Vitu vya kikaboni huchukua nafasi muhimu katika maisha yetu. Wao ni sehemu kuu ya polima zinazozunguka kila mahali: hizi ni mifuko ya plastiki, na mpira, pamoja na vifaa vingine vingi. Polypropen sio hatua ya mwisho katika safu hii. Pia hupatikana katika nyenzo mbalimbali na hutumiwa katika tasnia kadhaa kama vile ujenzi, matumizi ya nyumbani kama nyenzo ya vikombe vya plastiki, na mahitaji mengine madogo (lakini sio ya kiviwanda). Kabla ya kuzungumza juu ya mchakato kama vile uingizwaji wa propylene (shukrani ambayo, kwa njia, tunaweza kupata pombe ya isopropili), wacha tugeuke kwenye historia ya ugunduzi wa dutu hii muhimu kwa tasnia.
Historia
Kwa hivyo, propylene haina tarehe ya kufunguliwa. Walakini, polima yake - polypropen - iligunduliwa mnamo 1936 na mwanakemia maarufu wa Ujerumani Otto Bayer. Bila shaka, ilijulikana kinadharia jinsi nyenzo hizo muhimu zingeweza kupatikana, lakini haikuwezekana kufanya hivyo kwa mazoezi. Hili liliwezekana tu katikati ya karne ya ishirini, wakati wanakemia wa Kijerumani na Kiitaliano Ziegler na Natt waligundua kichocheo cha upolimishaji wa hidrokaboni isokefu (kuwa na bondi moja au zaidi nyingi), ambayobaadaye waliita kichocheo cha Ziegler-Natta. Hadi wakati huo, haikuwezekana kabisa kufanya mmenyuko wa upolimishaji wa vitu kama hivyo kuendelea. Athari za polycondensation zilijulikana, wakati, bila hatua ya kichocheo, vitu viliunganishwa kwenye mlolongo wa polymer, na kutengeneza bidhaa. Lakini haikuwezekana kufanya hivi kwa kutumia hidrokaboni zisizojaa.
Mchakato mwingine muhimu unaohusishwa na dutu hii ulikuwa utiririshaji wake. Propylene katika miaka ya mwanzo wa matumizi yake ilikuwa nyingi sana. Na yote haya ni kutokana na mbinu za kurejesha propene zuliwa na makampuni mbalimbali ya usindikaji wa mafuta na gesi (hii wakati mwingine pia huitwa dutu iliyoelezwa). Wakati mafuta yalipopasuka, ilikuwa bidhaa ya ziada, na ilibainika kuwa derivative yake, pombe ya isopropyl, ndio msingi wa muundo wa vitu vingi muhimu kwa wanadamu, kampuni nyingi, kama vile BASF, ziliweka hati miliki ya njia yao ya kuitengeneza. na kuanza kufanya biashara kwa wingi kiwanja hiki. Unyunyizaji wa propylene ulijaribiwa na kutumika kabla ya upolimishaji, ndiyo maana asetoni, peroksidi hidrojeni, isopropylamine zilianza kuzalishwa kabla ya polypropen.
Mchakato wa kutenganisha propene kutoka kwa mafuta ni ya kuvutia sana. Ni kwake yeye sasa tunageukia.
Mgawanyo wa propylene
Kwa kweli, katika maana ya kinadharia, njia kuu ni mchakato mmoja tu: pyrolysis ya mafuta na gesi zinazohusiana. Lakini utekelezaji wa kiteknolojia ni bahari tu. Ukweli ni kwamba kila kampuni inajitahidi kupata njia ya kipekee na kuilinda.hati miliki, na makampuni mengine kama hayo pia yanatafuta njia zao wenyewe za bado kuzalisha na kuuza propene kama malighafi au kuigeuza kuwa bidhaa mbalimbali.
Pyrolysis ("pyro" - fire, "lysis" - damage) ni mchakato wa kemikali wa kuvunja molekuli changamano na kubwa kuwa ndogo chini ya ushawishi wa halijoto ya juu na kichocheo. Mafuta, kama unavyojua, ni mchanganyiko wa hidrokaboni na ina sehemu nyepesi, za kati na nzito. Ya kwanza, uzito wa chini wa Masi, propene na ethane hupatikana wakati wa pyrolysis. Utaratibu huu unafanywa katika tanuri maalum. Kwa makampuni ya juu zaidi ya viwanda, mchakato huu ni tofauti kiteknolojia: baadhi hutumia mchanga kama carrier wa joto, wengine hutumia quartz, wengine hutumia coke; unaweza pia kugawanya tanuu kulingana na muundo wao: kuna neli na za kawaida, kama zinavyoitwa, vinu.
