aldehyde azijnzuur - als gevolg van splitsing van moleculen van het waterstofatoom.
Reacties met actieve metalen
reactie van ethyleenglycol met actieve metalen (staan na de waterstof in de chemische serie spanning) bij hogere temperaturen geeft een ethyleenglycol metal plus waterstof wordt vrijgegeven.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, waarbij X - de actieve tweewaardige metalen.
Kwalitatieve reactie op ethyleen
polyol te onderscheiden van een andere vloeistof u de visuele reacties eigen aan deze klasse van verbindingen kan gebruiken.Hiertoe werd kleurloze oplossing in water-alcohol neergeslagen hydroxide van koper (2) een karakteristieke blauwe kleur.De interactie van de gemengde componenten wordt waargenomen en het oplossen van het neerslag in de verzadigde oplossing kleuring blauwe kleur - door de vorming van koper glycolaat (2).
Polymerisatie
chemische eigenschappen van ethyleenglycol zijn belangrijk voor de productie van oplosmiddelen.Intermoleculaire dehydratatie van de stof, die de verwijdering van water uit elk van twee moleculen glycol en de daaropvolgende associatie (één hydroxylgroep volledig afgesplitst en van ander afval alleen waterstofatomen), maakt het mogelijk om een unieke organisch oplosmiddel verkrijgen - dioxan, die vaak wordt gebruikt in de organische chemie,ondanks zijn hoge toxiciteit.
Exchange hydroxyl met halogeen
In de reactie van ethyleenglycol met hydrohalogeenzuren waargenomen vervanging van de hydroxylgroepen van de respectievelijke halogeen.De substitutiegraad hangt af van de molaire concentratie van waterstofhalogenide in het reactiemengsel:
HO-CH2-CH2-OH + X → 2NH-CH2-CH2-X, waarbij X - chloor of broom.Bereiding van esters
In reacties van etheen met salpeterzuur (specifieke concentratie) en monobasische organische zuren (mierenzuur, azijnzuur, propionzuur, kermis, valeriaanzuur en t. D.) De vorming van het complex en derhalve monoethers.Met andere concentraties van salpeterzuur - di- en trinitroefirov glycol.Als katalysator wordt zwavelzuur gebruikt een vooraf bepaalde concentratie.
Critical glycolderivaten
waardevolle stoffen, die verkrijgbaar is uit meerwaardige alcoholen door eenvoudige chemische reacties (zoals hierboven beschreven), ethers van ethyleenglycol.Namelijk monomethyl en monoethyl waarvan formules - HO-CH2-CH2-O-CH3 en HO-CH2-CH2-O-C2H5, respectievelijk.Chemische eigenschappen, zijn ze veel op glycolen, maar, net als elke andere klasse van verbindingen hebben unieke reactie kenmerken die uniek zijn voor hen:
- Monometiletilenglikol is een vloeistof zonder kleur, maar met een karakteristieke walgelijke geur, kookt bij 124, 6 graden Celsius, en opgelost in ethanol en andere organische oplosmiddelen en water aanzienlijk vluchtiger dan de glycol en een dichtheid lager dan die van water (ongeveer 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - als vloeistof, maar minder kenmerkende geur, dichtheid van 0,935 g / cm3, de temperatuur kokende 134 graden boven nul en de oplosbaarheid ten opzichte van de vorige homoloog.
Application cellosolve - in het algemeen, de zogenaamde mono-ethyleenglycol - is heel gebruikelijk.Ze worden gebruikt als reagentia en oplosmiddelen bij organische synthese.Ook van toepassing op hun fysieke eigenschappen en anti-corrosie additieven in anticrystallization antivries en motorolie.
Toepassingen en prijsstelling van een serieproductie
kosten fabrieken en bedrijven die zich bezighouden met de productie en verkoop van deze chemische stoffen, varieert van een gemiddelde van ongeveer 100 roebel per kilogram van dergelijke chemische verbindingen zoals ethyleenglycol.De prijs is afhankelijk van de zuiverheid van de stof en het maximale percentage van het gewenste product.
Het gebruik van ethyleenglycol is niet beperkt tot een bepaald gebied.Aldus, in het gebruik als grondstof voor de productie van organische oplosmiddelen en kunststofvezels, vloeistof bevriezen bij lage temperaturen.Hij is betrokken bij vele industrieën zoals automotive, luchtvaart, farmaceutische, elektrische, leer, tabak.Laten we eerlijk zijn het gewicht van zijn belang voor de organische synthese.
belangrijk te onthouden dat de glycol - een giftige stof die onherstelbare schade aan de gezondheid kan veroorzaken.Daarom wordt opgeslagen in verzegelde containers gemaakt van aluminium of staal met een optionele binnenste laag beschermt de tank tegen corrosie, in een rechtopstaande positie, en de kamers zijn niet uitgerust met verwarming, maar met een goede ventilatie.Periode - niet meer dan vijf jaar.
