mest kjente og brukte i menneskenes liv og industrielle stoffer som tilhører den kategorien av polyoler - er etylenglykol og glyserol.Deres studie og bruk begynte flere hundre år siden, men egenskapene til disse organiske forbindelser på mange måter unik og unikt som gjør dem uunnværlige for denne dagen.Polyolene brukes i mange kjemiske synteser, bransjer og sfærer av menneskelig aktivitet.
første "bekjent" med etylenglykol og glycerol historie fremstilling
I 1859, gjennom en to-trinns prosess for interaksjon dibrometan med sølvacetat og påfølgende behandling med kaliumhydroksid fremstilt i den første reaksjons av etylenglykol, Charles Wurtz først fremstilt etylenglykol.Noen tid senere metoden ble utviklet for direkte hydrolyse dibrometan, men i en industriell skala i begynnelsen av det tjuende århundre toverdig alkohol 1,2-dihydroxyethane, det - er monoetylenglykol, eller en glykol, i USA oppnådd ved hydrolyse av etylen.
dag og i industrien og i laboratoriet brukes en rekke andre metoder, ny, mer økonomisk med råvarer og energi synspunkt og miljøvennlig samt bruk av reagenser som inneholder eller frigjør klor, giftstoffer, kreftfremkallende og annet farligmiljø og menneskelig substans er redusert med utviklingen av "grønn" kjemi.
Aptekar Carl Wilhelm Scheele i 1779 åpnet glyserol, og spesielt sammensetningen av forbindelsen studerte i 1836 Theophile Jules Pelouse.To tiår senere ble det funnet ut og jordet triatomic molekylære strukturen av alkohol i skriftene til Pierre Eugene Berthelot Marseleya og Charles Wurtz.Til slutt, selv tjue år etter Charles Friedel hadde en total syntese av glyserol.Foreløpig bruker industri to metoder for sin forberedelse: gjennom allylklorid fra propylen via acrolein også.Kjemiske egenskaper etilengilikolya som glyserin er mye brukt i ulike felt av kjemisk industri.
struktur og strukturen av forbindelsen
I hjertet av molekylet er umettet hydrokarbon skjelett av etylen, bestående av to karbonatomer, hvori der et gap av en dobbeltbinding.På ledig plass ved valensen av karbonatomer bundet sammen av to hydroksylgrupper.Formula etylen - C2H4, etter brudd kranen tilkobling og festing av hydroksylgrupper (noen få trinn), ser det ut som C2H4 (OH) 2.Det er etylenglykol.
etylen molekyler er kjennetegnet ved en lineær struktur, mens den toverdige alkohol er en form for trans-konfigurtsii i plassering av hydroksylgrupper i forhold til karbonskjelettet og med hverandre (som begrepet er fullt anvendelig til situasjonen med hensyn til dobbeltbindingen).En slik forvridning tilsvarer den fjerntliggende sted av hydrogenatomene i de funksjonelle gruppene, mindre energi, og derfor - maksimal stabilitet i systemet.Enkelt sagt, en OH-gruppe "ser" opp, og den andre - ned.Samtidig er ustabil forbindelse med to hydroksylgrupper: med ett karbonatom for å danne en reaksjonsblanding, dehydrerer de umiddelbart passerer inn aldehyder.
klassifisering tilknytning
kjemiske egenskaper av etylenglykol er avhengig av dens opprinnelse fra gruppen bestående av polyoler, nemlig undergrupper diol, dvs. forbindelser med to hydroksyldeler på tilstøtende karbonatomer.Stoff, som også inneholder flere OH-substituenten er og glycerol.Den har tre funksjonelle grupper, og alkoholen er den vanligste representative for sin subklasse.
Mange av forbindelsene i denne klassen er også fremstilt og anvendt i den kjemiske industrien for forskjellige synteser og andre formål, men anvendelse av etylenglykol har en mer alvorlig skala, og er involvert i nesten alle bransjer.Dette vil bli diskutert i mer detalj nedenfor.
Fysiske kjennetegn
Anvendelse av etylen på grunn av tilstedeværelsen av en rekke egenskaper som er iboende i en flerverdig alkohol.Dette karakteristiske funksjoner som er unike for denne klassen av organiske forbindelser.
viktigste egenskapene - er ubegrenset evne til å blande seg med H2O.Vann + glykol gir en løsning med en unik funksjon: temperaturen av dets frysepunkt, avhengig av konsentrasjonen av diolen under 70 grader, enn den rene destillat.Det er viktig å merke seg at denne avhengigheten er ikke-lineær, og når et visst kvantitativt glykol begynner motsatt effekt - temperaturen i fryse øker med prosentandelen av oppløst stoff.Denne funksjonen har blitt brukt i produksjon av ulike Frostvæske "nezamerzaek" som krystalliserer ved ekstremt lave termiske egenskapene til miljøet.
