Kemiaj propraĵoj de etilenglicolo, karakterizaj. La alkoholo dihidrico. Etila glicolaj heteroj

La plej konataj kaj uzataj en la vivo de homo kaj en industriaj substancoj apartenantaj al la kategorio de polihidraj alkoholoj estas etilenglicolo kaj glicero. Ilia studo kaj uzo komencis antaŭ kelkaj jarcentoj, sed la proprietoj de ĉi tiuj organikaj kombinaĵoj multmaniere unika kaj sola kiu faras ilin nemalhaveblaj por hodiaŭ. Polihhidraj alkoholoj estas uzataj en multaj kemiaj sintezoj, industrioj kaj sferoj de homa vivo.

La unua "konata" kun etilenglicolo kaj glicero: la historio de akiri

En 1859, tra la du-paŝa procezo de la reago de dibromoetano kun arĝenta acetato kaj posta traktado kun kara kalio preta en la unua reago de etilenglicol-diaketo, Charles Würz unue sintezis etilenglicolon. Iu tempo poste disvolvis metodon por rekta hidrólisis de dibromoetano, sed je industria skalo komence de la 20a jarcento, alkoholado dihidrico 1,2-dihidroksetano, ankaŭ monoetilenglicolo aŭ simple glicolo estis produktita en Usono per hidrolizo de etileno-chlorohidro.

Ĝis nun, en la industrio kaj en la laboratorio, kelkaj aliaj metodoj estas uzataj, novaj, pli ekonomiaj de krudmaterialoj kaj energiaj vidpunktoj kaj ekologiaj, pro la uzo de reagents enhavantaj aŭ liberigas kloron, toksinojn, karcinogenojn kaj aliajn rimedojn kaj homajn riskojn. Substanco, estas reduktita kiel la disvolviĝo de "verda" kemio.

Apotekisto Carl Wilhelm Scheele en 1779 estis malkovrita glicerolo, kaj la aparta komponado de la komponaĵo estis studita en 1836 fare de Theophilus Julius Peluz. Du jardekojn poste, la strukturo de la molekulo de ĉi tiu triatoma alkoholo estis establita kaj pravigita en la skriboj de Pierre Eugene Marcelia Vertello kaj Charles Wurz. Fine, dudek jarojn poste Charles Friedel prezentis kompletan sintezon de glicero. Nuntempe, la industrio uzas du metodojn por sia produktado: per allilo-kloruro de propileno, kaj ankaŭ per acroleino. La kemiaj propraĵoj de etilenglicolo, kiel glicerolo, estas vaste uzataj en diversaj kampoj de kemia produktado.

Strukturo kaj strukturo de la ligo

La molekulo baziĝas sur la nesaturata hidrokarbona skeleto de etileno, konsistanta el du karbona atomoj, en kiu duobla ligo rompis. Du hidroksilaj grupoj aliĝis al la liberigitaj valenciaj lokoj ĉe la karbona atomoj. Etileno formulo - C ₂ H _4, post rompo gruoj konekton kaj alligiteco de hidroksila grupoj (tra multnombraj etapoj), ĝi aspektas kiel C ₂ H ₄ (OH) _2. Ĉi tio estas etilenglicolo.

La molekulo de etileno havas strukturon lineal, dum kiu la alkoholo dihídrico havas iun tipon de transformación en la aranĝo de grupoj hidroxilo koncerne al la kerno de karbono kaj inter oni (ĉi tiu termino estas plene aplicable al la pozicio rilatigita kun la multnombra ligo). Tia disloko respondas al la plej malproksima loko de la hidrogeno de la funkciaj grupoj, malpli energio, kaj sekve - maksimuma stabileco de la sistemo. Simple metu, unu ON-grupo "aspektas", kaj la alia-malsupren. Samtempe, komponaĵoj kun du hidroksiloj estas malstabilaj: kiam unu karbona atomo estas formata en la reaksa miksaĵo, ili tuj senhidratiĝas, pasante al aldehidoj.

