Polihidrik spirtlər kateqoriyasına aid edilən ən məşhur və insan həyatında və sənayedə istifadə olunan maddələr etilenqlikol və qliserindir. Onların tədqiqi və istifadəsi bir neçə əsr əvvəl başlamışdır, lakin bu üzvi birləşmələrin xüsusiyyətləri bir çox cəhətdən təkrarolunmaz və unikaldır, bu da onları bu günə qədər əvəzolunmaz edir. Polihidrik spirtlər bir çox kimyəvi sintezdə, sənayedə və insan həyatının sahələrində istifadə olunur.
Etilenqlikol və qliserinlə ilk "tanışlıq": alınma tarixi
1859-cu ildə dibromoetanın gümüş asetatla reaksiya verməsi və sonra ilk reaksiyada əldə edilən etilen qlikol diasetatın kaustik kalium ilə işlənməsi üzrə iki mərhələli proses vasitəsilə Çarlz Vurtz ilk dəfə etilen qlikol sintez etdi. Bir müddət sonra dibromoetanın birbaşa hidrolizi üsulu hazırlanmışdır, lakin sənaye miqyasında iyirminci əsrin əvvəllərində ABŞ-da monoetilen qlikol və ya sadəcə qlikol kimi tanınan dihidrik spirt 1, 2-dioksietan.etilen xlorohidrinin hidrolizi ilə əldə edilmişdir.
Bu gün həm sənayedə, həm də laboratoriyada tərkibində xlor olan və ya buraxan reagentlərdən istifadə olunduğu üçün yeni, xammal və enerji baxımından daha qənaətcil və ekoloji cəhətdən təmiz bir sıra başqa üsullardan istifadə olunur., toksinlər, kanserogenlər və ətraf mühit və insanlar üçün digər təhlükəli maddələr "yaşıl" kimyanın inkişafı ilə azalır.
Qliserini 1779-cu ildə əczaçı Carl Wilhelm Scheele kəşf etdi və Teofil Jül Pelouze 1836-cı ildə birləşmənin tərkibini öyrəndi. İki onillikdən sonra bu üç atomlu spirtin molekulunun quruluşu Pierre Eugene Marseille Vertelot və Charles Wurtz-un əsərlərində quruldu və əsaslandırıldı. Nəhayət, iyirmi il sonra Charles Friedel qliserolun tam sintezini həyata keçirdi. Hal-hazırda sənaye istehsalı üçün iki üsuldan istifadə edir: propilendən allilxlorid və həmçinin akrolein vasitəsilə. Etilen qlikolun qliserin kimi kimyəvi xassələri kimyəvi istehsalın müxtəlif sahələrində geniş istifadə olunur.
Əlaqənin strukturu və strukturu
Molekul iki karbon atomundan ibarət etilenin doymamış karbohidrogen skeletinə əsaslanır və burada qoşa bağ pozulmuşdur. Karbon atomlarında boşaldılmış valentlik sahələrinə iki hidroksil qrupu əlavə edildi. Etilenin düsturu C2H4-dir, kran bağını qırdıqdan və hidroksil qrupları əlavə etdikdən sonra (bir neçə mərhələdən sonra) C kimi görünür.2N4(OH)2. Bu buduretilen qlikol.
Etilen molekulu xətti quruluşa malikdir, dihidrik spirt isə hidroksil qruplarının karbon onurğasına və bir-birinə nisbətən yerləşdirilməsində bir növ trans konfiqurasiyaya malikdir (bu termin tam olaraq aşağıdakı mövqeyə aiddir. çoxlu bağ). Belə bir dislokasiya hidrogenlərin funksional qruplardan ən uzaq yerləşməsinə, aşağı enerjiyə və buna görə də sistemin maksimum sabitliyinə uyğun gəlir. Sadəcə olaraq, bir OH qrupu yuxarı, digəri isə aşağı baxır. Eyni zamanda, iki hidroksilli birləşmələr qeyri-sabitdir: reaksiya qarışığında əmələ gələn bir karbon atomunda onlar dərhal susuzlaşdırılaraq aldehidlərə çevrilirlər.
