najslávnejšie a použitý v živote človeka a priemyselných látok, ktoré patria do kategórie polyolov - je etylénglykol a glycerol.Ich štúdie a použitie začalo pred niekoľkými storočiami, ale vlastnosti týchto organických látok v mnohých ohľadoch jedinečný a unikátny, že z nich robí nepostrádateľný k tomuto dňu.Polyoly používané v mnohých chemických syntéz, odvetví a oblastí ľudskej činnosti.
prvý "zoznámenie" s etylénglykol a história glycerol výrobu
V roku 1859, a to prostredníctvom dvojstupňového procesu interakcie dibrómetánu s octanu strieborného a následnou reakciou s hydroxidom draselným, produkovaného v prvom reakciou etylénglykolu, Charles Wurtz prvýkrát syntetizovaný etylénglykol.O niečo neskôr metóda bola vyvinutá pre priame hydrolýzy dibrómetán, ale v priemyselnom meradle na začiatku dvadsiateho storočia dvojmocného alkoholu 1,2-dihydroxyethan, to - MEG, alebo glykol, v Spojených štátoch sa získa hydrolýzou etylénu.
dnes a v priemysle a v laboratóriu používa rad ďalších metód, nové, úspornejšie so surovinami a energetického hľadiska, a šetrného k životnému prostrediu, ako aj používanie činidiel obsahujúce alebo uvoľňujúce chlór, toxíny, karcinogény a iné nebezpečnéprostredia a ľudského látka sa redukuje s rozvojom "zelené" chémie.
Aptekar Carl Wilhelm Scheele v roku 1779 otvoril glycerol, a najmä zloženie zlúčeniny študoval v roku 1836 Theophile Jules Pelouse.O dve desaťročia neskôr bolo zistené, a uzemnené atómových molekulárnu štruktúru alkoholu v spisoch Pierre Eugene Berthelot Marseleya a Charles Wurtz.A napokon, aj dvadsať rokov po Karlovej Friedel mali celkovú syntézu glycerolu.V súčasnej dobe sa priemysel používa dve metódy pre jeho prípravy: prostredníctvom alylchlorid z propylénu cez akroleín rovnako.Chemické vlastnosti etilengilikolya napríklad glycerín je široko používaný v rôznych oblastiach chemického priemyslu.
štruktúra a štruktúra zlúčeniny
V centre molekuly je nenasýtený uhľovodíkový kostra etylénu, skladajúci sa z dvoch atómov uhlíka, v ktorých bola medzera dvojitej väzby.Na uvoľneného priestoru na mocnosťou atómov uhlíka spojené dvoma hydroxylovými skupinami.Formula etylén - C2H4, po prasknutí vodovodné pripojenie a pripojenie hydroxylových skupín (a pár krokov), vyzerá to, C2H4 (OH) 2.To je etylénglykol.
etylén molekuly charakterizované lineárne štruktúrou, zatiaľ čo dvojsýtny alkohol je akýmsi trans-konfigurtsii v umiestnení hydroxylových skupín, s ohľadom na uhlíkovej kostre a k sebe navzájom (ako je termín je plne použiteľná pre situácie s ohľadom na dvojitú väzbu).Takéto narušenie zodpovedá vzdialenej umiestnenie atómov vodíka skupiny funkčných skupín, menej energie, a preto - maximálnej stability systému.Jednoducho povedané, jedna OH-skupina "pozerá" hore, a druhý - dole.V rovnakom čase sú nestabilné zlúčenina obsahujúca dve hydroxylové skupiny: s jedným atómom uhlíka za vzniku reakčnej zmesi, ale ihneď dehydrovať prechádzať do aldehydy.
klasifikácie nasledujúcom partnerským
chemické vlastnosti etylénglykolu je daná jeho pôvodu zo skupiny polyolov, a to podskupiny diolu, teda zlúčeniny s dvoma hydroxylovými skupinami na susedných atómoch uhlíka.Substancie, tiež obsahujú niekoľko OH-substituent je a glycerol.To má tri funkčné skupiny, a alkohol je najčastejším zástupcom svojho podtriedy.
Mnohé zo zlúčenín v tejto triede sú tiež pripravené a používané v chemickom priemysle pre rôzne syntézy a na iné účely, ale použitie etylénglykolu je vážnejšie meradle, a je zapojený do prakticky vo všetkých priemyselných odvetviach.To bude podrobnejšie diskutované nižšie.
Fyzikálne charakteristiky
použitie etylénu v dôsledku prítomnosti niekoľkých vlastností, ktoré sú sprievodným javom pri vícemocného alkoholu.Tieto charakteristické rysy, ktoré sú jedinečné k tejto triede organických zlúčenín.
najdôležitejšie vlastnosti - je neobmedzená schopnosť miešať s H2O.Voda + glykol dáva riešenia s jedinečnú vlastnosť: teplota bodu tuhnutia v závislosti od koncentrácie diolu pod 70 stupňov, než čistá destilátu.Je dôležité poznamenať, že táto závislosť je nelineárny, a dosiahne určitú kvantitatívnu glykol začína opačný účinok - teploty zamrznutia sa zvyšuje percento rozpustené látky.Táto funkcia bola použitá pri výrobe rôznych proti zamŕzaniu "nezamerzaek", ktoré kryštalizujú v extrémne nízkych tepelných charakteristík prostredia.
