Ацетон - хемиско училиште
ацетон
безбојна течност со сладок мирис [1]
може да се меша со вода [1] и многу органски растворувачи [2]
500 ml m-3, 1200 mg m-3 [1]
5800 мг кг-1 (орално стаорци) [1]
ацетон (невообичаен ацетон) е вообичаено име за органско-хемиското соединение Пропанон или. Диметил кетон. Ацетон е безбојна течност и се користи како поларен, апротски растворувач и како почетен материјал за многу синтези во органската хемија. Со својата структурна карактеристика на карбонилната група (> C = O), која носи две метил групи, тој е наједноставниот кетон.
Екстракција и презентација
Ацетон за прв пат е произведен во 1606 година од Андреас Либавиус со загревање на оловно (II) ацетат. Во 1661 година Роберт Бојл беше во можност да го освои преку сува дестилација на дрво. [5] До средината на 20 век, ферментацијата на ацетон-бутанол била важен процес за производство на ацетон. Анаеробната бактерија Клостридиум ацетобутиликум се користеше за индустриско производство.
Најважниот процес на производство на ацетон денес е процесот на кумен хидропероксид, кој е познат и како синтеза на фенол Хок:
Овде, бензенот и пропенот прво се претвораат во изопропилбензен (кумен) со алкилација во киселина на Фридел-Крафтс. Ова потоа реагира со кислород во радикална реакција и формира хидропероксид, кој се распаѓа во фенол и ацетон при кисела обработка.
Дехидрогенацијата или оксидехидрогенацијата на изопропанол се изведува како понатамошен процес на производство.
Друг начин да се направи ацетон е да се загрее ацетат на калциум, кој го разложува на ацетон и калциум оксид. (Познато како „дестилација со сол од вар“)
Овој процес се враќа на горенаведената историска синтеза на Либавиус во 1606 година.
карактеристики
Ацетон е безбојна течност со низок вискозитет со карактеристичен мирис, многу запалива и формира експлозивна мешавина со воздух. Точката на вриење при нормален притисок е 56 ° С. Се меша со вода и повеќето органски растворувачи во сите пропорции. Ацетонската молекула покажува кето-енол тавтомеризам; неговата вредност pKa е 20. Ацетонот може да формира и комплексни соединенија со катјони поради неговата поларна карбонилна група.
Соединението формира азеотропски смеси со голем број други растворувачи. Азеотропските композиции и точките на вриење може да се најдат во следната табела. Не се формираат азеотропи со вода, етанол, 1-пропанол, 2-пропанол, n-бутанол, бензен, толуен, етилбензен, диетил етер, етил ацетат и ацетонитрил. [6]
| Азеотропи со разни растворувачи [6] | ||||||||||||
| растворувач | n-пентан | n-хексан | n-хептан | Циклохексан | Метанол | хлороформ | Јаглерод тетрахлорид | Диизопропил етер | Метил ацетат | |||
| Содржина на ацетон | во% | 21-ви | 59 | 90 | 67 | 88 | 22-ри | 89 | 61 | 50 | ||
| точка на вриење | во ° C | 32 | 50 | 56 | 53 | 55 | 64 | 56 | 54 | 55 | ||
Термодинамички својства
Според Антоан, функцијата на притисок на пареа произлегува од log10 (P) = A− (B/(T + C)) (P во шипка, T во K) со A = 4,42448, B = 1312,253 и C = −32,445 im Температурен опсег од 259,2 до 507,6 К [7]
| Стандардна енталпија на формирање | Течност ΔfH 0 Гас ΔfH 0 | 249,4 kJ mol − 1 [8] 18218,5 kJ мол −1 [8] | како течност отколку гасот |
| Енталпија на согорување | Гас ΔcH 0 | 21821,4 kJ mol − 1 [9] | |
| Топлински капацитет | cp | 125,45 J mol −1 K −1 (25 ° C) [10] 75,02 J mol −1 K −1 (25 ° C) [11] | како течност отколку гасот |
| Критична температура | ТЦ | 508,15 К [12] | |
| Критички притисок | компјутер | 47.582 бари [12] | |
| Критична густина | ρc | 4,63 мол·л −1 [12] | |
| Ацентричен фактор | ωc | 0,30653 [13] | |
| Енталпија на фузија | ΔfH 0 | 10,48 kJ mol − 1 [14] | во точката на топење |
| Енталпија на испарување | ΔVH 0 | 29,1 kJ мол − 1 [15] | при нормална точка на вриење на притисок |
Зависноста од температурата на енталпијата на испарување може да се пресмета според равенката ΔVH 0 = A e (−βTr) (1 - Tr) β (ΔVH 0 во kJ/mol, Tr = (T/Tc) намалена температура) со A = 46,95 kJ/mol, β = 0,2826 и Tc = 508,2 K во температурниот опсег помеѓу 298 K и 363 K. [15] Специфичниот топлински капацитет може да се пресмета во температурниот опсег помеѓу 5 ° C и 50 ° C со користење на линеарна функција со cp = 1,337 + 2,7752 · 10 −3 · T (со cp во kJ · kg − 1 · K −1 и T во К). [10]
Функција на притисок на пареа на ацетон
Зависност од температура на топлината на испарување на ацетон
Параметри поврзани со безбедноста
ацетон формира многу запаливи мешавини на пареа-воздух. Соединението има точка на палење под −20 ° C. Опсегот на експлозија е помеѓу 2,5 вол% (60 g/m 3) како долната граница на експлозија (LEL) и 14,3 вол% (345 g/m 3) како горната граница на експлозија (UEL). [16] Корелација на границите на експлозија со функцијата на притисок на пареа резултира во пониска точка на експлозија од −23 ° C и горна точка на експлозија од 8 ° C. Границите на експлозијата зависат од притисокот. Намалувањето на притисокот доведува до намалување на областа на експлозијата. Долната граница на експлозија се менува само малку до притисок од 100 mbar и се зголемува само при притисок под 100 mbar. Горната граница на експлозија се намалува аналогно со падот на притисокот. [17]