Bortsett fra i vann, fortsetter oppløsningsprosessen godt i alkohol og aceton, men ikke observert i parafin, benzen, eter og karbontetraklorid.I motsetning til sin stamfar alifatisk - et gassformig stoff, slik som etylenglykol, etylenglykol - en seig, klar, med en liten skjær av gult væske, søtlig smak, med ukarakteristisk lukt er nesten ikke-flyktig.Frysing skjer på ett hundre prosent av etylenglykol - 12,6 ° C, og koke - på 197,8.Under normale forhold, er tettheten 1,11 g / cm3.
Metoder for å produsere etylenglykol kan oppnås på flere måter, og noen av dem i dag bare har historisk eller preparativ verdi, og andre er aktivt brukt av en person i industriell skala, og ikke bare.Følgende i kronologisk rekkefølge, la oss vurdere det viktigste.
er allerede beskrevet ved den første fremgangsmåte for fremstilling av etylen-dibrometan.Formel etylen-dobbeltbindingen er brutt, og den frie valens er besatt av halogener, - det viktigste utgangsmateriale i denne reaksjon, - i tillegg til karbon og hydrogen i sin struktur har to bromatomer.Dannelsen av mellomproduktet i det første trinn av prosessen er mulig bare på grunn av deres spaltning, f.eks. E. Utskifting av acetatgrupper, som ved ytterligere hydrolyse omdannes til alkohol.
Ved videreutvikling av vitenskapen har blitt mulig å fremstille etylen ved direkte hydrolyse av eventuelle etaner er substituert med to halogenatomer på nabokarbonatomer, med vandige oppløsninger av alkalimetall-karbonater eller gruppen (mindre miljø reagens) H2O og blydioksyd.Reaksjonen ganske "tidkrevende" og forekommer bare ved mye høyere temperaturer og trykk, men det stoppet ikke tyskerne under verdenskrigene å bruke denne metoden for produksjon av etylen i industriell skala.
en rolle i utviklingen av organisk kjemi har spilt en fremgangsmåte for fremstilling av etylenglykol fra kull ved hydrolyse alkalimetallsalter av gruppen.Ved å øke reaksjonstemperaturen til 170 grader utbyttet nådde 90%.Men det var en betydelig ulempe - glycol hadde en eller annen måte fjernes fra saltoppløsningen, som er direkte forbundet med en rekke vanskeligheter.Forskerne løst dette problemet ved å utvikle en fremgangsmåte med samme utgangsmateriale, men ved å bryte prosessen i to trinn.
etilenglikolatsetatov Hydrolyse, som det endelige trinn i fremgangsmåten som tidligere Wurtz, ble en egen måte, da klart å få et utgangsmateriale ved oksydasjon av etylen i eddiksyre med oksygen, det vil si uten bruk av kostbare og ikke ufarlig i alle halogenforbindelser.
også kjent mange fremgangsmåter for fremstilling av etylenglykol ved oksidasjon hydroperoksyder, peroksyder, organiske persyrer, i nærvær av katalysatorer (osmium forbindelser), kaliumklorat, og andre. Det er også elektro-kjemiske og strålings metoder.
Egenskaper vanlige kjemiske egenskaper
kjemiske egenskaper av etylenglykol er bestemt av dens funksjonelle grupper.Reaksjonene kan være involvert en hydroksylsubstituent, eller begge deler, avhengig av prosessbetingelsene.Den største forskjellen i reaktivitet er at på grunn av tilstedeværelsen i den flerverdige alkohol hydroksyltallet og deres gjensidige påvirkning er sterkere sure egenskaper enn énverdige "jevnaldrende".Derfor reaksjoner med alkaliske produkter er salt (glykol - glykolater for glyserol - glycerat).
De kjemiske egenskaper av etylenglykol, så vel som glycerol, reaksjonen innbefatter alle kategorier av enverdige alkoholer.Glycol gir fullstendige og partielle estere i reaksjoner med monobasiske syrer, glykolater, henholdsvis, er dannet med alkalimetaller, og med en kjemisk prosess med sterke syrer eller salter av disse frigjøres aldehydet eddiksyre - på grunn av spalting av molekyler av hydrogenatomet.