Afiliación de klasifiko

La kemiaj propraĵoj de etilenglicolo estas difinitaj per ĝia origino de la grupo de polihidraj alkoholoj, tio estas subgrupo de dioloj, tio estas, komponaĵoj kun du hidroksilo en apudaj karbaj atomoj. Substanco kiu ankaŭ enhavas kelkajn OH-substituentojn ankaŭ estas glicerina. Ĝi havas tri alkoholajn funkciajn grupojn kaj estas la plej ofta reprezentanto de ĝia subklaso.

Multaj komponaĵoj de ĉi tiu klaso ankaŭ estas produktitaj kaj uzataj en kemia produktado por diversaj sintezoj kaj aliaj celoj, sed la uzo de etilenglicolo estas pli grava kaj estas uzata en preskaŭ ĉiuj industrioj. Ĉi tiu demando estos konsiderita pli detale sube.

Fizikaj Trajtoj

La uzo de etilenglicolo estas klarigita per la ĉeesto de kelkaj propraĵoj, kiuj estas propraj en polihhidraj alkoholoj. Ĉi tiuj estas la karakterizaj karakterizaĵoj nur de donita klaso de organikaj komponaĵoj.

La plej grava el la propraĵoj estas la senlima kapablo miksi kun H2O. Akvo + etilena glicolo donas solvon kiu havas solan karakterizon: ĝia glacia punkto, depende de la koncentriĝo de la diolo, estas 70 gradoj pli malalta ol tiu de pura distilaĵo. Gravas rimarki, ke ĉi tiu dependeco estas ne lineara, kaj kiam atingas certan kvanton de glicolo, la reversa efiko komenciĝas - la glacia punkto pliigas kun kreskanta procento de soluto. Ĉi tiu trajto trovis aplikaĵon en la kampo de produktado de diversaj kontraŭprizoj, ne-frost-liberaj likvaj, kiuj kristalas ĉe ekstreme malaltaj termikaj trajtoj de la medio.

Krom en akvo, la malfondo procezo progresas bone en alkoholo kaj aketono, sed ne estas observata en parafinoj, benzenoj, heteroj kaj karbono-tetraclorido. Kontraste kun sia aliphata gepatro - gasea substanco kiel etileno, etilenglicolo - estas siropo, travidebla, kun malgrava flava vosto, likvaĵo, kiu estas dolĉa al gusto, kun malklara odoro, preskaŭ ne-volátil. Glaciaĵo de 100% etilena glicolo okazas je 12.6 gradoj, kaj bolanta ĉe +197.8. Sub normalaj kondiĉoj, la denseco estas 1,11 g / cm ^3.

Metodoj de akiri

La etilenglicolo povas esti akirita de pluraj manieroj, kelkaj el ili hodiaŭ havas nur historian aŭ preparan valoron, dum aliaj estas uzataj de viro en industria skalo kaj ne nur. Sekvante en kronologia ordo, konsideru la plej gravan.

La unua metodo por la preparado de etilenglicolo el dibromoetano jam estis priskribita supre. La formulo de etileno, kies duobla ligo estas rompita, kaj la liberaj valencoj estas okupitaj de halogoj, - la ĉefa ekipa materialo en ĉi tiu reago - krom karbono kaj hidrogeno havas en sia komponaĵo du bromaj atomoj. La formado de intera en la unua etapo de la procezo eblas precize pro ilia disvastigo, tio estas, anstataŭigo de acetato-grupoj, kiuj post pli da hidrolizo transformiĝas al alkoholuloj.

Dum la plua evoluo de la scienco ĝi iĝis ebla por produkti etilena glikolo per rekta hidrolizo de ajna ethanes anstataŭigita kun du halogenaj sur najbaraj atomoj de karbono, kun akva solvoj de alkalaj metaloj karbonatoj aŭ la grupo (malpli medie amika reactivo) _H2O kaj plumbo dioksido. La reago preferas "konsumigxi" kaj nur progresas je tre altaj temperaturoj kaj premoj, sed ĉi tio ne malhelpis la germanojn uzi ĉi tiun metodon dum la mondmilitoj por produkti etilenglicolon sur industria skalo.

