Hidratarea propilenei: Reacția Equation

Substanțele organice au un loc important în viața noastră. Acestea sunt principalele componente polimeri, care sunt tot în jurul nostru: este pungi de plastic și cauciuc, precum și multe alte materiale. Polipropilena acoperă în această serie nu este ultimul pas. De asemenea, este inclusă în diferitele materiale și este utilizat în multe industrii, cum ar fi construcții, o utilizare acasă ca material pentru pahare de plastic și altele (dar nu pe scara de producție) are nevoie de mici. Înainte de a vorbi despre un astfel de proces, ca hidratarea propilenă (prin care, de altfel, putem obține alcool izopropilic), uita - te la istoria descoperirii acestei substanțe esențiale pentru industrie.

poveste

Ca atare, data de deschidere a propilenei nu. Cu toate acestea, polimer său - Polipropilenă -a fost de fapt, a fost deschisă în 1936 de către celebrul chimist german Otto Bayer. Desigur, teoretic, era cunoscut ca se poate obține o astfel de chestiune importantă, dar, în practică, acest lucru nu este de succes. A reușit doar la mijlocul secolului XX, când Germania și chimiștii italian și Ziegler Nutt deschis catalizator nesaturat hidrocarbură polimerizare (având una sau mai multe legături duble), care este ulterior și numit: catalizatori Ziegler-Natta. Până în acest punct era absolut imposibil să se facă reacția de polimerizare a unor astfel de substanțe a dispărut. Ei au fost cunoscute reacții de policondensare, atunci când catalizatorul fără a afecta substanța conectată la catena polimerului, formând astfel de subproduse. Dar , cu hidrocarburi nesaturate nu reușesc.

Un alt proces important asociat cu această substanță, a fost hidratarea lui. Propilen în timpul începutul utilizării sale a fost destul de mult. Și toate acestea grație inventat diverse companii de prelucrare de petrol și gaze un propenă cura (de asemenea, denumite uneori ca o substanță descrisă). Cracarea țițeiului brut a fost un produs de, iar când sa dovedit că un derivat al acestuia, alcool izopropilic, este baza pentru sinteza multor substanțe utile pentru omenire, multe companii, cum ar fi de BASF, brevetat metoda lor de producție și a lansat un comerț masiv în acest sens. Propilen Hidratarea a fost testată și aplicată înainte de polimerizare este aceea acetonă, peroxid de hidrogen, izopropilamină a început mai devreme pentru a produce polipropilenă.

Un proces foarte interesant de separare a propenei din petrol. Este să-l ne întoarcem acum.

Izolarea propilenă

De fapt, într-o înțelegere teoretică a metodei de bază este de numai un singur proces: ulei de piroliză și gazele asociate. Dar acum implementări de tehnologie - doar o mare. Faptul este că fiecare companie urmărește să obțină un mod unic și de a proteja de brevete și alte companii similare sunt, de asemenea, în căutarea pentru propriile lor moduri de a face în continuare și să vândă propena ca materie primă sau de al transforma într-o varietate de produse.

Piroliza ( „Pyro“ - foc „lys“ - distrugere) - molecule proces degradare chimice complicate și mari în cele mai mici sub influența temperaturii ridicate și a catalizatorului. Oil, așa cum este cunoscut, este un amestec de hidrocarburi constă în ușoare, medii și fracțiuni grele. Din prima, greutatea moleculară foarte mică, și sunt propena și etan în piroliza. Acest procedeu este realizat în cuptoare speciale. În cele mai avansate producătorii de tehnologie de proces este diferit: unele nisip este utilizat ca agent de răcire, celălalt - cuarț, și altele - cocs; Puteți împărți, de asemenea, cuptorul în structura lor: sunt tubulare și convenționale, așa cum sunt numite reactoare.

Dar procesul de piroliză produce suficient propunerii curat, așa cum, în afară de el, se formează o multitudine de hidrocarburi, care apoi trebuie să împartă moduri destul de mari consumatoare de energie. Prin urmare, pentru a obține un material pur ca utilizat pentru dehidrogenarea alcanilor, urmată de hidratare: în cazul nostru - propan. Precum și procedeul de polimerizare descris mai sus, doar nu se întâmplă. Scindarea de hidrogen molkuly de limitare a hidrocarburilor se produce sub acțiunea catalizatorilor de oxid de crom trivalent și oxid de aluminiu.

Dar, înainte de a trece la povestea modului în care procesul de hidratare, uita-te la structura hidrocarburilor noastre nesaturate.

Mai ales structura propilenă

Propen- în sine - al doilea membru al unui număr de alchene (hidrocarburi cu o dublă legătură). Pentru ușurință, el este al doilea numai la etilenă (din care, după cum s-ar putea ghici, face polietilenă - greutatea polimerului din lume). În propen starea normală - gazul ca sa „relativă“ a familiei de alcani, propan.

Dar un propan diferența semnificativă față de propenă - este că acesta din urmă are în componența sa o legătură dublă, care se schimbă în mod radical proprietățile sale chimice. Acesta permite conectarea la o moleculă de hidrocarburi nesaturate cu alte substanțe, în care un compus obținut cu proprietăți complet diferite este adesea foarte importantă pentru industrie și gospodărie.

E timpul să vorbim despre teoria de reacție, care, de fapt, subiectul acestui articol. În secțiunea următoare, veți afla că au format unul dintre produsele cele mai importante comercial, și cum această reacție și care sunt nuanțele în ea atunci când propilen hidratare.

