Hydratisering av propen: Ekvation reaktion

Organiska ämnen har en viktig plats i våra liv. De är den viktigaste komponenten polymerer som är överallt omkring oss: det är plastpåsar, och gummi, liksom många andra material. Polypropen täcker i denna serie är inte det sista steget. Det ingår också i de olika material och används i många industrier som bygg, ett hem användning som ett material för plastmuggar och andra små (men inte på skala) behov. Innan vi talar om en sådan process, eftersom hydrering av propen (varmed, förresten, kan vi få isopropylalkohol), titta på historien om upptäckten av denna viktiga ämne för branschen.

berättelse

Som sådan gör tidpunkten för propen öppningen inte. Men dess polymer - polypropylen -var faktiskt öppnades 1936 av den berömda tyska kemisten Otto Bayer. Naturligtvis teoretiskt var det känt som man kan få en så viktig fråga, men i praktiken är detta inte lyckas. Det lyckades endast i mitten av nittonhundratalet när tyska och italienska kemister och Ziegler Nutt öppnade omättat kolväte polymerisationskatalysator (som har en eller flera dubbelbindningar), som därefter och namngivna: Ziegler-Natta-katalysatorer. Upp till denna punkt var det absolut omöjligt att göra polymerisationsreaktionen av sådana ämnen har gått. De var kända polykondensationsreaktion, när katalysatorn utan att påverka substansen ansluten till polymerkedjan, för att därigenom bilda biprodukter. Men med omättade kolväten inte lyckas.

En annan viktig process i samband med detta ämne, var hans hydrering. Propen under början av dess användning var en hel del. Och allt detta tack vare de uppfunna olika olja och gas förädlingsföretag ett botemedel propen (ibland även kallad en substans som beskrivs). Krackning av råolja var en biprodukt, och när det visade sig att ett derivat därav, isopropylalkohol, är grunden för syntesen av många användbara ämnen för mänskligheten, många företag, såsom av BASF, patenterade deras tillverkningsmetod och inledde en massiv handeln i detta sammanhang. Propen Hydratisering testades och appliceras före polymerisation är därför aceton, väteperoxid, isopropylamin igång tidigare att producera polypropen.

En mycket intressant process för separation av propen från petroleum. Det är honom vi nu vänder.

Isolering av propen

Faktiskt, i en teoretisk förståelse av den grundläggande metoden är att endast en process: pyrolysolja och associerade gaser. Men nu teknik implementationer - bara ett hav. Faktum är att varje företag strävar efter att få ett unikt sätt och skydda sitt patent och andra liknande företag söker också efter sina egna sätt att fortfarande tillverka och sälja propen som råvara eller förvandla det till en mängd olika produkter.

Pyrolys ( "Pyro" - fire "lys" - förstörelse) - kemisk sönderfallsprocessen komplicerade och stora molekyler till mindre under inverkan av hög temperatur och katalysator. Olja, såsom är känt, är en blandning av kolväten består av lätta, medeltunga och tunga fraktioner. Från den första, den mycket låg molekylvikt, och är propen och etan vid pyrolysen. Denna process utförs i speciella ugnar. I de mest avancerade tillverkarna av processteknologi är olika: en del sand används som kylmedel, den andra - kvarts och andra - koks; Du kan också dela upp ugnen i sin struktur: det är rörformiga och konventionella, som de kallas reaktorer.

Men pyrolysprocessen producerar tillräckligt rena prop, som bortsett från honom, bildas en myriad av kolväten, som sedan måste dela ganska energiintensiva sätt. Därför, för att få ett rent material som användes för dehydrering av alkaner följt av hydrering: i vårt fall - propan. Liksom polymerisationsprocessen som beskrivits ovan bara inte hända. Klyvning från väte molkuly begränsande kolväte uppträder under inverkan av katalysatorer av trevärt kromoxid och aluminiumoxid.

Men innan vi går vidare till historien om hur hydratiseringsprocessen, titta på strukturen i våra omättade kolväten.

Speciellt propen struktur

Propen självt - bara den andra medlem i ett antal av alkener (kolväten med en dubbelbindning). För att underlätta är han på andra plats efter eten (från vilken, som ni kan gissa, att polyetylen - polymervikten i världen). I det normala tillståndet propen - gas som dess "släkting" i familjen av alkaner, propan.

Men en signifikant skillnad propån från propen - är att den senare har i sin sammansättning en dubbelbindning, som radikalt förändrar dess kemiska egenskaper. Det tillåter anslutning till en molekyl av omättad kolväte andra ämnen, varigenom en förening erhålles med helt andra egenskaper är ofta mycket viktigt för industrin och hushåll.

Det är dags att tala om reaktionslära, som i själva verket, ämnet för denna artikel. I nästa avsnitt kommer du att lära som bildade ett av de mest kommersiellt viktiga produkter, och hur gör denna reaktion och vilka är nyanserna i det när propen hydrering.

Teorin om hydrering

Till att börja med låt oss övergå till en mer allmän process - solvatisering - som även omfattar den ovan beskrivna reaktion. Denna kemiska omvandling, som består i att förena de lösningsmedelsmolekyler till molekyler av det lösta ämnet. Sålunda kan de bilda en ny molekyl, eller de så kallade solvater, - partiklar bestående av de lösta molekyler och lösningsmedels tillhörande elektrostatisk interaktion. Vi är intresserade av endast den första typen av material, för när hydratiseringen av propen är företrädesvis utformad sådan produkt.

