najbardziej znane i stosowane w życiu człowieka i substancji przemysłowych należących do kategorii polioli - jest glikol etylenowy i glicerol.Ich badania i wykorzystanie zaczęła się kilka lat temu, ale właściwości tych związków organicznych pod wieloma względami wyjątkowy i niepowtarzalny, które sprawia, że niezbędna do tego dnia.Poliole zastosowane w wielu chemicznych syntez branżach i dziedzinach działalności człowieka.
pierwszy "poznanie" z glikolu etylenowego i historia glicerol wytwarzania
W roku 1859 w procesie dwustopniowym interakcji dibromoetanu octanem srebra, a następnie traktowanie z wodorotlenkiem potasu, wytworzonego w pierwszej reakcji glikolu etylenowego, Charles Wurtza najpierw syntetyzuje się glikol etylenowy.Jakiś czas później, metoda została opracowana przez bezpośrednią hydrolizę dibromoetanu, ale w skali przemysłowej na początku XX wieku dwuwodorotlenowego alkoholu 1,2-dihydroksyetanem, że - glikol etylenowy lub glikol, w USA został otrzymany przez hydrolizę etylenu.
Dzisiaj oraz w przemyśle oraz w laboratorium wykorzystywane szereg innych metod, nowe, bardziej ekonomiczne z surowców i energetycznego punktu widzenia, a także przyjazne dla środowiska, jak i wykorzystania odczynników zawierających lub uwalniających chlor, toksyny, substancje rakotwórcze i inne niebezpieczneśrodowisko i substancja ludzka jest zmniejszona z rozwojem "zielonej" chemii.
Aptekar Carl Scheele w 1779 roku otworzył glicerol, a zwłaszcza skład badanego związku w 1836 Teofil Jules Pelouse.Dwie dekady później okazało się, i uziemione triatomic strukturę cząsteczkową alkoholu w pismach Pierre Eugene Berthelot Marseleya i Charles Wurtz.Wreszcie, nawet dwadzieścia lat po Karola Friedel miał całkowitą syntezę glicerolu.Obecnie przemysł wykorzystuje dwie metody jej przygotowania: poprzez chlorku allilu z propylenu poprzez akroleiną również.Właściwości chemiczne etilengilikolya jak gliceryna jest szeroko stosowane w różnych dziedzinach przemysłu chemicznego.Struktura
i struktury związku
Na samym cząsteczki jest nienasycony węglowodór szkielet etylen, składający się z dwóch atomów węgla, w którym nie był odstęp podwójnego wiązania.Na opróżnione miejsca w wartościowości atomów węgla, połączonych przez dwie grupy hydroksylowe.Formuła etylenu - C2H4, po podłączeniu pęknięcie kran i mocowania grup hydroksylowych (kilka kroków), wygląda na to, C2H4 (OH) 2.Który jest glikol etylenowy.
cząsteczek etylenu charakteryzują się strukturą liniową, podczas gdy alkohol dwuwodorotlenowy jest rodzajem trans konfigurtsii w położenie grup hydroksylowych w stosunku do szkieletu węgiel i od siebie (w znaczeniu ma w pełni zastosowanie do sytuacji, w odniesieniu do wiązania podwójne).Takie przemieszczenie odpowiada zdalnej lokalizacji wodoru grup funkcyjnych mniej energii, a tym samym - maksymalna stabilność układu.Po prostu, jedna grupa OH "wygląda" w górę, a druga - w dół.Jednocześnie są niestabilne związek z dwóch grup hydroksylowych z jednym atomem węgla z wytworzeniem mieszaniny reakcyjnej, ale natychmiast wysusza przechodzą do aldehydów.
klasyfikacji przynależność właściwości
chemiczne glikolu etylenowego określony przez jego pochodzenie z grupy polioli, a mianowicie podgrupy diolem, to jest związki z obu grup hydroksylowych na sąsiadujących atomach węgla.Substancja, również zawierać kilka OH-podstawnik jest i glicerol.Ma ona trzy grupy funkcyjne, a alkohol jest najczęstszą przedstawiający jego podklasy.
Wiele związków w tej klasie są również przygotowane i stosowane w przemyśle chemicznym różnych syntezach i do innych celów, lecz zastosowanie glikolu etylenowego poważniejszy skalę, i jest zaangażowany w praktycznie wszystkich gałęziach przemysłu.Będzie to omówione bardziej szczegółowo poniżej.
właściwości fizyczne
aplikacji etylenu z powodu obecności licznych właściwości, które są nieodłącznie związane z alkoholem wielowodorotlenowym.Te charakterystyczne cechy, które są charakterystyczne dla tej klasy związków organicznych.
