Idratazzjoni ta 'propylene: ekwazzjoni ta' reazzjoni

Il-kwistjonijiet organiċi jokkupaw post importanti fil-ħajja tagħna. Huma l-kostitwent ewlieni ta 'polimeri li jdawru magħna kullimkien: dawn huma basktijiet tal-plastik, u gomma, kif ukoll bosta materjali oħra. Il-polipropilene mhuwiex l-aħħar pass f'din il-linja. Hija wkoll parti minn diversi materjali u hija użata f'għadd ta 'industriji, bħall-kostruzzjoni, għandha użu domestiku bħala materjal għal tazzi tal-plastik u skali żgħar oħra (iżda mhux għal skala ta' produzzjoni). Qabel ma nitkellmu dwar proċess bħall-idrazzjoni tal-propilene (grazzi għalih, inċidentalment, nistgħu nakkwistaw alkoħol isopropil), ibgħatilna l-istorja ta 'skoperta ta' dan neċessarju għas-sustanza tal-industrija.

Storja

Bħala tali, id-data tal-iskoperta mhix propylene. Madankollu, il-polimer tiegħu, il-polipropilene, kien attwalment skopert fl-1936 mill-famuż Ġermaniż kimiku Otto Bayer. Naturalment, kien teoretikament magħruf kif wieħed jista 'jikseb tali materjal importanti, iżda fil-prattika ma kienx possibbli. Dan kien possibbli biss f'nofs is-seklu għoxrin, meta l-kimiċi Ġermaniżi u Taljani Ziegler u Nutt skoprew katalizzatur għall-polimerizzazzjoni ta 'idrokarboni mhux saturati (li kellhom wieħed jew aktar bonds multipli), li iktar tard kien imsejjaħ il-katalizzatur Ziegler-Natta. Sa dan il-punt, kien deċiżament impossibbli li r-reazzjoni tal-polimerizzazzjoni ta 'tali sustanzi tmur. Ir-reazzjonijiet ta 'polikondensazzjoni kienu magħrufa fejn, mingħajr l-azzjoni tal-katalist, is-sustanzi kienu kkombinati f'katina tal-polimer, u b'hekk jiffurmaw prodott sekondarju. Iżda ma kienx possibbli li jsir dan b'idrokarburi mhux saturati .

Proċess ieħor importanti assoċjat ma 'din is-sustanza kien l-idratazzjoni tiegħu. Propylene fis-snin ta 'l-applikazzjoni tiegħu kien pjuttost ħafna. U dan kollu grazzi għall-inventati minn diversi kumpaniji tal-ipproċessar taż-żejt u l-gass modi ta 'tqaddid ta' propene (dan xi kultant jissejjaħ ukoll is-sustanza deskritta). Meta kien ikkrekkjat iż-żejt, kien prodott sekondarju, u meta rriżulta li d-derivattiv tiegħu, alkoħol isopropil, huwa l-bażi għas-sintesi ta 'ħafna sustanzi utli għall-umanità, ħafna ditti, bħal BASF, bbrevettew il-mod ta' produzzjoni tagħhom u bdew il-kummerċ tal-massa f'dan il-kompost. L-idratazzjoni tal-propilene ġiet ittestjata u applikata qabel il-polimerizzazzjoni, u għalhekk l-aċetun, il-perossidu tal-idroġenu, l-isopropylamine bdew jiġu prodotti qabel il-polypropylene.

Proċess ferm interessanti huwa s-separazzjoni ta 'propene miż-żejt. Huwa lilu li issa ngħaddu.

Iżolament tal-propilene

Fil-fatt, fl-interpretazzjoni teoretika, il-metodu ewlieni huwa biss proċess wieħed: il-piroliżi taż-żejt u gassijiet assoċjati. Iżda r-realizzazzjonijiet teknoloġiċi huma biss il-baħar. Il-fatt hu li kull kumpanija tfittex li tikseb metodu uniku u tipproteġih bi privattiva, filwaqt li kumpaniji simili oħra wkoll ifittxu l-modi tagħhom li għadhom jipproduċu u jbiegħu l-propene bħala materja prima jew jibdluh f'varji prodotti.