Lia rolo en la disvolviĝo de organika kemio estis ludita per la metodo akiri etilenglicolon de etileno-klorhidrino per ĝia hidrolizo kun karbaj saloj de metaloj de alkala grupo. Kun pliigo de la reakcia temperaturo ĝis 170 gradoj, la rendimento de la dezirata produkto atingis 90%. Sed estis grava malfavoraĵo - la glicolo necese estis eltirata el la salo-solvo, kiu rekte implikas multajn malfacilaĵojn. Scienculoj solvis ĉi tiun problemon per evoluado de metodo kun la sama komenca substanco, sed rompis la procezon en du etapojn.

La hidrolizo de etilenglicol acetates, estante la fina etapo de la Wurz-metodo, fariĝis aparta metodo kiam ili povis prepari la komencan reagenton per oxidanta etileno en acetika kun oksigeno, tio estas, sen uzo de multekostaj kaj tute ne ekologiaj halogenaj komponaĵoj.

Ĝi estas konata ankaŭ multajn metodojn de produktado de etileno per oxidación de etileno hidroperóxidos, peróxidos, organika peracids en ĉeesto de kataliziloj (osmio komponaĵoj), kalio clorato , kaj aliaj. Estas ankaŭ elektro-kemiaj kaj radiado metodoj.

Karakterizado de ĝeneralaj kemiaj propraĵoj

La kemiaj propraĵoj de etilenglicolo estas determinitaj de ĝiaj funkciaj grupoj. Unu hidroxilo-anstataŭaĵo aŭ ambaŭ povas partopreni en la reagoj, laŭ la procezoj. La ĉefa diferenco en reagemo estas ke pro la ĉeesto de polyhydric alkoholo en pluraj hydroxyls kaj ilia reciproka influo aperas pli forta acida ecoj ol monovalent "kolegoj". Sekve, en reagoj kun alkalaj produktoj estas saloj (por glicolo-glicoluloj, por glicerol-glicetroj).

La kemiaj propraĵoj de etilenglicolo, same kiel glicero, inkluzivas ĉiujn reagojn de alkoholes el la kategorio de monatomoj. Glicolo donas kompletajn kaj nekompletajn heterojn en reagoj kun monobasiaj acidoj, glicoluloj respektive formiĝas per alkalaj metaloj, kaj en la kemia procezo kun fortaj akidoj aŭ iliaj saloj, la aldehido de acetika aero estas liberigita - per disvastigo de la molekulo de la hidrogeno.

Reagoj kun aktivaj metaloj

La interago de etilenglicolo kun la aktivaj metaloj (staranta post hidrogeno en la kemia streĉa rango) ĉe altaj temperaturoj donas la etilenan glicolonon de la responda metalo, pli ol hidrogeno estas liberigita.

C ₂ H ₄ (OH) ₂ + X → C ₂ H ₄ Aŭ ₂ X, kie X - aktiva bivalente metalo.

Kvalita reago al etilena glikolo

Distingu polihidrican alkoholon el iu alia likvaĵo per vida reago, nur por ĉi tiu klaso de komponaĵoj. Tiucele senkolora solvo Elversxigxis alkoholo-ekigita hidroksido de kupro (2) havanta karakterizan bluan nuancon. Kiam la miksitaj komponantoj interagas, oni observas malfondon de la precipitado kaj la solvo estas kolorita en saturita blua koloro - kiel rezulto de la formado de kupro-glulato (2).

Polimerigo

La kemiaj propraĵoj de etilenglicolo estas tre gravaj por la produktado de solventoj. La deshidratación intermolecular de koncerna substanco, tio estas, la elimini de akvo de ĉiu de la du molekuloj de glicol kaj lia sekva kombino (unu grupo de hidroxilo estas tute tranĉita kaj la alia estas hidrogeno nur), ĝi ebligas akiri solventan organikan solventon, dioxano, kiu ofte uzas en organika kemio, Malgraŭ lia alta toxicidad.

