Chemické vlastnosti ethylenglykol, charakteristický. Dvojsytného alkoholu. ethylenglykolu

Nejvíce známé a používané v lidských životech a průmyslových látek, které patří do kategorie polyolů - je ethylenglykol a glycerol. Jejich studie a použití začalo před několika staletími, ale vlastnosti těchto organických sloučenin v mnoha ohledech jedinečný a unikátní, že z nich dělá nepostradatelný k tomuto dni. Polyoly používané v mnoha chemických syntéz, odvětví a oblastí lidské činnosti.

První „známost“ s ethylen glykol a glycerol: The Story of příjem

V 1859 roce, ve dvoustupňovém procesu dibromethanu interakci s octanu stříbrného a následnou reakcí s hydroxidem draselným, získané v první reakci ethylenglykolu, Sharl Vyurts poprvé syntetizován glykol. O něco později, jsme vyvinuli způsob přímého hydrolýzy dibromethan, ale v průmyslovém měřítku na počátku dvacátého století, dvojsytný alkohol 1,2-dihydroxy-ethan, on - monoethylenglykol, nebo glykol, získané hydrolýzou ethylenu ve Spojených státech.

K dnešnímu dni, a to jak v průmyslu a v laboratoři použít řadu dalších metod, nové a účinnější se surovinami a energetických hledisek, a šetrné k životnímu prostředí, protože použití činidel, které obsahují nebo uvolňují chlor, toxiny, karcinogeny, a další škodlivé pro životní prostředí a lidské látka se snižuje s rozvojem „zelené“ chemie.

Lékárník Carl Vilgelmom Sheele v 1779 glycerolu byla otevřena, a specifické složení sloučenin byl studován v 1836 Teofil Zhul Peluso. O dvě desetiletí později bylo zjištěno, a uzemněné molekulární strukturu tří- atomových alkoholu ve spisech Pierre Eugène Marseleya Berthelota a Charles Wurtz. A konečně, i dvacet let po Sharl Fridel měl celkovou syntézu glycerolu. V současné době se průmysl používá dvě metody pro jeho přípravu: v allylchloridu z propylenu a přes akrolein. Chemické vlastnosti etilengilikolya jako glycerin je široce používán v různých oblastech chemické výroby.

Struktura a sloučenina struktury

V jádru molekuly je ethylen nenasycený uhlovodíkový skelet, skládající se ze dvou atomů uhlíku, ve kterých dvojná vazba prasklé. Na uvolněného prostoru valence na atomech uhlíku, spojenými dvěma hydroxylovými skupinami. Etylen vzorec - C _{2H 4,} po protržení jeřáby spojení a upevnění hydroxylových skupin (přes více stupních), vypadá to, že C ₂ H ₄ (OH) _2. To je ethylenglykol.

Ethylen molekula charakterizovány lineární strukturou, zatímco dvojsytný alkohol je druh trans-konfigurtsii na umístění hydroxylových skupin vzhledem k hlavní řetězec a k sobě navzájem (plně tento termín se vztahuje na situace s ohledem na vícenásobné vazby). Takové narušení odpovídá vzdáleném místě atomů vodíku funkčními skupinami, nižší energie, a tím i - maximální stabilitu systému. Jednoduše řečeno, jedna OH skupina „vypadá“ up, a další - dolů. Zároveň jsou nestabilní sloučenina s dvěma hydroxylovými skupinami: s jedním atomem uhlíku za vzniku reakční směsi, ale ihned dehydratovat, procházející na aldehydy.

klasifikace příslušnost

Chemické vlastnosti ethylenglykolu je určena jeho původu ze skupiny, sestávající z vícesytných alkoholů, a to podskupiny dioly, to znamená sloučeniny s dvěma hydroxylovými skupinami na sousedních atomech uhlíku. Látky, také obsahují několik hydroxylové substituenty, a je glycerin. Má tři alkoholové funkční skupinu, a je nejčastějším zástupcem svého podtřídy.

Mnoho sloučenin této třídy jsou také připraveny a použity v chemickém průmyslu pro různé syntézy a pro jiné účely, ale použití ethylenglykolu má vážný rozsah a jsou zapojeny do prakticky ve všech průmyslových odvětvích. To bude podrobněji diskutováno níže.

fyzické specifikace

Použití ethylenglykolu v důsledku přítomnosti některé vlastnosti, které jsou inherentní vícesytných alkoholů. Tyto charakteristické rysy jedinečné do této třídy organických sloučenin.

