Ang mga organikong sangkap ay sumasakop sa isang mahalagang lugar sa ating buhay. Ang mga ito ang pangunahing bahagi ng mga polimer na nakapaligid sa atin sa lahat ng dako: ito ay mga plastic bag, at goma, pati na rin ang maraming iba pang mga materyales. Ang polypropylene ay hindi ang huling hakbang sa seryeng ito. Ito ay matatagpuan din sa iba't ibang mga materyales at ginagamit sa ilang mga industriya tulad ng konstruksiyon, domestic na gamit bilang isang materyal para sa mga plastic cup, at iba pang maliit (ngunit hindi pang-industriya na sukat) na mga pangangailangan. Bago natin pag-usapan ang tungkol sa proseso tulad ng hydration ng propylene (salamat kung saan, sa pamamagitan ng paraan, makakakuha tayo ng isopropyl alcohol), buksan natin ang kasaysayan ng pagtuklas ng sangkap na ito na kinakailangan para sa industriya.
Kasaysayan
Dahil dito, walang petsa ng pagbubukas ang propylene. Gayunpaman, ang polymer nito - polypropylene - ay talagang natuklasan noong 1936 ng sikat na German chemist na si Otto Bayer. Siyempre, ito ay theoretically kilala kung paano ang naturang mahalagang materyal ay maaaring makuha, ngunit ito ay hindi posible na gawin ito sa pagsasanay. Ito ay posible lamang sa kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, nang ang German at Italian chemists na sina Ziegler at Natt ay nakatuklas ng isang katalista para sa polymerization ng unsaturated hydrocarbons (na may isa o higit pang maramihang mga bono), nakalaunan ay tinawag nila itong Ziegler-Natta catalyst. Hanggang sa sandaling iyon, ganap na imposible na gawin ang reaksyon ng polimerisasyon ng mga naturang sangkap. Ang mga reaksyon ng polycondensation ay kilala, kapag, nang walang pagkilos ng isang katalista, ang mga sangkap ay pinagsama sa isang polymer chain, na bumubuo ng mga by-product. Ngunit hindi posible na gawin ito sa mga unsaturated hydrocarbons.
Ang isa pang mahalagang proseso na nauugnay sa sangkap na ito ay ang hydration nito. Ang propylene sa mga taon ng simula ng paggamit nito ay medyo marami. At ang lahat ng ito ay dahil sa mga pamamaraan ng pagbawi ng propene na naimbento ng iba't ibang mga kumpanya sa pagpoproseso ng langis at gas (ito ay tinatawag ding inilarawan na sangkap). Kapag nabasag ang langis, ito ay isang by-product, at nang lumabas na ang derivative nito, isopropyl alcohol, ay ang batayan para sa synthesis ng maraming mga sangkap na kapaki-pakinabang sa sangkatauhan, maraming mga kumpanya, tulad ng BASF, ang nag-patent ng kanilang paraan ng paggawa nito. at sinimulan ang malawakang pangangalakal sa tambalang ito. Sinubukan at inilapat ang propylene hydration bago ang polymerization, kaya naman ang acetone, hydrogen peroxide, isopropylamine ay nagsimulang gawin bago ang polypropylene.
Ang proseso ng paghihiwalay ng propene mula sa langis ay lubhang kawili-wili. Sa kanya na tayo bumaling.
Paghihiwalay ng propylene
Sa katunayan, sa teoretikal na kahulugan, ang pangunahing pamamaraan ay isang proseso lamang: ang pyrolysis ng langis at mga kaugnay na gas. Ngunit ang mga teknolohikal na pagpapatupad ay isang dagat lamang. Ang katotohanan ay ang bawat kumpanya ay nagsusumikap na makakuha ng isang natatanging paraan at protektahan ito.patent, at iba pang naturang kumpanya ay naghahanap din ng kanilang sariling mga paraan upang makagawa at makapagbenta pa rin ng propene bilang hilaw na materyal o gawin itong iba't ibang produkto.
Ang Pyrolysis ("pyro" - apoy, "lysis" - pagkasira) ay isang kemikal na proseso ng paghiwa-hiwalay ng masalimuot at malaking molekula sa mas maliliit sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura at isang katalista. Ang langis, tulad ng alam mo, ay isang halo ng mga hydrocarbon at binubuo ng magaan, katamtaman at mabibigat na mga praksyon. Sa una, ang pinakamababang molekular na timbang, propene at ethane ay nakukuha sa panahon ng pyrolysis. Ang prosesong ito ay isinasagawa sa mga espesyal na oven. Para sa mga pinaka-advanced na kumpanya ng pagmamanupaktura, ang prosesong ito ay naiiba sa teknolohiya: ang ilan ay gumagamit ng buhangin bilang isang carrier ng init, ang iba ay gumagamit ng kuwarts, ang iba ay gumagamit ng coke; maaari mo ring hatiin ang mga hurno ayon sa kanilang istraktura: may mga tubular at conventional, kung tawagin, mga reactor.
