कार्बनिक पदार्थ एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता हैहमारा जीवन। वे पॉलिमर के मुख्य घटक हैं जो हमें हर जगह घेर लेते हैं: ये प्लास्टिक की थैलियां, रबड़ और कई अन्य सामग्रियां हैं। इस पंक्ति में पॉलीप्रोपाइलीन अंतिम चरण नहीं है। यह विभिन्न सामग्रियों में भी शामिल है और कई उद्योगों में उपयोग किया जाता है, जैसे निर्माण, प्लास्टिक के कप के लिए एक सामग्री के रूप में एक घरेलू उपयोग और अन्य छोटी (लेकिन उत्पादन के संदर्भ में नहीं) की जरूरत है। इससे पहले कि हम प्रोपलीन के जलयोजन के रूप में इस तरह की प्रक्रिया के बारे में बात करें (धन्यवाद, जिस तरह से, हम आइसोप्रोपिल अल्कोहल प्राप्त कर सकते हैं), आइए हम उद्योग के लिए आवश्यक इस पदार्थ की खोज के इतिहास की ओर मुड़ें।
जैसे, प्रोपलीन की कोई प्रारंभिक तिथि नहीं है।हालांकि, इसके बहुलक - पॉलीप्रोपाइलीन - को वास्तव में 1936 में प्रसिद्ध जर्मन रसायनज्ञ ओटो बेयर द्वारा खोजा गया था। बेशक, यह सैद्धांतिक रूप से ज्ञात था कि इतनी महत्वपूर्ण सामग्री कैसे प्राप्त की जा सकती है, लेकिन व्यवहार में ऐसा करना संभव नहीं था। यह केवल बीसवीं शताब्दी के मध्य में संभव था, जब जर्मन और इतालवी रसायनज्ञ ज़ीग्लर और नट ने असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (एक या एक से अधिक बंधों वाले) के बहुलकीकरण के लिए एक उत्प्रेरक की खोज की, जिसे बाद में ज़िग्लर-नट्टा उत्प्रेरक कहा गया। इस बिंदु तक, ऐसे पदार्थों के पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया को जाना बिल्कुल असंभव था। पॉलीकोंडेशन प्रतिक्रियाएं ज्ञात थीं, जब, एक उत्प्रेरक की कार्रवाई के बिना, पदार्थों को एक बहुलक श्रृंखला में जोड़ा गया था, इस प्रकार उत्पादों द्वारा बनाया गया था। लेकिन असंतृप्त हाइड्रोकार्बन के साथ ऐसा नहीं किया जा सकता था।
इससे जुड़ी एक और महत्वपूर्ण प्रक्रियापदार्थ उसका जलयोजन था। जब यह पहली बार इस्तेमाल किया गया था, तो बहुत सारे प्रोपलीन थे। और यह सब प्रोपेन की वसूली के लिए विभिन्न तेल और गैस प्रसंस्करण कंपनियों द्वारा आविष्कार किए गए तरीकों के कारण है (इसे कभी-कभी वर्णित पदार्थ भी कहा जाता है)। तेल के टूटने में, यह एक उप-उत्पाद था, और जब यह पता चला कि इसकी व्युत्पन्न, आइसोप्रोपिल अल्कोहल, मानवता के लिए उपयोगी कई पदार्थों के संश्लेषण का आधार है, तो कई कंपनियां, जैसे बीएएसएफ, ने उत्पादन की एक विधि का पेटेंट कराया। यह और इस परिसर में बड़े पैमाने पर व्यापार शुरू हुआ। पॉलीप्रोपाईलीन से पहले प्रोपीलीन हाइड्रेशन का परीक्षण और पोलीमराइजेशन से पहले किया जाता था, यही वजह है कि एसीटोन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, इसोप्रोपाइलमाइन का उत्पादन किया जाने लगा।
प्रोपेन को तेल से अलग करने की प्रक्रिया बहुत दिलचस्प है। यह उसके लिए है कि हम अब बारी करेंगे।
वास्तव में, मुख्य के सैद्धांतिक अर्थ मेंकेवल एक ही विधि है: तेल और संबंधित गैसों की पायरोलिसिस। लेकिन तकनीकी कार्यान्वयन सिर्फ एक समुद्र है। तथ्य यह है कि प्रत्येक कंपनी एक अनूठी विधि प्राप्त करने और इसे पेटेंट के साथ सुरक्षित करने का प्रयास करती है, जबकि अन्य समान कंपनियां भी कच्चे माल के रूप में प्रोपेन का उत्पादन करने और बेचने के लिए अपने स्वयं के तरीकों की तलाश कर रही हैं, या इसे विभिन्न उत्पादों में बदल देती हैं।
