De kemiska egenskaperna hos etylenglykol, karakteristisk. Tvåvärda alkohol. etrar av etylenglykol

Den mest kända och använda i människans liv och industriella ämnen som hör till kategorin av polyoler - är etylenglykol och glycerol. Deras studier och användning började flera århundraden sedan, men egenskaperna hos dessa organiska föreningar på många sätt unik och unika som gör dem oumbärliga i dag. De polyoler som används i många kemiska synteser, branscher och områden av mänsklig aktivitet.

Den första "bekant" med etylenglykol och glycerol: Berättelsen av mottagandet

I 1859 år, i en tvåstegsprocess dibrometan interaktion med silveracetat och efterföljande behandling med kaliumhydroxid som erhölls i den första reaktionen av etylenglykol, Sharl Vyurts syntetiserades först glykol. En tid senare, utvecklade vi en metod för att direkt hydrolys dibrometan, men i industriell skala i början av nittonhundratalet tvåvärd alkohol 1,2-dihydroxi etan, han - monoetylenglykol, eller en glykol, som erhållits genom hydrolys av eten i USA.

Hittills, både inom industrin och i laboratoriet användes ett antal andra metoder, en ny, mer ekonomisk med råvaror och energi synpunkt, och miljövänlig, eftersom användningen av reagens som innehåller eller frigör klor, toxiner, carcinogener och andra farliga för miljön och människors substans reduceras med utvecklingen av "grön" kemi.

Farmaceut Carl Vilgelmom Sheele i 1779 glycerol öppnades och den specifika sammansättningen hos föreningarna studerades i 1836 Teofil Zhul Peluso. Två decennier senare fann man ut och jordad molekylstrukturen för triatomic alkohol i skrifter av Pierre Eugène Marseleya Berthelot och Charles Wurtz. Slutligen, även tjugo år efter Sharl Fridel hade en total syntes av glycerol. Närvarande, använder industrin två metoder för dess framställning: i allylklorid från propen och via akrolein. Kemiska egenskaper etilengilikolya såsom glycerin används ofta i olika områden av kemisk produktion.

Struktur och en förening med strukturen

I kärnan av molekylen är etylen omättad kolvätegrupp skelett, som består av två kolatomer, i vilka dubbelbindningen spruckna. På den lediga utrymmet valensen vid kolatomerna förbundna med två hydroxylgrupper. Eten formeln - C ₂ H _4, brottkranar anslutning och fastsättning av hydroxylgrupper (genom flera steg), det ser ut som en C ₂ H ₄ (OH) _2. Detta är etylenglykol.

eten-molekyl kännetecknas av en linjär struktur, medan den tvåvärda alkoholen har en viss likhet trans konfigurtsii i placeringen av hydroxylgrupper med avseende på kolskelettet och till varandra (fullt tillämpa denna term till ett läge i förhållande till multipelbindning). Sådan förskjutning motsvarar den avlägsna platsen av väteatomerna hos de funktionella grupperna, lägre energi, och följaktligen - maximal stabilitet systemet. Enkelt uttryckt, en OH-grupp "ser" upp och den andra - ner. Samtidigt är instabil förening med två hydroxylgrupper: med en kolatom för att bilda en reaktionsblandning, de omedelbart dehydrera, passerar in aldehyder.

klassificering tillhörighet

Kemiska egenskaperna hos etylenglykol bestäms av dess ursprung från gruppen bestående av flervärda alkoholer, undergrupper nämligen dioler, dvs. föreningar med två hydroxylenheter på intilliggande kolatomer. Substans, innehåller också flera OH-substituenter, och är glycerin. Han har tre alkohol funktionell grupp, och är den vanligaste representerar sin underklass.

Många föreningar i denna klass framställs också och används i den kemiska industrin för olika synteser och andra ändamål, men användningen av etylenglykol har en allvarlig omfattning och är involverade i praktiskt taget alla branscher. Detta kommer att diskuteras mer i detalj nedan.

fysiska specifikationer

Användningen av etylenglykol på grund av närvaron av vissa egenskaper som är inneboende i flervärda alkoholer. Detta särdrag som är unika för denna klass av organiska föreningar.

