Хидратиране на пропилей: реакционно уравнение

Органичните въпроси заемат важно място в живота ни. Те са основната съставка на полимерите, които ни обграждат навсякъде: това са пластмасови торбички и каучук, както и много други материали. Полипропиленът не е последната стъпка в тази серия. Той също така е включен в различни материали и се използва в много индустрии като строителство, използване у дома като материал за пластмасови чаши и други малки (но не и по мащаб) се нуждае. Преди да говорим за процес като хидратация на пропилена (благодарение на което, между другото, можем да получим изопропилов алкохол),

история

Като такава, датата на откриване няма пропилен. Въпреки това, неговият полимер, полипропилен, всъщност е открит през 1936 г. от известния немски химик Ото Байер. Разбира се, теоретично беше известно как може да се получи такъв важен материал, но на практика това не беше възможно. Тя успя само в средата на ХХ век, когато немски и италиански и химици Циглер Лут отвори ненаситен въглеводород катализатор полимеризация (има един или повече двойни връзки) и който впоследствие се наричат: Циглер Ната катализатори. До този момент беше абсолютно невъзможно да се извърши полимеризационната реакция на такива вещества. Реакции на поликондензация са известни, където, без действието на катализатора, веществата се комбинират в полимерна верига, като по този начин се образува страничен продукт. Но с ненаситени въглеводороди това не можеше да се направи.

Друг важен процес, свързан с това вещество, е неговата хидратация. Пропилен в годините на прилагането му е доста. И всичко това благодарение на измислени различни петролни и газови компании за обработка на лек пропен (понякога се нарича, както е описано вещество). Крекинг на нефт е страничен продукт, и когато се оказа, че негово производно, изопропилов алкохол, е в основата на синтеза на много полезни вещества за хората, много компании, като например от BASF, патентована техния метод на производство и стартира масивна търговията в тази връзка. Пропилей Хидратация се тества и се прилага преди полимеризация защо ацетон, водороден пероксид, изопропиламин започна по-рано за получаване на полипропилен.

Процесът на отделяне на пропена от масло е много интересен. На него сега ние се обръщаме.

Изолиране на пропилей

Всъщност, в теоретично разбиране от основния метод е само един процес: пиролиза масло и свързани газове. Но технологичните реализация са само морето. Факт е, че всяка компания се стреми да получи по уникален начин и да защити своя патент и други подобни компании също търсят свои собствени начини да се правят още и продават пропен като суровина или да го превърне в най-различни продукти.

Пиролизни ( "Пиро" - пожар "Lys" - унищожаване) - процес химически разпад сложни и големи молекули в по-малки под въздействието на висока температура и катализатор. Маслото, както е известно, е смес от въглеводороди и се състои от леки, средни и тежки фракции. От първия, най-ниско молекулярен, и получават пропен и етан в пиролизата. Провеждайте този процес в специални фурни. В най-съвременните производители на технологичния процес е различно: някои пясък се използва като охладител, а другата - кварц, а други - може също да бъде разделена koks- пещ в тяхната структура: има тръбна и конвенционални, както те се наричат ​​реактори.

Но процесът на пиролиза дава възможност да се получи недостатъчно чист пропенин, тъй като освен това се образува огромен брой въглеводороди, които след това трябва да бъдат разделени от енергоемки методи. Следователно, за да се получи по-чиста субстанция за последваща хидратация, се използва също дехидрогениране на алкани: в нашия случай пропан. Подобно на полимеризацията, горният процес просто не се случва. Отцепване на водорода от моликули от крайния въглеводород се получава под въздействието на катализатори: оксид на тривалентен хром и алуминиев оксид.

Е, преди да се обърнем към историята за това как протича процесът на хидратация, нека да разгледаме структурата на нашия ненаситен въглеводород.

Характеристики на структурата на пропилена

Пропеленът е само вторият член на серия от алкени (въглеводороди с една двойна връзка). С лекотата си той е на второ място само с етилен (от който, както може да предположите, се прави полиетилен - най-масовия полимер в света). В обичайното състояние пропанният газ, както и неговият "роднина" от семейството на алкан, е пропан.

Но съществената разлика между пропана и пропена е, че той има двойна връзка в състава си, което фундаментално променя неговите химични свойства. Тя ви позволява да прикачите други вещества към молекулата на ненаситения въглеводород, което води до съединения с напълно различни свойства, често много важни за промишлеността и ежедневието.

Време е да поговорим за теорията на реакцията, която всъщност е посветена на тази статия. В следващия раздел ще научите, че формира една от най-важен търговски продукти, и как тази реакция и какви са нюансите в нея, когато пропилен хидратация.

Теория на хидратацията

Първо, нека се обърнем към един по-общ процес - разтваряне - което включва и реакцията, описана по-горе. Тази химическа трансформация, която се състои в прикрепване на молекулите на разтворителя към молекулите на разтвореното вещество. В този случай те могат да образуват нови молекули или така наречените солвати, - частици, състоящи се от молекули на разтворено вещество и разтворител, свързани чрез електростатично взаимодействие. Ние се интересуваме само от първия вид вещества, в действителност, когато хидратираме пропилей, основно този продукт се формира.