Nejdůležitější vlastností - tohoto neomezenou schopností být smíchán s H ₂ O voda + glykol dává řešení s jedinečnou charakteristiku: jeho teplotou tuhnutí, v závislosti na koncentraci diolu na méně než 70 stupňů, než čistá destilátu. Je důležité poznamenat, že tento nelineární závislost, a po dosažení určité kvantitativní glykol začíná opačný efekt - teplota tuhnutí je zvýšena zvýšením procento rozpuštěné látky. Tato funkce byla použita při výrobě různých nemrznoucí kapaliny „nezamerzaek“, který krystalizovat při extrémně nízké tepelné charakteristiky životního prostředí.

S výjimkou vody, proces rozpouštění probíhá přesně v alkoholu a acetonu, ale není pozorována v parafinovém benzenu, etheru a tetrachlormethan. Na rozdíl od jeho předchůdce alifatických - plynné látky, jako je například ethylenglykol, ethylenglykol - je sirupovitá, průsvitný, s lehkým nádechem žluté kapaliny, nasládlé chuti, s nezvykle zápach, prakticky netěkavé. Zmrazení vyskytuje na sto procent ethylenglykolu - 12,6 ° C a teplotou varu - v 197,8. Za normálních podmínek, hustota je 1,11 g / ^cm3.

způsoby přípravy

Ethylenglykol lze získat několika způsoby, některé z nich dnes mají jen historickou nebo preparativní hodnotu a jiné člověkem široce používán v průmyslovém měřítku, a nejen to. Následující v chronologickém pořadí, uvažujme nejdůležitější.

Je to již první způsob přípravy ethylenglykolu z dibromethanu byl popsán. Vzorec ethylen dvojná vazba je přerušeno, a volné valence jsou obsazeny atomy halogenu, - hlavní výchozí materiál pro tuto reakci - kromě atomů uhlíku a vodíku ve své struktuře má dva atomy bromu. Tvorba meziproduktu sloučeniny v prvním procesním kroku je možné, jen proto, že jejich štěpení, tj. E. Výměna acetátových skupin, které jsou převedeny dalším hydrolýzou do alkoholu.

V průběhu dalšího vývoje vědy se stalo možné vyrobit ethylenglykolu přímou hydrolýzou jakýchkoliv ethany substituované dvěma halogeny na sousedních atomech uhlíku, s vodnými roztoky uhličitanů alkalických kovů nebo skupiny (méně šetrný k životnímu prostředí činidlo) H ₂ O a oxid olovičitý. Reakce spíše „pracné“ a vyskytuje se pouze u mnohem vyšší teploty a tlaky, ale to nezabránilo Němci během období světové války používat tuto metodu pro výrobu ethylenu v průmyslovém měřítku.

Jeho role v tvorbě organické chemie hraje i způsob přípravy ethylenglykolu podle hydrolýzy uhlí s alkalickými kovy ze skupiny. Zvýšením reakční teploty na 170 ° výtěžek dosáhl 90%. Ale došlo k výraznému nevýhoda - glykol nějakým způsobem odstraněny ze solného roztoku, který je přímo spojeno s řadou obtíží. Vědci tento problém vyřešil tím, že rozvíjí metodu s stejného výchozího materiálu, ale tím, že rozbije proces do dvou fází.

Hydrolýzy etilenglikolatsetatov, bytost finální fázi metodou dříve Wurtz, se stal oddělenou způsobem, kdy mohl obdržet návrh surovina oxidace ethylenu na kyselinu octovou pomocí kyslíku, tj. Bez použití drahé a není neškodný halogenové sloučeniny.

Je rovněž známo mnoho způsobů výroby ethylenu oxidací ethylenu hydroperoxidy, peroxidy, organické perkyseliny v přítomnosti katalyzátorů (osmia sloučenin), chlorečnan draselný , a další. K dispozici jsou také elektro-chemické a radiační metody.

Charakteristiky společné chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti ethylenglykolu je určena jejími funkčními skupinami. Reakce se může zúčastnit jednu hydroxylovou substituent, nebo obojí, v závislosti na provozních podmínkách. Hlavní rozdíl v reaktivitě je, že vzhledem k přítomnosti vícesytného alkoholu v několika hydroxylovými skupinami a jejich vzájemné ovlivňování se objeví silnější kyselé vlastnosti , než monovalentní „kolegů“. Z tohoto důvodu reakce s alkalickými solemi produktů (glykol - glykoláty, pro glycerin - glycerátu).

Chemické vlastnosti ethylenglykolu, stejně jako glycerol, reakce alkoholů zahrnují všechny druhy jednomocné. Glykolu poskytuje kompletní a parciální estery v reakcích s jednosytných kyselin, glykoláty, v daném pořadí, jsou vytvořené s alkalickými kovy a s chemickým procesem působením silných kyselin nebo jejich solí uvolní aldehyd kyseliny octové - v důsledku štěpení molekul z atomu vodíku.