Den viktigaste av de egenskaper - detta obegränsad förmåga att blandas med _H2O Vatten + glykol ger en lösning med en unik egenskap: dess frystemperatur, beroende på koncentrationen av diolen under 70 grader, än det rena destillatet. Det är viktigt att notera att denna icke-linjärt beroende, och vid uppnående av en viss kvantitativ glykol börjar motsatt effekt - frystemperaturen ökas genom att öka den andel av det lösta ämnet. Detta särdrag har tillämpats vid framställning av olika frostskyddsvätska "nezamerzaek" som kristalliserar vid extremt låga termiska egenskaperna hos den miljö.

Utom i vattnet, tar upplösningsprocessen plats helt i alkohol och aceton, men är inte observerats i paraffin, bensen, eter och koltetraklorid. I motsats till dess förfader alifatisk - en gasformig substans, såsom etylenglykol, etylenglykol - är en sirapsliknande, genomskinligt, med en lätt anstrykning av gul vätska, sötaktig smak, med osedvanlig lukt, praktiskt taget icke-flyktiga. Frysning sker vid hundra procent etylenglykol - 12,6 grader Celsius och den kokande - vid 197,8. Under normala förhållanden, är densiteten 1,11 g / cm ^3.

förfaranden för framställning

Etylenglykol kan erhållas på flera sätt, vissa av dem i dag har bara historiskt eller förberedande värde och andra ofta används av människan i industriell skala, och inte bara. Efter i kronologisk ordning, låt oss betrakta det viktigaste.

Det har redan varit den första metoden för framställning av etylenglykol från dibrometan beskrevs. Formeln etylen-dubbelbindning är bruten, och den fria valensen är upptagna av halogener, - huvudutgångsmaterial i denna reaktion - förutom kol och väte i sin struktur har två bromatomer. Bildningen av den intermediära föreningen i det första förfaringssteget är möjlig bara på grund av deras klyvning, dvs.. E. Utbyte av acetatgrupper som omvandlas genom ytterligare hydrolys till alkohol.

Under den fortsatta utvecklingen av vetenskapen har det blivit möjligt att framställa etylenglykol genom direkt hydrolys av eventuella etaner substituerade med två halogener på intilliggande kolatomer, med vattenlösningar av alkalimetall-karbonater eller gruppen (mindre miljövänliga reagens) H ₂ O och blydioxid. Reaktion snarare "mödosam" och uppträder endast vid mycket högre temperaturer och tryck, men detta inte hindra tyskarna under perioder världskrig använder denna metod för framställning av etylen i en industriell skala.

Dess roll i bildandet av organisk kemi har spelat och metoden för framställning av etylenglykol genom hydrolys kol alkalimetallsalter av gruppen. Genom ökning av reaktionstemperaturen till 170 grader nådde utbytet 90%. Men det fanns en betydande nackdel - en glykol hade på något sätt avlägsnas från saltlösningen, som är direkt förknippad med ett antal svårigheter. Forskare har löst detta problem genom att utveckla en metod med samma utgångsmaterial, men genom att bryta upp processen i två steg.

Hydrolys etilenglikolatsetatov, som är det sista steget i den metod som tidigare Wurtz blev ett separat sätt, när kunna ta emot råmaterialet oxidation av eten till ättiksyra genom syre, dvs utan användning av dyra och gör inte ofarliga halogenföreningar.

Det är också känt många metoder för framställning av eten genom oxidation av eten hydroperoxider, peroxider, organiska persyror, i närvaro av katalysatorer (osmium föreningar), kaliumklorat och andra. Det finns också elektrokemiska och strålningsmetoder.

Egenskaper gemensamma kemiska egenskaper

De kemiska egenskaperna hos etylenglykol bestäms av dess funktionella grupper. Reaktionerna kan delta en hydroxylsubstituent, eller båda, beroende på processbetingelserna. Den största skillnaden i reaktivitet är att på grund av närvaron av en flervärd alkohol i flera hydroxyler och deras ömsesidiga påverkan verkar starkare sura egenskaper än monovalenta "kollegor". Därför, reaktioner med alkalisalter av produkter är (glykol - glykolater, för glycerin - glycerat).

De kemiska egenskaperna hos etylenglykol samt glycerol, reaktionen av alkoholer inkluderar alla kategorier av envärd. Glykol ger fullständiga och partiella estrar i reaktioner med monobasiska syror, glykolater, respektive, är utformade med alkalimetaller och med en kemisk process med starka syror eller salter därav som frisätts aldehyd ättiksyra - på grund av klyvning av molekyler från en väteatom.

Reaktioner med aktiva metaller

omsättning av etylenglykol med aktiva metaller (väte stående efter flera kemisk hållfasthet) vid förhöjda temperaturer ger motsvarande eten glykolat metall plus väte frigörs.