| Ограничувања на експлозија под намален притисок (мерено на 100 ° C) [17] | ||||||||||||
| притисок | во мбар | 1013 година | 800 | 600 | 400 | 300 | 250 | 200 | 150 | 100 | 50 | 25-ти |
| Долна граница на експлозија (LEL) | во вол% | 2.2 | 2.2 | 2.3 | 2.3 | 2.4 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | 3.6 | 5,0 |
| во g m −3 | 53 | 53 | 53 | 55 | 57 | 58 | 59 | 61 | 63 | 86 | 119 | |
| Горна граница на експлозија (UEL) | во вол% | 14.3 | 14.0 | 13.7 | 13.4 | 13.2 | 13.1 | 13.1 | 13.1 | 12,5 | 10.3 | 9.0 |
| во g m −3 | 345 година | 338 година | 331 година | 324 година | 319 година | 316 година | 316 година | 316 година | 302 | 249 | 217 година | |
Максималниот притисок на експлозија е 9,7 бари. [16] Ограничената ширина на јазот беше утврдена да биде 1,04 mm (50 ° C). [16] Ова резултира со доделување на експлозивна група IIA. [16] Со минимална енергија на палење од 1,15 mJ, мешавините на пареа-воздух се исклучително запаливи. [18] [19] Температурата на палење е 535 ° С. [16] Затоа, супстанцијата спаѓа во класа на температура Т1. Остриот пад на температурата на палење се забележува под зголемен притисок. [1] Електричната спроводливост е прилично мала со 4,9 · 10 −7 S · m − 1. [20]
| Температури на палење под зголемен притисок [1] | ||||||||||||
| притисок | во кеш | 1 | 2 | 4-ти | 6.8 | 16,5 | ||||||
| Температура на палење | во ° C | 535 година | 345 година | 290 | 265 година | 250 | ||||||
Реакции
Јодирањето на ацетон како класичен пример на кинетика на реакција на псевдо-нула треба да се спомене тука како посебна реакција. Бидејќи само формата на енол може да се јодира, но ацетонот е скоро 100% кетон, концентрацијата на 2-пропенол за време на реакцијата може да се смета како постојана. Неговата двојна врска C = C сега реагира со јод, разделувајќи јодиден јон и формира мезомерен катјонски, кој потоа пренесува протон во јодиден јон. [21]
Воспоставувањето на кето-енол рамнотежа е катализирана со киселина (а исто така и база). Затоа, јодирањето е значително забрзано со добиениот водород јодид (автокатализа). При додавање на база, сепак, се случува реакцијата на јодоформ.
Ацетон реагира во присуство на бензалдехид во алкален раствор и формира дибензалацетон. Реакцијата се одвива според општиот механизам на кондензација на алдол. Исто така, може да се синтетизира бензаланилин - анилин реагира со ацетон во алкалниот раствор, разделувајќи ја водата и формирајќи ја основата на Шиф (азометин). И дибензалацетонот и бензаланилинот се вредни супстанции затоа што имаат многу реактивни двојни врски што можат да бидат нападнати од нуклеофили.
Ако на две молекули на ацетон им е дозволено да се димеризираат на алдол-начин, под влијание на основните реагенси, се формира диацетонски алкохол.
употреба
Ацетонот е почетен материјал за бројни синтези во хемиската индустрија. Главно се користи за производство на полиметил метакрилат (PMMA), попознат како акрилно стакло или плексиглас. За таа цел, ацетонот најпрво се претвора во ацетон цијанохидрин со додавање на водород цијанид, кој лесно се распаѓа од вода во кисела средина (мезомерна стабилизација на двојната врска поради конјугација со тројната врска на нитрилната група). Резултирачкиот 2-метилпропененитрил се претвора во метил метакрилат со додавање на мешавина од концентрирана сулфурна киселина и метанол, која е полимеризирана во акрилно стакло во понатамошен чекор.
Ацетон се користи и како обичен растворувач и средство за екстракција за смоли, масти и масла, колофон, цецелозен ацетат и како средство за отстранување лак и пластично лепило [22]. Исто така се користи за отстранување на контаминација предизвикана од градежна пена, на пример при чистење на пиштоли за пена СТП. Се раствора повеќекратно од својот волумен во етин (ацетилен). Ацетон се користи во многу реакции (додатоци на алдол и кондензации на алдол) во органската хемија.
Во некои земји, ацетонот се додава во мали пропорции (1: 2000 - 1: 5000) на бензинот или дизелот со цел да се постигне поцелосно согорување на горивото.
Во фотохемиското коло, производството на ацетон се користи за конечно чистење на плочката.
Раствори што содржат ацетон се користат во стоматологијата за чистење на подготвени површини на дентин и коренски канали.
биохемија
Ацетон е кетонско тело кое не може да се метаболизира во некоја значителна мерка. Затоа се ослободува преку белите дробови или, во исклучителни случаи, преку урината (ацетонурија, симптом на дијабетес мелитус). Други кетонски тела се ацетилацетон и хидроксиметил бутират. Овие можат да бидат обработени во метаболизмот.
токсикологија
Ацетонот предизвикува сувост на кожата бидејќи ја обезмастува кожата. Затоа, треба да ги мастите погодените области по контакт. Вдишување на поголеми дози предизвикува иритација на бронхиите, замор и главоболка. Многу високи дози имаат наркотично дејство.