유기물은우리의 삶. 그것들은 비닐 봉지, 고무 및 기타 많은 재료와 같이 우리를 둘러싸고있는 폴리머의 주요 구성 요소입니다. 폴리 프로필렌은이 행의 마지막 단계가 아닙니다. 그것은 또한 다양한 재료에 포함되어 있으며 건설과 같은 여러 산업에서 사용되며 플라스틱 컵 및 기타 소규모 (생산 규모는 아님)의 재료로 국내에서 사용됩니다. 프로필렌의 수화와 같은 과정에 대해 이야기하기 전에 (그런데 이소 프로필 알코올을 얻을 수 있기 때문에) 산업에 필요한이 물질의 발견 역사로 돌아가 보겠습니다.
역사
따라서 프로필렌에는 개통일이 없습니다.그러나 폴리머 인 폴리 프로필렌은 실제로 1936 년 독일의 유명한 화학자 오토 바이엘에 의해 발견되었습니다. 물론 이러한 중요한 자료를 얻을 수있는 방법은 이론적으로 알려져 있었지만 실제로는 불가능했습니다. 이것은 독일과 이탈리아의 화학자 Ziegler와 Nutt가 나중에 Ziegler-Natta 촉매라고 불리는 불포화 탄화수소 (하나 이상의 다중 결합을 가짐)의 중합을위한 촉매를 발견 한 20 세기 중반에만 가능했습니다. 지금까지는 그러한 물질의 중합 반응을 진행시키는 것이 절대 불가능했습니다. 중축 합 반응은 촉매의 작용없이 물질이 고분자 사슬로 결합되어 부산물을 형성하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이것은 불포화 탄화수소로는 불가능했습니다.
이와 관련된 또 다른 중요한 프로세스물질은 수화였습니다. 처음 사용 된 해에는 프로필렌이 많이있었습니다. 그리고이 모든 것은 프로 펜의 회수를 위해 다양한 석유 및 가스 처리 회사에서 발명 한 방법 때문입니다 (때때로 설명 된 물질이라고도 함). 기름을 부수는 과정에서 부산물이었고 그 유도체 인 이소 프로필 알코올이 인류에게 유용한 많은 물질의 합성의 기초라는 것이 밝혀 졌을 때 BASF와 같은 많은 회사들이 그들의 생산 방법에 대해 특허를 받았습니다. 이 화합물에서 대량 거래를 시작했습니다. 프로필렌 수화는 중합 전에 테스트되고 적용되었으므로 폴리 프로필렌보다 먼저 아세톤, 과산화수소, 이소 프로필 아민이 생산되기 시작했습니다.
오일에서 프로 펜을 분리하는 과정은 매우 흥미 롭습니다. 우리가 이제 돌아설 것은 그에게 있습니다.
프로필렌 분리
사실, 메인의 이론적 의미에서오직 한 가지 방법이 있습니다 : 오일 및 관련 가스의 열분해. 그러나 기술 구현은 바다에 불과합니다. 사실 각 회사는 고유 한 방법을 확보하고 특허로 보호하려고하는 반면, 다른 유사한 회사들도 여전히 프로 펜을 원료로 생산 및 판매하거나 다양한 제품으로 전환 할 수있는 자체 방법을 모색하고 있습니다.
열분해 ( "pyro"-불, "liz"-파괴)-고온과 촉매의 작용으로 복잡하고 큰 분자가 작은 분자로 분해되는 화학적 과정. 아시다시피 오일은 탄화수소의 혼합물이며 경질, 중질 및 중질 분획으로 구성됩니다. 첫 번째부터 열분해에 의해 가장 낮은 분자량, 프로 펜 및 에탄이 얻어집니다. 이 과정은 특수 오븐에서 수행됩니다. 가장 진보 된 제조 회사에서이 프로세스는 기술적으로 다릅니다. 일부는 모래를 열 운반체로 사용하고 다른 일부는 석영을 사용하고 다른 일부는 코크스를 사용합니다. 또한 구조에 따라 용광로를 나눌 수 있습니다. 반응기라고 불리는 관형 및 기존 방식이 있습니다.