Reaksjoner med aktive metaller
omsetning av etylenglykol med aktive metaller (stående etter at hydrogenet i kjemisk serie spenning) ved forhøyede temperaturer gir en etylenglykol metall pluss hydrogen frigjøres.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, hvor X - det aktive divalente metall.
Kvalitativ reaksjon på etylen
polyol skille fra annen væske kan du bruke de visuelle reaksjoner er særegne for denne klassen av forbindelser.For å oppnå dette, ble fargeløse løsning helles alkohol-utfelt hydroksyd av kobber (2) som har en karakteristisk blå farge.Interaksjonen av de blandede komponenter er observert og oppløsning av bunnfallet i den mettede oppløsning farging blå farge - på grunn av dannelsen av kobber-glykolat (2).
Polymerisering
kjemiske egenskaper av etylenglykol er viktig for produksjon av løsemidler.Intermolekylære dehydratisering av stoffet, er at eliminering av vann fra hvert av to molekyler av etylenglykol og deres påfølgende krets (en hydroksylgruppe avspaltes fullstendig, og fra annet avfall bare hydrogen), som gjør det mulig å oppnå et unikt organisk løsningsmiddel - dioksan, som ofte brukes i organisk kjemi,på tross av sin høye toksisitet.
Utveksling hydroksy med halogen
I reaksjonen i etylenglykol med hydrohalogensyrer observert å erstatte hydroksylgruppene i de respektive halogen.Substitusjonsgraden er avhengig av den molare konsentrasjon av hydrogenhalogenid i reaksjonsblandingen:
HO-CH2-CH2-OH + X → 2NH-CH2-CH2-X, hvor X - klor eller brom.Fremstilling av estere
I reaksjoner av etylen med salpetersyre (spesifikk konsentrasjon) og monobasiske organiske syrer (maursyre, eddiksyre, propionsyre, karneval, valerinsyre og t. D.) Dannelsen av det komplekse og følgelig monoetere.Med andre konsentrasjoner av salpetersyre - di- og trinitroefirov glykol.Som katalysator er svovelsyre anvendes en på forhånd bestemt konsentrasjon.
Kritisk glykolderivater
verdifulle stoffer, som kan oppnås fra flerverdige alkoholer ved hjelp av enkle kjemiske reaksjoner (som beskrevet ovenfor), er etere av etylenglykol.Nemlig monometyl og monoetyl som har formlene - HO-CH2-CH2-O-CH3 HO-CH2-CH2-O-C2H5, respektivt.Kjemiske egenskaper, de er mye som glykoler, men, akkurat som alle andre klasse av forbindelser har unike reaksjons egenskaper som er unike for dem:
- Monometiletilenglikol er en væske uten farge, men med en karakteristisk motbydelig lukt, koker ved 124og 6 grader Celsius, også oppløst i etanol og andre organiske oppløsningsmidler og vann er vesentlig mer flyktig enn den glykol, og en densitet mindre enn den for vann (ca. 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - som en væske, men mindre karakteristisk lukt, densitet på 0,935 g / cm3, temperaturen i kokende 134 grader over null og løseligheten, i forhold til den foregående homologe.
Application solve - generelt, såkalte monoetylenglykol - er ganske vanlig.De brukes som reaktanter og løsemidler i organisk syntese.Også gjelde for deres fysiske egenskaper og anti-korrosjon tilsetningsstoffer i anticrystallization frostvæske og motorolje.
Søknader og prising av en produksjonsserie
kostnads fabrikker og bedrifter engasjert i produksjon og salg av slike kjemikalier, varierer fra et gjennomsnitt på ca 100 rubler per kilo av slike kjemiske forbindelser som etylenglykol.Prisen avhenger av renheten av stoffet, og den maksimale prosentandel av det ønskede produkt.
Bruken av etylenglykol er ikke begrenset til ett område.Således, i sin bruk som råmateriale i produksjon av organiske løsningsmidler og syntetiske harpiksfibre, flytende, frysing ved lave temperaturer.Han er involvert i mange bransjer som bil, luftfart, farmasøytisk, elektro, lær, tobakk.La oss innse det vekten av sin betydning for organisk syntese.
viktig å huske at glykol - et giftig stoff som kan forårsake uopprettelig skade for menneskers helse.Derfor blir den lagret i lukkede beholdere laget av aluminium eller stål med valgfri indre lag beskytter tanken mot korrosjon, i oppreist stilling, og rommene er ikke utstyrt med oppvarmingssystemer, men med god ventilasjon.Perioden - ikke mer enn fem år.
