De kjemiske egenskaper av etylenglykol, karakteristikk. Toverdig alkohol. etere av etylenglykol

Den mest kjente og brukes i menneskeliv og industrielle stoffer som tilhører kategorien av polyoler - er etylenglykol og glycerol. Deres studie og bruk begynte flere hundre år siden, men egenskapene til disse organiske forbindelser på mange måter unik og unikt som gjør dem uunnværlige i dag. Polyolene som anvendes i mange kjemiske synteser, industrier og områder av menneskelig aktivitet.

Den første "bekjent" med etylenglykol og glycerol: Historien om kvittering

I 1859 år, i en to-trinns prosess dibrometan interaksjon med sølvacetat og etterfølgende behandling med kaliumhydroksyd oppnådd i den første reaksjon av etylenglykol, Sharl Vyurts først syntetisert glykol. En tid senere, har vi utviklet en metode for direkte hydrolyse dibrometan, men i industriell skala i begynnelsen av det tjuende århundre toverdig alkohol 1,2-dihydroxy etan, han - monoetylenglykol, eller en glykol, oppnås ved hydrolyse av etylen i USA.

Til dags dato, både i industri og i laboratoriet anvendes en rekke andre fremgangsmåter, ny og mer effektiv med råvarer og energi synspunkter, og miljøvennlig siden bruken av reagenser som inneholder eller frigir klor, toksiner, kreftfremkallende, og andre skadelige for miljøet og menneske stoffet er redusert med utviklingen av "grønn" kjemi.

Apoteker Carl Vilgelmom Sheele i 1779 glycerol ble åpnet, og den spesifikke sammensetning av forbindelsene ble undersøkt i 1836 Teofil Zhul Peluso. To tiår senere ble det funnet ut og jordet molekylære strukturen av triatomic alkohol i skriftene til Pierre Eugène Marseleya Berthelot og Charles Wurtz. Til slutt, selv tjue år etter Sharl Fridel hadde en total syntese av glyserol. For tiden benytter bransjen to fremgangsmåter for dens fremstilling: i allylklorid fra propylen og via akrolein. Kjemiske egenskaper etilengilikolya som glyserin er mye brukt i forskjellige områder av kjemiske produkter.

Struktur og en forbindelse med struktur

I kjernen av molekylet er ethylen umettet hydrokarbonskjelett, som består av to karbonatomer på hvilke dobbeltbindingen har sprukket. På ledig plass valens på karbonatomer bundet sammen av to hydroksylgrupper. Etylen formel - C ₂ H _4, etter brudd kraner tilkobling og festing av hydroksylgrupper (gjennom flere trinn), ser det ut en _{C2-H 4} (OH) _2. Dette er etylenglykol.

Etylen-molekyl kjennetegnet ved en lineær struktur, mens den toverdige alkohol er en form for trans-konfigurtsii i plassering av hydroksylgrupper i forhold til carbonskjelett og til hverandre (fullt dette begrepet er anvendelig til situasjonen med hensyn til flerbinding). En slik forvridning svarer til det fjerntliggende sted av hydrogenatomene i de funksjonelle grupper, lavere energi, og dermed - maksimal stabilitet for systemet. Enkelt sagt, en OH-gruppe "ser" opp, og den andre - ned. Samtidig er ustabil forbindelse med to hydroksylgrupper: med ett karbonatom for å danne en reaksjonsblanding, de umiddelbart dehydrerer, passerer inn aldehyder.

klassifisering tilhørighet

Kjemiske egenskaper av etylenglykol er bestemt av dens opprinnelse fra gruppen bestående av flerverdige alkoholer, undergrupper nemlig dioler, dvs. forbindelser med to hydroksylgrupper på tilstøtende karbonatomer. Substans, også inneholde flere OH-substituenter, og er glyserin. Han har tre alkohol-funksjonell gruppe, og er den mest vanlige representative for sin subklasse.

Mange forbindelser av denne klasse er også fremstilles og anvendes i den kjemiske industri for forskjellige synteser og andre formål, men anvendelse av etylenglykol har en alvorlig utstrekning og er involvert i nesten alle bransjer. Dette vil bli omtalt i mer detalj nedenfor.

fysiske spesifikasjoner

Bruken av etylenglykol på grunn av tilstedeværelsen av noen egenskaper som er iboende i flerverdige alkoholer. Dette særtrekk som er unike for denne klasse av organiske forbindelser.