Lakini mchakato wa pyrolysis hufanya iwezekanavyo kupata propene safi isiyotosheleza, kwani, pamoja na hayo, idadi kubwa ya hidrokaboni huundwa hapo, ambayo lazima itenganishwe kwa njia zinazotumia nishati. Kwa hiyo, ili kupata dutu safi zaidi kwa hydration inayofuata, dehydrogenation ya alkanes pia hutumiwa: kwa upande wetu, propane. Kama vile upolimishaji, mchakato hapo juu haufanyiki tu. Mgawanyiko wa hidrojeni kutoka kwa molekuli ya hidrokaboni iliyojaa hutokea chini ya hatua ya vichocheo: oksidi tatu za kromiamu na oksidi ya alumini.
Vema, kabla ya kuendelea na hadithi ya jinsi mchakato wa uwekaji maji hutokea, hebu tugeukie muundo wa hidrokaboni yetu isiyo na saturated.
Vipengele vya muundo wa propylene
Propene yenyewe ni mwanachama wa pili pekee wa mfululizo wa alkene (hidrokaboni zilizo na bondi mbili mbili). Kwa upande wa wepesi, ni ya pili kwa ethylene (ambayo, kama unaweza kudhani, polyethilini imetengenezwa - polima kubwa zaidi ulimwenguni). Katika hali yake ya kawaida, propene ni gesi, kama vile "jamaa" kutoka kwa familia ya alkane, propane.
Lakini tofauti muhimu kati ya propani na propene ni kwamba ya pili ina uhusiano maradufu katika utungaji wake, ambayo hubadilisha kwa kiasi kikubwa sifa zake za kemikali. Inakuruhusu kuambatisha vitu vingine kwenye molekuli ya hidrokaboni isiyojaa, kusababisha misombo yenye sifa tofauti kabisa, mara nyingi ni muhimu sana kwa sekta na maisha ya kila siku.
Ni wakati wa kuzungumza kuhusu nadharia ya majibu, ambayo, kwa hakika, ndiyo mada ya makala haya. Katika sehemu inayofuata, utajifunza kwamba unyevu wa propylene huzalisha moja ya bidhaa muhimu zaidi za viwanda, pamoja na jinsi mmenyuko huu hutokea na ni nini nuances ndani yake.
Nadharia ya Umwagiliaji
Kwanza, hebu tugeukie mchakato wa jumla zaidi - utatuzi - ambao pia unajumuisha majibu yaliyoelezwa hapo juu. Huu ni mabadiliko ya kemikali, ambayo yanajumuisha kuongeza ya molekuli za kutengenezea kwa molekuli za solute. Wakati huo huo, wanaweza kuunda molekuli mpya, au kinachojulikana kama solvates, chembe zinazojumuisha molekuli ya solute na kutengenezea iliyounganishwa na mwingiliano wa umeme. Tunavutiwa tuaina ya kwanza ya dutu, kwa sababu wakati wa uhamishaji wa propylene, bidhaa kama hiyo huundwa zaidi.
Wakati wa kutengenezea kwa njia iliyoelezwa hapo juu, molekuli za kutengenezea huambatishwa kwenye soluti, kiwanja kipya hupatikana. Katika kemia ya kikaboni, uwekaji maji mara nyingi hutengeneza alkoholi, ketoni, na aldehidi, lakini kuna visa vingine vichache, kama vile kuunda glycols, lakini hatutazigusa. Kwa kweli, mchakato huu ni rahisi sana, lakini wakati huo huo ni ngumu sana.
Mfumo wa unyevu
Bondi mbili, kama unavyojua, ina aina mbili za muunganisho wa atomi: pi- na sigma-bondi. Pi-bond daima ni ya kwanza kuvunja wakati wa mmenyuko wa unyevu, kwa kuwa ni chini ya nguvu (ina nishati ya chini ya kumfunga). Inapovunjika, obiti mbili zilizo wazi huundwa kwenye atomi mbili za kaboni zilizo karibu, ambazo zinaweza kuunda vifungo vipya. Masi ya maji ambayo iko katika suluhisho kwa namna ya chembe mbili: ioni ya hidroksidi na protoni, ina uwezo wa kujiunga pamoja na kifungo kilichovunjika mara mbili. Katika kesi hiyo, ioni ya hidroksidi inaunganishwa na atomi ya kaboni ya kati, na protoni - kwa pili, kali. Kwa hivyo, wakati wa uhamishaji wa propylene, propanol 1, au pombe ya isopropyl, huundwa sana. Hii ni dutu muhimu sana, kwani wakati ni oxidized, acetone inaweza kupatikana, ambayo hutumiwa sana katika ulimwengu wetu. Tulisema kwamba imeundwa kwa kiasi kikubwa, lakini hii sio kweli kabisa. Lazima niseme hivi: bidhaa pekee inayoundwa wakati wa unyunyizaji wa propylene, na hii ni pombe ya isopropili.