Pyrolysis ("pyro" - nar, "lysis" - distruzzjoni) huwa l-proċess kimiku ta 'tħassir ta' molekula kumplessa u kbira f'oħrajn iżgħar taħt l-azzjoni ta 'temperatura għolja u katalizzatur. Iż-żejt, kif inhu magħruf, huwa taħlita ta 'idrokarburi u jikkonsisti f'frazzi ħfief, medji u tqal. Ta 'l-ewwel, l-iktar molekulari baxx, u tikseb il-propene u l-etan fil-piroliżi. Agħmel dan il-proċess f'forn speċjali. Fost il-manifatturi l-aktar avvanzati, dan il-proċess huwa teknoloġikament differenti: xi wħud jużaw ramel bħala coolant, oħrajn - kwarz, oħrajn - kokk; Huwa possibbli wkoll li l-fran jinqasmu skond l-istruttura tagħhom: hemm reatturi tubulari u konvenzjonali, kif jissejħu.

Iżda l-proċess ta 'piroliżi jagħmilha possibbli li tinkiseb propene puri mhux biżżejjed, peress li, minbarra dan, hemm numru kbir ta' idrokarburi ffurmati hemmhekk, li mbagħad għandhom jiġu separati b'metodi li jikkonsmaw l-enerġija. Għalhekk, biex tinkiseb sustanza aktar nadifa għal idratazzjoni sussegwenti, id-deidroġenazzjoni ta 'alkani tintuża wkoll: fil-każ tagħna, propan. Eżatt bħal polimerizzazzjoni, il-proċess ta 'hawn fuq biss ma jiġrix. It-tqaxxir tal-idroġenu mill-mollusk tal- idrokarbon aħħari jseħħ taħt l-azzjoni tal-katalizzaturi: ossidu tal-kromju trivalenti u l-ossidu tal-aluminju.

Ukoll, qabel immorru l-istorja ta 'kif qed isir il-proċess ta' idratazzjoni, ħares lejn l-istruttura ta 'l-idrokarbon mhux saturat tagħna.

Karatteristiċi tal-istruttura tal-propilin

Propene innifsu huwa biss it-tieni membru ta 'serje ta' alkeni (idrokarboni b'bit bond wieħed). Minħabba l-ħeffa tagħha, huwa t-tieni biss għall-etilene (li minnu, kif tista 'tisma', il-polyethylene huwa l-aktar polimeru massiv fid-dinja). Fl-istat tas-soltu, il-gass propene, bħal "relattiv" tiegħu mill-familja alkane, huwa propan.

Iżda d-differenza essenzjali bejn il-propan u l-propene hija li din ta 'l-aħħar għandha rabta doppja fil-kompożizzjoni tagħha, li tibdel b'mod fundamentali l-proprjetajiet kimiċi tagħha. Jippermetti li jgħaqqad sustanzi oħra mal-molekula ta 'idrokarburi mhux saturati, li jirriżulta f'komposti bi proprjetajiet kompletament differenti, ħafna drabi importanti ħafna għall-industrija u l-ħajja ta' kuljum.

Wasal iż-żmien li nitkellmu dwar it-teorija tar-reazzjoni, li, fil-fatt, dan l-artikolu huwa ddedikat għalih. Fit-taqsima li jmiss, int se titgħallem li meta tkun idattaw il-propilene, wieħed mill-prodotti l-aktar industrijalment importanti huwa ffurmat, kif ukoll kif tiġri din ir-reazzjoni u liema sfumaturi hemm fiha.