그러나 열분해 과정을 통해불충분하게 순수한 프로 펜은 거기에 추가로 엄청난 종류의 탄화수소가 형성되어 에너지 집약적 인 방법을 사용하여 분리되어야하기 때문입니다. 따라서 후속 수화를 위해 더 순수한 물질을 얻기 위해 알칸의 탈수 소화도 사용됩니다. 우리의 경우에는 프로판입니다. 중합과 마찬가지로 위의 과정은 발생하지 않습니다. 포화 탄화수소 분자에서 수소를 제거하는 것은 촉매 작용에 따라 발생합니다 : 3가 크롬 산화물 및 알루미늄 산화물.
수화 과정이 어떻게 이루어지는 지에 대한 이야기로 넘어 가기 전에 불포화 탄화수소의 구조를 살펴 보겠습니다.
프로필렌 구조의 특징
Propen 자체는 시리즈의 두 번째 멤버 일뿐입니다.알켄 (이중 결합이 하나 인 탄화수소). 가벼움 측면에서 에틸렌 다음으로 두 번째입니다. 정상적인 상태에서 프로 펜은 알칸 계열 인 프로판의 "상대"와 같은 기체입니다.
그러나 프로판과 프로판의 근본적인 차이점은후자는 화학적 성질을 근본적으로 변화시키는 이중 결합을 가지고 있다는 사실. 이를 통해 불포화 탄화수소 분자에 다른 물질을 부착하여 완전히 다른 특성을 가진 화합물을 만들 수 있으며, 이는 종종 산업 및 일상 생활에 매우 중요합니다.
반응 이론에 대해 이야기 할 시간입니다.사실,이 기사를 다룬다. 다음 섹션에서는 프로필렌이 수화 될 때 가장 산업적으로 중요한 제품 중 하나가 형성되고이 반응이 어떻게 발생하고 그 뉘앙스가 무엇인지 배웁니다.
수화 이론
우선, 좀 더 일반적인 과정으로 넘어가겠습니다.용 매화-또한 위에서 설명한 반응을 포함합니다. 이것은 용매 분자가 용질 분자에 부착되는 화학적 변형입니다. 동시에, 그들은 정전 기적 상호 작용에 의해 연결된 용해 물질과 용매 분자로 구성된 입자 인 소위 용매화물 (solvates)을 형성 할 수 있습니다. 우리는 첫 번째 유형의 물질에만 관심이 있습니다. 프로필렌의 수화 과정에서 주로 형성되는 제품이기 때문입니다.
위에서 설명한 방식으로 용매 화되면 분자는용매가 용질에 부착되면 새로운 화합물이 얻어집니다. 유기 화학에서는 수화 중에 알코올, 케톤 및 알데히드가 주로 형성되지만 글리콜 형성과 같은 몇 가지 다른 경우가 있지만 우리는 그것들을 다루지 않을 것입니다. 사실,이 과정은 매우 간단하지만 동시에 매우 복잡합니다.
수화 메커니즘
이중 결합은 두 가지로 구성되는 것으로 알려져 있습니다.원자 연결 유형 : p- 및 시그마-결합. 수화 반응의 파이 결합은 덜 강하기 때문에 항상 먼저 끊어집니다 (결합 에너지가 낮음). 그것이 깨지면 두 개의 인접한 탄소 원자에 두 개의 빈 궤도가 형성되어 새로운 결합을 형성 할 수 있습니다. 수산화 이온과 양성자의 두 입자 형태로 용액에 존재하는 물 분자는 깨진 이중 결합을 통해 부착 할 수 있습니다. 이 경우 수산화 이온은 중심 탄소 원자에 부착되고 양성자는 두 번째 극단 원자에 부착됩니다. 따라서 프로필렌이 수화되면 프로판올 1 또는 이소 프로필 알코올이 주로 형성됩니다. 이것은 산화가 우리 세계에서 널리 사용되는 아세톤을 생성 할 수 있기 때문에 매우 중요한 물질입니다. 우리는 그것이 주로 형성되었다고 말했지만 이것은 전적으로 사실이 아닙니다. 나는 이것을 말해야한다 : 프로필렌의 수화 동안 형성되는 유일한 생성물이고 이것은 이소 프로필 알코올이다.
