4. METANOL
4.1.Tính chất của metanol
4.1.1.Tính chất vật lý.
Metanol tan rất ít trong chất béo và dầu. Do có độ phân cực, cho nên metanol có khả năng hòa tan nhiều chất vô cơ, đặc biệt là muối.
4.1.2.Tính chất hóa học.
Metanol là rợu đơn giản nhất trong các loại rợu, giống nh các đồng đẳng của nó, tính chất của metanol chủ yếu phản ứng xẩy ra tại vị trí liên kết O - H và liên kết C - O và phản ứng đặc trng của là phản ứng thế nguyên tử hidro hay là nhóm O - H.
Các phản ứng quan trọng của metanol trong công nghiệp gồm có các phản ứng sau:
- Phản ứng dehidro hóa và phản ứng oxi hóa - Phản ứng cacbonyl hóa.
- Phản ứng este hóa với các axit hữu cơ và vô cơ, cùng với những dẫn suất của axit khác.
- Phản ứng este hóa.
- Phản ứng cộng vào liên kết cha no. - Phản ứng thế nhóm hidroxil.
4.2.Các phơng pháp sản xuất metanol:
Do những ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học. Cho nên trên thế giới có rất nhiều công nghệ dùng để sản xuất metanol. Phơng pháp cổ điển nhất là phơng pháp tổng hợp metanol từ quá trình chng cất gỗ.
Tổng hợp metanol từ hidro các cabon oxit. Ph ơng trình phản ứng xẩy ra nh sau:
CO + 2H2 → CH3OH
Tỷ lệ CO và H2 là 2 : 1 theo thể tích, xúc tác trong phơng pháp này là oxit
đồng, kẽm, crom. Phản ứng đợc thực hiện ở nhiệt độ 3000C, hiệu suất sản phẩm đạt
trên 90%, độ tinh khiết của metanol là 90%. Ngoài ra cũng có thể thay thế CO bằng CO2.
Trong phản ứng tổng hợp metanol.
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O
Metanol cũng có thể đ ợc điều chế bằng cách oxi hóa trực tiếp metan.
CH4 + 1/2O2 → CH3OH
Tỷ lệ CH4/O2 = 9 : 1 theo thể tích, xúc tác sử dụng trong quá trình này là
Cu, áp suất sử dụng trong quá trình là 100atm, nhiệt độ ở 1000C. Các phản ứng xẩy
ra trong quá trình này là đều tỏa nhiệt. Do đó ta cần khống chế ở nhiệt độ thấp để tránh phân hủy sản phẩm. Ngày nay phơng pháp chủ yếu để sản xuất metanol là đi từ khí tổng hợp.
5.KHÍ T ỔNG HỢP.
Khí tổng hợp là khí mà phần của nó là CO và H2. Khí tổng hợp đợc điều chế
chủ yếu từ khí than đá ( quá trình khí hóa than đá) và từ khí thiên nhiên hay là từ khí đồng hành.
Khí tổng hợp đợc sử dụng khá rộng rãi trong quá trình tổng hợp hữu cơ. Tuỳ theo yêu cầu sản phẩm, mục đích sử dụng quá trình oxi hóa không hoàn toàn thành khí tổng hợp. Các quá trình cơ bản tổng hợp metanol:
- Quá trình chuyển hóa bằng hơi nớc:
Đây là một quá trình tổng hợp công nghệ đợc sử dụng rất phổ biến trong
quá trình tổng hợp metanol và amoniac. Tỷ lệ H2O và CH4 là 1,5 : 3.
CH4 +1/2O2→ CO + 2H2 + 35,7 KJ/mol (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sản phẩm ngoài CO và H2 còn có CO2 và H2O. Nhiệt độ của quá trình phản
ứng 1000 - 11000C. quá trình nhiều khi không cần sử dụng đến xúc tác.
Quá trình dựa trên cơ sở phản ứng giữa khí thiên nhiên, hơi nớc và oxi. quá trình này yêu cầu áp suất cao hơn quá trình chuyển hóa bằng hơi nớc, tiêu tốn năng lợng thấp hơn cho quá trình nén và có thể sử dụng ngay cho tổng hợp metanol.
6.OXI.
6.1.Tính chất của oxi.
6.1.1.Tính chất vật lý.
Oxi là một chất khí không màu, không mùi, không vị, duy trì sự sống và sự cháy, ít hòatan trong nớc. Oxi tồn tại dới hai dạng thù hình O2 và O3 (O3 là chất khí có màu xanh nhạt và mùi tanh).
6.1.2.Tính chất hóa học.
Oxi là phi kim có tính oxi hóa mạnh: - Tác dụng với kim loại
- Tác dụng với phi kim
- Tác dụng với các hợp chất khác.
6.2.Phơng pháp tổng hợp oxi.
Trong phòng thí nghiệm oxi đợc tổng hợp dựa vào quá trình nhiệt phân các
chất giàu oxi (KMnO4). Trong công nghiệp điều chế oxi dựa vào quá trình chng
phân đoạn không khí lỏng, hay dùng phơng pháp điện phân nớc.
7.AXIT SUNFURIC.
7.1.Tính chất Axit sunfuric.
7.1.1. Tính chất vật lý.
H2SO4 là một chất lỏng không màu, nặng hơn nớc (d= 1,827g. cm3), các
phân tử liên hợp với nhau bằng liên kết hidro, đông đặc ở 10,8270C và sôi kèm theo
3380C. Axit sunfuric trộn lẫn với nớc theo tỷ lệ bất kỳ. Sự hòa tan này tỏa rất nhiều nhiệt, nên khí ra loãng cần phải nhỏ từ từ axit vào nớc và khuấy đều, không đợc làm ngợc lại.
7.1.2.Tính chất hóa học.
.
Axit sunfuric
H2SO4 có những tính chất của một axit mạnh, oxi hóa, sunfo hóa, hidrat hóa.
Trong dung dịch nớc axit sunfuric là axit mạnh ở nấc điện ly đầu tiên, nấc điện ly thứ hai nó yếu hơn.
H2SO4→ H+ + HSO- 4
HSO-4 H+ +SO42- ; K = 10-2
*Axit sunfuric đặc, nóng, oxi hóa đợc cả những kim loại kém hoạt động nh Cu, Ag, Hg.
2H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2 + 2H2O (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
*Với kim loại hoạt động, sản phẩm sự khử axit sunfuric ngoài SO2 còn tạo
H2S , S.
Mg + 2H2SO4→ MgSO4 + SO2 + H2O
Hay:
3Mg + 4 H2SO4→ 3MgSO4 + S + 4H2O
*Với một số phi kim nh P, S, C bị H2SO4 đặc nóng oxit hóa.
Ví dụ:
2H2SO4 + S → 3SO2 + 2H2O
*Sunfo hóa các hợp chất hữu cơ vòng thơm.
ngoài ra H2SO4 đặc là tác nhân hidrat hóa. Ví dụ:
(C6H10O5)n + H2SO4→ 6nC + H2SO4 . 5nH2O
*H2SO4 loãng tác dụng đợc với kim loại.
Zn + H2SO4→ ZnSO4 + H2↑
7.2.Sản xuất H2SO4.
Trong công nghiệp H2SO4 đợc sản xuất bằng phơng pháp tiếp xúc.
+ O2kk
FeS2 SO2 + không khí đã loại nớc hoặc S.
+ V2O5 + H2SO4 + H2O
SO2 SO3 Oleum dd H2SO
400 - 6000C
Phản ứng trung tâm là:
SO2(k) + 1/2 O2(k) ≈ SO3 (k); ∆H = -98,9 kJ
Ngoài ra trong sản xuất axetandehyt đi từ axetylen còn dùng HgO làm xúc tác. Nó màu vàng nhng khi nóng chuyển sang biến thế màu đỏ, HgO bị nhiệt phân
hủy ở khoảng 4000C.
Đợc điều chế:
Hg2+ + 2OH-→ HgO ↓ + H2O III. Tớnh chất Axetandehyt.
1. Tính chất vật lý của axetandehyt .
Axetandehyt có công thức phân tử: C2H4O hay CH3CHO, viết tắt là AcH hay
MeCHO khối lợng phân tử 44,054, axetandehyt là chất lỏng không màu, linh động, có mùi hơi cay, khi pha loãng một lợng nhỏ thì có mùi trái cây.
Nhiệt độ sôi của axetandehyt gần với nhiệt độ phòng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tại 101,3kpa : Ts = 20,160C
- Điểm nóng chảy ở 101,3Kpa là: -123,50C
- Nhiệt độ tới hạn : 181,50C hoặc 187,80C
- Tỷ trọng tơng đối : d4t = 0,8045 ữ 0,001325 t
- Chỉ số khúc xạ : nDt = 1,34240 ữ 0,0005635t
- Thể tích phân tử trong pha khí:
+ ở 101,3 kpa và 20,160c là: 23,40l/mol
+ ở 101,3kpa và 2500C là : 23,84l/mol
- Thể tích riêng pha hơi (m3/kg)
+ Tại 20,160C thì v = 0,531m3/kg + Tại 250C thì v = 0,541 m3/kg - Tỷ trọng pha hơi so với không khí là 1,52
- Sức căng bề mặt tại nhiệt độ và tỷ trọng khác nhau:
Nhiệt độ, 0C d4t Sức căng bề mặt mN cm-1
0,1 0,8090 23,9
20,0 0,7833 21,2
50,0 0,74099 17,0
- áp suất hơi của axetandehyt trong pha hơi
Nhiệt độ 0C Áp suất hơi, mmHg Nhiệt độ 0C Áp suất hơi, atm
-97 3 20,8 1 -48 33 44,8 2 -23 103 58,3 3 0 337 68,0 4 10 503,4 75,7 5 27,55 1000
- áp suất hơi của dung dịch axetandehyt
Nhiệt độ 0C % mol Áp suất riêng
Phần, mmHg Nhiệt độ 0C % mol Ápphần, mmHg suất từng
10 4,9 74,5 20 5,4 125,2
10 10,5 139,8 20 12,8 295,2
10 46,4 363,4 20 21,8 432,6
- Độ nhớt ở pha lỏng tại: + Nhiệt độ 9,50C độ nhớt là: 0,253 mpa.s
+ Nhiệt độ 200C độ nhớt là: 0,21 mpa.s
- Độ nhớt ở pha hơi tại 250C là: 86 x 10-4 mpa.s - Moment lỡng cực trong pha khí là: 2,69 ± 2% D.
- Hằng số điện môi: + Trong pha lỏng ở 100C là 21,8
+Trong pha lỏng hơi ở 20,160C;101,3kpa là: 1,0216 - Nhiệt dung pha lỏng Cp tại: + 00C thì Cp = 2,18 J .g-1 .K-1
+ 200C thì Cp = 1,38J. g-.1K-1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nhiệt dung pha hơi:
+ Tại nhiệt độ 250C, áp suất 101,3 Kpa thì Cp = 1,24 Jg-1K-1
+ Tại nhiệt độ 00C, áp suất 101,3 Kpa thì Cp = 1,17 Jg-1K-1
+ Tại nhiệt độ 10000C, áp suất 101,3 Kpa thì Cp = 2,64 Jg-1K-1
- Tỷ số Cp/Cv tại 300C, và 101,3kPa là: 1,145
- Độ dẫn nhiệt: + Pha lỏng tại 200C là: 0,174 Jm-1S-1K-1
+ Pha hơi tại 250C là: 1,09x10-2 Jm-1S-1K-1
- Hệ số giản nở thể tích K (0 ữ 200C) là: 0,00169 - Nhiệt hòa tan là: 17906 J/mol
- Hằng số nhiệt đốt cháy trong pha lỏng P=1168,79 kJ/mol - ẩn nhiệt nóng chảy là: 3246,3 J/mol
- ẩn nhiệt hóa hơi tại 20,20C là: 25,73 kJ/mol hoặc 27,2kJ/mol; 30,41kJ/mol.
- Nhiệt sinh nguyên tử của pha khí tại 250C ∆H = - 166,4 kJ/mol
- Năng lợng tự do Gibbs (∆G) từ các nguyên tố ở 250C của axetandehyt là:
∆G = - 133,82 kJ/mol
- Entropy axetandehyt ở trạng thái khí tại 250C là ∆S=265,9 J/mol-1k-1
- Entropy axetandehyt ở trạng thái lỏng tại 20,160C là ∆S=91,57 J/mol-1k-1
- Thế ion hóa thứ nhất là: 10,5 ev
- Hằng số phân ly tại 00C là: 0,7 x 10-4 mol/l
l mol K H CHO CH CHO CH ; 0,7 10 4 / 2 3 ↔ − + + = ì −
Hầu hết axetandehyt có thể trộn lẫn với nớc và những dung môi hữu cơ để tạo hỗn hợp đồng sôi nh là tạo với axit axetic, benzen, axeton, etanol, metanol, dung môi naphta, toluen, xilen, etyl ete, parandehyt.
2. Tính chất hóa học.
Axetandehyt là hợp chất có khả năng phản ứng hóa học khá cao, nó là hợp chất điển hình có chứa nhóm andehyt (CHO) nh là hợp chất chứa nhóm ankyl. Trong đó nguyên tử H đợc kích hoạt bởi nhóm cacbonyl (CO) ở vị trí α. Khi tác
dụng ở nhiệt độ trên 4200C thì axetandehyt phân hủy thành metan và oxit cacbon.
0 420 C 3 4 CH CHO→CH +CO 2.1.Phản ứng cộng. 2.1.1. Phản ứng cộng H2O.
Axetandehyt tạo với nớc hợp chất hidrat không bền, các hidrat vẫn chỉ đợc
biết đến nh là nớc clo của axetandehyt bền CCl3CH(OH)2 .