Organisk stoff inntar en viktig plass iav livet vårt. De er hovedkomponenten i polymerene som omgir oss overalt: dette er plastposer og gummi, samt mange andre materialer. Polypropylen er ikke det siste trinnet i denne serien. Det er også en del av forskjellige materialer og brukes i en rekke bransjer, for eksempel konstruksjon, og har innenlandsk bruk som materiale for plastkopper og andre små (men ikke i produksjonsskala) behov. Før vi snakker om en prosess som hydrering av propylen (takket være at vi forresten kan få isopropylalkohol), henvender vi oss til historien om oppdagelsen av dette stoffet som er nødvendig for industrien.
Как таковой даты открытия пропилен не имеет.Imidlertid ble dens polymer - polypropylen - faktisk oppdaget i 1936 av den berømte tyske kjemikeren Otto Bayer. Selvfølgelig var det teoretisk kjent hvordan så viktig materiale kunne fås, men det var praktisk talt umulig å gjøre det. Dette var mulig bare i midten av det tjuende århundre, da de tyske og italienske kjemikerne Ziegler og Nutt oppdaget katalysatoren for polymerisering av umettede hydrokarboner (med en eller flere multiple bindinger), som senere ble kalt Ziegler-Natta-katalysatoren. Fram til dette var det bestemt umulig å få polymerisasjonsreaksjonen til slike stoffer til å fortsette. Polykondensasjonsreaksjoner var kjent når, uten virkningen av en katalysator, stoffer ble kombinert i en polymerkjede og derved dannet biprodukter. Men med umettede hydrokarboner kunne dette ikke gjøres.
En annen viktig prosess relatert til dettestoffet var dets hydrering. Propylen i årene fra begynnelsen av bruken var mye. Og alt dette skyldes oppfunnet av forskjellige olje- og gassforedlingsselskaper metoder for behandling av propen (dette kalles også noen ganger det beskrevne stoffet). Da det sprakk olje, var det et biprodukt, og da det viste seg at dets derivat, isopropylalkohol, var grunnlaget for syntesen av mange stoffer som var nyttige for menneskeheten, patenterte mange selskaper, som BASF, sin produksjonsmetode og begynte massehandel med denne forbindelsen. Hydrering av propylen ble testet og påført før polymerisasjon, og det er grunnen til at aceton, hydrogenperoksyd, isopropylamin begynte å produseres før polypropylen.
Prosessen med separasjon av propen fra olje er veldig interessant. Det er ham som vi nå skal snu.
Faktisk i teoretisk forstand det viktigsteBare en prosess er en måte: pyrolyse av olje og tilhørende gasser. Men teknologiske implementeringer er bare et hav. Faktum er at hvert selskap søker å få en unik metode og beskytte den med patent, mens andre lignende selskaper også leter etter sine egne måter å fremdeles produsere og selge propen som råvarer eller å gjøre det om til forskjellige produkter.
Pyrolyse ("pyro" - brann, "lysis" - ødeleggelse) -den kjemiske prosessen med nedbrytning av et kompleks og stort molekyl til mindre under påvirkning av høy temperatur og en katalysator. Olje er som kjent en blanding av hydrokarboner og består av lette, mellomstore og tunge fraksjoner. Av de første, den mest lave molekylvekten, og få propen og etan under pyrolyse. Denne prosessen blir utført i spesielle ovner. For de mest avanserte produksjonsbedriftene er denne prosessen teknologisk annerledes: noen bruker sand som kjølevæske, andre bruker kvarts, og andre bruker koks; ovner kan også deles etter deres struktur: det er rør og vanlige, som de kalles, reaktorer.
Men pyrolyseprosessen lar deg fåutilstrekkelig rent propen, siden det foruten det dannes et stort antall hydrokarboner der, som deretter må skilles ved ganske energikrevende metoder. For å oppnå et renere stoff for påfølgende hydrering brukes derfor også alkandehydrogenering: i vårt tilfelle propan. Akkurat som polymerisasjon, skjer ikke ovennevnte prosess. Eliminering av hydrogen fra molekylet i et mettet hydrokarbon skjer under påvirkning av katalysatorer: trivalent kromoksyd og aluminiumoksyd.
La oss vende oss til strukturen til umettet hydrokarbon før vi går videre til historien om hvordan hydratiseringsprosessen skjer.
Propen er i seg selv bare det andre medlemmet i serienalkener (hydrokarboner med en dobbeltbinding). For enkelhets skyld er det bare andre etylen (som du kanskje antar at polyetylen er laget av - den mest massive polymeren i verden). I vanlig tilstand er propen en gass, som den "slektningen" fra alkanfamilien, propan.
Men den vesentlige forskjellen mellom propan og propen er idet faktum at sistnevnte har en dobbeltbinding i sin sammensetning, noe som fundamentalt endrer dens kjemiske egenskaper. Det lar deg knytte andre stoffer til det umettede hydrokarbonmolekylet, noe som resulterer i forbindelser med helt andre egenskaper, ofte veldig viktige for industrien og hverdagen.
Det er på tide å snakke om reaksjonsteori,som faktisk er temaet for denne artikkelen. I neste avsnitt lærer du at under hydratisering av propylen dannes et av de mest industrielt viktige produktene, samt hvordan denne reaksjonen oppstår og hvilke nyanser den inneholder.