Teorija ta 'idratazzjoni

L-ewwel, irridu ngħaddu għal proċess aktar ġenerali - solvazzjoni - li jinkludi wkoll ir-reazzjoni deskritta hawn fuq. Din it-trasformazzjoni kimika, li tikkonsisti fit-twaħħil ta 'molekuli tas-solvent mal-molekuli tas-sustanza maħlula. F'dan il-każ, jistgħu jiffurmaw molekuli ġodda, jew l-hekk imsejħa solvati, - partikoli li jikkonsistu minn molekuli ta 'sustanza maħlula u solvent, konnessi b'interazzjoni elettrostatika. Aħna huma biss interessati fl-ewwel tip ta 'sustanzi, għax bl-idratazzjoni tal-propilene, huwa prinċipalment dan il-prodott li huwa ffurmat.

Meta solvat bil-mod deskritt hawn fuq, il-molekuli tas-solvent huma mwaħħla mas-sustanza maħlula, jinkiseb kompost ġdid. Fil-kimika organika, l-idrati prinċipalment jipproduċu alkoħol, ketoni u aldeidi, imma hemm diversi każijiet oħra, per eżempju l-formazzjoni ta 'gliċoli, iżda mhux se tmisshom. Fil-fatt, dan il-proċess huwa sempliċi ħafna, iżda fl-istess ħin huwa pjuttost ikkumplikat.

Mekkaniżmu ta 'idratazzjoni

Ir-rabta doppja, kif inhi magħrufa, tikkonsisti f'żewġ tipi ta 'atomi komposti: bonds pi u sigma. Pi-bond matul ir-reazzjoni ta 'l-idrazzjoni dejjem jinqasam l-ewwel, peress li huwa inqas qawwi (għandu enerġija vinkolanti iktar baxxa). Meta tinkiser, żewġ orbitali vakanti jiffurmaw f'żewġ atomi tal-karbonju viċini, li jistgħu jiffurmaw bonds ġodda. Molekula ta 'l-ilma li teżisti f'soluzzjoni f'forma ta' żewġ partikoli: jone idrossidu u proton, hija kapaċi tgħaqqad permezz ta 'bond doppju miksur. F'dan il-każ, il-jone idrossidu huwa mwaħħal mal-atomu tal-karbonju ċentrali, u l-proton mat-tieni, estrem. Għalhekk, meta tiġi idratata l-propilena, propanol 1 jew alkoħol isopropil huwa ffurmat b'mod predominanti. Din hija sustanza importanti ħafna, għaliex meta tkun ossidata, tista 'tikseb l-aċetun, il-massa użata fid-dinja tagħna. Aħna ddikjaraw li huwa ffurmat l-aktar, madankollu mhux daqshekk. Għandi ngħid hekk: l-uniku prodott huwa ffurmat meta idranat il-propilene, u dan huwa l-alkoħol isopropil.

Dan, naturalment, ir-rqaq kollha. Fil-fatt, kollox jista 'jiġi deskritt ħafna aktar faċli. U issa nsibu kif il-proċess tal-idrazzjoni tal-propilene jiġi rreġistrat fil-kors tal-iskola.

Reazzjoni: kif jiġri

Fil-kimika, kollox huwa ġeneralment imsejjaħ sempliċiment: bl-għajnuna ta 'ekwazzjonijiet ta' reazzjoni. Allura t-trasformazzjoni kimika tas-sustanza taħt diskussjoni tista 'tiġi deskritta b'dan il-mod. L-idratazzjoni tal-propilene, li l- ekwazzjoni tar-reazzjoni tagħha hija sempliċi ħafna, tipproċedi f'żewġ stadji. L-ewwel pawża l-pi-link, li huwa parti mid-doppju. Imbagħad molekula ta 'l-ilma fil-forma ta' żewġ partikoli, anjoni idrossidu u katjoni ta 'l-idroġenu, tiġi f'molekola ta' propilene, li bħalissa għandha żewġ siti vojta għat-twaħħil. L-idrossidu joni jifforma rabta b'atomu tal-karbonju inqas idroġenat (i.e., ma 'wieħed li fih numru iżgħar ta' atomi ta 'l-idroġenu huma mwaħħlin), u l-proton, rispettivament, bl-estrem li jifdal. Għalhekk, irridu jiksbu prodott wieħed: l-isopropanol alkoħoliku monoidriku li jillimita.