I ovanstående metod solvatisering lösningsmedelsmolekyler är bundna till det lösta ämnet, erhållna nya föreningen. I organisk kemi med fördel bildas under hydra alkoholer, ketoner och aldehyder, men det finns vissa andra fall, såsom bildningen av glykoler, men de kommer inte att diskuteras. I själva verket är denna process mycket enkel, men samtidigt är ganska komplicerat.

hydratisering mekanism

Dubbelbindning, vilket är känt, består av två typer av atom obligationer: pi och sigma obligationer. Pi-bindningen bruten vid hydratisering alltid den första reaktionen, eftersom det är mindre stark (har en mindre bindningsenergi). Vid dess bristning bildar två lediga orbitaler av de två intilliggande kolatomer som kan bilda nya bindningar. En vattenmolekyl som existerar i lösning i form av två partiklar av hydroxidjon och proton, förmåga att sammanfoga sprängsdubbelbindning. Varvid hydroxidjon är fäst vid den centrala kolatomen och proton - till den andra ytterligheten. Således, i hydratisering av propen bildas övervägande 1-propanol eller isopropylalkohol. Detta är en mycket viktig fråga, eftersom det är möjligt att erhålla oxidation av aceton, som används i stora mängder i vår värld. Vi får höra att det bildas övervägande, men detta är inte sant. Jag måste säga detta: den enda produkt som bildas genom hydratisering av propen, och detta - isopropylalkohol.

Detta är naturligtvis, alla nyanser. I själva verket kan allt bli mycket enklare att beskriva. Och nu vet vi hur man skriver en skola under en process, såsom hydrering av propen.

Reaktion: hur det händer

I kemi för att beteckna allt är enkel: med hjälp av reaktionsekvationen. Att kemisk omvandling av materia som diskuteras kan beskrivas på detta sätt. Hydratisering av propen, reaktionsekvationen är mycket enkel och sker i två steg. Först bryta pi-band, en del av en dubbel. Då vattenmolekylen i form av två partiklar av hydroxid anjon och väte katjon, lämpliga för propen molekyl med aktiv tid av två lediga platser för att bilda bindningar. Hydroxidjon bildar en bindning med kolatomen mindre hydrerades (dvs med, till vilken en minimal mängd av väteatomer), och en proton, respektive, - med den återstående extrema. Sålunda kan en enda produkt av: begränsande är den envärda alkoholen isopropanol.

Hur man spelar in ett svar?

Nu ska vi lära oss hur man skriver språket i den kemiska reaktionen, vilket återspeglar en process såsom hydrering av propen. En formel som är användbar för oss: CH ₂ = CH - CH _3. Detta är formeln för utgångsmaterialet - propen. Som ni kan se, den har en dubbelbindning indikeras av skylten "=", och på denna plats kommer prisoednyatsya vatten när hydratisering av propen kommer att inträffa. Reaktions ekvation kan skrivas som: CH ₂ = CH - CH ₃ + H ₂ O = CH ₃ - CH (OH) - CH _3. Hydroxylgruppen i parentesen innebär att denna del inte är i planet för formeln, och under eller över. Här kan vi inte visa vinklarna mellan de tre grupperna, som sträcker sig från mitten kolatom, men säger att de är ungefär lika med varandra och göra upp till 120 grader.

Var används det?

Vi har redan nämnt att erhållas under loppet av reaktionen ämnet används i stor utsträckning för syntes av andra viktiga ämnen för oss. Det är mycket liknande struktur till aceton, från vilken den skiljer sig endast i att i stället för att stå där gidroksogrupp keto (dvs syreatom ansluten genom en dubbelbindning till en kväveatom). Såsom är känt, är aceton självt används i lacker och lösningsmedel, men dessutom, det används som en reaktant för vidare syntes av mer komplexa substanser såsom polyuretaner, epoxiharts, ättiksyraanhydrid , och så vidare.

aceton producerande reaktionen

Vi anser att det är lämpligt att beskriva omvandlingen av isopropylalkohol, aceton, särskilt eftersom denna reaktion är inte så komplicerat. Till att börja med propanol och förångades vid 400-600 grader Celsius oksilyayut syre vid en speciell katalysator. En mycket ren produkt erhålles genom att utföra reaktionen i en silver mesh.

reaktionsekvation

Vi kommer inte att gå in på detaljer om reaktionsmekanismen för oxidation av propanol i aceton, eftersom det är mycket komplex. Begränsa konventionell kemisk omvandlingsekvation: CH ₃ - CH (OH) - CH ₃ + O ₂ = CH ₃ - C (O) - CH ₃ + H ₂ O. Såsom visas i schema alla ganska enkel, men det är nödvändigt att gå djupare in i processen, och vi kommer att möta ett antal svårigheter.

slutsats

Så vi demonterat propen hydratiseringsprocessen och ekvationen för reaktionen studeras och mekanismen för dess förekomst. Anses de tekniska principer är grunden för de faktiska processer som äger rum i branschen. Det visade sig, de är inte mycket komplex, men har en verklig nytta för vårt dagliga liv.