물론 이것은 모든 미묘함입니다. 사실 모든 것을 훨씬 쉽게 설명 할 수 있습니다. 이제 학교 과정에서 프로필렌의 수화와 같은 과정을 기록하는 방법을 알아볼 것입니다.
반응 : 발생 방법
화학에서는 모든 것을 간단히 표시하는 것이 일반적입니다.반응 방정식을 사용합니다. 따라서 논의중인 물질의 화학적 변형은 이러한 방식으로 설명 될 수 있습니다. 반응식이 매우 간단한 프로필렌의 수화는 두 단계로 진행됩니다. 첫째, 이중의 일부인 파이 본드가 끊어졌습니다. 그런 다음 수산화 음이온과 수소 양이온의 두 입자 형태의 물 분자가 현재 결합 형성을 위해 두 개의 빈 자리를 가진 프로필렌 분자에 접근합니다. 수산화 이온은 수소가 덜 함유 된 탄소 원자 (즉, 더 적은 수소 원자가 결합 된 원자)와 결합을 형성하고, 양성자는 나머지 극단 원자와 결합합니다. 따라서 포화 1가 알코올 이소프로판올이라는 단일 생성물이 얻어진다.
반응을 어떻게 기록합니까?
이제 우리는 프로필렌 수화와 같은 과정을 반영하는 반응을 화학 언어로 작성하는 방법을 배웁니다. 우리에게 유용한 공식 : CH2 = CH-CH3... 이것은 원래 물질 인 프로 펜의 공식입니다.보시다시피 "="기호로 표시된 이중 결합을 가지고 있으며이 시점에서 프로필렌이 수화 될 때 물이 부착됩니다. 반응 방정식은 다음과 같이 작성할 수 있습니다. CH2 = CH-CH3 + H2O = CH3 -CH (OH)-CH3... 괄호 안의 수산기는 다음을 의미합니다.이 부분은 공식의 평면에 있지 않고 아래 또는 위에 있습니다. 여기서 우리는 중간 탄소 원자에서 뻗어있는 세 그룹 사이의 각도를 보여줄 수 없지만, 서로 거의 같고 120도에 달한다고 가정 해 봅시다.
어디에 적용됩니까?
우리는 이미 반응 과정에서 얻은 것이물질은 우리에게 중요한 다른 물질의 합성에 적극적으로 사용됩니다. 아세톤과 구조가 매우 유사하며 하이드 록실 그룹 대신 케토 그룹 (즉, 질소 원자에 이중 결합으로 연결된 산소 원자)이 있다는 점에서만 다릅니다. 아시다시피 아세톤 자체는 용제 및 바니시에 사용되지만 또한 폴리 우레탄, 에폭시 수지, 아세트산 무수물 등과 같은 더 복잡한 물질의 추가 합성을위한 시약으로 사용됩니다.
아세톤 생성 반응
변환을 설명하는 것이 유용 할 것이라고 생각합니다.이소 프로필 알코올에서 아세톤으로, 특히이 반응이 그렇게 복잡하지 않기 때문입니다. 우선, 프로판올은 특수 촉매에서 섭씨 400-600도에서 산소와 함께 증발되고 산화됩니다. 반응이은 격자에서 수행 될 때 매우 순수한 생성물이 얻어진다.
반응식
프로판올이 아세톤으로 산화되는 반응 메커니즘은 매우 복잡하기 때문에 자세히 다루지 않겠습니다. 우리는 일반적인 화학적 변환 방정식으로 제한합니다. CH3 -CH (OH)-CH3 + O2 = CH3 -C (O)-CH3 + H2A. 보시다시피 다이어그램에서 모든 것이 매우 간단하지만 프로세스를 자세히 살펴볼 가치가 있으며 많은 어려움에 직면하게됩니다.
결론
그래서 우리는 프로필렌의 수화 과정을 분석하고반응의 방정식과 그 과정의 메커니즘을 연구했습니다. 고려되는 기술 원칙은 생산에서 발생하는 실제 프로세스의 기초가됩니다. 결과적으로 그다지 어렵지는 않지만 일상 생활에 실질적인 이점이 있습니다.