Təsnifat
Etilen qlikolun kimyəvi xassələri onun polihidrik spirtlər qrupundan, yəni diolların alt qrupundan, yəni qonşu karbon atomlarında iki hidroksil fraqmenti olan birləşmələrdən mənşəyi ilə müəyyən edilir. Bir neçə OH əvəzedicisini də ehtiva edən maddə qliserindir. Onun üç alkoqol funksional qrupu var və alt sinifinin ən ümumi üzvüdür.
Bu sinifin bir çox birləşmələri də müxtəlif sintez və digər məqsədlər üçün kimyəvi istehsalda alınır və istifadə olunur, lakin etilen qlikolun istifadəsi daha ciddi miqyasdadır və demək olar ki, bütün sənaye sahələrində iştirak edir. Bu məsələ aşağıda daha ətraflı müzakirə olunacaq.
Fiziki xüsusiyyətlər
Etilen qlikolun istifadəsi bir sıra tərkibində olması ilə əlaqədardırpolihidrik spirtlərə xas olan xüsusiyyətlər. Bunlar yalnız üzvi birləşmələrin bu sinfi üçün xarakterik olan fərqli xüsusiyyətlərdir.
Xüsusiyyətlərin ən vacibi H2O ilə qeyri-məhdud qarışdırma qabiliyyətidir. Su + etilen qlikol unikal xüsusiyyətə malik məhlul verir: onun donma nöqtəsi diol konsentrasiyasından asılı olaraq təmiz distillətdən 70 dərəcə aşağıdır. Qeyd etmək lazımdır ki, bu asılılıq qeyri-xəttidir və qlikolun müəyyən bir kəmiyyət tərkibinə çatdıqdan sonra əks təsir başlayır - donma nöqtəsi həll olunan maddənin faizinin artması ilə yüksəlir. Bu xüsusiyyət ətraf mühitin son dərəcə aşağı istilik xüsusiyyətlərində kristallaşan müxtəlif antifrizlərin, antifriz mayelərinin istehsalında tətbiq tapmışdır.
Sudan başqa, spirt və asetonda həll prosesi yaxşı gedir, lakin parafinlərdə, benzollarda, efirlərdə və karbon tetraxloriddə müşahidə olunmur. Alifatik əcdadından - etilen kimi qazlı maddədən fərqli olaraq, etilen qlikol şərbətə bənzər, şəffaf, yüngül sarı rəngli, şirin dadı olan, xarakterik olmayan qoxusu olan, praktiki olaraq uçucu olmayan mayedir. 100% etilen qlikolun donması -12,6 dərəcə Selsi, qaynaması isə +197,8 olur. Normal şəraitdə sıxlıq 1,11 q/sm3 təşkil edir.
Alma Metodları
Etilen qlikol bir neçə yolla əldə edilə bilər, onlardan bəziləri bu gün yalnız tarixi və ya hazırlıq əhəmiyyətinə malikdir, digərləri isəyalnız sənaye miqyasında insan tərəfindən fəal şəkildə istifadə olunur. Xronoloji ardıcıllıqla ən vaciblərinə nəzər salaq.
Dibromoetandan etilen qlikolun alınması üçün birinci üsul artıq yuxarıda təsvir edilmişdir. İkiqat bağı qırılan və sərbəst valentlikləri halogenlər tutan etilenin düsturunu bu reaksiyada əsas başlanğıc material olan karbon və hidrogendən başqa, tərkibində iki brom atomu var. Prosesin birinci mərhələsində ara birləşmənin əmələ gəlməsi onların aradan qaldırılması, yəni sonrakı hidroliz zamanı spirtə çevrilən asetat qrupları ilə əvəz edilməsi sayəsində mümkündür.
Elmin gələcək inkişafı prosesində qələvi qrupundan olan metal karbonatların sulu məhlullarından və ya (daha az ekoloji cəhətdən) istifadə edərək, qonşu karbon atomlarında iki halogenlə əvəz edilmiş hər hansı etanın birbaşa hidrolizi yolu ilə etilen qlikol əldə etmək mümkün olmuşdur. dost reagent) H2 Oh və qurğuşun dioksidi. Reaksiya kifayət qədər "əmək tələb edir" və yalnız əhəmiyyətli dərəcədə yüksək temperatur və təzyiqlərdə davam edir, lakin bu, almanların dünya müharibələri zamanı sənaye miqyasında etilen qlikol istehsal etmək üçün bu üsuldan istifadə etməsinə mane olmadı.
