Хидрација пропилена: реакциона једначина

Органске ствари заузимају важно место у нашим животима. Они су главни састојак полимера који нас окружују свуда: ово су пластичне кесе и гума, као и многи други материјали. Полипропилен није последњи корак у овој линији. Такође је део разних материјала и користи се у бројним индустријама, као што је грађевинарство, користи се у домаћинству као материјал за пластичне чаше и друге мале (али не и производне скале) потребе. Пре него што разговарамо о процесу као што је хидратација пропилена (захваљујући којем, случајно, можемо добити изопропил алкохол), обратимо се историји откривања потребног за индустријску супстанцу.

Историја

Као такав, датум откривања није пропилен. Међутим, његов полимер, полипропилен, заправо је открио 1936. године познати њемачки хемичар Отто Баиер. Наравно, било је теоретски познато како се може добити такав важан материјал, али у пракси то није било могуће. То је било могуће тек средином двадесетог века, када су њемачки и италијански хемичари Зиеглер и Нутт открили катализатор за полимеризацију незасићених угљоводоника (који имају једну или више вишеструких веза), који је касније назван Зиеглер-Натта катализатор. До ове тачке, било је очигледно немогуће направити реакцију полимеризације таквих супстанци. Реакције поликондензације биле су познате где су, без дејства катализатора, супстанце комбиноване у полимерном ланцу, чиме се формира нуспроизвод. Али то није било могуће урадити са незасићеним угљоводоницима .

Још један важан процес повезан са овом супстанцом био је његова хидрација. Пропилен у годинама његове примене био је доста. И све ово захваљујући измишљеним различитим компанијама које се баве прерадом нафте и гаса како би се очвршћавали пропен (то се понекад назива и описана супстанца). Када је пуцало уље, то је био нуспроизвод, а када се испоставило да је његов дериват, изопропил алкохол, основа за синтезу многих корисних супстанци за човечанство, многе фирме, попут БАСФ-а, патентирају свој начин производње и започињу масовну трговину у овом комплексу. Хидратација пропилена је тестирана и нанета пре полимеризације, због чега је ацетон, водоник-пероксид, изопропиламин почео да се производи пре полипропилена.

Веома интересантан процес је раздвајање пропена из нафте. За њега се сада окрећемо.

Изолација пропилена

Заправо, у теоријској интерпретацији, главни метод је само један процес: пиролиза нафте и повезаних гасова. Али технолошке реализације су само море. Чињеница је да свака компанија настоји добити јединствену методу и заштитити га патентом, док друге сличне компаније такође траже начине да даље производе и продају пропен као сировине или претварају у различите производе.

Пиролиза ("пиро" - ватра, "лиза" - уништење) је хемијски процес распадања сложеног и великог молекула на мање под дејством високе температуре и катализатора. Уље, како је познато, представља мешавину угљоводоника и састоји се од лаких, средњих и тешких фракција. Од првих, најнижих молекула, и добијају пропен и етан у пиролизи. Спроведите овај поступак у посебним пећницама. Међу најсавременијим произвођачима, овај процес је технолошки различит: неки користе песак као течност за хлађење, други - кварц, други - кокс; Такође је могуће поделити пећи према својој структури: постоје цевасти и конвенционални реактори, како се зову.

Међутим, процес пиролизе омогућава добијање недовољно чистог пропена, јер се, поред тога, формира и огроман број угљоводоника, који се затим морају одвојити методама које троше енергију. Стога, како би се добила чиста супстанца за накнадну хидратацију, користи се и дехидрогенација алкана: у нашем случају, пропан. Као и полимеризација, горњи процес се једноставно не дешава. Разбијање водоника од мекушца коначног угљоводоника се одвија под дејством катализатора: тривалентни хром оксид и алуминијум оксид.

Па, пре него што пређемо на причу о томе како се процес хидрације одвија, погледамо структуру нашег незасићеног угљоводоника.

Карактеристике структуре пропилена

Сам пропен је само други члан серије алкена (угљоводоници са једном двоструком везом). Његовом лакоћом је друга само за етилен (из којег, као што претпостављате, полиетилен је најмасивнији полимер на свету). У уобичајеном стању, пропен гас, као и његов "релативан" из фамилије алкана, је пропан.

Али суштинска разлика између пропана и пропена је у томе што ова друга има двоструку везу у свом саставу, што у суштини мења своје хемијске особине. Омогућава вам да додате друге супстанце у молекул незасићеног угљоводоника, што резултира у једињењима с потпуно различитим својствима, често веома важним за индустрију и свакодневни живот.

Време је да се разговара о теорији реакције, која је, у ствари, посвећен овом чланку. У следећем одељку ћете сазнати да када се хидрира пропилен, формира се један од најстаријих индустријских производа, како се ова реакција одвија и које су нијансе у њему.