De viktigste egenskapene til - er ubegrenset blandbar med _H2O Vann + etylenglykol gir en løsning med en unik funksjon: temperaturen av dens frysepunkt, avhengig av konsentrasjonen av diolen under 70 grader, enn den rene destillat. Det er viktig å merke seg at denne ikke-lineære avhengighet, og ved oppnåelse av en bestemt kvantitativt glykol begynner motsatt effekt - frysetemperaturen økes ved å øke andelen av den oppløste substans. Denne funksjonen er blitt anvendt i produksjon av ulike Frostvæske "nezamerzaek", som krystalliserer ved ekstremt lave termiske karakteristika for miljøet.

Bortsett fra i vann, tar oppløsningsprosessen sted helt i alkohol og aceton, men er ikke observert i parafin, benzen, eter og karbontetraklorid. I kontrast til dens stamfar alifatisk - et gassformig stoff, slik som etylenglykol, etylenglykol - er en seig, gjennomskinnelig, med et svakt skjær av gult væske, søtlig smak, med ukarakteristisk lukt, praktisk talt ikke-flyktig. Frysing skjer på ett hundre prosent etylenglykol - 12,6 grader Celsius og koke - på 197,8. Under normale forhold, er tettheten 1,11 g / ^cm3.

fremstillingsmetoder

Etylenglykol kan oppnås på flere måter, og noen av dem i dag har bare historisk eller preparativ verdi, og andre mye brukt av mennesket i industriell skala, og ikke bare. Følgende i kronologisk rekkefølge, la oss vurdere det viktigste.

Det har allerede vært den første fremgangsmåte for fremstilling av etylenglykol fra dibrometan ble beskrevet. Formel etylen dobbeltbinding er brutt, og den frie valens er besatt av halogener, - det viktigste utgangsmateriale i denne omsetning - i tillegg til karbon og hydrogen i sin struktur har to bromatomer. Dannelsen av mellomproduktet i det første prosesstrinn er mulig bare på grunn av deres avspaltning, f.eks. E. Utskifting av acetatgrupper som omdannes ved ytterligere hydrolyse til alkohol.

Under den videre utvikling av vitenskap har det blitt mulig å fremstille etylenglykol ved direkte hydrolyse av eventuelle etaner substituert med to halogenatomer på nabostilte karbonatomer, med vandige oppløsninger av alkalimetallkarbonater eller gruppen (mindre miljøvennlig reagens) _H2O og blydioksyd. Reaksjons heller "arbeidskrevende" og forekommer kun ved mye høyere temperaturer og trykk, men dette hindret ikke tyskerne under periodene krigstiden bruker denne metoden for fremstilling av etylen i industriell skala.

Dens rolle i dannelsen av organisk kjemi har spilt og fremgangsmåten for fremstilling av etylenglykol ved hydrolyse av kull alkalimetallsalter av gruppen. Ved å øke reaksjonstemperaturen til 170 grader utbyttet nådd 90%. Men det var en betydelig ulempe - en glykol hadde en eller annen måte fjernes fra saltløsningen, som er direkte forbundet med en rekke vanskeligheter. Forskere har løst dette problem ved å utvikle en fremgangsmåte med det samme utgangsmateriale, men ved å bryte prosessen i to trinn.

Hydrolyse etilenglikolatsetatov, som er den siste fasen av den fremgangsmåte som tidligere er Wurtz, ble en egen måte, hvis dette er i stand til å motta utgangsmaterialet oksidasjon av etylen til eddiksyre med oksygen, det vil si uten bruk av dyrt og ikke ufarlige halogenforbindelser.

Det er også kjent mange fremgangsmåter for fremstilling av etylen ved oksidasjon av etylen hydroperoksyder, peroksyder, organiske persyrer, i nærvær av katalysatorer (osmiumforbindelser), kaliumklorat , og andre. Det er også elektro-kjemiske og strålingsmetoder.

Fellestrekk kjemiske egenskaper

De kjemiske egenskaper av etylenglykol er bestemt av dens funksjonelle grupper. Reaksjonene kan ta del en hydroksylsubstituent, eller begge deler, avhengig av prosessbetingelsene. Den største forskjellen i reaktivitet er at på grunn av tilstedeværelsen av en flerverdig alkohol i flere hydroksylgrupper, og deres gjensidige påvirkning synes sterkere sure egenskaper enn monovalente "kolleger". Derfor, reaksjoner med alkalisalter av produktene (glykol - glykolater, for glycerin - glycerat).

De kjemiske egenskaper av etylenglykol, så vel som glycerol, omsetning av alkoholene omfatter alle kategorier av énverdige. Glycol gir fullstendige og partielle estere i reaksjoner med monobasiske syrer, glykolater, henholdsvis, er dannet med alkalimetaller og med en kjemisk prosess med sterke syrer eller salter av disse frigjøres aldehyd eddiksyre - på grunn av spaltning av molekyler fra et hydrogenatom.