Hii, bila shaka, ni hila zote. Kwa kweli, kila kitu kinaweza kuelezewa rahisi zaidi. Na sasa tutajua jinsi mchakato kama vile unyevu wa propylene unavyorekodiwa katika kozi ya shule.
Maoni: jinsi inavyotokea
Katika kemia, kila kitu kwa kawaida huashiriwa kwa urahisi: kwa usaidizi wa milinganyo ya majibu. Kwa hivyo mabadiliko ya kemikali ya dutu inayojadiliwa inaweza kuelezewa kwa njia hii. Uboreshaji wa propylene, ambao usawa wa majibu ni rahisi sana, unaendelea katika hatua mbili. Kwanza, dhamana ya pi, ambayo ni sehemu ya mara mbili, imevunjwa. Kisha molekuli ya maji kwa namna ya chembe mbili, anion hidroksidi na cation hidrojeni, inakaribia molekuli ya propylene, ambayo kwa sasa ina maeneo mawili ya wazi kwa ajili ya malezi ya vifungo. Ioni ya hidroksidi huunda dhamana na atomi ya kaboni isiyo na hidrojeni (yaani, na ile ambayo atomi chache za hidrojeni zimeunganishwa), na protoni, kwa mtiririko huo, na uliobaki uliobaki. Kwa hivyo, bidhaa moja hupatikana: isopropanol ya pombe ya monohydric iliyojaa.
Jinsi ya kurekodi maoni?
Sasa tutajifunza jinsi ya kuandika katika lugha ya kemikali athari inayoakisi mchakato kama vile unyunyizaji wa propylene. Fomula tunayohitaji ni: CH2 =CH - CH3. Hii ni formula ya dutu ya awali - propene. Kama unaweza kuona, ina dhamana mara mbili, iliyowekwa alama "=", na hapa ndipo maji yataongezwa wakati propylene imejaa maji. Mlinganyo wa majibu unaweza kuandikwa kama hii: CH2 =CH - CH3 + H2O=CH 3 - CH(OH) - CH3. Kundi la hidroksili katika mabano ina maanakwamba sehemu hii haiko katika ndege ya fomula, lakini chini au juu. Hapa hatuwezi kuonyesha pembe kati ya vikundi vitatu vinavyoenea kutoka atomi ya kati ya kaboni, lakini tuseme kwamba ni takriban sawa na kila mmoja na hufanya digrii 120.
Inatumika wapi?
Tayari tumesema kwamba dutu iliyopatikana wakati wa majibu hutumiwa kikamilifu kwa usanisi wa dutu nyingine muhimu. Inafanana sana katika muundo wa acetone, ambayo inatofautiana tu kwa kuwa badala ya kikundi cha hydroxo kuna kikundi cha keto (yaani, atomi ya oksijeni iliyounganishwa na dhamana mbili kwa atomi ya nitrojeni). Kama unavyojua, asetoni yenyewe hutumiwa katika vimumunyisho na varnish, lakini, kwa kuongeza, hutumiwa kama kitendanishi kwa usanisi zaidi wa vitu changamano, kama vile polyurethanes, resini za epoxy, anhidridi ya asetiki, na kadhalika.
Matikio ya uzalishaji wa asetoni
Tunafikiri itakuwa muhimu kuelezea mabadiliko ya pombe ya isopropili kuwa asetoni, hasa kwa vile mmenyuko huu sio ngumu sana. Kuanza, propanol huvukiza na kuoksidishwa na oksijeni kwa digrii 400-600 Celsius kwenye kichocheo maalum. Bidhaa safi kabisa hupatikana kwa kutekeleza majibu kwenye wavu wa fedha.
Mlingano wa majibu
Hatutaelezea kwa undani utaratibu wa mmenyuko wa uoksidishaji wa propanoli hadi asetoni, kwa kuwa ni changamano sana. Tunajiwekea kikomo kwa mlingano wa kawaida wa mageuzi ya kemikali: CH3 - CH(OH) - CH3 + O2=CH3 - C(O) - CH3 +H2O. Kama unavyoona, kila kitu ni rahisi sana kwenye mchoro, lakini inafaa kutafakari katika mchakato, na tutakumbana na matatizo kadhaa.
Hitimisho
Kwa hivyo tulichanganua mchakato wa unyunyizaji wa propylene na tukasoma mlingano wa majibu na utaratibu wa kutokea kwake. Kanuni za kiteknolojia zinazozingatiwa ndizo msingi wa michakato halisi inayotokea katika uzalishaji. Kama ilivyotokea, sio ngumu sana, lakini yana faida halisi kwa maisha yetu ya kila siku.
