mais famoso e utilizado na vida humana e substâncias industriais pertencentes à categoria de polióis - é etilenoglicol e glicerol.Seu estudo e uso começou há vários séculos, mas as propriedades desses compostos orgânicos em muitas maneiras único e exclusivo que torna indispensável a este dia.Os polióis utilizados em muitas sínteses, indústrias e esferas da atividade humana químicos.
primeiro "conhecido" com etileno-glicol e história glicerol produzir
Em 1859, através de um processo em duas fases de dibromoetano interacção com acetato de prata e o tratamento subsequente com hidróxido de potássio produzida na primeira reacção do etileno glicol, Charles Wurtz primeiro sintetizado de etileno glicol.Algum tempo mais tarde, o método foi desenvolvido para o dibromoetano hidrólise directa, mas a uma escala industrial no álcool di-1,2-di-hidroxietano início do século XX, - monoetileno glicol, ou um glicol, nos Estados Unidos foi obtido por hidrólise de etileno.
Hoje e na indústria e no laboratório usado uma série de outros métodos, novo, mais econômico com matérias-primas e ponto de vista energético e ambientalmente amigável, bem como a utilização de reagentes que contenham ou que liberam cloro, toxinas, substâncias cancerígenas e outras perigososambiente e substância humano é reduzido com o desenvolvimento da química "verde".
Aptekar Carl Wilhelm Scheele em 1779 abriu glicerol e, especialmente, a composição do composto estudado em 1836 Theophile Jules Pelouse.Duas décadas mais tarde, foi descoberto e aterrado estrutura molecular triatômica de álcool nos escritos de Pierre Eugene Berthelot Marseleya e Charles Wurtz.Por fim, mesmo 20 anos após Charles Friedel teve uma síntese total de glicerol.Atualmente, a indústria usa dois métodos para a sua preparação: através de cloreto de alilo de propileno através de acroleína também.Propriedades químicas etilengilikolya como glicerina é amplamente usado em vários campos da indústria química.
Estrutura e estrutura do composto
No centro da molécula é esqueleto de hidrocarboneto insaturado de etileno, que consiste em dois átomos de carbono, em que houve um intervalo de uma ligação dupla.No espaço desocupado na valência de átomos de carbono ligados por dois grupos hidroxilo.Fórmula de etileno - C2H4, após a conexão ruptura torneira e fixação dos grupos hidroxila (a poucos passos), parece que C2H4 (OH) 2.Isso é o etilenoglicol.Moléculas de etileno
caracterizadas por uma estrutura linear, ao passo que o álcool di-hídrico é um tipo de trans-konfigurtsii na colocação de grupos hidroxilo no que respeita ao esqueleto de carbono e um com o outro (tal como o termo é plenamente aplicável à situação no que diz respeito à ligação dupla).Tal deslocamento corresponde à localização remota dos hidrogénios dos grupos funcionais, menos energia, e, por conseguinte, - a estabilidade máxima do sistema.Simplificando, um grupo OH "olha" para cima, e os outros - para baixo.Ao mesmo tempo são instáveis composto com dois grupos hidroxilo: com um átomo de carbono para formar uma mistura de reacção, imediatamente desidratar passando em aldeídos.Classificação
afiliação propriedades químicas
de etileno glicol é determinada pela sua origem a partir do grupo de polióis, nomeadamente diol subgrupos, ou seja, compostos com dois radicais hidroxilo em átomos de carbono adjacentes.Substância, também contêm vários OH-substituinte é e glicerol.Ele tem três grupos funcionais e álcool é o representante mais comum de sua subclasse.
Muitos dos compostos desta classe também são preparados e utilizados na indústria química, para várias sínteses e outros fins, mas a utilização de etileno glicol tem uma escala mais grave, e está envolvido em praticamente todas as indústrias.Isto irá ser discutido em mais detalhe abaixo.
As características físicas
aplicação de etileno, devido à presença de um número de propriedades que são inerentes a um álcool poli-hídrico.Este características distintivas que são exclusivos para essa classe de compostos orgânicos.
mais importante das propriedades - é a capacidade ilimitada de se misturar com H2O.Água + glicol dá uma solução com uma característica única: a temperatura do seu ponto de congelação, dependendo da concentração do diol abaixo de 70 graus, do que o destilado puro.É importante notar que esta dependência é não linear, e atinge um determinado quantitativo glicol começa efeito oposto - a temperatura de congelação aumenta com a percentagem de soluto.Esta característica tem sido aplicada na produção de vários líquidos anticongelantes "nezamerzaek" que cristalizam em muito baixas características térmicas do ambiente.
