Hidracija propilena: reakcijska enačba

Ekološke zadeve imajo v našem življenju pomembno mesto. So glavna sestavina polimerov, ki nas obkrožajo povsod: to so plastične vrečke in gume, pa tudi številni drugi materiali. Polipropilen ni zadnji korak v tej seriji. Je tudi del različnih materialov in se uporablja v številnih industrijskih panogah, kot je gradbeništvo, ima domačo uporabo kot material za plastične skodelice in druge majhne (vendar ne v proizvodne lestvice) potrebe. Preden se pogovarjamo o postopku, kot je hidratacija propilena (zahvaljujoč, mimogrede, lahko dobimo izopropilalkohol),

Zgodovina

Kot tak, datum odkritja nima propilena. Vendar pa je njegov polimer, polipropilen, dejansko odkril leta 1936 znani nemški kemik Otto Bayer. Seveda je bilo teoretično znano, kako lahko dobimo tako pomemben material, vendar praktično tega ni bilo mogoče storiti. To je uspelo šele sredi dvajsetega stoletja, ko nemščina in italijanske kemiki in Ziegler Nutt odprta nenasičen ogljikovodik polimerizacijske katalizator (ima eno ali več dvojnih vezi), ki je kasneje in se imenuje: Ziegler-Natta katalizatorji. Do te točke je bilo popolnoma nemogoče narediti reakcijo polimerizacije takšnih snovi. Reakcije polikondenzacije so bile znane, kjer so bile snovi, brez delovanja katalizatorja, združene v verigo polimerov, s čimer so nastali stranski produkti. Ampak s nenasičeni ogljikovodiki tega ni bilo mogoče storiti.

Drug pomemben proces, povezan s to snovjo, je bila njegova hidracija. Propilen v letih njegove uporabe je bil precej. In vse to zahvaljujoč izmišljenim različnim podjetjem za predelavo nafte in plina načinov sušenja propena (to se včasih imenuje tudi opisana snov). Krekinga surovega olja je stranski produkt, in ko se je izkazalo, da derivat, izopropil alkohol, je osnova za sintezo številnih uporabnih snovi za človeka, veliko podjetij, kot so BASF, patentirana njihov način proizvodnje in začel mešanim blagom, da povezava. Hidracijo propilena smo testirali in nanosili pred polimerizacijo, zato smo pred polipropilenom začeli proizvajati aceton, vodikov peroksid, izopropilamin.

Postopek ločevanja propena iz nafte je zelo zanimiv. Za njega se zdaj obračamo.

Izolacija propilena

Dejansko je v teoretični interpretaciji glavna metoda le en proces: piroliza olja in povezanih plinov. Toda tehnološke izvedbe so le morje. Dejstvo je, da vsaka družba skuša pridobiti edinstveno metodo in jo zaščititi s patentom, medtem ko druga podobna podjetja iščejo svoje načine, da še vedno proizvajajo in prodajajo propen kot surovine ali pa jih spreminjajo v različne izdelke.

Pirolizni ( "Pyro" - požar "Lys" - uničenje) - Postopek razpad kemijske zapletene in velike molekule v manjše pod vplivom visoke temperature in katalizatorja. Olje, kot je znano, je mešanica ogljikovodikov in je sestavljena iz lahkih, srednjih in težkih frakcij. Od prvih, najbolj nizko molekularnih, in v pirolizo dobimo propen in etan. Ta postopek izvedite v posebnih pečicah. V najbolj napredne proizvajalce procesne tehnologije je drugačna: nekateri pesek se uporablja kot hladilno sredstvo, na drugi - kremena, in drugi - se lahko razdeli tudi koks- peč v njihovi strukturi: obstajajo cevasto in konvencionalno, kot se imenujejo reaktorje.

Toda proces pirolize omogoča pridobivanje premalo čistega propena, saj se poleg tega ustvarja ogromno ogljikovodikov, ki jih je treba nato ločiti z energetsko porabo. Zato za pridobivanje čistejše snovi za nadaljnjo hidracijo uporabimo tudi dehidrogeniranje alkanov: v našem primeru propane. Tako kot polimerizacija se zgornji postopek pravkar ne zgodi. Odstranjevanje vodika iz molykuly končnega ogljikovodika se dogaja pod vplivom katalizatorjev: oksid trivalentnega kroma in aluminijevega oksida.

No, preden se lotimo zgodbe o tem, kako poteka proces hidracije, si oglejmo strukturo našega nenasičenega ogljikovodika.

Značilnosti strukture propilena

Sama propen je le drugi član vrste alkenov (ogljikovodiki z eno dvojno vezjo). Po svoji lahkotnosti je le še na etilenu (iz katerega, kot verjetno mislite, narejen polietilen - najbolj masni polimer na svetu). V običajnem stanju je propanski plin, tako kot njegov "relativni" iz družine alkanov, propan.

Ampak bistvena razlika med propanom in propenom je, da ima slednja dvojno vez v svoji sestavi, kar bistveno spreminja svoje kemijske lastnosti. Omogoča vam, da druge snovi dodate molekuli nenasičenega ogljikovodika, kar povzroči spojine s popolnoma različnimi lastnostmi, ki so pogosto zelo pomembne za industrijo in vsakdanje življenje.

Čas je, da se pogovorimo o teoriji reakcije, ki je v resnici ta članek namenjen. V naslednjem poglavju boste izvedeli, da se pri hidratiranju propilena oblikuje eden od najbolj industrijsko pomembnih izdelkov, kako se ta reakcija pojavi in ​​kakšne odtenke obstajajo.

