mest kända och används i människors liv och industriella ämnen som hör till kategorin polyoler - är etylenglykol och glycerol.Deras studier och användning började flera århundraden sedan, men egenskaperna hos dessa organiska föreningar på många sätt unik och unik som gör dem oumbärliga i dag.De polyoler som används i många kemiska synteser, industrier och sfärer av mänsklig aktivitet.
första "bekant" med etylenglykol och glycerol historia producerande
I 1859, genom en två-stegsprocess för interaktion dibrometan med silveracetat och efterföljande behandling med kaliumhydroxid som produceras i den första reaktions av etylenglykol, Charles Wurtz syntetiserades först etylenglykol.En tid senare metoden har utvecklats för direkt hydrolys dibrometan, men i industriell skala i början av nittonhundratalet tvåvärd alkohol 1,2-dihydroxyethane det - var monoetylenglykol, eller en glykol, i USA som erhållits genom hydrolys av eten.
dag och inom industrin och i laboratoriet använt ett antal andra metoder, ny, mer ekonomiskt med råvaror och energi synpunkt, och miljövänlig samt användningen av reagens som innehåller eller släppa klor, toxiner, cancerframkallande och andra farligamiljön och människors substans reduceras med utvecklingen av "gröna" kemi.
Aptekar Carl Wilhelm Scheele i 1779 öppnade glycerol, och i synnerhet sammansättningen av den sammansatta studerats i 1836 Theophile Jules Pelouse.Två decennier senare konstaterades ut och jordade triatomic molekylstruktur av alkohol i skrifter av Pierre Eugene Berthelot Marseleya och Charles Wurtz.Slutligen, även tjugo år efter Charles Friedel hade totalt syntes av glycerol.För närvarande använder industrin två metoder för dess framställning: genom allylklorid från propen via akrolein också.Kemiska egenskaper etilengilikolya såsom glycerol används ofta i olika områden av den kemiska industrin.
struktur och strukturen hos föreningen
I hjärtat av molekylen är omättade kolvätet skelett av eten, som består av två kolatomer, i vilka det fanns ett gap av en dubbelbindning.På den lediga utrymmet vid valensen kolatomer förbundna med två hydroxylgrupper.Formula eten - C2H4, brott kran anslutning och fastsättning av hydroxylgrupperna (några steg), ser det ut som C2H4 (OH) 2.Det är etylenglykol.
eten molekyler som är uppbyggda av en linjär struktur, medan den tvåvärda alkoholen är ett slags trans konfigurtsii i placeringen av hydroxylgrupper med avseende på kolskelettet och till varandra (som termen är fullt tillämplig på situationen när det gäller dubbelbindningen).En sådan störning motsvarar den avlägsna platsen av väteatomerna i de funktionella grupperna, mindre energi, och därför - den högsta stabiliteten i systemet.Enkelt uttryckt, en OH-grupp "ser" upp, och den andra - ner.Samtidigt är instabil förening med två hydroxylgrupper: med en kolatom för bildning av en reaktionsblandning, de omedelbart dehydrera passerar in aldehyder.
klassificering tillhörighet
kemiska egenskaper hos etylenglykol bestäms av dess ursprung från gruppen av polyoler, nämligen undergrupper diol, dvs föreningar med två hydroxylenheter på intilliggande kolatomer.Ämne, också innehålla flera OH-substituenten är och glycerol.Den har tre funktionella grupper och alkohol är den vanligaste som representerar sin underklass.
Många av föreningarna i denna klass är också beredd och används i den kemiska industrin för olika synteser och andra ändamål, men användningen av etylenglykol har en mer allvarlig skala, och är involverat i så gott som alla branscher.Detta kommer att diskuteras mer i detalj nedan.
Fysikaliska egenskaper
Tillämpning av eten på grund av närvaron av ett antal egenskaper som är inneboende i en flervärd alkohol.Detta särdrag som är unika för denna klass av organiska föreningar.
viktigaste egenskaperna - är obegränsad förmåga att blanda med H2O.Vatten + glykol ger en lösning med en unik egenskap: temperaturen på dess fryspunkt, beroende på koncentrationen av diolen under 70 grader, än det rena destillat.Det är viktigt att notera att detta beroende är olinjär, och når en viss kvantitativ glykol börjar motsatt effekt - temperaturen på frysning ökar med procentandelen av löst ämne.Denna funktion har använts i produktionen av olika frostskyddsvätska "nezamerzaek" som kristalliserar vid extremt låga termiska egenskaperna hos den miljö.