Salvo em água, o processo de dissolução decorre bem em álcool e acetona, mas não foi observada em parafina, benzeno, éter e tetracloreto de carbono.Ao contrário de seu alifático ancestral - uma substância gasosa tal como o etileno glicol, etilenoglicol - um xarope, clara, com um leve toque de líquido amarelo, sabor adocicado, com cheiro incaracterístico é quase não volátil.Congelamento ocorre a cem por cento de etileno-glicol - 12,6 graus Celsius, e de ebulição - no 197,8.Sob condições normais, a densidade é de 1,11 g / cm3.
Métodos
para a produção de etilenoglicol pode ser obtida de várias formas, algumas das quais hoje só têm valor histórico ou preparativa, e outros são usados ativamente por uma pessoa em escala industrial, e não só.Seguindo em ordem cronológica, vamos considerar o mais importante.
já foram descritos pela primeira método de produção de etileno dibromoetano.Fórmula etileno dupla ligação é quebrada, e a valência livre está ocupada por átomos de halogénio, - o principal material de partida nesta reacção - para além de carbono e hidrogénio na sua estrutura tem dois átomos de bromo.A formação do composto intermediário no primeiro estágio do processo é possível apenas por causa da sua clivagem, ou seja. E. substituição dos grupos acetato, o qual após hidrólise adicional convertido em álcool.
Durante a posterior desenvolvimento da ciência tornou-se possível a produção de etileno por hidrólise directa de quaisquer etanos substituídos com halogéneos sobre dois átomos de carbono adjacentes, por soluções aquosas de carbonatos de metais alcalinos ou o grupo (ambientalmente menos reagente) H2O e dióxido de chumbo.A reacção é muito "moroso" e ocorre apenas em temperaturas muito mais elevadas e pressões, mas isso não impediu que os alemães durante as guerras mundiais para usar este método para a produção de etileno em escala industrial.
um papel no desenvolvimento da química orgânica tem desempenhado um método de produção de etileno glicol a partir de carvão por hidrólise sais de metais alcalinos do grupo.Ao aumentar a temperatura da reacção a 170 graus atingiu o rendimento de 90%.Mas não houve uma desvantagem significativa - glicol, de alguma forma removido a partir da solução de sal, o que está directamente relacionado com um número de dificuldades.Os investigadores resolveram este problema através do desenvolvimento de um método com o mesmo material de partida, mas pela quebra o processo em duas fases.
etilenglikolatsetatov hidrólise, como fase final do método anteriormente Wurtz, tornou-se um meio separado, quando conseguiu obter um material de partida por oxidação do etileno em ácido acético com o oxigénio, isto é, sem o uso de caro e não inofensivos a todos os compostos de halogénio.
também conhecidos muitos métodos de produção de etileno glicol por oxidação hidroperóxidos, peróxidos e perácidos orgânicos na presença de catalisadores (os compostos de ósmio), clorato de potássio, e outros. Existem também métodos electro-químicos e radiação.
Características Propriedades químicas comum
propriedades químicas do etilenoglicol é determinado por seus grupos funcionais.As reacções podem ser envolvidos por um substituinte hidroxilo, ou ambos, dependendo das condições do processo.A principal diferença na reatividade é que, devido à presença do número hidroxilo de álcool poli-hídrico e sua influência mútua é propriedades ácidas fortes do que monovalentes "pares".Portanto, reações com produtos alcalinos são o sal (glicol - glicolatos para glicerol - Glicerato).
As propriedades químicas de etileno glicol, bem como glicerol, a reacção inclui todas as categorias de álcoois mono-hídricos.Glicol dá ésteres completos e parciais em reacções com ácidos monobásicos, glicolatos, respectivamente, são formados com metais alcalinos e com um processo químico com ácidos fortes ou sais de ácido acético do mesmo aldeído libertado - devido à clivagem de moléculas de o átomo de hidrogénio.
