Химични свойства на етилен гликол, характерни. Дихидричният алкохол. Етиленгликолови етери

Най-известните и използвани в живота на човека и в отрасъла на веществата, принадлежащи към категорията на многовалентните алкохоли, са етиленгликолът и глицеринът. Техните изследвания и употреба започнаха преди няколко века, но техните свойства органични съединения

Първият "познат" с етиленгликол и глицерин: историята на получаването

В 1859 година, в двустепенен процес дибромоетан взаимодействие със сребърен ацетат и последващо третиране с калиев хидроксид, получен в първата реакция на етилен гликол, Charles Wurtz първия синтезира гликол. Малко по-късно, ние сме разработили метод за директна хидролиза дибромоетан, но в промишлен мащаб в началото на дихидриран алкохол на ХХ век 1,2-дихидрокси етан, той - моноетиленгликол, или гликол, получено при хидролиза на етилен в Съединените щати.

Към днешна дата, както в промишлеността и в лабораторията използва редица други методи, нови и по-ефективни с суровини и енергийни гледни точки, както и щадящи околната среда, тъй като използването на реагенти, съдържащи или се получава хлор, токсини, канцерогенни вещества, както и други вредни за околната среда и човешкото вещество, се намалява като развитието на "зелена" химия.

Аптекар Карл Вилхелм Шеле в 1779 г. е открит глицерол, а специалният състав на съединението е изследван през 1836 г. от Теофилус Юлиус Пелуз. Две десетилетия по-късно структурата на молекулата на този трициклен алкохол е установена и оправдана в писанията на Пиер Юджийн Марселия Вертельо и Чарлз Върз. Накрая, двайсет години по-късно, Чарлс Фридъл извършва пълен синтез на глицерин. В момента индустрията използва два метода за получаване: чрез алилхлорид от пропилей, а също и чрез акролеин. Химичните свойства на етиленгликола, като глицерол, се използват широко в различни области на химичното производство.

Структура и структура на връзката

Молекулата се основава на ненаситения въглеводороден скелет на етилена, състоящ се от два въглеродни атома, в които е счупена двойна връзка. Две хидроксилни групи се присъединяват към освободените валентни места при въглеродните атоми. Формулата на етилен - С₂Н₄, след разкъсване на връзката на крана и добавяне на хидроксилни групи (след няколко етапа), тя изглежда като C₂Н₄(ОН)₂. Това е етилен гликол.

етилен молекула характеризира с линейна структура, докато двувалентен алкохол е определена прилика транс konfigurtsii в поставянето на хидроксилни групи по отношение на основата на въглерод и един до друг (напълно прилага този термин в позиция спрямо множествена връзка). Такова разместване съответства на най-отдалеченото местоположение на водорода от функционалните групи, по-малко енергия и следователно - максимална стабилност на системата. Просто казано, една ON-група "гледа" нагоре, а другата - надолу. В същото време са нестабилни съединение с две хидроксилни групи: с един въглероден атом, за да се образува реакционна смес, веднага дехидратират, преминава в алдехиди.

Принадлежност към класификация

Химичните свойства на етилен гликол се определя от неговия произход от групата, състояща се от поливалентни алкохоли, а именно подгрупи диоли, т.е. съединения с две хидроксилни групи при съседни въглеродни атоми. Вещество, което също съдържа няколко OH заместители, също е глицерин. Той има три алкохолни функционални групи и е най-разпространеният представител на неговия подклас.

Много съединения от този клас са получени и използвани в химическата промишленост за различни синтези и за други цели, но използването на етилен гликол има сериозен степен и са включени в почти всички отрасли. Този въпрос ще бъде разгледан по-подробно по-долу.

Физически характеристики

Използването на етиленгликол се обяснява с наличието на редица свойства, които са присъщи на многовалентните алкохоли. Това са характерните черти на даден клас органични съединения.