C ₂ H ₄ (OH) ₂ + X → C ₂ H ₄ O ₂ X, där X - aktiv tvåvärd metall.

Kvalitativ reaktion till etylenglykol

Flervärd alkohol skilja från någon annan vätska kan vara via en visuell svarskarakteristik endast för denna klass av föreningar. För detta ändamål, är färglös lösning hälls alkohol-utfälld hydroxid av koppar (2) som har en karakteristisk blå skiftning. I reaktionen av de blandade komponenterna observeras fällning upplösning och färglösningen i en mättad blå färg - på grund av bildandet av koppar glykolat (2).

polymerisation

Kemiska egenskaperna hos etylenglykol är viktiga för produktion av lösningsmedel. Intermolekylär dehydratisering av nämnda substans, dvs eliminering av vatten från var och en av två molekyler av glykol och sedan kombinera (en hydroxylgrupp är uppdelad av helt, men å andra sträcker sig endast väte), ger möjligheten att erhålla en unik organiskt lösningsmedel - dioxan, som ofta används i organisk kemi, trots dess höga toxicitet.

Utbyte av hydroxyl med en halogen

När reaktionen av etylenglykol med syrahalogeniden observerade ersättning av hydroxylgrupper motsvarande halogen. Substitutionsgraden beror på den molära koncentrationen av vätehalogenid i reaktionsblandningen:

HO-CH _{2-CH 2-OH} → 2NH + X-CH _{2-CH 2-X,} där X - klor eller brom.

estern

I reaktionerna av eten med salpetersyra (definierad koncentration) och monobasiska organiska syror (myrsyra, ättiksyra, propionsyra, karneval, valerian och t. D.) Bildningen av komplexet och, följaktligen, monoetrar. För andra koncentrationer av salpetersyra - di- och trinitroefirov glykol. Den svavelsyra används som katalysator en förutbestämd koncentration.

De viktigaste derivaten av etylenglykol

Värdefulla substanser, vilka kan erhållas från flervärda alkoholer genom enkla kemiska reaktioner (såsom beskrivits ovan), är etrar av etylenglykol. Nämligen monometyl- och monoetyl formel som - HO-CH _{2-CH 2-O-CH 3} och HO-CH _{2-CH 2-O-C 2} H _5, respektive. Enligt de kemiska egenskaperna de är väldigt lik glykol, men precis som alla andra klass av föreningar som har unika reaktionära funktioner inneboende endast:

• Monometiletilenglikol är flytande utan färg, men med den karakteristiska motbjudande lukt, kokar vid 124,6 grader Celsius, väl upplösning i etanol och andra organiska lösningsmedel och vatten är betydligt mer volatila än glykolen, och en densitet mindre än den för vatten (ca 0,965 g / cm ^3).
• Dimetiletilenglikol - också flytande, men med mindre karakteristisk lukt, densitet 0,935 g / cm ^3, kokpunkt 134 grader över noll och löslighet, i förhållande till den föregående homologen.

Ansökan cellosolv - så allmänt kallade mono etylenglykol - är ganska vanligt. De används som reaktanter och lösningsmedel i organisk syntes. gäller även deras fysiska egenskaper för anti-korrosion och anticrystallization tillsatser i frostskyddsmedel och motorolja.

Omfattning och prissättning av en produktionsserie

Kostnaden för de fabriker och företag engagerade i tillverkning och försäljning av sådana kemikalier, varierar från ett genomsnitt på ca 100 rubel per kilo av sådana kemiska föreningar, såsom etylenglykol. Priset beror på renheten av ämnet och maximera andelen av den önskade produkten.

Användningen av etylenglykol är inte begränsad till någon region. Sålunda, som råmaterial det används vid framställning av organiska lösningsmedel, syntetiska hartser och fibrer, vätskor, frysning vid låga temperaturer. Han är involverad i många branscher såsom fordons-, flyg-, läkemedel, el, läder, tobak. Obestridliga vikt av dess betydelse för organisk syntes.

Det är viktigt att komma ihåg att glykolen - ett giftigt ämne som kan orsaka irreparabla skador på människors hälsa. Därför lagras det i förseglade behållare av aluminium eller stål med valfri inre skikt skydda tanken mot korrosion, endast i vertikala lägen och områden inte är försedda med värmesystem, men med god ventilation. Term - högst fem år.