Reage com metais activos
reacção de etilenoglicol com metais activos (em pé após o hidrogénio na tensão série química) a temperaturas elevadas dá uma glicol etileno mais metais de hidrogénio é libertado.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, em que X - o activo de metal divalente.Reação
qualitativa para etileno
poliol distinguir de qualquer outro líquido que você pode usar as reações visuais peculiares a esta classe de compostos.Para este fim, a solução incolor foi vertida hidróxido precipitado com álcool de cobre (2) que tem uma cor azul característica.A interacção dos componentes misturados é observada e a dissolução do precipitado na cor azul coloração solução saturada - devido à formação de glicolato de cobre (2).
Polimerização
propriedades químicas do etilenoglicol são importantes para a produção de solventes.Desidratação intermolecular da substância, que é a eliminação de água a partir de cada uma das duas moléculas de glicol e sua associação posterior (um grupo hidroxilo é separado completamente, e de outros resíduos apenas hidrogénio), faz com que seja possível obter um solvente orgânico único - dioxano, o que é frequentemente utilizado em química orgânica,apesar da sua elevada toxicidade.
troca hidroxilo por halogéneo
Na reacção do etileno glicol com ácidos hidro-hálicos observada para substituir os grupos hidroxilo do respectivo halogéneo.O grau de substituição depende da concentração molar de halogeneto de hidrogénio na mistura reaccional:
HO-CH2-CH2-OH + X → 2NH-CH2-CH2-X, em que X - cloro ou bromo.Preparação dos ésteres
Em reacções de etileno e de ácido nítrico (concentração específica) e ácidos orgânicos monobásicos (ácido fórmico, acético, propiónico, carnaval, valérico e t. D.) A formação do complexo e, por conseguinte, monoéteres.Com outras concentrações de ácido nítrico - di- e trinitroefirov glicol.Como catalisador, é usado ácido sulfúrico numa concentração predeterminada.
derivados de glicol críticos
substâncias valiosas, que podem ser obtidos a partir de álcoois poli-hídricos por simples reacções químicas (como descrito acima), são os éteres de glicol de etileno.Nomeadamente monometílico e monoetílico cujas fórmulas - HO-CH2-CH2-O-CH3 e HO-CH2-CH2-O-C2H5, respectivamente.Propriedades químicas, eles são muito parecidos com os glicóis, mas, assim como qualquer outra classe de compostos têm características únicas de reação que são exclusivos para eles:
- Monometiletilenglikol é um líquido sem cor, mas com um odor repugnante característica, ferve a 124, 6 graus Celsius, bem dissolvido em etanol e outros solventes orgânicos e água são significativamente mais volátil do que o glicol, e uma densidade inferior à da água (cerca de 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - como um líquido, mas o odor característico menos, densidade de 0,935 g / cm3, a temperatura de ebulição de 134 graus acima de zero e a solubilidade, em relação ao homólogo anterior.Cellosolve
Aplicação - em geral, chamado monoetilenoglicol - é bastante comum.Eles são utilizados como reagentes e solventes em síntese orgânica.Também se aplica a suas propriedades físicas e aditivos anti-corrosão no anticongelante anti-cristalização e óleo de motor.Aplicações
e preços de uma série de produção
fábricas de custo e as empresas que se dedicam à produção e venda de tais produtos químicos, varia de uma média de cerca de 100 rublos por quilograma destes compostos químicos como etilenoglicol.O preço depende da pureza da substância e a percentagem máxima do produto desejado.
A utilização de etileno-glicol não é limitada a uma área específica.Assim, na sua utilização como matéria-prima na produção de solventes orgânicos e de fibras de resina sintética, de líquidos, congelação a baixas temperaturas.Ele está envolvido em muitos setores, como o automotivo, aviação, farmacêutico, elétrica, couro, tabaco.Vamos enfrentá-lo o peso de sua importância para a síntese orgânica.
importante lembrar que o glicol - um composto tóxico que pode causar danos irreparáveis para a saúde humana.Portanto, ela é armazenada em contentores selados feitas de alumínio ou aço, com camada interior opcional protege o tanque contra a corrosão, numa posição vertical, e os quartos não estão equipados com sistemas de aquecimento, mas com uma boa ventilação.Período - não mais do que cinco anos.