Най-важното от свойствата е неограничената способност да се смесва с H₂А. Вода + етилен гликол дава разтвор, който има уникална характеристика: неговата точка на замръзване, в зависимост от концентрацията на диола, е по-ниска с 70 градуса, отколкото в чистия дестилат. Важно е да се отбележи, че това нелинейна зависимост, и при достигане на определена количествено гликол започва обратен ефект - температурата на замръзване се увеличава с увеличаване на процента на разтвореното вещество. Тази характеристика намери приложение в областта на производството на различни антифриз, течности, които не са замръзващи, които кристализират при изключително ниски топлинни характеристики на околната среда.

С изключение на водата, процесът на разтваряне се извършва напълно в алкохол и ацетон, но не се наблюдава в парафин, бензен, етер и тетрахлорметан. За разлика от своя предшественик алифатен - газообразно вещество, като например етилен гликол, етилен гликол - е сироп, прозрачни, с лек оттенък на жълта течност, сладък вкус, с нехарактерно миризма, практически енергонезависима. Замразяването на 100% етилен гликол възниква при - 12,6 градуса по Целзий и кипи при +197,8. При нормални условия плътността е 1,11 g / cm³.

Методи за получаване

Етиленгликолът може да се получи по няколко начина, някои от които днес имат историческа или препаративна стойност, докато други се използват активно от човека в промишлен мащаб, а не само. Следвайки в хронологичен ред, помислете за най-важното.

Първият метод за получаване на етилен гликол от дибромоетан вече е описан по-горе. Формула етилен двойна връзка е прекъсната, и свободната валенция са заети от халогенни атоми, - основният изходен материал в тази реакция - в допълнение към въглерод и водород в нейната структура има два бромни атома. Образуването на междинно съединение в първия етап на процеса е възможно точно поради тяхното разцепване, т.е., заместване с ацетатни групи, които при хидролизата се превръщат в алкохолни.

По време на по-нататъшното развитие на науката е станало възможно да се произвеждат етилен гликол чрез директна хидролиза на всички етани, заместен с два халогена при съседни въглеродни атоми, с водни разтвори на алкални карбонати или група (по-малко околната среда реагент) Н₂О и оловен диоксид. Реакция по-скоро "труден" и се появява само при много по-високи температури и налягания, но това не попречи на германците по време на периоди световни войни използват този метод за производство на етилен в промишлен мащаб.

Неговата роля в развитието на органичната химия се играеше чрез метода за получаване на етилен гликол от етилен хлорохидрин чрез неговата хидролиза с въглищни соли на метали от алкална група. При повишаване на температурата на реакцията до 170 градуса, добивът на желания продукт достига 90%. Но имаше значителен недостатък - гликолът, необходим за някакво извличане от солното решение, което пряко включва редица трудности. Учените решават този въпрос, като разработват метод със същата начална субстанция, но като прекъсват процеса на два етапа.

Хидролиза etilenglikolatsetatov, в последния етап на метода преди Wurtz, става отделен начин, когато в състояние да получи изходна суровина окисляване на етилен до оцетна киселина с кислород, т.е. без използване на скъпи и не безвредни халогенни съединения.

Също така съществуват много начини за получаване на етиленгликол чрез окисляване на етилен с хидропероксиди, пероксиди, органични перкиселини в присъствието на катализатори (осмиеви съединения) калиев хлорат и др. Съществуват също и електрохимични и радиационно-химични методи.

Характеризиране на общите химични свойства

Химичните свойства на етиленгликола се определят от неговите функционални групи. Един от хидроксилните заместители или и двата могат да участват в реакциите, в зависимост от условията на процеса. Основната разлика в реактивността се състои във факта, че поради наличието на няколко хидроксила в полиалкилния алкохол и тяхното взаимно влияние, по-силният киселинни свойства, отколкото в монатомните "колеги". Ето защо, при реакции с алкални продукти са солите (за гликол - гликолати, за глицерол - глицерати).

Химичните свойства на етилен гликола, както и на глицерина, включват всички реакции на алкохоли от категорията монатомични. Гликол дава пълни и частични естери в реакции с едноосновни киселини, гликолати, съответно, са образувани с алкални метали и с химичен процес със силни киселини или техни соли освобождава алдехид оцетна киселина - поради разцепване на молекули от водороден атом.

Реакции с активни метали

Взаимодействието на етиленгликола с активните метали (стои след водород в границите на химичното напрежение) при повишени температури дава етиленгликолат на съответния метал, плюс водородът се освобождава.