Teoria de hidratare

Pentru a începe, să ne întoarcem la un proces mai general - solvatare - care include, de asemenea, reacția descrisă mai sus. Această conversie chimică, care constă în unirea moleculelor de solvent la moleculele de solut. Astfel, ele pot forma o nouă moleculă, sau așa numitele solvaților, - particule constând din molecule de solut și solvent interacțiune electrostatică aferente. Suntem interesați de numai primul tip de materiale, pentru că atunci când hidratarea propilenă este formată, de preferință, un astfel de produs.

In Solvarea metoda de mai sus molecule de solvent sunt atașate la solut, obținut nou compus. În chimia organică, în mod avantajos formate în timpul alcoolilor de hidratare, cetone și aldehide, dar există și alte cazuri, cum ar fi formarea de glicoli, dar acestea nu vor fi discutate. De fapt, acest proces este foarte simplu, dar în același timp, este destul de complicată.

mecanismul de hidratare

legătură dublă, așa cum este cunoscut, este format din două tipuri de legături atomice: obligațiuni pi și sigma. Pi-bond rupt după hidratare întotdeauna prima reacție, deoarece este mai puțin puternic (are o energie de legătură mai mică). La ruperea ei formează două orbitali virane ale celor doi atomi de carbon adiacenți care pot forma legături noi. O moleculă de apă care există în soluție sub formă de două particule de ioni de hidroxid și protoni, capabile să alăturare explodat dublă legătură. Care ionul hidroxid este atașat la atomul de carbon central și protonul - la a doua extremă. Astfel, în hidratarea propilenă se formează predominant 1-propanol sau alcool izopropilic. Aceasta este o chestiune foarte importantă, deoarece este posibil să se obțină oxidarea de acetonă, utilizate în cantități mari în lumea noastră. Ni se spune că acesta este format în principal, dar acest lucru nu este adevărat. Trebuie să spun acest lucru: singurul produs format prin hidratarea propilenă, iar acest lucru - alcool izopropilic.

Aceasta, desigur, toate subtilitățile. De fapt, totul poate fi mult mai ușor de descris. Și acum știm cum să scrie un curs de școală a unui proces, cum ar fi hidratarea propilenei.

Reacție: cum se întâmplă

În chimie pentru a desemna totul este simplu: cu ajutorul ecuației de reacție. Această transformare chimică a materiei în discuție poate fi descris în acest fel. Hidratarea propilenei, ecuația reacției este foarte simplă și are loc în două etape. În primul rând de rupere pi-legătura, o parte dintr-un dublu. Apoi, molecula de apă sub formă de două particule de anioni și cationi hidroxid de hidrogen, potrivite pentru molecula de propilenă având timp activă a două locuri libere pentru a forma legături. ion Hidroxizi formează o legătură cu atomul de carbon mai puțin hidrogenate (adică, cu, la care o cantitate minimă de atomi de hidrogen) și un proton, respectiv, - cu extremă rămasă. Astfel, un singur produs: limitând alcoolul monohidric este izopropanol.

Cum de a înregistra un răspuns?

Acum vom învăța cum să scrie limba reacției chimice, care reflectă un proces, cum ar fi hidratarea propilenei. O formulă care este util pentru noi: _CH2 = CH - _CH3. Aceasta este formula materialului de pornire - propena. După cum puteți vedea, are o legătură dublă este indicată prin semnul „=“, iar în acest loc va prisoednyatsya apă, atunci când va avea loc hidratarea propilenei. Ecuația de reacție poate fi scrisă ca: _CH2 = CH - _CH3 + H ₂ O = _CH3 - CH (OH) - _CH3. Gruparea hidroxil din paranteze înseamnă că această parte nu este în planul formulei, și de mai jos sau mai sus. Aici nu putem arăta unghiurile dintre cele trei grupuri, ce se extinde de la atomul de carbon de mijloc, dar spun că acestea sunt aproximativ egale între ele și se completează până la 120 de grade.

În cazul în care este folosit?

Am menționat deja că a obținut în cursul substanței de reacție este utilizată pe scară largă pentru sinteza altor substanțe vitale pentru noi. Este foarte similar ca structură cu acetonă, de care diferă numai prin faptul că în loc de picioare acolo keto gidroksogrupp (adică, un atom de oxigen legat printr-o legătură dublă la un atom de azot). După cum se știe, acetonă în sine este utilizat în lacuri și solvenți, dar , în plus, este utilizat ca reactant pentru sinteza ulterioară a mai multor substanțe complexe , cum sunt poliuretani, rășini epoxidice, anhidrida acetică , și așa mai departe.

reacție producând acetonă

Considerăm că este util să se descrie transformarea alcoolului izopropilic, acetonă, mai ales că această reacție nu este atât de complicată. Pentru a începe, propanol și se evaporă la 400-600 grade Celsius oksilyayut oxigen la un catalizator special. Un produs foarte pur este obținut prin realizarea reacției într-o plasă de argint.

ecuaţia reacției

Nu vom intra în detalii privind mecanismul de reacție pentru oxidarea propanol în acetonă, deoarece este foarte complex. Limiteze ecuație convențională de conversie chimică: _CH3 - CH (OH) - _CH3 + O ₂ = _CH3 - C (O) - _CH3 + H ₂ O. După cum se arată în schema toate destul de simplu, dar este necesar să se meargă mai adânc în proces, și ne vom confrunta cu o serie de dificultăți.

concluzie

Deci am demontat procesul de hidratare propilenă și ecuația pentru reacția studiată și mecanismul producerii acestuia. Luata in considerare principiile tehnologice sunt baza proceselor reale ce au loc în industrie. După cum sa dovedit, ei nu sunt foarte complexe, dar au un beneficiu real pentru viața noastră de zi cu zi.