najważniejsze właściwości - jest nieograniczona zdolność do mieszania z H2O.Wody i glikolu + daje roztwór o unikalną cechę: temperatura punktu zamrażania, w zależności od stężenia diolu, poniżej 70 stopni, niż czystego destylatu.Ważne jest, aby zauważyć, że ta zależność jest nieliniowa i osiąga pewien glikol ilościowy zaczyna przeciwny efekt - temperaturę zamarzania zwiększa się wraz z procentową substancji rozpuszczonej.Ta funkcja jest stosowana w produkcji różnych cieczy zamarzaniu "nezamerzaek", które krystalizują w bardzo niskiej charakterystyki cieplnej otoczenia.
wyjątkiem wody, a rozpuszczanie prowadzi się w alkoholu i acetonu, a nie obserwuje się w parafinie, benzenie, eterze i czterochlorek węgla.W przeciwieństwie do jego przodka alifatyczną - substancji gazowych, takich jak glikol etylenowy, glikol etylenowy - syropowatą, czysty, z lekkim odcieniem żółtym płynem, słodkawy smaku, o nietypowym zapach jest prawie nielotne.Zamrażanie występuje na sto procent glikolu etylenowego - 12,6 stopni Celsjusza, i wrzenia - na 197,8.W normalnych warunkach, gęstość 1,11 g / cm3.
Metody wytwarzania glikolu etylenowego można uzyskać na kilka sposobów, niektóre z nich mają dziś tylko wartość historyczną lub preparatywnej, a inni są aktywnie używane przez osobę, na skalę przemysłową i nie tylko.Po w porządku chronologicznym, weźmy pod uwagę najważniejsze.
zostały już opisane w pierwszym sposobie wytwarzania dibromoetanu etylenowy.Wzór etylenowego podwójnego wiązania jest przerwane, a wolna wartościowość zajmują chlorowców, - główny materiał wyjściowy w tej reakcji - oprócz węgla i wodoru w swej strukturze dwa atomy bromu.Powstawanie związku pośredniego w pierwszym etapie sposobu jest to możliwe tylko z powodu ich rozszczepiania, np. E. Zastąpienie grup octanowych, który po dalszym hydrolizy przekształca się w alkohol.
Podczas dalszego rozwoju wiedzy stało się możliwe do wytworzenia etylenu przez bezpośrednią hydrolizę jakichkolwiek etany podstawiony dwoma atomami chlorowca na sąsiadujących atomach węgla przez wodne roztwory węglanów metali alkalicznych lub grupę (mniej) odczynnika środowisku H2O i dwutlenku ołowiu.Reakcja jest dość "czasochłonne" i występuje tylko na znacznie wyższe temperatury i ciśnienia, ale to nie powstrzymało Niemców w czasie wojen światowych, aby korzystać z tej metody do produkcji etylenu w skali przemysłowej.
rolę w rozwoju chemii organicznej odgrywa sposób wytwarzania glikolu etylenowego z węgla w wyniku hydrolizy soli z metalami alkalicznymi grupy.Przez podwyższenie temperatury reakcji do 170 ° wydajność osiągnęła 90%.Jednak wystąpiła istotna wada - glikol jakoś usunięte z roztworu soli, który jest bezpośrednio związany z wieloma trudnościami.Badacze rozwiązać ten problem poprzez opracowanie metody z tego samego materiału wyjściowego, lecz według przerywania procesu w dwóch etapach.
etilenglikolatsetatov Hydroliza jako końcowego etapu sposobu uprzednio Wurtza stała oddzielny sposób, gdy udało się uzyskać materiał wyjściowy przez utlenianie etylenu w kwasie octowym z tlenem, a więc bez konieczności stosowania drogich i nie szkodliwe na wszystkich związków halogenowych.
znanych wiele metod wytwarzania glikolu etylenowego wodoronadtlenków utleniania, nadtlenków, nadkwasów organicznych, w obecności katalizatorów (związki osm), chloran potasu, i inne. Istnieją także metody elektrochemicznej i promieniowania.
Cechy wspólne właściwości chemiczne
chemiczne glikolu etylenowego określony przez grupy funkcyjne.Reakcje mogą być zaangażowane jeden podstawnik hydroksylowy lub oba, w zależności od warunków procesu.Główna różnica w reaktywności to, że ze względu na obecność w alkoholu wielowodorotlenowego liczby hydroksylowej i ich wzajemny wpływ jest silniejsze właściwości kwasowe niż monowalentne "rówieśników".Dlatego reakcje z produktów alkalicznych jest sól (glikol - glikolany do gliceryny - glicerynianu).
Właściwości chemiczne glikolu etylenowego, a także gliceryny, reakcja obejmuje wszystkie rodzaje jednowodorotlenowych alkoholi.Glikol zapewnia pełne i częściowe estry w reakcji z kwasów jednozasadowych, glikolany, odpowiednio, są utworzone z metalami alkalicznymi i z procesów chemicznych z silnych kwasów lub ich soli, wydany aldehyd kwasu octowego - na skutek rozpadu cząsteczek atomu wodoru.
reaguje z metalami czynne
reakcji glikolu etylenowego z metalami czynnych (stałego po wodoru w napięciu grupy chemicznej) w podwyższonych temperaturach otrzymuje metal glikolu etylenowego plusa wodoru jest zwolniony.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, gdzie X - aktywnego metalu dwuwartościowego.