Utom i vatten, fortsätter upplösningsprocessen väl i alkohol och aceton, men observerades inte i paraffin, bensen, eter och koltetraklorid.I motsats till dess förfader alifatisk - en gasformig substans, såsom etylenglykol, etylenglykol - en sirapsliknande, klar, med en lätt skiftning av en gul vätska, sötaktig smak, med osedvanlig lukt är nästan icke-flyktiga.Frysning sker vid ett hundra procent av etylenglykol - 12,6 grader Celsius, och kokning - vid 197,8.Under normala förhållanden, är densiteten 1,11 g / cm3.
Förfaranden för framställning av etylenglykol kan erhållas på flera sätt, en del av dem i dag har endast historiska eller preparativ värde, och andra är aktivt används av en person på en industriell skala, och inte bara.Efter i kronologisk ordning, låt oss betrakta det viktigaste.
har redan beskrivits av den första metoden för framställning av eten dibrometan.Formel eten dubbelbindning är bruten, och den fria valensen är upptagna av halogener, - den viktigaste utgångsmaterialet i denna reaktion - förutom kol och väte i sin struktur har två bromatomer.Bildningen av mellanprodukten i det första steget av förfarandet är möjlig bara på grund av deras klyvning, dvs.. E. Utbyte av acetatgrupper, som vid ytterligare hydrolys omvandlas till alkohol.
Vid vidareutveckling av vetenskapen har blivit möjligt att framställa eten genom direkt hydrolys av eventuella etaner substituerade med två halogener på angränsande kolatomer, med vattenlösningar av alkalimetallkarbonater eller gruppen (mindre miljö reagens) H2O och blydioxid.Reaktionen ganska "tidskrävande" och förekommer bara vid mycket högre temperaturer och tryck, men det hindrade inte tyskarna under världskrigen att använda denna metod för framställning av eten i industriell skala.
en roll i utvecklingen av organisk kemi har spelat ett förfarande för framställning av etylenglykol från kol genom hydrolys alkalimetallsalter av gruppen.Genom att öka reaktionstemperaturen till 170 grader nådde utbytet 90%.Men det fanns en betydande nackdel - glykol hade på något sätt bort från saltlösningen, som är direkt förknippad med ett antal svårigheter.Forskarna löst detta problem genom att utveckla en metod med samma utgångsmaterial, men genom att bryta upp processen i två steg.
etilenglikolatsetatov Hydrolys, som det sista steget i den metod som tidigare Wurtz blev ett separat sätt, när lyckats få ett utgångsmaterial genom oxidation av eten i ättiksyra med syre, det vill säga utan användning av dyra och inte ofarliga vid alla halogenföreningar.
även känd många metoder för framställning av etylenglykol genom oxidation hydroperoxider, peroxider, organiska persyror i närvaro av katalysatorer (osmiumföreningar), kaliumklorat och andra. Det finns också elektrokemiska och strålningsmetoder.
Egenskaper gemensamma kemiska egenskaper
kemiska egenskaper etylenglykol bestäms av dess funktionella grupper.Reaktionerna kan vara involverade en hydroxylsubstituent eller båda, beroende på processbetingelserna.Den största skillnaden i reaktivitet är att på grund av närvaron i polyhydroxialkoholen hydroxyltal och deras ömsesidiga påverkan är starkare sura egenskaper än monovalenta "kamrater".Därför reaktioner med alkali produkter är salt (glykol - glykolater för glycerol - glycerat).
De kemiska egenskaperna av etylenglykol samt glycerol, innefattar reaktionen alla kategorier av envärda alkoholer.Glykol ger fullständiga och partiella estrar i reaktioner med monobasiska syror, glykolater, respektive, är utformade med alkalimetaller och med en kemisk process med starka syror eller salter därav släppt aldehyd ättiksyra - på grund av klyvning av molekyler av väteatomen.
Reagerar med aktiva metaller
omsättning av etylenglykol med aktiva metaller (stående efter vätet i den kemiska serie spänning) vid förhöjda temperaturer ger en etylenglykol-metall plus väte frigörs.