Interŝanĝo de hidroxilo al halogeno

Kiam etilenglicolo reagas kun hidroklaj acidoj, la hidroksilo estas anstataŭigitaj de la responda halogeno. La grado de anstataŭo dependas de la molar koncentriĝo de hidrogena halido en la reaksa miksaĵo:

HO-CH ₂ -CH ₂ -Ho → 2NH + X-CH ₂ -CH ₂ -x, kie X - chloro aŭ bromo.

Preparado de etheroj

En la reagoj de etilenglicolo kun nitra acido (certa koncentriĝo) kaj monobasiaj organikaj acidoj (formikaj, acetikaj, propionaj, oleaj, valeraj, ktp.), La formado de kompleksaj kaj konsekvence simplaj monasistoj okazas. Al aliaj, la koncentriĝo de nitra acido estas di- kaj trinitro-esters de glicolo. Kiel la katalizilo, sulfura acida de donita koncentriĝo estas uzata.

La plej gravaj derivaĵoj de etilenglicolo

Valora substancoj, kiuj estas akireblaj de polyhydric alkoholoj de simplaj kemiaj reakcioj (kiel priskribita supre), estas eteroj de etilena glikolo. Nome monomethyl kaj monoethyl formulo kiu - HO-CH ₂ -CH ₂ -O-CH ₃ kaj HO-CH ₂ -CH ₂ -O-C ₂ H _5, respektive. Per kemiaj propraĵoj, ili estas similaj al multaj glicoloj, sed, kiel ajna alia klaso de komponaĵoj, ili havas unikajn reakajn peculiojn, kiuj estas unikaj al ili:

• La monometiletilenglicolo estas likva sen koloro, sed kun karakteriza odoro, bolanta je 124.6 gradoj-celsius, perfekte solvebla en etanolo, aliaj organikaj solventoj kaj akvo, multe pli volátiles ol glicolo, kaj kun pli malalta denso ol akvo (de la ordo 0,965 g / cm ^3).
• Dimetiletilenglikol - ankaŭ likva, sed kun malpli karakteriza odoro, denseco 0,935 g / cm ^3, bolantan punkton 134 gradoj super nulo kaj solvebleco, relativa al la antaŭa homologaĵo.

La uzo de batalantoj - tiel ĝenerale nomataj monoestroj de etilenglicolo - estas sufiĉe komuna. Ili estas uzataj kiel reagents kaj solventoj en organika sintezo. Ankaŭ aplikas al sia fizikajn proprietojn por kontraŭ-korodo kaj anticrystallization aldonaĵoj en anticongelante kaj motoro oleo.

Areoj de apliko kaj prezo politiko de la produktado linio

La kosto en fabrikoj kaj entreprenoj engaĝitaj en produktado kaj vendo de tiaj reagents fluctuas mezumon de proksimume 100 rubloj per kilogramo de kemia komponaĵo kiel etilena glicolo. La prezo dependas de la pureco de la substanco kaj la maksimuma procento de la cela produkto.

La uzo de etilenglicolo ne estas limigita al iu ajn areo. Do, kiel kruda materialo ĝi estas uzata en la produktado de organikaj solventoj, artefaritaj rezinoj kaj fibroj, likvaj kiu kungelas ĉe negativaj temperaturoj. Ĝi estas implikita en multaj industriaj sektoroj, kiel ekzemple aŭto, aviado, farmacia, elektra, ledo, tabako. Lia graveco por organika sintezo estas neeviteble peza.

Gravas memori, ke glicolo estas venena komponaĵo, kiu povas kaŭzi nereparablan damaĝon al homa sano. Tial ĝi estas stokita en hermetikaj vazoj faritaj el aluminio aŭ ŝtalo kun deviga interna mantelo protektanta la ujon de korodo, nur en vertikalaj pozicioj kaj en ĉambroj ne ekipitaj kun hejtado, sed kun bona ventilado. Termino - ne pli ol kvin jarojn.