Ngunit ang proseso ng pyrolysis ay ginagawang posible upang makakuha ng hindi sapat na purong propene, dahil, bilang karagdagan dito, isang malaking bilang ng mga hydrocarbon ang nabubuo doon, na kung saan pagkatapos ay kailangang paghiwalayin sa medyo nakakaubos ng enerhiya na mga paraan. Samakatuwid, upang makakuha ng isang purer substance para sa kasunod na hydration, ang dehydrogenation ng alkanes ay ginagamit din: sa aming kaso, propane. Tulad ng polymerization, ang proseso sa itaas ay hindi basta-basta nangyayari. Ang paghahati ng hydrogen mula sa isang molekula ng isang saturated hydrocarbon ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga catalyst: trivalent chromium oxide at aluminum oxide.
Buweno, bago magpatuloy sa kuwento kung paano nangyayari ang proseso ng hydration, buksan natin ang istruktura ng ating unsaturated hydrocarbon.
Mga tampok ng istruktura ng propylene
Ang Propene mismo ay pangalawang miyembro lamang ng serye ng alkene (hydrocarbons na may isang double bond). Sa mga tuntunin ng liwanag, ito ay pangalawa lamang sa ethylene (mula sa kung saan, tulad ng maaari mong hulaan, polyethylene ay ginawa - ang pinaka-napakalaking polimer sa mundo). Sa normal nitong estado, ang propene ay isang gas, tulad ng "kamag-anak" nito mula sa alkane family, propane.
Ngunit ang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng propane at propene ay ang huli ay may double bond sa komposisyon nito, na lubhang nagbabago sa mga kemikal na katangian nito. Binibigyang-daan ka nitong ilakip ang iba pang mga substance sa isang unsaturated hydrocarbon molecule, na nagreresulta sa mga compound na may ganap na magkakaibang mga katangian, kadalasang napakahalaga para sa industriya at pang-araw-araw na buhay.
Panahon na para pag-usapan ang teorya ng reaksyon, na, sa katunayan, ang paksa ng artikulong ito. Sa susunod na seksyon, malalaman mo na ang hydration ng propylene ay gumagawa ng isa sa pinakamahalagang produkto sa industriya, gayundin kung paano nangyayari ang reaksyong ito at kung ano ang mga nuances nito.
Teoryang Hydration
Una, bumaling tayo sa isang mas pangkalahatang proseso - solvation - na kinabibilangan din ng reaksyong inilarawan sa itaas. Ito ay isang kemikal na pagbabagong-anyo, na binubuo sa pagdaragdag ng mga solvent na molekula sa mga solute na molekula. Kasabay nito, maaari silang bumuo ng mga bagong molekula, o ang tinatawag na solvates, mga particle na binubuo ng mga molekula ng isang solute at isang solvent na konektado sa pamamagitan ng electrostatic interaction. Interesado lang kamiang unang uri ng mga sangkap, dahil sa panahon ng hydration ng propylene, ang naturang produkto ay higit na nabubuo.
Kapag nag-solve sa paraang inilarawan sa itaas, ang mga solvent molecule ay nakakabit sa solute, isang bagong compound ang makukuha. Sa organikong kimika, ang hydration ay nakararami na bumubuo ng mga alkohol, ketone, at aldehydes, ngunit may ilang iba pang mga kaso, tulad ng pagbuo ng mga glycols, ngunit hindi namin sila hipuin. Sa katunayan, ang prosesong ito ay napaka-simple, ngunit sa parehong oras ay medyo kumplikado.
Mekanismo ng hydration
Double bond, gaya ng alam mo, ay binubuo ng dalawang uri ng koneksyon ng mga atom: pi- at sigma-bond. Ang pi-bond ay palaging ang unang masira sa panahon ng hydration reaction, dahil ito ay hindi gaanong malakas (ito ay may mas mababang binding energy). Kapag nasira ito, dalawang bakanteng orbital ang nabubuo sa dalawang magkatabing carbon atoms, na maaaring bumuo ng mga bagong bono. Ang isang molekula ng tubig na umiiral sa solusyon sa anyo ng dalawang particle: isang hydroxide ion at isang proton, ay may kakayahang magdugtong sa isang sirang double bond. Sa kasong ito, ang hydroxide ion ay nakakabit sa gitnang carbon atom, at ang proton - sa pangalawa, sukdulan. Kaya, sa panahon ng hydration ng propylene, propanol 1, o isopropyl alcohol, ay nakararami na nabuo. Ito ay isang napakahalagang sangkap, dahil kapag ito ay na-oxidized, ang acetone ay maaaring makuha, na malawakang ginagamit sa ating mundo. Sinabi namin na ito ay nabuo nang nakararami, ngunit hindi ito ganap na totoo. Dapat kong sabihin ito: ang tanging produkto na nabuo sa panahon ng hydration ng propylene, at ito ay isopropyl alcohol.