C2H4 (OH) 2 + H → S2N4O2H, där X - den aktiva tvåvärd metall.
Kvalitativ reaktion på eten
polyol skilja från annan vätska kan du använda visuella reaktioner är utmärkande för denna klass av föreningar.För detta ändamål var färglös lösning hälldes alkohol utfälld hydroxid av koppar (2) med en karakteristisk blå färg.Samspelet mellan de blandade komponenterna observeras och upplösningen av fällningen i den mättade lösningen färgning blå färg - på grund av bildandet av koppar glykolat (2).
Polymerisation
kemiska egenskaper av etylenglykol är viktiga för produktion av lösningsmedel.Inter uttorkning av ämnet, är att eliminering av vatten från vardera av två molekyler av glykol och deras efterföljande förening (en hydroxylgrupp delas av helt, och från annat avfall endast väte), gör det möjligt att få en unik organiskt lösningsmedel - dioxan, som ofta används inom den organiska kemin,trots dess höga toxicitet.
Exchange hydroxyl med halogen
Vid reaktionen av etylenglykol med halogenvätesyror observer ersätta hydroxylgrupperna hos den respektive halogen.Substitutionsgraden beror på den molära koncentrationen av vätehalogenid i reaktionsblandningen:
HO-CH2-CH2-OH + X → 2NH-CH2-CH2-X, där X - klor eller brom.Framställning av estrar
Vid reaktioner av eten med salpetersyra (specifik koncentration) och monobasiska organiska syror (myrsyra, ättiksyra, propionsyra, karneval, valerian och t. D.) Bildningen av komplexet och följaktligen monoetrar.Med andra koncentrationer av salpetersyra - di- och trinitroefirov glykol.Som katalysator är svavelsyra används en förutbestämd koncentration.
Kritisk glykolderivat
värdefulla substanser, vilka kan erhållas från flervärda alkoholer genom enkla kemiska reaktioner (såsom beskrivits ovan), är etrar av etylenglykol.Nämligen monometyl- och monoetyl vars formler - HO-CH2-CH2-O-CH3 och HO-CH2-CH2-O-C2H5, respektive.Kemiska egenskaper, de är väldigt lik glykoler, men precis som alla andra klass av föreningar har unika reaktions egenskaper som är unika för dem:
- Monometiletilenglikol är en vätska utan färg, men med en karakteristisk motbjudande lukt, kokar vid 124, 6 grader Celsius, väl upplöstes i etanol och andra organiska lösningsmedel och vatten är betydligt mer volatila än glykolen, och en densitet mindre än den för vatten (ca 0,965 g / cm3).
- Dimetiletilenglikol - som en vätska, men mindre karakteristisk lukt, densitet av 0,935 g / cm3, temperaturen hos kokande 134 grader över noll och lösligheten, i förhållande till den föregående homologen.
Application cellosolv - i allmänhet, så kallade mono etylenglykol - är ganska vanligt.De används som reaktanter och lösningsmedel i organisk syntes.Gäller även deras fysiska egenskaper och anti-korrosionstillsatser anticrystallization frostskyddsmedel och motorolja.
Applications och prissättning av en produktionsserie
kostnads fabriker och företag som är verksamma inom produktion och försäljning av sådana kemikalier, varierar från ett genomsnitt på cirka 100 rubel per kilo sådana kemiska föreningar som etylenglykol.Priset beror på ämnets renhet och den högsta procentsatsen för den önskade produkten.
Användningen av etylenglykol inte är begränsad till någon ett område.Således, i dess användning som råmaterial vid framställning av organiska lösningsmedel och syntetiska hartsfibrer, flytande, frysning vid låga temperaturer.Han är involverad i många branscher som bilindustrin, flyg, läkemedel, el, läder, tobak.Låt oss inse det vikten av dess betydelse för organisk syntes.
viktigt att komma ihåg att glykolen - ett giftigt ämne som kan orsaka irreparabla skador på människors hälsa.Därför är det lagras i slutna behållare tillverkade av aluminium eller stål med valfri innerskikt skyddar tanken från korrosion, i upprätt läge, och rummen är inte utrustade med värmesystem, men med god ventilation.Period - inte mer än fem år.