Теорија хидрације

Прво, хајде да се окренемо на општи процес - солватион - који такође укључује реакцију описану горе. Ова хемијска трансформација, која се састоји у везивању молекула растварача са молекулима растворене супстанце. У овом случају могу формирати нове молекуле или тзв. Солвате, честице састављене од молекула растворене супстанце и растварача, повезаних електростатичком интеракцијом. Занимају нас само прве врсте супстанци, јер с хидратацијом пропилена, углавном је овај производ који се формира.

Када се раствори на начин описан горе, молекули растварача су причвршћени за растворену супстанцу, добија се ново једињење. У органској хемији хидрати углавном производе алкохол, кетоне и алдехиде, али има још неколико случајева, на пример формирање гликола, али их нећемо додирнути. Заправо, овај процес је веома једноставан, али истовремено је прилично компликован.

Механизам хидрације

Двострука веза, како је позната, састоји се од два типа атома састављања: пи и сигма веза. Пи-веза током реакције хидрације увек се прво разбија, јер је мање јака (има нижу енергију везивања). Када се пробије, два празна орбита формирају се на два суседна атома угљеника, која могу формирати нове везе. Молекул воде који постоји у раствору у облику две честице: хидроксидни јон и протон, може се спојити преко сломљене двоструке везе. У овом случају, хидроксидни јон је причвршћен за централни атом угљеника, а протон до другог, екстремно. Тако, након хидрације пропилена, пропанол 1 или изопропил алкохол се претежно формира. Ово је врло важна супстанца, јер када се оксидира, можете добити ацетон, масу која се користи у нашем свијету. Рекли смо да је формиран углавном, али то није баш тако. Морам рећи тако: једини производ се формира када хидратира пропилен, а ово је изопропил алкохол.

Ово, наравно, све суптилности. У ствари, све се може описати много лакше. А сада сазнајемо како се процес хидратације пропилена бележи у школском курсу.

Реакција: како се то догађа

У хемији, све се обично назива једноставно: помоћу реакционих једначина. Тако се хемијска трансформација супстанце која се расправља може описати на овај начин. Хидрација пропилена, једначина реакције која је врло једноставна, наставља се у две фазе. Прво разбија пи-линк, који је дио дуплих. Затим молекул воде у облику две честице, хидроксидни анион и водоник, долази до молекула пропилена, који тренутно има два слободна места за везивање. Ион хидроксида формира везу са мање хидрогенисаног атома угљеника (тј. Са оним коме је причвршћен мањи број атома водоника), а протона, са преосталом екстремом. Тако добијамо јединствени производ: ограничавајући монохидрични алкохол изопропанол.

Како снимити реакцију?

Сада сазнајемо како да запишемо хемијску реакцију која одражава процес, као што је хидратација пропилена. Формула која ће нам помоћи: ЦХ ₂ = ЦХ - ЦХ ₃ . Ово је формула почетне супстанце - пропена. Као што можете видети, он има двоструку везу обележену знаком "=", а на том месту се налази вода када се води хидрација пропилена. Реакциона једначина може се написати као: ЦХ2 = ЦХ-ЦХ3 + Х2О = ЦХ3-ЦХ (ОХ) -ЦХ3. Хидроксилна група у заградама значи да овај део није у равни формуле, већ ниже или ниже. Овде не можемо приказати углове између три групе које одступају од просечног атома угљеника, али кажемо да су приближно једнаки једни другима и да износе 120 степени.

Где се ово односи?

Већ смо рекли да се супстанца добијена током реакције активно користи за синтезу других супстанци виталних за нас. Врло је сличан по структури са ацетоном, који се разликује само у томе да уместо хидрокс групе постоји кето група (то јест, атом кисеоника повезан двоструком везом са атомом азота). Као што је познато, сам ацетон проналази своју примену у растварачима и лаковима, али се, поред тога, користи као реагенс за даљу синтезу сложенијих супстанци, као што су полиуретани, епоксидне смоле, анхидрид сирћетне киселине и тако даље.

Реакција производње ацетона

Сматрамо да би било непотребно описати претварање изопропил алкохола у ацетон, посебно зато што ова реакција није тако компликована. За почетак, пропанол се испарава и на 400-600 степени Целзијуса оксигенира са посебним катализатором. Веома чист производ се добија реаговањем на сребрну мрежу.

Реакциона једначина

Нећемо ући у детаље о механизму реакције оксидације пропанола у ацетон, јер је врло сложен. Ми ћемо се ограничити на уобичајену једначину хемијске трансформације: ЦХ3-ЦХ (ОХ) -ЦХ3 + О2 = ЦХ3 -Ц (О) -ЦХ3 + Х2О. Као што се може видети, све је прилично једноставно на дијаграму, али вреди копати у процес, И налазимо се низом потешкоћа.

Закључак

Тако смо раставили процес хидратације пропилена и проучавали једначину реакције и механизам њеног протока. Разматрани технолошки принципи су основа стварних процеса који се јављају у производњи. Као што се испоставило, оне нису врло компликоване, али имају стварну корист за наш свакодневни живот.