Reja: Sho’rtan gaz kimyo majmuasi

Muallif L.A. Tsvetkov
Etilen ishlab chiqarishning eng qulay va keng tarqalgan laboratoriya usuli bu etil spirti aralashmasini konsentrlangan sulfat kislota bilan isitishdir. Biroq, dastlab spirtning kislota bilan o'zaro ta'siri ester hosil bo'lishiga olib keladi, keyin qizdirilganda etilen va sulfat kislotaga parchalanadi:
Shunday qilib, sulfat kislota reaktsiyani tark etadi, ya'ni. katalizator vazifasini bajaradi.
Etilen ishlab chiqarish reaksiya tenglamasi talabalarga faqat umumlashtirilgan shaklda berilgan:

Etilenning hosildorligini oshirish va shu bilan u bilan barcha tajribalar spirtli ichimliklarni tejamkorlik bilan o'tkazilishini ta'minlash uchun quyidagilarni hisobga olish kerak.
Etilen, yuqorida ko'rsatilganidek, sulfat kislotaning (etilsulfat kislota) kislotali etil efiridan hosil bo'ladi. Agar spirtning hammasi esterifikatsiya reaktsiyasiga kirmasa, unda aralashma qizdirilganda, u etilen bilan birga distillangan bo'ladi, ya'ni. reaktsiyaga yo'qoladi. Esterifikatsiya reaktsiyasi, ma'lumki, teskari bo'lib, spirt va sulfat kislotaning teng molekulyar nisbatida, efirga qo'shimcha ravishda, aralashmada ma'lum miqdordagi spirt va kislota bo'ladi. Muvozanatni efir hosil bo'lishiga yo'naltirish va spirtni to'liq ishlatish uchun sulfat kislota miqdorini oshirish kerak. Tajriba shuni ko'rsatadiki, kislota miqdori ortishi bilan boshida esterlangan spirt miqdori sezilarli darajada oshadi va kislota va spirt miqdorining nisbati taxminan 3: 1 ga etganidan keyin u biroz ortadi. Shuning uchun, agar 1 mol (46 g) spirt uchun 3 mol (3 o 98 \u003d 294 g) sulfat kislota olinsa yoki 1 hajm uchun konsentrlangan sulfat kislotaning taxminan uch baravar miqdori olinsa, amalda eng yaxshi natijalarga erishiladi. spirtli ichimliklar. Bunday holda, spirt katta darajada esterlanadi, uning yo'qotishlari juda kichik bo'ladi va etilenning unumi ortadi.
Ester parchalanishi bilan kislota konsentratsiyasi ortadi va undan ko'p sharoitlar paydo bo'ladi to'liq foydalanish spirtli ichimliklar yaxshilanadi. Reaksiya ko'p ko'piksiz va kuchli zarbalarsiz davom etishi uchun aralashmaga bir xil qaynatishni ta'minlaydigan singan shisha yoki chinni chiplari qo'shiladi.
Ko'rgazmali eksperiment quyidagi tarzda amalga oshiriladi. 300-500 ml sig'imli kolbaga 20 ml etil spirti quyiladi va asta-sekin 60 ml konsentrlangan sulfat kislota qo'shiladi. Aralash chayqatiladi va suv oqimida sovutiladi. Keyin chinni bo'laklari quyiladi, kolba drenaj trubkasi bilan tiqin bilan mahkam yopiladi va konsentrlangan sulfat kislota va 10% ishqor eritmasi bilan yuvish idishlari (afzalroq Tishchenko shishalari) biriktiriladi. Shisha kolbaga gidroksidi bilan biriktirilgan, gazni yig'ish uchun suv hammomiga tushiriladi:

Kolba asbest panjara ustidagi stendga yoki qum hammomiga o'rnatiladi va odatdagidek qurilmani oqish uchun tekshirgandan so'ng u yoki bu tarzda isitiladi. Dastlab, etil efir (140 ° C) hosil bo'lishi uchun "osta" ni tezda kesib o'tish uchun isitish juda intensiv amalga oshiriladi, so'ngra etilen ajralib chiqa boshlaganda, u bir xil gaz oqimini saqlab, sekin isitiladi va, iloji bo'lsa, ko'pikni oldini olish.