Reakce s aktivními kovy

reakcí ethylenglykolu s aktivním kovů (vodík stojící po několika chemických pevnost) při zvýšených teplotách poskytne odpovídající ethylenglykolátu kovu a vodíku se uvolní.

C _{2H 4} (OH) ₂ + X → C _{2H 4O 2} X, kde X - aktivní dvojmocného kovu.

Kvalitativní reakce ethylenglykol

Odlišit cukerný alkohol z jiné tekutiny lze použít intuitivní reakce typické pro tuto třídu sloučenin. Za tímto účelem, bezbarvý roztok se nalije alkoholu vysráží hydroxid mědi (2), který má charakteristickou modrou nádech. V interakci smíchaných složek je pozorováno rozpuštění roztoku sraženiny a barvením v nasyceném modré barvy - v důsledku tvorby glykolát mědi (2).

polymerizace

Chemické vlastnosti ethylenglykolu jsou důležité pro výrobu rozpouštědel. Intermolekulární dehydratace uvedené látky, to znamená, že odstranění vody z každé ze dvou molekul glykolu a pak se sloučí (jedna hydroxylová skupina se odštěpí úplně, ale na druhé straně se rozprostírá pouze vodík), dává možnost získat jedinečné organické rozpouštědlo - dioxan, která se často používá v organické chemii, i přes jeho vysokou toxicitou.

Výměna hydroxylu halogenem

Když pozorována výměna hydroxylových skupin odpovídající halogen reakcí ethylenglykolu s halogenidem kyseliny. Stupeň substituce závisí na molární koncentrace halogenovodíku v reakční směsi:

HO-CH ₂ CH ₂ OH + → 2NH X-CH _{2-CH 2-X,} kde X - chlor nebo brom.

ester

V reakcí ethylenu s kyselinou dusičnou (definované koncentraci) a jednosytných organickými kyselinami (kyselina mravenčí, octová, propionová, masopust, valerové a t. D.) tvorbu komplexu, a tudíž monoethery. U jiných koncentracích kyseliny dusičné - di- a trinitroefirov glykolu. Kyselina sírová se používá jako katalyzátor předem stanovenou koncentraci.

Nejdůležitější deriváty ethylenglykolu

Cenné látky, které jsou získatelné z vícesytných alkoholů jednoduchými chemickými reakcemi (jak je popsáno výše), jsou ethery ethylenglykolu. Jmenovitě monomethyl a monoethylether vzorec, který - HO-CH _{2-CH 2-O-CH 3} a HO-CH _{2-CH 2-O-C 2} H _5, resp. Podle chemických vlastností, které jsou hodně jako glykoly, ale stejně jako všechny ostatní třídy sloučenin, které mají jedinečné vlastnosti reakčních, která spočívá pouze:

• Monometiletilenglikol je kapalina bez barvy, ale s charakteristickou nechutný zápachu, vře při 124,6 ° C, dobře rozpustí v ethanolu a další organická rozpouštědla a voda jsou podstatně těkavější než glykol, a hustotu menší, než je voda (o 0,965 g / cm ^3).
• Dimetiletilenglikol - také kapalina, ale s méně charakteristickou vůní, hustota 0,935 g / ^cm3, bod varu 134 stupňů nad nulou a rozpustnost, vztaženo na předchozí homologu.

Aplikace cellosolv - tak obecně nazýván monoethylenglykolu - je zcela běžné. Používají se jako reakčních složek a rozpouštědla v organické syntéze. Vztahovat i na jejich fyzikálních vlastností pro antikorozní a antikrystalický přídatných látek v nemrznoucí směsi a motorový olej.

Rozsah a oceňování výrobní série

Náklady na továren a podniků zabývající se výrobou a prodeje těchto chemických látek, se pohybuje v rozmezí v průměru kolem 100 rublů za kilogram těchto chemických sloučenin, jako je ethylenglykol. Cena je závislá na čistotě látky a maximální procento požadovaného produktu.

Použití ethylenglykolu, není omezena pouze na jednu oblast. Tak jako surovina se používá při výrobě organických rozpouštědel, syntetické pryskyřice a vlákna, kapaliny, zmrazení při nízkých teplotách. Podílí se v mnoha průmyslových odvětvích, jako je automobilový průmysl, letecký průmysl, farmacie, elektrických, kůže, tabáku. Nepopiratelné hmotnost jeho významu pro organické syntézy.

Je důležité si uvědomit, že glykolu - toxické látky, které mohou způsobit nenapravitelné škody na lidském zdraví. Z tohoto důvodu, je uložen v uzavřených nádobách vyrobených z hliníku nebo oceli s volitelnou vnitřní vrstva chrání nádrž proti korozi, pouze ve vertikální poloze a oblastí, které nejsou opatřeny topnými systémy, ale s dobrým větráním. Termín - ne více než pět let.