Reaksjoner med aktive metaller

omsetning av etylenglykol med aktive metaller (hydrogen stående etter flere kjemisk styrke) ved forhøyede temperaturer, gir det tilsvar etylenglykolat metall pluss hydrogen frigjøres.

_C-2 H ₄ (OH) ₂ + X → C ₂ H ₄ O ₂ X, hvor X - aktiv toverdig metall.

Kvalitativ reaksjon til etylenglykol

Flerverdig alkohol skille fra en hvilken som helst annen væske kan skje via en visuell responskarakteristikk bare for denne klassen av forbindelser. For dette formål er fargeløse løsning helles alkohol-utfelt hydroksyd av kobber (2) som har en karakteristisk blå fargeskjær. Ved omsetningen av de blandede komponentene observeres bunnfall oppløsningen og fargeløsning som i en mettet blå farge - på grunn av dannelsen av kobber-glykolat (2).

polymerisasjon

Kjemiske egenskaper av etylenglykol er viktig for produksjon av løsemidler. Intermolekylær dehydratisering av nevnte substans, dvs. fjerning av vann fra hvert av to molekyler av etylenglykol og deretter å kombinere (en hydroksylgruppe avspaltes helt, men på den annen strekker seg bare hydrogen), gir den muligheten for å få et unikt organisk løsningsmiddel - dioksan, som ofte brukes i organisk kjemi, på tross av sin høye toksisitet.

Utveksling av hydroksyl med et halogen

Når reaksjonen i etylenglykol med syrehalogenidet observerte erstatning av hydroksylgrupper tilsvarende halogen. Substitusjonsgraden er avhengig av den molare konsentrasjon av hydrogenhalogenid i reaksjonsblandingen:

_{HO-CH2-CH2-OH} → 2 NH + _X-CH2-CH2-X, hvor X - klor eller brom.

esteren

I reaksjonene av etylen med salpetersyre (definert konsentrasjon) og monobasiske organiske syrer (maursyre, eddiksyre, propionsyre, karneval, valerian og D. t.) Dannelsen av komplekset og følgelig monoetere. For andre konsentrasjoner av salpetersyre - di- og trinitroefirov glykol. Svovelsyren anvendes som katalysator en forhåndsbestemt konsentrasjon.

De viktigste derivater av etylenglykol

Verdifulle stoffer, som kan oppnås fra flerverdige alkoholer ved hjelp av enkle kjemiske reaksjoner (som beskrevet ovenfor), er etere av etylenglykol. Nemlig monometyl- og monoetyl formel som - _{HO-CH2-CH2-O-CH3 HO-CH2-CH2-O-C 2} H _5, henholdsvis. Ifølge de kjemiske egenskapene de er mye som glykoler, men, akkurat som alle andre klasse av forbindelser som har unike reaksjonære trekk, iboende bare:

• Monometiletilenglikol er flytende uten farge, men med den karakteristiske motbydelig lukt, koker ved 124,6 ° C, godt oppløse i etanol og andre organiske løsningsmidler og vann er betydelig mer flyktige enn glykol, og en densitet mindre enn den for vann (ca. 0,965 g / ^cm3).
• Dimetiletilenglikol - også væske, men med mindre karakteristisk lukt, densitet 0,935 g / ^cm3, kokepunkt 134 grader over null og løseligheten, i forhold til den foregående homologe.

Søknad Cellosolve® - så generelt kalles monoetylenglykol - er ganske vanlig. De brukes som reaktanter og oppløsningsmidler i organisk syntese. Også gjelder for deres fysiske egenskaper for anti-korrosjon og anticrystallization tilsetningsstoffer i frostvæske og motorolje.

Omfang og prising av en produksjonsserie

Kostnaden for fabrikker og bedrifter engasjert i produksjon og salg av slike kjemikalier, varierer fra et gjennomsnitt på omtrent 100 rubler per kilo av slike kjemiske forbindelser slik som etylenglykol. Prisen er avhengig av renheten av stoffet, og å maksimere prosentandelen av det ønskede produkt.

Bruken av etylenglykol er ikke begrenset til noen region. Således, som råmateriale er det brukt i produksjon av organiske oppløsningsmidler, syntetiske harpikser og fibre, væsker, frysing ved lave temperaturer. Han er involvert i mange bransjer som bil, fly, legemidler, elektro, lær, tobakk. Unektelig vekt av sin betydning for organisk syntese.

Det er viktig å huske at glykol - et giftig stoff som kan forårsake uopprettelig skade for menneskers helse. Derfor blir den lagret i forseglede beholdere laget av aluminium eller stål med valgfri indre lag som beskytter tanken mot korrosjon, bare i vertikale posisjoner og områder som ikke er utstyrt med oppvarmingssystemer, men med god ventilasjon. Sikt - ikke mer enn fem år.