La oss først se på en mer generell prosess -solvasjon, - som også inkluderer reaksjonen beskrevet ovenfor. Dette er en kjemisk transformasjon som involverer tilsetning av løsningsmiddelmolekyler til oppløste molekyler. Samtidig kan de danne nye molekyler, eller såkalte solvater, partikler som består av molekyler av et oppløst stoff og et løsningsmiddel koblet ved elektrostatisk interaksjon. Vi er bare interessert i den første typen stoffer, for under hydratisering av propylen dannes hovedsakelig et slikt produkt.
Ved oppløsning av molekyler som beskrevet ovenforløsningsmiddel festet til det oppløste stoffet, oppnås en ny forbindelse. I organisk kjemi produserer hydrering primært alkoholer, ketoner og aldehyder, men det er flere andre tilfeller, for eksempel dannelse av glykoler, men vi vil ikke berøre dem. Denne prosessen er faktisk veldig enkel, men samtidig ganske komplisert.
Det er kjent at dobbeltbindingen består av totyper forbindelser av atomer: pi- og sigma-bindinger. Under hydreringsreaksjonen brytes alltid pi-bindingen først, siden den er mindre sterk (har en lavere bindingsenergi). Når det går i stykker, dannes to ledige orbitaler ved to tilstøtende karbonatomer, som kan danne nye bindinger. Et vannmolekyl som finnes i oppløsning i form av to partikler: et hydroksydion og et proton, er i stand til å forene seg via en ødelagt dobbeltbinding. I dette tilfellet føyer hydroksydion seg til det sentrale karbonatom, og protonet - til det andre, ekstreme. Under hydratisering av propylen dannes således propanol 1 eller isopropylalkohol. Dette er et veldig viktig stoff, siden når det oksideres, kan aceton brukes massivt i vår verden. Vi sa at det hovedsakelig er dannet, men dette er ikke helt sant. Jeg må si dette: det eneste produktet dannes under hydratisering av propylen, og dette er isopropylalkohol.
Dette er selvfølgelig all finessen. Faktisk kan alt beskrives mye enklere. Og nå skal vi finne ut hvordan en prosess som hydrering av propylen blir spilt inn på et skolekurs.
I kjemi betegnes vanligvis alt enkelt: ved hjelp av reaksjonsligningene. Så den kjemiske transformasjonen av stoffet som diskuteres kan beskrives på denne måten. Hydrering av propylen, hvis reaksjonsligning er veldig enkel, foregår i to trinn. For det første brytes pi-obligasjonen, som er en del av dobbelten. Deretter nærmer seg et vannmolekyl i form av to partikler, et hydroksidanion og en hydrogenkation, propylenmolekylet, som for tiden har to ledige steder for dannelse av bindinger. Hydroksydionen danner en binding med det mindre hydrogenerte karbonatomet (det vil si med det som færre hydrogenatomer er festet til), og protonen, henholdsvis med den gjenværende ekstreme. Dermed oppnås ett og eneste produkt: den mettede envann alkoholen isopropanol.
Nå skal vi lære å skrive en reaksjon på kjemisk språk som gjenspeiler en prosess som propylenhydrering. Formelen vi trenger: CH2 = CH - CH3... Dette er formelen til det opprinnelige stoffet - propen. Som du kan se, har den en dobbeltbinding, indikert med "=" -tegnet, og det er på dette punktet at vann vil bli festet når propylen er hydrert. Reaksjonsligningen kan skrives som følger: CH2 = CH - CH3 + H2O = CH3 - CH (OH) - CH3... Hydroksylgruppen i parentes betyr detdenne delen er ikke i formelplanet, men under eller over. Her kan vi ikke vise vinklene mellom de tre gruppene som strekker seg fra det midterste karbonatomet, men la oss si at de er omtrent like hverandre og er 120 grader hver.
Vi har allerede sagt at den resulterende reaksjonenstoffet brukes aktivt til syntese av andre stoffer som er viktige for oss. Det er veldig likt med aceton, hvorfra det bare skiller seg ut ved at det i stedet for en hydroksogruppe er en ketogruppe (det vil si et oksygenatom bundet av en dobbeltbinding til et nitrogenatom). Som du vet brukes aceton i seg selv i løsemidler og lakk, men i tillegg brukes det som et reagens for videre syntese av mer komplekse stoffer, som polyuretaner, epoksyharpikser, eddiksyreanhydrid og så videre.
Vi tror det vil være nyttig å beskrive transformasjonenisopropylalkohol til aceton, spesielt siden denne reaksjonen ikke er så komplisert. Til å begynne med fordampes propanol og ved 400-600 grader Celsius oksygeneres med oksygen på en spesiell katalysator. Et veldig rent produkt oppnås når reaksjonen utføres på et sølvrist.
Vi vil ikke gå inn i detaljene i reaksjonsmekanismen for oksidasjon av propanol til aceton, siden den er veldig kompleks. Vi begrenser oss til den vanlige kjemiske transformasjonsligningen: CH3 - CH (OH) - CH3 + O2 = CH3 - C (O) - CH3 + H2Svar: Som du kan se, er alt ganske enkelt i diagrammet, men det er verdt å fordype seg i prosessen, og vi vil møte en rekke vanskeligheter.
Så vi har analysert prosessen med hydrering av propylen ogstuderte ligningen av reaksjonen og mekanismen for forløpet. De vurderte teknologiske prinsippene ligger til grunn for de virkelige prosessene som skjer i produksjonen. Som det viste seg, er de ikke veldig vanskelige, men de har reelle fordeler for vårt daglige liv.