पायरोलिसिस ("पायरो" - आग, "लिज़" - विनाश) -उच्च तापमान और एक उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत एक जटिल और बड़े अणु के विघटन की रासायनिक प्रक्रिया छोटे लोगों में होती है। तेल, जैसा कि आप जानते हैं, हाइड्रोकार्बन का मिश्रण है और इसमें हल्के, मध्यम और भारी अंश होते हैं। पहले से, सबसे कम आणविक भार, प्रोपेन और एथेन पायरोलिसिस द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। इस प्रक्रिया को विशेष ओवन में किया जाता है। सबसे उन्नत विनिर्माण कंपनियों में, यह प्रक्रिया तकनीकी रूप से भिन्न है: कुछ गर्मी वाहक के रूप में रेत का उपयोग करते हैं, अन्य क्वार्ट्ज का उपयोग करते हैं, और अभी भी अन्य कोक का उपयोग करते हैं; आप भट्टियों को उनकी संरचना के अनुसार भी विभाजित कर सकते हैं: ट्यूबलर और पारंपरिक हैं, जैसा कि उन्हें कहा जाता है, रिएक्टर।
लेकिन पायरोलिसिस प्रक्रिया आपको प्राप्त करने की अनुमति देती हैअपर्याप्त रूप से शुद्ध प्रोपेन, चूंकि, इसके अलावा, वहाँ हाइड्रोकार्बन की एक विशाल विविधता बनती है, जिसे तब ऊर्जा-गहन तरीकों का उपयोग करके अलग करना पड़ता है। इसलिए, बाद के जलयोजन के लिए एक शुद्ध पदार्थ प्राप्त करने के लिए, अल्केन्स के निर्जलीकरण का भी उपयोग किया जाता है: हमारे मामले में, प्रोपेन। पोलीमराइजेशन की तरह, उपरोक्त प्रक्रिया अभी नहीं हुई है। संतृप्त हाइड्रोकार्बन अणु से हाइड्रोजन का उन्मूलन उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत होता है: ट्रिटेंट क्रोमियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम ऑक्साइड।
खैर, हाइड्रेशन प्रक्रिया कैसे होती है, इसकी कहानी पर आगे बढ़ने से पहले, आइए अपने असंतृप्त हाइड्रोकार्बन की संरचना की ओर मुड़ें।
प्रोपेन स्वयं श्रृंखला का केवल दूसरा सदस्य हैalkenes (एक डबल बांड के साथ हाइड्रोकार्बन)। लपट के मामले में, यह केवल एथिलीन के लिए दूसरा है (जिससे, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, पॉलीइथिलीन बनाया गया है - दुनिया में सबसे बड़े पैमाने पर बहुलक)। अपनी सामान्य स्थिति में, प्रोपेन एक गैस है, जैसे अल्केन परिवार, प्रोपेन से "रिश्तेदार"।
लेकिन प्रोपेन और प्रोपीन के बीच आवश्यक अंतर हैयह तथ्य कि बाद की रचना में एक दोहरा बंधन है, जो मौलिक रूप से अपने रासायनिक गुणों को बदलता है। यह आपको अन्य पदार्थों को असंतृप्त हाइड्रोकार्बन अणु में संलग्न करने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप पूरी तरह से अलग गुणों के साथ यौगिक होते हैं, जो अक्सर उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी के लिए बहुत महत्वपूर्ण होते हैं।
यह प्रतिक्रिया सिद्धांत के बारे में बात करने का समय है,जो, वास्तव में, इस लेख के लिए समर्पित है। अगले भाग में, आप सीखेंगे कि जब प्रोपलीन हाइड्रेटेड होता है, तो सबसे अधिक औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पादों में से एक बनता है, साथ ही साथ यह प्रतिक्रिया कैसे होती है और इसकी बारीकियां क्या हैं।