Teorija hidracije

Najprej se obrnemo na bolj splošen proces - solvation - ki vključuje tudi zgoraj opisano reakcijo. Ta kemična transformacija, ki je sestavljena iz vezanja molekul topila na molekule raztopljene snovi. V tem primeru lahko tvorijo nove molekule ali tako imenovane solvate, - delce, sestavljene iz molekul raztopljene snovi in ​​topila, povezanih z elektrostatično interakcijo. Zanimajo nas samo prve vrste snovi, pravzaprav pri hidratiranju propilena je večinoma ta izdelek, ki se tvori.

Ko se topiramo na zgoraj opisani način, molekule topila pritrdimo na raztopljeno snov, dobimo novo spojino. V organski kemiji hidrati večinoma proizvajajo alkohole, ketone in aldehide, vendar obstaja nekaj drugih primerov, na primer, nastajanje glikolov, vendar se jih ne bomo dotaknili. Dejansko je ta postopek zelo preprost, hkrati pa je precej zapleten.

Mehanizem hidracije

Dvojna vez, kot je znano, je sestavljena iz dveh vrst spojnih atomov: pi in sigma vezi. Pi-vez v reakciji hidracije je vedno najprej prekinjen, ker je manj močan (ima nižjo energijo vezave). Ko se zlomi, sta dva prosta orbita na dveh sosednjih ogljikovih atomih, ki lahko tvorita nove vezi. Molekula vode, ki obstaja v raztopini v obliki dveh delcev: hidroksidni ion in proton, se lahko poveže prek prekinjene dvojne vezi. V tem primeru je hidroksidni ion pritrjen na osrednji ogljikov atom in proton v drugi, skrajni. Tako se po hidrolaciji propanov pretežno tvori propanol 1 ali izopropil alkohol. To je zelo pomembna snov, ker ko se oksidira, lahko dobite aceton, ki se močno uporablja v našem svetu. Rekli smo, da je oblikovan predvsem, vendar to ni tako. To moram reči: edini izdelek nastane pri hidratiranju propilena, in to je izopropil alkohol.

To, seveda, vse tanke stvari. Dejansko je vse mogoče opisati veliko lažje. In zdaj se učimo, kako šolski tečaj beleži proces, kot je hidratacija propilena.

Reakcija: kako se to zgodi

V kemiji se vse običajno imenuje preprosto: s pomočjo reakcijskih enačb. Tako je mogoče tako opisati kemično transformacijo snovi, o kateri razpravljamo. Hidracija propilena, reakcijska enačba ki je zelo preprosta, prehaja v dveh fazah. Najprej prekinemo pi-link, ki je del dvojnega. Nato molekula vode v obliki dveh delcev, hidroksid aniona in vodikovega kationa pride v molekulo propilena, ki ima trenutno dve prosta mesta za oblikovanje vezi. Hidroksidni ion tvori vez z manj hidrogeniranim atomom ogljika (t.j., z enim, na katerega je pritrjeno manjše število atomov vodika), in protona, s preostalim ekstremom. Tako dobimo en izdelek: omejitev monohidrični alkohol izopropanol.

Kako zabeležiti reakcijo?

Zdaj se naučimo, kako zapišemo kemično reakcijo, ki odraža proces, kot je hidratacija propilena. Formula, ki se bo zgodila: CH₂ = CH-CH₃. To je formula začetne snovi - propena. Kot je razvidno, ima dvojno vez z oznako "=", in na tem mestu bo pritrjena voda, ko pride do hidracije propilena. Reakcijsko enačbo lahko zapišemo kot: CH₂ = CH-CH₃ + H₂O = CH₃ - CH (OH) -CH₃. Hidroksilna skupina v oklepajih pomeni, da ta del ni v ravnini s formulo, temveč nižji ali višji. Tukaj ne moremo prikazati kotov med tremi skupinami, ki odstopajo od povprečnega ogljikovega atoma, vendar pa rečemo, da sta približno enaki drug drugemu in znašajo 120 stopinj.

Kje se to uporablja?

Rekli smo že, da se snov, pridobljena med reakcijo, aktivno uporablja za sintezo drugih snovi, ki so za nas pomembne. To je po strukturi zelo podoben acetona, iz katere se razlikuje samo po tem, da namesto stoji tam gidroksogrupp keto (to je kisikov atom z dvojno vezjo vezan na atom dušika). Kot je znano, je aceton sam uporablja v lakih in topila, toda poleg tega se uporablja kot reaktant za nadaljnjo sintezo več kompleksnih snovi, kot so poliuretani, epoksi smol, ocetni anhidrid in tako naprej.

Reakcija za proizvodnjo acetona

Menimo, da bi bilo nepotrebno opisati pretvorbo izopropilnega alkohola v aceton, zlasti ker ta reakcija ni tako zapletena. Najprej se propanol upari in pri 400-600 stopinjah Celzija oksigenira s posebnim katalizatorjem. Zelo čist produkt dobimo z reakcijo na srebrni mreži.

Reakcijska enačba

Ne bomo šli v podrobnosti o mehanizmu reakcije oksidacije propanola v aceton, ker je zelo zapleten. Omejemo se na običajno enačbo kemijske transformacije: CH₃ - CH (OH) -CH₃ + O₂ = CH₃ - C (0) -CH₃ + H₂O. Kot lahko vidite, je na diagramu kar precej preprosto, vendar je vredno kopati v proces in se bomo soočili s številnimi težavami.

Zaključek

Zato smo razstavili proces hidratacije propilena in preučili enačbo reakcije in mehanizem njenega pretoka. Upoštevana tehnološka načela temeljijo na dejanskih procesih, ki se pojavljajo v proizvodnji. Izkazalo se je, da niso zelo zapletene, vendar imajo resnično korist za naše vsakdanje življenje.