Qələvi qrupu metalların karbon duzları ilə hidroliz yolu ilə etilenxlorohidrindən etilenqlikolun alınması üsulu da üzvi kimyanın inkişafında öz rolunu oynamışdır. Reaksiya temperaturunun 170 dərəcəyə qədər artması ilə hədəf məhsulun məhsuldarlığı 90% -ə çatdı. Ancaq əhəmiyyətli bir çatışmazlıq var idi - qlikol bir şəkildə duz məhlulundan çıxarılmalı idi, bu da birbaşa əlaqəlidir.bir sıra çətinliklər. Alimlər bu problemi eyni başlanğıc materialı olan, lakin prosesi iki mərhələyə bölmək üsulu inkişaf etdirərək həll etdilər.
Etilenqlikol asetatın hidrolizi, Wurtz metodunun əvvəlki son mərhələsi olmaqla, sirkə turşusunda etileni oksigenlə oksidləşdirərək başlanğıc reagenti əldə etməyə müvəffəq olduqda, yəni bahalı və tamamilə qeyri-ekoloji halogen birləşmələr.
Həmçinin etileni hidroperoksidlər, peroksidlər, üzvi perasidlər ilə katalizatorların (osmium birləşmələri), kalium xloratın və s. iştirakı ilə oksidləşdirərək etilenqlikol əldə etməyin bir çox yolu var. Elektrokimyəvi və radiasiya-kimyəvi üsullar da var.
Ümumi kimyəvi xassələrin xarakteristikası
Etilen qlikolun kimyəvi xassələri onun funksional qrupları ilə müəyyən edilir. Reaksiyalar proses şəraitindən asılı olaraq bir hidroksil əvəzedicisi və ya hər ikisini əhatə edə bilər. Reaktivliyin əsas fərqi ondan ibarətdir ki, polihidrik spirtdə bir neçə hidroksil var və onların qarşılıqlı təsiri səbəbindən monohidrik "qardaşlar" dan daha güclü turşu xassələri özünü göstərir. Buna görə də, qələvilərlə reaksiyalarda məhsullar duzlardır (qlikol üçün - qlikolatlar, qliserol üçün - qliseratlar).
Etilen qlikolun, eləcə də qliserinin kimyəvi xassələrinə monohidrik kateqoriyadan olan spirtlərin bütün reaksiyaları daxildir. Qlikol monobaz turşuları ilə reaksiyalarda tam və qismən efirlər verir, qlikolatlar müvafiq olaraq qələvi metallarla əmələ gəlir vəgüclü turşular və ya onların duzları ilə kimyəvi prosesdə sirkə turşusu aldehidi ayrılır - bir hidrogen atomunun molekuldan çıxarılması səbəbindən.
Aktiv metallarla reaksiyalar
Yüksək temperaturda etilen qlikolun aktiv metallarla reaksiyası (kimyəvi qüvvələr seriyasında hidrogendən sonra) müvafiq metalın etilen qlikolatını verir, üstəlik hidrogen ayrılır.
C2N4(OH)2 + X → C2H4O2X, burada X aktiv ikivalentli metaldır.
Etilenqlikola keyfiyyətli reaksiya
Yalnız bu sinif birləşmələr üçün xarakterik olan vizual reaksiyadan istifadə edərək polihidrik spirti hər hansı digər mayedən ayırın. Bunun üçün xarakterik mavi rəngə malik olan təzə çökdürülmüş mis hidroksid (2) spirtin rəngsiz məhluluna tökülür. Qarışıq komponentlər qarşılıqlı təsirə girdikdə çöküntü həll olur və məhlul tünd mavi rəngə çevrilir - mis qlikolatın (2) əmələ gəlməsi nəticəsində.
Polimerləşmə
Etilenqlikolun kimyəvi xassələri həlledicilərin istehsalı üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Qeyd olunan maddənin molekullararası dehidrasiyası, yəni qlikolun iki molekulunun hər birindən suyun xaric edilməsi və onların sonrakı birləşməsi (bir hidroksil qrupu tamamilə, digərindən isə yalnız hidrogen çıxarılır) əldə etməyə imkan verir. unikal üzvi həlledici - yüksək toksikliyinə baxmayaraq, üzvi kimyada tez-tez istifadə olunan dioksan.