सबसे पहले, आइए एक और सामान्य प्रक्रिया की ओर मुड़ें -सॉल्वेशन - जिसमें ऊपर वर्णित प्रतिक्रिया भी शामिल है। यह एक रासायनिक परिवर्तन है, जो एक विलेय के अणुओं के लिए विलायक के अणुओं में संलग्न होता है। इसी समय, वे नए अणु बना सकते हैं, या तथाकथित सॉल्वेट्स, - एक विघटित पदार्थ के अणुओं से युक्त कण और एक विलायक, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन द्वारा जुड़ा हुआ है। हम केवल पहले प्रकार के पदार्थों में रुचि रखते हैं, क्योंकि प्रोपलीन के जलयोजन के दौरान, यह मुख्य रूप से बनने वाला उत्पाद है।
जब ऊपर वर्णित तरीके से हल किया जाता है, तो अणुविलायक भंग पदार्थ से जुड़ा होता है, एक नया यौगिक प्राप्त होता है। कार्बनिक रसायन विज्ञान में, जलयोजन के दौरान, अल्कोहल, केटोन्स और एल्डिहाइड मुख्य रूप से बनते हैं, हालांकि, कई अन्य मामले हैं, उदाहरण के लिए, ग्लाइकोल्स का गठन, लेकिन हम उन पर स्पर्श नहीं करेंगे। वास्तव में, यह प्रक्रिया बहुत सरल है, लेकिन एक ही समय में काफी जटिल है।
डबल बॉन्ड को दो से मिलकर जाना जाता हैपरमाणुओं के कनेक्शन के प्रकार: पी - और सिग्मा बांड। हाइड्रेशन प्रतिक्रिया में पाई-बॉन्ड हमेशा सबसे पहले टूटता है, क्योंकि यह कम मजबूत होता है (इसमें बाध्यकारी ऊर्जा कम होती है)। जब यह टूटता है, तो दो आसन्न कार्बन परमाणुओं में दो खाली कक्षाएँ बनती हैं, जो नए बंधन बना सकती हैं। एक पानी का अणु जो दो कणों के रूप में एक समाधान में मौजूद है: एक हाइड्रॉक्साइड आयन और एक प्रोटॉन, एक टूटे हुए दोहरे बंधन के माध्यम से संलग्न करने में सक्षम है। इस मामले में, हाइड्रॉक्साइड आयन केंद्रीय कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है, और प्रोटॉन दूसरे, चरम पर। इस प्रकार, जब प्रोपलीन हाइड्रेटेड होता है, तो प्रोपेनोल 1, या आइसोप्रोपिल अल्कोहल, मुख्य रूप से बनता है। यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण पदार्थ है, क्योंकि इसके ऑक्सीकरण से एसीटोन का उत्पादन हो सकता है, जिसका व्यापक रूप से हमारी दुनिया में उपयोग किया जाता है। हमने कहा कि यह मुख्य रूप से बनता है, लेकिन यह पूरी तरह सच नहीं है। मुझे यह कहना चाहिए: प्रोपलीन के जलयोजन के दौरान गठित एकमात्र उत्पाद, और यह आइसोप्रोपिल अल्कोहल है।
यह, ज़ाहिर है, सभी सूक्ष्मताएं हैं। वास्तव में, सब कुछ बहुत आसान वर्णित किया जा सकता है। और अब हम यह पता लगाएंगे कि स्कूल के पाठ्यक्रम में वे प्रोपलीन के जलयोजन के रूप में इस तरह की प्रक्रिया को कैसे रिकॉर्ड करते हैं।
रसायन विज्ञान में, हर चीज को सरलता से व्यक्त करने का रिवाज है:प्रतिक्रिया समीकरणों का उपयोग करना। तो चर्चा के तहत पदार्थ के रासायनिक परिवर्तन को इस तरह से वर्णित किया जा सकता है। प्रोपलीन हाइड्रेशन, जिसकी प्रतिक्रिया समीकरण बहुत सरल है, दो चरणों में होती है। सबसे पहले, पी-बॉन्ड, जो डबल का हिस्सा है, टूट गया है। फिर, दो कणों के रूप में एक पानी का अणु, एक हाइड्रॉक्साइड आयन और एक हाइड्रोजन केशन, प्रोपलीन अणु के पास जाता है, जिसमें वर्तमान में बंधन गठन के लिए दो रिक्त स्थान हैं। हाइड्रॉक्साइड आयन कम हाइड्रोजनीकृत कार्बन परमाणु के साथ एक बंधन बनाता है (अर्थात, जिसके साथ कम हाइड्रोजन परमाणु जुड़े होते हैं), और प्रोटॉन क्रमशः, शेष चरम एक के साथ। इस प्रकार, एक एकल उत्पाद प्राप्त किया जाता है: संतृप्त मोनोहाइड्रिक अल्कोहल इसोप्रोपेनॉल।