Когато се разтварят по описания по-горе начин, молекулите на разтворителя се свързват към разтвореното вещество, се получава ново съединение. В органичната химия за предпочитане образувана по време на хидратация алкохоли, кетони и алдехиди, но има и някои други случаи, като например образуването на гликоли, но те няма да бъдат дискутирани. Всъщност този процес е много прост, но в същото време е доста сложен.

Хидратиращ механизъм

Двойната връзка, както е известно, се състои от два вида съединяващи се атоми: pi и sigma bonds. Пи-връзката в реакцията на хидратация винаги е нарушена, защото е по-слаба (има по-ниска свързваща енергия). Когато се счупи, две свободни орбитални форми се състоят от два съседни въглеродни атома, които могат да образуват нови връзки. Водната молекула, която съществува в разтвор под формата на две частици: хидроксиден йон и протон, е способна да се съедини чрез счупена двойна връзка. В този случай, хидроксидният йон е прикрепен към централния въглероден атом, а протона към втория, екстремен. По този начин, при пропеново хидриране се образува предимно пропанол 1 или изопропилов алкохол. Това е много важно вещество, защото когато се окислява, можете да получите ацетон, масово използван в нашия свят. Казахме, че се формира основно, но това не е така. Трябва да кажа така: единственият продукт се образува при хидратиране на пропилей и това е изопропилов алкохол.

Това, разбира се, всички тънкости. Всъщност всичко може да се опише много по-лесно. И сега научаваме как училищният курс записва процес, като хидратацията на пропилена.

Реакция: как се случва това

В химията всичко обикновено се нарича просто: с помощта на реакционни уравнения. Така че химическата трансформация на разглежданото вещество може да бъде описана по този начин. Хидратацията на пропилей, реакционно уравнение който е много прост, преминава на два етапа. Първо нарушава pi-link, който е част от двойната. След това водната молекула под формата на две частици хидроксид анион и катион водород, подходящи за пропилей молекула като активен време на две свободни места за образуване на връзки. Хидроксиден йон образува връзка с въглеродния атом, по-малко хидрогенира (т.е. с, към който минимално количество водородни атоми), и протон, съответно - с останалата крайност. По този начин получаваме един продукт: ограничаването монохидрен алкохол изопропанол.

Как да запишете реакция?

Сега ние ще се научите как да пишат на езика на химичната реакция, отразявайки процес като хидратиране на пропилен. Формулата, която ще ви помогне: CH₂ = СН-СН₃. Това е формулата на изходното вещество - пропен. Както може да се види, той има двойна връзка, отбелязана с "=", и на това място водата ще бъде прикрепена при хидратиране на пропилена. Уравнението на реакцията може да бъде написано като: CH₂ = СН-СН₃ + Н₂О = СН₃ - СН (ОН) -СН₃. Хидроксилната група в скобите означава, че тази част не е в равнината на формулата, но е по-ниска или по-висока. Тук не можем да покажем ъглите между трите групи, които се отклоняват от средния въглероден атом, но казваме, че те са приблизително еднакви помежду си и достигат до 120 градуса.

Къде се прилага това?

Вече казахме, че веществото, получено по време на реакцията, се използва активно за синтеза на други вещества, които са жизнено важни за нас. Той е много подобен по структура на ацетон, от който се различава само по това, вместо да стои там gidroksogrupp кето (т.е., кислороден атом, свързан чрез двойна връзка с азотен атом). Както е известно, се ацетон се използва в лакове и разтворители, но в допълнение, той се използва като реагент за допълнително синтез на по-сложни вещества като полиуретани, епоксидни смоли, оцетен анхидрид и така нататък.

Реакцията за получаване на ацетон

Смятаме, че би било излишно да се описва превръщането на изопропилов алкохол в ацетон, особено след като тази реакция не е толкова сложна. За начало пропанолът се изпарява и при 400-600 градуса по Целзий се окислява със специален катализатор. Много чист продукт се получава чрез извършване на реакцията върху сребърна решетка.

Уравнението на реакцията

Няма да разгледаме механизма на реакцията на окисление на пропанол до ацетон, тъй като той е много сложен. Ние се ограничаваме до обичайното химично трансформационно уравнение: CH₃ - СН (ОН) -СН₃ + О₂ = СН₃ - С (О) -СН₃ + Н₂О. Както можете да видите, всичко е съвсем просто на диаграмата, но си струва да се впуснете в процеса и ще срещнем редица трудности.

заключение

Така че разглобехме процеса на хидратация на пропилена и проучихме уравнението на реакцията и механизма на нейния поток. Утвърдените технологични принципи са в основата на реалните процеси, протичащи в производството. Както се оказа, те не са много сложни, но те имат реална полза за ежедневния ни живот.