Hidroksi mübadiləsihalogenə
Etilenqlikol hidroxal turşuları ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, hidroksil qruplarının müvafiq halogenlə əvəzlənməsi müşahidə edilir. Əvəzetmə dərəcəsi reaksiya qarışığında hidrogen halidin molar konsentrasiyasından asılıdır:
HO-CH2-CH2-OH + 2HX → X-CH2 -CH2-X, burada X xlor və ya bromdur.
Eter əldə edin
Etilen qlikolun azot turşusu (müəyyən konsentrasiyada) və bir əsaslı üzvi turşularla (qarışqa, sirkə, propion, butirik, valerik və s.) reaksiyalarında mürəkkəb və müvafiq olaraq sadə monoesterlər əmələ gəlir. Digərlərində azot turşusunun konsentrasiyası glikol di- və trinitroesterlərdir. Katalizator kimi müəyyən konsentrasiyada sulfat turşusu istifadə olunur.
Etilenqlikolun ən mühüm törəmələri
Sadə kimyəvi reaksiyalardan istifadə edərək (yuxarıda təsvir edilmişdir) polihidrik spirtlərdən əldə edilə bilən qiymətli maddələr etilen qlikol efirləridir. Məhz: düsturları HO-CH2-CH2-O-CH3 olan monometil və monoetil və HO-CH2-CH2-O-C2N5 müvafiq olaraq. Kimyəvi xassələrə görə, onlar bir çox cəhətdən qlikollara bənzəyirlər, lakin hər hansı digər birləşmələr sinfi kimi, onların özünəməxsus reaktiv xüsusiyyətləri var:
- Monometiletilenqlikol rəngsiz mayedir, lakin xarakterik iyrənc qoxuya malikdir, 124,6 dərəcə Selsidə qaynar, etanolda və digər maddələrdə çox həll olur.üzvi həlledicilər və su, qlikoldan qat-qat uçucu və sıxlığı sudan daha aşağıdır (0,965 q/sm3).
- Dimetiletilenqlikol həm də mayedir, lakin daha az xarakterik qoxuya malikdir, sıxlığı 0,935 q/sm3, qaynama nöqtəsi 134 dərəcə sıfırdan yuxarıdır və həllolma qabiliyyəti müqayisə edilə bilər əvvəlki homoloqa.
Sellozolların istifadəsi - ümumiyyətlə etilen qlikol monoeterləri adlanır - olduqca yaygındır. Onlar üzvi sintezdə reagent və həlledici kimi istifadə olunur. Onların fiziki xassələri həmçinin antifriz və motor yağlarında antikorroziya və kristallaşmaya qarşı əlavələr üçün istifadə olunur.
Məhsul çeşidinin tətbiq sahələri və qiymətləri
Belə reagentlərin istehsalı və satışı ilə məşğul olan fabriklərdə və müəssisələrdə qiymət etilen qlikol kimi kimyəvi birləşmənin kiloqramı üçün orta hesabla təxminən 100 rubl dəyişir. Qiymət maddənin saflığından və hədəf məhsulun maksimum faizindən asılıdır.
Etilen qlikolun istifadəsi hər hansı bir sahə ilə məhdudlaşmır. Belə ki, xammal kimi üzvi həlledicilərin, süni qatranların və liflərin, aşağı temperaturda donan mayelərin istehsalında istifadə olunur. Avtomobil, aviasiya, əczaçılıq, elektrik, dəri, tütün kimi bir çox sənayedə iştirak edir. Onun üzvi sintez üçün əhəmiyyəti danılmaz dərəcədə əhəmiyyətlidir.
Qlikolun olduğunu xatırlamaq vacibdirinsan sağlamlığına düzəlməz zərər verə bilən zəhərli birləşmə. Buna görə də, konteyneri korroziyadan qoruyan məcburi daxili təbəqə ilə alüminiumdan və ya poladdan hazırlanmış möhürlənmiş qablarda, yalnız şaquli mövqelərdə və istilik sistemləri ilə təchiz olunmayan, lakin yaxşı ventilyasiya olan otaqlarda saxlanılır. Müddət - beş ildən çox deyil.