अब हम सीखेंगे कि रासायनिक भाषा में कैसे लिखना है एक प्रतिक्रिया जो प्रोपलीन हाइड्रेशन जैसी प्रक्रिया को दर्शाती है। सूत्र हमें चाहिए: सीएच2 = सीएच - सीएच3... यह मूल पदार्थ का सूत्र है - प्रोपेन।जैसा कि आप देख सकते हैं, इसमें एक डबल बॉन्ड है, जो "=" संकेत द्वारा इंगित किया गया है, और यह इस बिंदु पर है कि प्रोपलीन हाइड्रेशन होने पर पानी संलग्न होगा। प्रतिक्रिया समीकरण को निम्नानुसार लिखा जा सकता है: सीएच2 = सीएच - सीएच3 + एच2ओ = सीएच3 - सीएच (ओएच) - सीएच3... कोष्ठक में हाइड्रॉक्सिल समूह का मतलब है कियह भाग सूत्र के तल में नहीं है, बल्कि नीचे या ऊपर है। यहाँ हम तीन समूहों के बीच के कोणों को मध्य कार्बन परमाणु से निकाल कर नहीं दिखा सकते हैं, लेकिन हम कहते हैं कि वे लगभग एक दूसरे के बराबर हैं और राशि 120 डिग्री के बराबर है।
हम पहले ही कह चुके हैं कि परिणामी प्रतिक्रियापदार्थ हमारे लिए महत्वपूर्ण अन्य पदार्थों के संश्लेषण के लिए सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। यह एसीटोन की संरचना में बहुत समान है, जिसमें से यह केवल इस में भिन्न होता है कि एक हाइड्रॉक्सो समूह के बजाय एक कीटो समूह है (यानी, एक ऑक्सीजन परमाणु एक दोहरे बंधन से एक नाइट्रोजन परमाणु से जुड़ा हुआ है)। जैसा कि आप जानते हैं, एसिटोन का उपयोग सॉल्वैंट्स और वार्निश में किया जाता है, लेकिन, इसके अलावा, इसे और अधिक जटिल पदार्थों के संश्लेषण के लिए एक अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसे कि पॉलीयुरेथेनेस, एपॉक्सी रेजिन, एसिटिक एनहाइड्राइड और इतने पर।
हमें लगता है कि परिवर्तन का वर्णन करना उपयोगी होगाआइसोप्रोपिल अल्कोहल से एसीटोन तक, विशेष रूप से चूंकि यह प्रतिक्रिया इतनी जटिल नहीं है। शुरू करने के लिए, प्रोपेनोल को वाष्पित किया जाता है और 400-600 डिग्री सेल्सियस पर, एक विशेष उत्प्रेरक पर ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीजन किया जाता है। चांदी के ग्रिड पर प्रतिक्रिया करने पर एक बहुत ही शुद्ध उत्पाद प्राप्त होता है।
हम प्रोनोल के ऑक्सीकरण के लिए प्रतिक्रिया तंत्र के विवरण में एसीटोन में नहीं जाएंगे, क्योंकि यह बहुत जटिल है। हम खुद को सामान्य रासायनिक परिवर्तन समीकरण तक सीमित रखते हैं: सीएच3 - सीएच (ओएच) - सीएच3 + ओ2 = सीएच3 - सी (ओ) - सीएच3 + एच2A. जैसा कि आप देख सकते हैं, आरेख में सब कुछ काफी सरल है, लेकिन यह प्रक्रिया में विलंब के लायक है, और हम कई कठिनाइयों का सामना करेंगे।
इसलिए हमने प्रोपलीन के जलयोजन की प्रक्रिया का विश्लेषण किया है औरप्रतिक्रिया और उसके पाठ्यक्रम के तंत्र के समीकरण का अध्ययन किया। माना जाता है कि तकनीकी सिद्धांत उत्पादन में होने वाली वास्तविक प्रक्रियाओं से गुजरते हैं। जैसा कि यह निकला, वे बहुत मुश्किल नहीं हैं, लेकिन हमारे दैनिक जीवन के लिए उनके वास्तविक लाभ हैं।