S výnimkou vody sa proces rozpúšťanie prebieha dobre v alkohole a acetónu, ale neboli pozorované v parafínu, benzénu, éteri a chlorid uhličitý.Na rozdiel od jeho predchodcu alifatických - plynné látky, ako je etylénglykol, etylénglykol - sirupovitá, číry, s ľahkým nádychom žltej kvapaliny, sladkastej chuti, s neobvyklou vôňou je takmer non-volatile.Zmrazenie sa vyskytuje na sto percent etylénglykolu - 12,6 ° C a má teplotu varu v - 197,8.Za normálnych podmienok, hustota je 1,11 g / cm3.
Spôsoby výroby etylénglykol je možno získať niekoľkými spôsobmi, niektoré z nich majú len dnes historickú alebo preparatívnu hodnotu, a ostatné sú aktívne používané osobou v priemyselnom meradle, a to nielen.V nadväznosti na v chronologickom poradí, zvážme najdôležitejšie.
už boli popísané podľa prvého spôsobu výroby etylénu dibrómetánu.Formula etylén dvojitej väzby je prerušené, a voľné valencie je obsadené halogény, - hlavný východiskový materiál v tejto reakcii - okrem atómov uhlíka a vodíka vo svojej štruktúre má dva atómy brómu.Tvorba medziproduktu v prvej fáze procesu je možné, len preto, že ich štiepenie, tj. E. Výmena acetátových skupín, ktorý po ďalšom hydrolýze premenená na alkohol.
Pri ďalšom rozvoji vedy stalo možné pre výrobu etylénu priamu hydrolýzou akýchkoľvek -ethany substituované dvoma halogény na susedných atómoch uhlíka, vodnými roztokmi uhličitanu alkalického kovu, alebo zo skupiny (pre životné prostredie menej činidlo) H2O a oxid olovičitý.Reakcia je dosť "časovo náročné" a dochádza len pri oveľa vyššie teploty a tlaky, ale to nezastavilo Nemca počas svetových vojen, aby použiť túto metódu pre výrobu etylénu v priemyselnom meradle.
úloha vo vývoji organickej chémie hral spôsob výroby etylénglykolu z uhlia hydrolýzou solí s alkalickými kovmi skupiny.Zvýšením reakčnej teploty na 170 ° výťažok dosiahol 90%.Ale došlo k výraznému nevýhoda - glykol nejako odstráni z roztoku soli, ktorá je priamo spojená s radom ťažkostí.Vedci tento problém vyriešil tým, že rozvíja metódu s rovnakého východiskového materiálu, ale tým, že rozbije proces do dvoch fáz.
etilenglikolatsetatov Hydrolýza, ako konečnej fáze metódy skôr Wurtz, sa stal oddelenou spôsobom, keď sa podarilo získať východiskový materiál oxidáciou etylénu v kyseline octovej s kyslíkom, to znamená, že bez použitia nákladné a neškodné na všetkých halogensloučenin.
tiež známe mnoho metód tvorby etylénglykolu oxidačnými hydroperoxidy, peroxidy, organické peroxokyseliny v prítomnosti katalyzátorov (osmium zlúčenín), chlorečnan draselný, a iné. K dispozícii sú tiež elektro-chemické a radiačnej metódy.
charakteristikami chemické vlastnosti
chemické vlastnosti etylénglykolu je určená jej funkčnými skupinami.Reakcie sa môžu podieľať jednu hydroxylovú substituent, alebo oboje, v závislosti na procesných podmienkach.Hlavný rozdiel v reaktivite je, že vzhľadom k prítomnosti v vícesytného alkohole hydroxylové číslo a ich vzájomné ovplyvňovanie, je silnejší kyslé vlastnosti než monovalentnú "rovesníkmi."Preto je reakcia s alkalickými výrobkov sú soľ (glykolu - glykol na glycerol - glycerátu).
Chemické vlastnosti etylénglykolu, ako aj glycerol, sa reakcie zahŕňajú všetky druhy jednosýtnych alkoholov.Glycol poskytuje úplné a čiastočné estery v reakciách s jednosýtnych kyselín, glykol, v danom poradí, sú vytvorené s alkalickými kovmi a s chemickým procesom so silnými kyselinami alebo soli kyslých ich uvoľní aldehyd octová - v dôsledku štiepenia molekúl atómu vodíka.
