Hej tamo! Kao etilen dobavljač, često se pitam o tome kako etilen reagira sa dušičnom kiselinom. To je prilično zanimljiva tema i uzbuđena sam što podijelim šta znam s vama.
Prvo, razgovarajmo malo o etilentu. Etilen je ključna petrohemijska sirovina. Više detalja možete pronaći na ovoj stranici:Petrohemijska sirovina Etilen. Bezbojan je plin sa slatkim mirisom. Hemijski ima dvostruku vezu između dva atoma ugljika, što ga čini prilično reaktivnim. Tu je i visoka - čistoća etilena, a možete saznati više o tome ovdje:Etilen visoke čistoće. CAS broj za etilen je 74 - 85 - 1, a ako želite znati više o tome, pogledajte ovu vezu:Etilen CAS 74 - 85 - 1.
Sada, idemo u reakciju između etilene i dušične kiseline. Reakcija između etilene i dušične kiseline nije jednostavna, a može se razlikovati ovisno o reakcijskim uvjetima, poput temperature, koncentracije dušične kiseline i prisutnosti katalizatora.
Mehanizmi reakcije
Pod blagim uslovima
Pod blagim uvjetima, etilen može proći nitracijsku reakciju sa dušičnom kiselinom. Azotna kiselina ($ hNO_3 $) je jaki oksidantizam. Kad etilen ($ C_2H_4 $) reagira sa dušičnom kiselinom, dvostruka veza u etilenu je mjesto napada. Reakcija počinje kada se elektrofilni nitronium ion ($ no_2 ^ + $) na napadu atričke kiseline - bogata dvostruka veza etilena.
Nitronijum-ion formiran je na sljedeći način. U koncentriranoj dušičnoj kiselini postoji ravnoteža koja može dovesti do formiranja nitronijum-jona:
[2hno_3 \ desnicalftharpoons no_2 ^ ++ no_3 ^ - + h_2o]
Nitroronijum-jon tada reagira s etilenom da formira srednje karbocation. Reakcija se može predstavljati kao:
[C_2H_4 + NO_2 ^ + \ dessorrow C_2H_4NO_2 ^ +]
Taj se karbokacija tada može reagirati s nitratnim jonom ($ no_3 ^ - $) prisutan u rješenju za formiranje nitro-supstituisanog proizvoda. Na primjer, može se formirati 2 - nitroethanol ako se reakcija dogodi u vodenom mediju. Sveukupna reakcija može se napisati kao:
[C_2H_4 + HNO_3 \ DESTARROW C_2H_5NO_3]
Međutim, ova reakcija nije baš uobičajena u normalnim uvjetima, jer je dušična kiselina snažna oksidirajuća sredstva i teži da oksidiraju etilene, a ne samo nitrit.
Pod oštrim uvjetima
Pod oštrim uvjetima, poput visokih temperatura i koncentrirane dušične kiseline, etilena je oksidirana dušičnom kiselinom. Dvostruka veza u etilenu je slomljena, a atomi ugljika su oksidirani za formiranje različitih oksidacijskih proizvoda.
Etilen se može oksidirati u ugljični dioksid i vodu. Sveukupna reakcija može se napisati kao:
[C_2H_4 + 6hno_3 \ dessorrow 2CO_2 + 6NO_2 + 4H_2O]
Ova reakcija je vrlo egzotermična, što znači da oslobađa veliku količinu topline. U stvari, može biti sasvim opasno ako se ne pravilno kontrolira jer se toplota oslobodi može uzrokovati da reakcija postane nekontrolirana i potencijalno dovesti do eksplozije.
Čimbenici koji utiču na reakciju
Koncentracija dušične kiseline
Koncentracija dušične kiseline igra ogromnu ulogu u reakciji. Razrijeđivanje dušične kiseline manje je vjerovatno da će u potpunosti oksidirati etilen. Još uvijek može reagirati na formiranje nitro - supstituisanih proizvoda kao što je gore opisano. S druge strane, koncentrirana dušična kiselina je mnogo jači oksidantizam. Ima višu tendenciju da razbije ugljik - ugljik dvostruko vezanje u etilen i oksidira atome ugljika u veću oksidacijsku stanja.
Temperatura
Temperatura takođe utiče na reakciju. Na nižim temperaturama, stopa reakcije je sporija, a formiranje nitro - supstituisanih proizvoda je vjerovatnije. Kako se temperatura povećava, reakcija postaje nasilnija, a oksidacija etilena u ugljični dioksid i voda postaje dominantna reakcija.
Prisutnost katalizatora
Neki katalizatori mogu utjecati na reakciju. Na primjer, metalni katalizatori poput bakra ili srebra mogu ubrzati reakciju i mogu promijeniti i put reakcijskog puta. Oni mogu pomoći u formiranju određenih proizvoda olakšavanjem formiranja reaktivnih intermedijara.
Industrijske aplikacije
Reakcija između etilene i dušične kiseline nema mnogo direktnih velikih - industrijskih aplikacija. Međutim, proizvodi formirani iz ovih reakcija mogu biti korisni u drugim industrijama.
Na primjer, NITRO - supstituirani proizvodi poput 2 - Nitroethanol mogu se koristiti kao otapala ili kao intermedijari u sintezi drugih organskih spojeva. Oksidacijski proizvodi poput ugljičnog dioksida mogu se koristiti u industriji hrane i pića za karbonizacijske svrhe.
Sigurnosna razmatranja
Rad sa etilenskom i dušičnom kiselinom izuzetno je opasan. Etilen je zapaljiv plin, a dušična kiselina je jaki oksidantizam. Kada reagiraju, posebno u teškim uvjetima, reakcija može biti eksplozivna.
Pri rukovanje tim hemikalijama moraju se poduzeti pravilne sigurnosne mjere. To uključuje rad u dobrom - ventiliranom području, noseći odgovarajuću osobnu zaštitnu opremu poput rukavica, naočala i laboratorijskih kaputa. Reakcija treba izvesti u kontroliranom okruženju, poput haube za dim i pod nadzorom obučenog osoblja.
Zaključak
Zaključno, reakcija između etilene i dušične kiseline je složena i ovisi o različitim faktorima. Bilo da se radi o nitracijskoj reakciji pod blagim uvjetima ili reakcijom oksidacije u teškim uvjetima, razumijevanje mehanizama reakcije presudno je za sigurnosne i potencijalne industrijske primjene.
Ako ste na tržištu za visoko kvalitetnu etilenu za svoje industrijske potrebe, tu sam da pomognem. Bilo da radite istraživanje o hemijskim reakcijama poput one o kojoj smo razgovarali ili imamo na umu druge aplikacije, možemo vam pružiti etilenu koja vam je potrebna. Slobodno posegnuti za nama za citat ili da razgovaramo o vašim specifičnim zahtevima. Uvijek smo sretni što razgovaramo o tome kako se naša etilena može uklopiti u vaše projekte.
Reference
- Atins, PW, & de Paula, J. (2014). Fizička hemija za životne nauke. Oxford University Press.
- McMurry, J. (2012). Organska hemija. Brooks / Cole Cengage učenje.
- Carey, Fa, & Sundberg, RJ (2007). Napredna organska hemija: dio A: Struktura i mehanizmi. Springer.