Probirkadagi gaz namunasi qurilmadan havo to‘liq chiqarib yuborilganligini ko‘rsatsa, etilen yuqorida ta’riflanganidek silindrlarga va gazometrga yig‘iladi yoki bevosita tajribalar uchun ishlatiladi: uni chiqish trubkasi, brom suvi yondiradi. orqali ham o'tadi va hokazo. Reaksiyani to'xtatish uchun vannadan gaz chiqarish trubkasini olib tashlang, yuvish idishlarini kolbadan ajratib oling va shundan keyingina isitishni to'xtating. Ko'p miqdorda etilen olishda (masalan, bir nechta sinflarda o'tkazilgan tajribalar uchun gazometrni to'ldirishda) moddalarning dastlabki aralashmasidan ko'proq olinishi kerak.
Laboratoriya tajribasi sifatida o'rnatish uchun tajribani juda soddalashtirish mumkin. Stendga mahkamlangan probirkaga 1 ml etil spirti quyiladi va ehtiyotkorlik bilan 3 ml konsentrlangan sulfat kislota yopishtiriladi. Bir necha chinni donalari qo'shiladi va trubka tiqin bilan yopiladi, unga kartrij ohaki bo'lgan kaltsiy xlorid naychasining tor uchi kiritiladi (oltingugurt va uglerod oksidlarini ushlab turish uchun). Kaltsiy xlorid trubasining keng uchi gaz chiqarish trubkasi bo'lgan tiqin bilan yopiladi, uning uchiga rezina shlang kiyiladi. Naychaning tarkibi muloyimlik bilan isitiladi. Probirkadan havoni siqib chiqarish uchun zarur bo'lgan vaqt kutilgandan so'ng, etilen siljish printsipiga ko'ra boshqa probirkaga yig'iladi yoki brom yoki kaliy permanganatning reaksiya eritmasiga o'tkaziladi.
19-asrning o'rtalarida boshlangan etilen ishlab chiqarish va uning xususiyatlarini o'rganish bugungi kunda etilen eng mashhur organik birikma ekanligiga olib keldi. Uning jahon ishlab chiqarishi 2006 yilda 109 million tonnadan ortiqni tashkil etdi. Bugungi kunda etilen ishlab chiqarish rivojlanishda davom etmoqda. 2010 yilga kelib, u 55 mamlakatda kamida 117 kompaniya tomonidan ishlab chiqarilgan. Etilen yuqori va ishlab chiqarishda xom ashyo sifatida ishlatiladi past bosim, turli komonomerlar bilan sopolimerlanish jarayonida olingan savilen va boshqa polimer materiallar. Bundan tashqari, etilbenzol va stirol, etilen oksidi, vinilxlorid, vinil asetat, sirka kislotasi va etilen glikol ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Etilen nishonlarining o'sishiga nima sabab bo'ldi? Asosan polimer materiallari bozorini kengaytirish orqali. Polietilenlar har xil turlari dunyodagi etilen ishlab chiqarishning yarmidan ko'pini iste'mol qiladi. Ushbu polimer material dunyodagi eng ko'p ishlatiladigan plastmassa hisoblanadi. Undan turli maqsadlar uchun plyonkalar tayyorlanadi. Oligomerizatsiya (qisqa polimer zanjirlarini hosil qilish) natijasida olingan chiziqli alfa-olefinlar prekursorlar, yuvish vositalari, plastifikatorlar, sintetik moddalar sifatida ishlatiladi. moylash materiallari, qo'shimchalar, shuningdek, polietilen ishlab chiqarishda komonomerlar sifatida. Etilendan foydalanishning yana bir muhim yo'nalishi sirt faol moddalar va yuvish vositalarini ishlab chiqarishda asosiy xom ashyo bo'lgan etilen oksidini olish uchun uning oksidlanishidir. Etilen oksidi hidratsiyaga uchraydi, buning natijasida u keng qo'llaniladi avtomobil antifrizi.
