이봐! 에틸렌 공급 업체로서, 나는 종종 에틸렌이 질산과 어떻게 반응하는지에 대해 물었다. 그것은 꽤 흥미로운 주제이며, 내가 아는 것을 당신과 공유하게되어 기쁩니다.
먼저, 에틸렌에 대해 조금 이야기합시다. 에틸렌은 중요한 석유 화학 원료입니다. 이 페이지에서 자세한 내용은 다음과 같습니다.석유 화학 원료 에틸렌. 달콤한 냄새가 나는 무색 가스입니다. 화학적으로, 그것은 두 탄소 원자 사이에 이중 결합을 가지므로 상당히 반응합니다. 고도의 순도 에틸렌도 있습니다. 여기에서 자세히 알아볼 수 있습니다.고순도 에틸렌. 에틸렌의 CAS 번호는 74-85-1이며, 더 자세히 알고 싶다면이 링크를 확인하십시오.에틸렌 CAS 74-85-1.
이제 에틸렌과 질산 사이의 반응에 들어가자. 에틸렌과 질산 사이의 반응은 간단하지 않으며 온도, 질산의 농도 및 촉매의 존재와 같은 반응 조건에 따라 달라질 수 있습니다.
반응 메커니즘
가벼운 조건에서
가벼운 조건 하에서, 에틸렌은 질산과 질화 반응을 겪을 수있다. 질산 ($ HNO_3 $)은 강한 산화제입니다. 에틸렌 ($ C_2H_4 $)이 질산과 반응 할 때, 에틸렌의 이중 결합은 공격 부위입니다. 반응은 질산의 전자 성 니트로늄 이온 ($ NO_2^+$)이 전자 - 에틸렌의 풍부한 이중 결합을 공격 할 때 시작됩니다.
니트로늄 이온은 다음과 같은 방식으로 형성됩니다. 농축 질산에는 니트로늄 이온의 형성을 유발할 수있는 평형이 있습니다.
[2hno_3 \ rightleftharpoons no_2^++ no_3^-+h_2O]
이어서 니트로늄 이온은 에틸렌과 반응하여 탄수화물 중간체를 형성한다. 반응은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
[C_2H_4+NO_2^+\ RIMERARROW C_2H_4NO_2^+]
이 탄소는 용액에 존재하는 질산염 이온 ($ no_3^ - $)과 반응하여 니트로 치환 된 생성물을 형성 할 수 있습니다. 예를 들어, 반응이 수성 배지에서 발생하는 경우 2- 니트로 에탄올을 형성 할 수있다. 전반적인 반응은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
[C_2H_4+HNO_3 \ RIMERARROW C_2H_5NO_3]
그러나,이 반응은 질산이 강한 산화제이고 질산 질산염이 아니라 에틸렌을 산화시키는 경향이 있기 때문에 정상적인 조건에서는 그다지 흔하지 않다.
가혹한 조건에서
고온 및 농축 질산과 같은 가혹한 조건에서 에틸렌은 질산에 의해 산화됩니다. 에틸렌의 이중 결합은 파손되고, 탄소 원자는 산화되어 다양한 산화 생성물을 형성한다.
에틸렌은 이산화탄소 및 물로 산화 될 수 있습니다. 전반적인 반응은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
[C_2H_4+ 6HNO_3 \ RIMERARROW 2CO_2+ 6NO_2+ 4H_2O]
이 반응은 매우 발열 적이므로 많은 양의 열을 방출합니다. 실제로, 방출 된 열이 반응을 통제 할 수 없게 만들고 잠재적으로 폭발로 이어질 수 있기 때문에 제대로 제어되지 않으면 상당히 위험 할 수 있습니다.
반응에 영향을 미치는 요인
질산의 농도
질산의 농도는 반응에서 큰 역할을한다. 희석 질산은 에틸렌을 완전히 산화시킬 가능성이 적습니다. 위에서 설명한 바와 같이 여전히 니트로 - 치환 된 생성물을 형성하기 위해 반응 할 수있다. 반면에, 농축 질산은 훨씬 더 강한 산화제이다. 에틸렌에서 탄소 - 이중 결합을 파괴하는 경향이 높고 탄소 원자를 더 높은 산화 상태로 산화시킨다.
온도
온도는 또한 반응에 영향을 미칩니다. 더 낮은 온도에서는 반응 속도가 느리고 니트로 - 치환 된 제품의 형성이 더 가능성이 높습니다. 온도가 증가함에 따라 반응이 더욱 폭력적이되고 에틸렌의 이산화탄소 및 물 산화가 지배적 인 반응이된다.
촉매의 존재
일부 촉매는 반응에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 구리 또는은과 같은 금속 촉매는 반응 속도를 높이고 반응 경로를 변화시킬 수 있습니다. 그들은 반응성 중간체의 형성을 촉진함으로써 특정 생성물의 형성을 도울 수있다.
산업 응용 분야
에틸렌과 질산 사이의 반응에는 직접적인 대규모 산업 응용 분야가 많지 않습니다. 그러나 이러한 반응에서 형성된 제품은 다른 산업에서 유용 할 수 있습니다.
예를 들어, 2- 니트로 에탄올과 같은 니트로 - 치환 된 생성물은 용매 또는 다른 유기 화합물의 합성에서 중간체로서 사용될 수있다. 이산화탄소와 같은 산화 생성물은 식품 및 음료 산업에서 탄산 목적으로 사용될 수 있습니다.
안전 고려 사항
에틸렌 및 질산으로 작업하는 것은 매우 위험합니다. 에틸렌은 가연성 가스이며 질산은 강한 산화제입니다. 그들이 특히 가혹한 조건에서 반응 할 때, 반응은 폭발 할 수 있습니다.
이러한 화학 물질을 처리 할 때는 적절한 안전 조치를 취해야합니다. 여기에는 우물 통풍구에서 작업하고 장갑, 고글 및 실험실 코트와 같은 적절한 개인 보호 장비를 착용하는 것이 포함됩니다. 반응은 촉촉한 후드와 같은 통제 된 환경과 훈련 된 인원의 감독하에 수행되어야합니다.
결론
결론적으로, 에틸렌과 질산 사이의 반응은 복잡하고 다양한 요인에 의존한다. 가벼운 조건 하에서 질화 반응이든, 가혹한 조건 하에서 산화 반응이든, 반응 메커니즘을 이해하는 것은 안전성 및 잠재적 인 산업 응용 모두에 중요하다.
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참조
- Atkins, PW 및 De Paula, J. (2014). 생명 과학을위한 물리 화학. 옥스포드 대학 출판부.
- McMurry, J. (2012). 유기 화학. Brooks/Cole Cengage Learning.
- Carey, FA, & Sundberg, RJ (2007). 고급 유기 화학 : 파트 A : 구조 및 메커니즘. 뛰는 것.