Jakościowa reakcja na
etylenupoliolu odróżnienia od innej cieczy można wykorzystać specyficzne reakcje wizualne do tej klasy związków.W tym celu, bezbarwny roztwór wylano wytrąca alkoholem wodorotlenek miedzi (2) ma charakterystyczny kolor niebieski.Obserwuje się oddziaływanie mieszanych składników i rozpuszczanie osadu w nasyconego roztworu barwiącego kolor niebieski - ze względu na powstawanie glikolan miedzi (2).
polimeryzacji
chemiczne glikolu etylenowego są istotne dla produkcji rozpuszczalników.Międzycząsteczkowe odwodnienie substancji, to jest wyeliminowanie wody z każdej z dwóch cząsteczek glikolu oraz ich późniejszego związku (jedna grupa hydroksylowa jest podzielony się całkowicie, a z drugiej odpadowego wodoru), pozwala uzyskać unikalną rozpuszczalnik organiczny - dioksan, które są często stosowane w chemii organicznejPomimo wysokiej toksyczności.
Exchange hydroksylowej chlorowcem
W reakcji glikolu etylenowego z kwasami fluorowcowodorowymi obserwowano zastąpienie grup hydroksylowych odpowiednim halogen.Stopień podstawienia zależy od molowego stężenia chlorowodoru w mieszaninie reakcyjnej:
HO-CH2-CH2-OH + X → 2NH-CH2-CH2-X, gdzie X - chloro lub bromo.Wytwarzania estrów
W reakcji etylenu z kwasem azotowym (specyficzne stężenia) i kwasów organicznych (jednozasadowe mrówkowy, octowy, propionowy, karnawał, walerianowe i t. D.) utworzenie kompleksu, a zatem monoeterów.W przypadku innych stężeń kwasu azotowego, - dwu- i glikol trinitroefirov.Jako katalizator stosuje się kwas siarkowy o określonym stężeniu.
pochodne Critical glikolu
cenne substancje, które można otrzymać z wielowodorotlenowych alkoholi, poprzez proste reakcje chemiczne (jak opisano powyżej) stanowią etery glikolu etylenowego.Mianowicie monometylowy i monoetylowy których wzory - HO-CH2-CH2-O-CH3 HO-CH2-CH2-O-C2H5, odpowiednio.Właściwości chemiczne, są one dużo jak glikole, ale, podobnie jak każda inna klasa związków mają wyjątkowe właściwości reakcji, które są unikalne dla nich:
- Monometiletilenglikol jest cieczą bez koloru, ale z charakterystycznym zapachu obrzydliwe, wrze w temperaturze 1246 stopni Celsjusza dobrze rozpuszcza się w etanolu i innych rozpuszczalników organicznych i wody są znacznie bardziej lotne niż glikol, oraz gęstość mniejszą od gęstości wody (około 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - w postaci cieczy, lecz mniej charakterystyczny zapach, gęstości 0,935 g / cm3, temperaturze wrzenia 134 stopni powyżej zera i rozpuszczalność w wodzie w stosunku do poprzedniego homolog.Cellosolw
aplikacji - w ogóle, tzw mono glikolu etylenowego - jest dość powszechne.Są one stosowane jako reagenty i rozpuszczalniki, w syntezie organicznej.Odnoszą się również do ich właściwości fizycznych i dodatków antykorozyjnych w anticrystallization przeciw zamarzaniu i olej silnikowy.
Aplikacje i wycena seria produkcyjna fabryk kosztów
i przedsiębiorstw zaangażowanych w produkcję i sprzedaż takich chemikaliów, waha się od średnio około 100 rubli za kilogram takich związków chemicznych jak glikol etylenowy.Cena zależy od czystości substancji i maksymalny procent pożądanego produktu.
Zastosowanie glikolu etylenowego nie jest ograniczona do jednego obszaru.Tak więc, w jego wykorzystania jako surowca do wytwarzania rozpuszczalników organicznych, syntetycznych włókien żywicznych, cieczy, zamrażanie w niskich temperaturach.Bierze udział w wielu gałęziach przemysłu, takich jak motoryzacyjny, lotniczy, farmaceutyczny, elektrycznych, skóry, tytoniu.Spójrzmy prawdzie w oczy ciężar jego znaczenie w syntezie organicznej.
pamiętać, że glikol - toksyczny związek, który może spowodować nieodwracalne szkody dla zdrowia ludzkiego.W związku z tym, jest on przechowywany w szczelnych pojemnikach wykonanych z aluminium lub stali, z opcjonalną warstwą wewnętrzną chroni zbiornik przed korozją, w pozycji pionowej, a pokoje nie są wyposażone w systemy grzejne, ale o dobrej wentylacji.Okres - nie więcej niż pięć lat.