C₂Н₄(ОН)₂ + X → C₂Н₄ох₂X, където X е активен двувалентен метал.

Качествена реакция върху етилен гликол

Разграничаване на многовалентния алкохол от всяка друга течност чрез използване на визуална реакция, характерна само за този клас съединения. За това прясно утаената вода се излива в безцветен алкохолен разтвор меден хидроксид (2), който има характерен синьо оттенък. Когато смесените компоненти взаимодействат, се наблюдава разтваряне на утайката и разтворът се оцветява в наситен син цвят - в резултат на образуването на меден гликолат (2).

полимеризация

Химичните свойства на етиленгликола са от голямо значение за производството на разтворители. Междумолекулни дехидратация на споменатата субстанция, т.е. отстраняване на вода от всяка от две молекули гликол и след това смесване на (една хидроксилна група се отцепва напълно, но от друга страна се простира само водород), дава възможност за получаване на уникален органичен разтворител - диоксан, които често се използват в органичната химия, въпреки високата си токсичност.

Обмяната на хидроксил за халоген

Когато етилен гликолът реагира с халогеноводородни киселини, хидроксилните групи се заместват от съответния халоген. Степента на заместване зависи от моларната концентрация на водородния халогенид в реакционната смес:

НО-СН₂-СН₂-ОН + 2Н-Н-СН₂-СН₂-X, където X е хлор или бром.

Приготвяне на етери

В реакциите на етилен с азотна киселина (определена концентрация) и едноосновни органични киселини (мравчена, оцетна, пропионова, карнавал, валерианова и т. Д) Образуването на комплекса и, съответно, моноетери. При други концентрацията на азотна киселина е ди- и тринитро-естери на гликол. Катализаторът е сярна киселина с определена концентрация.

Най-важните производни на етиленгликола

Ценни вещества, които могат да бъдат получени от многоелементни алкохоли с помощта на прости химични реакции (описан по-горе) са етери на етилен гликол. А именно: монометил и моноетил, чиито формули са НО-СН₂-СН₂-О-СН₃ и HO-CH₂-СН₂-О-С₂Н₅ съответно. По химичните свойства те са подобни в много отношения с гликолите, но, както всеки друг клас съединения, те имат уникални реакционни особености, които са уникални за тях:

• Monometiletilenglikol е течност без цвят, но с характерна миризма отвратително, кипи при 124.6 градуса по Целзий, и разтваряне в етанол и други органични разтворители и вода са значително по-летливи от гликол, и с плътност по-малка от тази на водата (за 0.965 g / cm³).
• Диметилетилен гликолът също е течен, но с по-малко характерен мирис, плътност от 0,935 g / cm³, точката на кипене е 134 градуса над нулата и разтворимостта е сравнима с предишния хомолог.

Използването на клетъчни целулози - общо взето наричани моноетери на етиленгликол - е съвсем обичайно. Те се използват като реагенти и разтворители в органичния синтез. Също така ги приложите физични свойства за антикорозионни и антикристализационни добавки в антифриз и моторни масла.

Области на приложение и ценова политика на производствената линия

Разходите в заводите и предприятията, ангажирани в производството и продажбата на такива реагенти, варират средно около 100 рубли на килограм химическо съединение като етиленгликол. Цената зависи от чистотата на веществото и максималния процент на целевия продукт.

Използването на етилен гликол не се ограничава до нито една област. Така че, като суровина се използва в производството на органични разтворители, изкуствени смоли и влакна, течности, които замръзват при отрицателни температури. Тя участва в много промишлени сектори като автомобилостроенето, авиацията, фармацията, електричеството, кожата, тютюна. Значението му за органичния синтез е безспорно значимо.

Важно е да запомните, че гликолът е токсично съединение, което може да причини непоправима вреда на човешкото здраве. Поради това се съхранява в затворени контейнери, изработени от алуминий или стомана, с по желание вътрешен слой защитна резервоара от корозия, само във вертикални позиции и области, които не разполагат с отоплителни системи, но с добра вентилация. Срок - не повече от пет години.