Ito, siyempre, ang lahat ng mga subtleties. Sa katunayan, ang lahat ay maaaring ilarawan nang mas madali. At ngayon malalaman natin kung paano naitala ang prosesong tulad ng propylene hydration sa kurso sa paaralan.
Reaksyon: paano ito nangyayari
Sa chemistry, ang lahat ay karaniwang ipinapahiwatig nang simple: sa tulong ng mga equation ng reaksyon. Kaya ang pagbabagong kemikal ng sangkap na pinag-uusapan ay maaaring ilarawan sa ganitong paraan. Ang hydration ng propylene, na ang equation ng reaksyon ay napaka-simple, ay nagpapatuloy sa dalawang yugto. Una, ang pi bond, na bahagi ng double, ay nasira. Pagkatapos ay isang molekula ng tubig sa anyo ng dalawang particle, isang hydroxide anion at isang hydrogen cation, ay lumalapit sa propylene molecule, na kasalukuyang may dalawang bakanteng lugar para sa pagbuo ng mga bono. Ang hydroxide ion ay bumubuo ng isang bono na may hindi gaanong hydrogenated na carbon atom (iyon ay, sa isa kung saan mas kaunting mga hydrogen atom ang nakakabit), at ang proton, ayon sa pagkakabanggit, sa natitirang extreme. Kaya, isang solong produkto ang nakukuha: ang saturated monohydric alcohol isopropanol.
Paano mag-record ng reaksyon?
Ngayon ay matututunan natin kung paano isulat sa kemikal na wika ang isang reaksyon na sumasalamin sa isang proseso tulad ng hydration ng propylene. Ang formula na kailangan namin ay: CH2 =CH - CH3. Ito ang formula ng orihinal na sangkap - propene. Gaya ng nakikita mo, mayroon itong double bond, na may markang "=", at dito idadagdag ang tubig kapag na-hydrated ang propylene. Ang equation ng reaksyon ay maaaring isulat ng ganito: CH2 =CH - CH3 + H2O=CH 3 - CH(OH) - CH3. Ang hydroxyl group sa mga bracket ay nangangahulugangna ang bahaging ito ay wala sa eroplano ng formula, ngunit sa ibaba o sa itaas. Dito hindi natin maipapakita ang mga anggulo sa pagitan ng tatlong pangkat na umaabot mula sa gitnang carbon atom, ngunit sabihin natin na ang mga ito ay humigit-kumulang pantay sa isa't isa at bumubuo ng 120 degrees.
Saan ito nalalapat?
Nasabi na namin na ang sangkap na nakuha sa panahon ng reaksyon ay aktibong ginagamit para sa synthesis ng iba pang mahahalagang sangkap. Ito ay halos kapareho sa istraktura sa acetone, kung saan ito ay naiiba lamang sa halip na isang hydroxo group mayroong isang keto group (iyon ay, isang oxygen atom na konektado sa pamamagitan ng isang double bond sa isang nitrogen atom). Tulad ng alam mo, ang acetone mismo ay ginagamit sa mga solvent at varnishes, ngunit, bilang karagdagan, ginagamit ito bilang isang reagent para sa karagdagang synthesis ng mas kumplikadong mga sangkap, tulad ng polyurethanes, epoxy resins, acetic anhydride, at iba pa.
Reaksyon sa paggawa ng acetone
Sa tingin namin ay magiging kapaki-pakinabang na ilarawan ang pagbabago ng isopropyl alcohol sa acetone, lalo na dahil ang reaksyong ito ay hindi masyadong kumplikado. Upang magsimula sa, propanol ay sumingaw at oxidized na may oxygen sa 400-600 degrees Celsius sa isang espesyal na katalista. Ang isang napakadalisay na produkto ay nakukuha sa pamamagitan ng pagsasagawa ng reaksyon sa isang silver mesh.
Reaction equation
Hindi namin tatalakayin ang mga detalye ng mekanismo ng reaksyon ng oksihenasyon ng propanol sa acetone, dahil ito ay napakakomplikado. Nililimitahan namin ang aming sarili sa karaniwang chemical transformation equation: CH3 - CH(OH) - CH3 + O2=CH3 - C(O) - CH3 +H2O. Tulad ng nakikita mo, ang lahat ay medyo simple sa diagram, ngunit sulit na pag-aralan ang proseso, at makakaranas tayo ng ilang mga paghihirap.
Konklusyon
Kaya sinuri namin ang proseso ng propylene hydration at pinag-aralan ang equation ng reaksyon at ang mekanismo ng paglitaw nito. Ang itinuturing na mga teknolohikal na prinsipyo ay sumasailalim sa mga tunay na prosesong nagaganap sa produksyon. Sa nangyari, hindi sila masyadong mahirap, ngunit mayroon silang mga tunay na benepisyo para sa ating pang-araw-araw na buhay.