Reaguje s aktívnou kovmi
reakciou etylénglykolu s aktívnymi kovmi (stojacich po vodíkom v chemickej série napätia), pri zvýšených teplotách je uvedený etylénglykol materiálu a uvoľňuje vodík.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, kde X - aktívny dvojmocného kovu.
Kvalitatívne reakcie na etylén
polyolu odlíšiť od akejkoľvek inej tekutiny, môžete použiť vizuálne reakcie podivné do tejto triedy zlúčenín.Za týmto účelom, bezfarebný roztok sa vleje alkoholom vyzráža hydroxid medi (2), ktorý má charakteristickú modrú farbu.Interakcie zmiešaných zložiek sa pozoruje a rozpustenie zrazeniny v nasýtený roztok farbenie modrej farby - v dôsledku tvorby medi glykolátu (2).
Polymerizácia
chemické vlastnosti etylénglykolu sú dôležité pre výrobu rozpúšťadiel.Intermolekulární dehydratácia látky, to je odstránenie vody z každej z dvoch molekúl glykolu a ich následné spojenie (jedna hydroxylová skupina sa odštiepi úplne, a od ostatných odpadov iba vodík), umožňuje získať jedinečné organické rozpúšťadlo - dioxán, ktorý sa často používa v organickej chémii,aj napriek jeho vysokú toxicitou.
Exchange hydroxyl halogénovým
Pri reakcii etylénglykolu s halogenovodíkové kyseliny pozorovalo nahradenie hydroxylovej skupiny príslušného halogénu.Stupeň substitúcie závisí na molárnej koncentrácii fluorovodíka v reakčnej zmesi:
HO-CH 2-CH 2-OH + X → 2NH-CH 2-CH 2-X, kde X - chlór alebo bróm.Príprava esterov
v reakciách etylénu s kyselinou dusičnou (špecifická koncentrácia) a jednosýtnych organických kyselín (kyselina mravčia, octová, propiónová, fašiangy, pentánová a t. D.) Vznik areálu, a preto monoethery.U iných koncentráciách kyseliny dusičnej - di a trinitroefirov glykolu.Ako katalyzátor, kyselina sírová sa používa vopred stanovenú koncentráciu.
Critical glykol deriváty
cenné látky, ktoré sú získateľné z viacsýtnych alkoholov jednoduchými chemickými reakciami (ako je popísané vyššie), sú étery etylénglykolu.Menovite monometyl a monoethylester ktorých vzorce - HO-CH 2-CH 2-O-CH 3 a HO-CH 2-CH 2-O-C2H5, v danom poradí.Chemické vlastnosti, ktoré sú veľa ako glykoly, ale, rovnako ako všetky ostatné trieda zlúčenín, majú jedinečné reakčné charakteristiky, ktoré sú jedinečné pre nich:
- Monometiletilenglikol je kvapalina bez farby, ale s charakteristickou vôňou nechutný, vrie pri 124, 6 stupňov Celzia, dobre rozpustí v etanole a iných organických rozpúšťadiel a vody, sú významne menej stabilné ako glykolu, a hustotu menšiu, než je voda (asi 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - vo forme kvapaliny, avšak menšie charakteristickou vôňou, hustota 0,935 g / cm3, teplota varu 134 stupňov vyššia ako nula a rozpustnosť, oproti predchádzajúcemu homológov.
Aplikácia Cellosolve - všeobecne, tzv monoetylénglykolu - je celkom bežné.Používajú sa ako reakčných zložiek a rozpúšťadlá v organickej syntéze.Vzťahovať aj na ich fyzikálnych vlastností a prísadami proti korózii v antikrystalický nemrznúcej zmesi a motorový olej.
Aplikácie a oceňovanie produkčnú radu
nákladov tovární a podnikov, ktoré sa zaoberajú výrobou a predajom týchto chemických látok, sa pohybuje od priemeru asi 100 rubľov za kilogram takýchto chemikálií, ako etylénglykolu.Cena závisí na čistote látky a maximálny podiel požadovaného produktu.
Použitie etylénglykolu sa neobmedzuje len na jednej oblasti.Tak, v jeho použitie ako suroviny pri výrobe organických rozpúšťadiel a syntetickej živice vlákien, tekutinou, zmrazenie pri nízkych teplotách.Ten sa podieľa na mnohých priemyselných odvetviach, ako je automobilový priemysel, letectvo, farmaceutický, elektrických, kože, tabaku.Priznajme si to váhu jeho významu pre organickej syntézy.
dôležité si uvedomiť, že glykolu - toxické látky, ktoré môžu spôsobiť nenapraviteľné škody na ľudské zdravie.Z tohto dôvodu, je uložený v uzavretých nádobách, z hliníka alebo ocele s voliteľnou vnútornou vrstvou chráni nádrž proti korózii, vo zvislej polohe, a izby nie sú vybavené vykurovacími systémami, ale s dobrou ventiláciou.Obdobie - nie viac ako päť rokov.