Ixtiro selektiv gidrogenlash jarayonining variantlariga tegishli. Variantlardan biri piroliz benzini tarkibidagi diolefinlar va oltingugurt birikmalarini tanlab gidrogenatsiyalashni o'z ichiga oladi. manba material, diolefinlarning ma'lum konsentratsiyasi va organik oltingugurt birikmalarining ma'lum konsentratsiyasi bilan tavsiflanadi. Bundan tashqari, ushbu usul quyidagilarni o'z ichiga oladi: boshlang'ich material sifatida belgilangan piroliz benzinini o'z ichiga olgan uglevodorodlar oqimini, yuqori faol gidrotozalash katalizatori bilan yuklangan va selektiv gidrogenatsiya ostida ishlaydigan gidrotozalash reaktsiya bosqichining bir qismiga ega bo'lgan reaktorga etkazib berish. Belgilangan uglevodorod oqimi ko'rsatilgan yuqori faollikdagi gidrotozalash katalizatori bilan aloqa qiladigan sharoitlarda, bunda belgilangan selektiv gidrogenlash shartlari belgilangan reaktorga kirishda 100 ° C dan 260 ° C gacha bo'lgan haroratni o'z ichiga oladi. reaktordagi bosim 10 bar abs dan. 100 bargacha abs. va xom ashyoning o'rtacha soatlik ovqatlanish tezligi 0,2 dan 40 h-1 gacha; ko'rsatilgan reaktordan diolefinlar kontsentratsiyasining kamayishi va oltingugurt birikmalarining konsentratsiyasining kamayishi bilan tavsiflangan oqava suv oqimini yo'naltirish; ko'rsatilgan reaktor oqava suvini ko'rsatilgan reaktor oqava suvining bir qismiga va ko'rsatilgan reaktor oqava suvining qolgan qismiga bo'lish; va ko'rsatilgan reaktor oqava suvining ma'lum qismini qayta ishlash oqimi sifatida reaktorga berish, bunda ko'rsatilgan qayta ishlash oqimining ko'rsatilgan uglevodorod oqimiga og'irlik nisbati 1:1 dan katta, bunda ko'rsatilgan diolefin kontsentratsiyasi og'irlikning 3% dan yuqori bo'ladi. diolefin kontsentratsiyasi og'irligi bo'yicha millionga 10 qismdan kam bo'lsa va unda organik oltingugurt birikmalarining belgilangan konsentratsiyasi 50 kilogramm qismidan ortiq bo'lsa va organik oltingugurt birikmalarining belgilangan kamaytirilgan konsentratsiyasi og'irlik bo'yicha million uchun 3 qismdan kam bo'lsa va unda ko'rsatilgan reaktorning chiqishidagi reaktordan ko'rsatilgan oqava suv kamida 90 og'irlikdagi aromatik birikmalar bilan tavsiflanadi. reaktorga kirishda aromatik birikmalarning tarkibi bo'yicha. Ixtirodan foydalanish yuqori reaktiv komponentlarning polimerizatsiyasini va boshlang'ich material sifatida piroliz benzinining aromatik birikmalarining to'yinganligini minimallashtirishga imkon beradi. 2 n. va 11 z.p. f-ly, 2 tab., 2 kasal.
Etilen yoki eten xira muskat yong'og'i va shirin hidli rangsiz yonuvchi gazdir. Uning kimyoviy formulasi C2H4. Eten - qo'shni uglerod atomlari o'rtasida bitta qo'sh aloqaga ega bo'lgan eng oddiy alken). Molar massasi - 28,05 g / mol. Erish nuqtasi -169,2 ° S, qaynash nuqtasi -103,7 ° S. Yonish nuqtasi - -136 ° S, o'z-o'zidan yonish - +542,8 ° S. 1680 yilda I. Bercher (nemis shifokori va kimyogari) vitriol moyiga ta'sir qilganda vino spirtidan (o'sha paytda u birinchi bo'lib etilenni olgan edi) etil spirti. 1860 yilda etilenning tuzilish formulasi A. M. Butlerov tomonidan metilen yodidning mis bilan reaksiyaga kirishishi natijasida yaratilgan. Bu gaz havodan bir oz engilroq, suvda yomon eriydi, lekin organik erituvchilarda yaxshi eriydi.