1:14 ص
الكيمياء العضوية -
كتب الزراعة
كتاب : الصناعات الكيميائية الصغيرة : مرجع أساسي شامل
تأليف : محمد احمد السيد خليل
عدد صفحات الكتاب : 633 صفحة
كانت الصناعة الكيميائية الثقيلة، في شكلها الكلاسيكي، تعتمد على الكيمياء غير العضوية، وتهتم بجميع العناصر باستثناء الكربون ومركباته، ولكنها تشمل الكربونات كما رأينا. وبالمثل، تستخدم صناعة الكيماويات الخفيفة الكيمياء العضوية، المعنية بمركبات معينة من الكربون مثل الهيدروكربونات، ومجموعات الهيدروجين والكربون. في أواخر الستينيات، بدأ استخدام عبارة المواد الكيميائية العضوية الثقيلة لمركبات مثل البنزين والفينول والإيثيلين وكلوريد الفينيل. يرتبط البنزين والفينول كيميائيًا، ويرتبطان أيضًا بالتولوين والزيلينات، والتي يمكن اعتبارها معًا جزءًا من المجموعة العطرية للمواد الكيميائية العضوية، ويمكن تعريف المركبات العطرية بسهولة على أنها تلك التي لها خصائص كيميائية مثل تلك الخاصة بالبنزين.
الهيدروكربونات العطرية
البنزين
كيميائيًا، الهيدروكربون البنزين، الذي يشكل أساس العطريات، عبارة عن بنية دائرية مغلقة سداسية الجوانب من ذرات الكربون مع ذرة هيدروجين في كل ركن من أركان البنية السداسية. وبالتالي فإن ذرة البنزين تتكون من ست ذرات كربون (C) وست ذرات هيدروجين (H) ولها الصيغة الكيميائية C6H6. لطالما كان البنزين مادة كيميائية صناعية. في البداية تم الحصول عليه من كربنة (تسخين) الفحم، الذي ينتج فحم الكوك، والغاز القابل للاحتراق، وعدد من المنتجات الثانوية، بما في ذلك البنزين. تعود عملية تفحيم الفحم لإنتاج غاز مضيء في إنجلترا إلى السنوات الأولى من القرن التاسع عشر. ولا تزال هذه العملية مستخدمة في بعض البلدان، ولكن يتم استخدام الغاز الطبيعي بشكل أكبر. تُستخدم عملية الكربنة أيضًا (مع تعديلات طفيفة) لإنتاج فحم الكوك المعدني، الذي لا غنى عنه لتصنيع الحديد وبالتالي الصلب. ومع ذلك، فإن إمدادات البنزين من عملية الكربنة ليست كافية لتلبية الطلب. مقابل كل طن من الفحم المتفحم يتم الحصول على حوالي 2 إلى 3 أرطال (0.9 إلى 1.35 كيلوجرام) من البنزين.
أصبح النقص في المواد العطرية واضحًا لأول مرة خلال الحرب العالمية الأولى، عندما كان الطلب كبيرًا على التولوين لتصنيع ثلاثي نيترو التولوين، أو مادة TNT، المادة المتفجرة الرئيسية المستخدمة في ذلك الوقت. تم التوصل إلى طرق للحصول على التولوين من النفط. وبعد ذلك بكثير، بعد الحرب العالمية الثانية، أصبحت هناك حاجة إلى البنزين وجميع المواد العطرية الأخرى المشتقة منه بكميات أكبر بكثير مما يستطيع فحم الكوك المعدني توفيره، ويأتي الجزء الأكبر من هذه المواد العطرية الآن من النفط.
التولوين
ويختلف التولوين عن البنزين في أنه يتم استبدال إحدى ذرات الهيدروجين بمزيج خاص من الكربون والهيدروجين يسمى مجموعة الميثيل (―CH3). تحتوي مركبات الزيلين على مجموعتي ميثيل في مواقع مختلفة في حلقة البنزين، وبالتالي فإن جميع المواد العطرية قابلة للتبديل إلى حد ما. في الواقع، أحد استخدامات التولوين هو إنتاج البنزين عن طريق إزالة مجموعة الميثيل. كل هذه الهيدروكربونات مفيدة كإضافات للبنزين بسبب خصائصها المضادة للخبط.
يستخدم التولوين أيضًا كمذيب. إن التعبير "كمذيب"، الذي يرد بشكل متكرر في وصف استخدامات المواد الكيميائية، يغطي عددًا كبيرًا من التطبيقات. وعادة ما تكون المادة المذابة عضوية أيضًا، وتُستخدم هذه العملية في الطلاءات والمواد اللاصقة والمنسوجات والمستحضرات الصيدلانية والأحبار وأفلام التصوير الفوتوغرافي وإزالة الشحوم المعدنية. التطبيق الذي يصل إلى المستهلك النهائي هو التنظيف الجاف (على الرغم من أن المذيب المستخدم هنا ليس التولوين، ولكن الهيدروكربونات الأخرى أو الهيدروكربونات الكلورية). للتولوين العديد من الاستخدامات الأخرى، كما هو الحال في بلاستيك البولي يوريثين واللدائن التي تمت مناقشتها أدناه.