Kif tirreġistra reazzjoni?

Issa nitgħallmu kif niżżel reazzjoni kimika li tirrifletti proċess, bħall-idrazzjoni tal-propilene. Il-formola li se tkun utli għalina: CH ₂ = CH - CH ₃ . Din hija l-formula tas-sustanza tal-bidu - propene. Kif tistgħu taraw, għandu rabta doppja mmarkata bis-sinjal "=", u f'dan l-istadju l-ilma se jkun imqabbad meta sseħħ l-idrazzjoni tal-propilene. L-ekwazzjoni tar-reazzjoni tista 'tinkiteb bħal: CH ₂ = CH-CH ₃ + H ₂ O = CH ₃ -CH (OH) -CH ₃ . Il-grupp hydroxyl fil-parentesi jfisser li din il-parti mhijiex fil-pjan tal-formula, iżda inqas jew ogħla. Hawnhekk ma nistgħux nuru l-angoli bejn it-tliet gruppi li jitilqu mill-atomu tal-karbonju medju, iżda ngħidu li huma bejn wieħed u ieħor ugwali għal xulxin u jammontaw għal 120 grad.

Fejn tapplika dan?

Diġà qal li s-sustanza miksuba matul ir-reazzjoni tintuża b'mod attiv għas-sintesi ta 'sustanzi oħra vitali għalina. Huwa simili ħafna fl-istruttura għall-aċetun, li huwa differenti biss minħabba li minflok il-grupp hydroxo hemm grupp ta 'keto (jiġifieri, atomu ta' l-ossiġenu konness minn bond doppju għal atomu tan-nitroġenu). Kif inhu magħruf, aċetun innifsu jsib l-applikazzjoni tiegħu f'solventi u verniċ, iżda, barra minn hekk, jintuża bħala reaġent għal aktar sintesi ta 'sustanzi aktar kumplessi, bħal polyurethanes, reżini epossidiċi, anidride aċetiku, eċċ.

Reazzjoni tal-Produzzjoni ta 'l-Aċetun

Aħna naħsbu li jkun superfluwu li tiddeskrivi l-konverżjoni ta 'alkoħol isopropil għal aċetun, speċjalment peress li din ir-reazzjoni mhix daqshekk kumplikata. Biex tibda, il-propanol jiġi evaporat u fi 400-600 grad Celsius ossiġenati b'katalizzatur speċjali. Prodott pur ħafna jinkiseb billi titwettaq ir-reazzjoni fuq gradilja tal-fidda.

L-ekwazzjoni tar-reazzjoni

Mhux se nidħlu fid-dettalji tal-mekkaniżmu tar-reazzjoni tal-ossidazzjoni tal-propanol għall-aċetun, peress li huwa kumpless ħafna. Għandna nillimitaw ruħna għall-ekwazzjoni tat-trasformazzjoni kimika tas-soltu: CH ₃ -CH (OH) -CH ₃ + O ₂ = CH ₃ -C (O) -CH ₃ + H ₂ O. Kif jidher, kollox huwa pjuttost sempliċi fid-dijagramma, U se niltaqgħu ma 'numru ta' diffikultajiet.

Konklużjoni

Allura aħna żarmat il-proċess ta 'idratazzjoni tal-propilene u studja l-ekwazzjoni tar-reazzjoni u l-mekkaniżmu tal-fluss tagħha. Il-prinċipji teknoloġiċi meqjusa huma l-bażi tal-proċessi reali li jseħħu fil-produzzjoni. Peress li rriżultaw, mhumiex ikkumplikati ħafna, iżda għandhom benefiċċju reali għall-ħajja tagħna ta 'kuljum.