زيلين
تتواجد الزيلينات الثلاثة المتصاوغة (الأيزومرية تعني أنها تحتوي على نفس العدد ونوع الذرات تمامًا ولكنها مرتبة بشكل مختلف) معًا، ومعها متماكب آخر، إيثيل بنزين، الذي يحتوي على مجموعة إيثيل واحدة (―C2H5) تحل محل إحدى ذرات الهيدروجين من البنزين. ولا يمكن فصل هذه الأيزومرات إلا بصعوبة، ولكن تم التوصل إلى العديد من طرق الفصل. تُستخدم الأحرف الصغيرة o- وm- وp- (التي ترمز إلى ortho- وmeta- وpara-) التي تسبق اسم الزيلين لتحديد الأيزومرات الثلاثة المختلفة التي تختلف في الطرق التي تحل بها مجموعتا الميثيل محل ذرات الهيدروجين من البنزين. يستخدم الأورثو زيلين في الغالب لإنتاج أنهيدريد الفثاليك، وهو وسيط مهم يؤدي بشكل أساسي إلى مختلف الطلاءات والمواد البلاستيكية. والأيزومرات الأقل قيمة هي ميتا زيلين، ولكن لها استخدامات في صناعة الطلاءات والبلاستيك. ويؤدي البارازيلين إلى إنتاج البوليستر، الذي يصل إلى المستهلك النهائي على شكل ألياف بوليستر تحت أسماء تجارية مختلفة.
الميثانول
يتم الحصول على الميثانول المنتج المهم من غاز التخليق في صورة أول أكسيد الكربون والهيدروجين (أحيانًا ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين). إن مصطلحي كحول الميثيل والميثانول مترادفان، حيث يُستخدم الأول بشكل أكبر في بريطانيا العظمى بينما يُستخدم التعبير الأخير عالميًا في صناعة الولايات المتحدة. يشير مصطلح كحول الخشب، الذي يُستخدم أحيانًا، إلى حقيقة أنه تم الحصول على هذا الكحول سابقًا عن طريق تقطير الخشب.
الميثانول مادة كيميائية كبيرة الحجم. يذهب حوالي نصف الإنتاج إلى تصنيع الفورمالديهايد (CH2O)، وهي مادة كيميائية شديدة التفاعل ولها عدد كبير من الاستخدامات. تأتي كمية صغيرة من الفورمالديهايد من مصادر غير الميثانول، عن طريق الأكسدة المباشرة للهيدروكربونات. ويدخل الميثانول أيضًا في إنتاج المواد البلاستيكية المختلفة؛ ويؤدي إلى مشتقات مفيدة مثل كلوريد الميثيل، وهو مذيب للأحبار والأصباغ؛ ويستخدم في تنقية الأدوية الستيرويدية والهرمونية.
الفورمالديهايد
أعظم استخدامات الفورمالديهايد هي في تكوين مجموعات مهمة من البلاستيك، وراتنجات اليوريا فورمالدهايد وراتنجات الفينول فورمالدهايد. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه كمبيد للفطريات وكمادة حافظة، في معالجة الورق والمنسوجات، وفي تصنيع المزيد من المنتجات.
الإيثانول ومنتجاته
الميثانول (CH3OH) هو أبسط الكحوليات. يحتوي العدد التالي من السلسلة، والذي يسمى إما الإيثانول أو الكحول الإيثيلي (CH3CH2OH)، على ذرتي كربون. وهو الأكثر شهرة باعتباره المكون النشط للمشروبات المخمرة، ولكنه يستخدم أيضًا على نطاق واسع في الصناعة. عندما يكون الكحول الإيثيلي مخصصًا للاستهلاك البشري، يتم إنتاجه دائمًا عن طريق تخمير بعض المواد المناسبة لتكوين البيرة أو النبيذ أو المشروبات الروحية المقطرة بمختلف أنواعها. للاستخدام الصناعي، يتم إنتاجه أحيانًا عن طريق تخمير بعض المواد الرخيصة، مثل دبس السكر، ولكن في أغلب الأحيان يتم تصنيعه من الإيثيلين عن طريق جعله يتحد مع الماء تحت تأثير عامل محفز، والذي قد يكون حمض الكبريتيك أو حمض الفوسفوريك.
الاستخدام الصناعي الرئيسي للإيثانول هو تحويله عن طريق الأكسدة إلى الأسيتالديهيد (CH3CHO). من الممكن أن يظهر الإيثانول في الشكل 3 بين الإيثيلين والكتلة التي تحتوي على الأسيتالديهيد والعديد من المواد الكيميائية ذات الصلة. يستخدم الإيثانول أيضًا في تحضير مشتقات مختلفة، مثل كلوريد الإيثيل (المستخدم في إنتاج رباعي إيثيل الرصاص)، وفي سياق صناعة المواد البلاستيكية المختلفة، وفي عمليات التوليف المعتادة....
----------------
-------------------------
ليست هناك تعليقات: