Kelembapan dari udara boleh mengambil bahagian dalam tindak balas sintesis keadaan pepejal • Arkady Kuramshin • Berita Sains mengenai "Elemen" • Kimia, Sains di Rusia

Kelembapan udara boleh terlibat dalam tindak balas sintesis keadaan pepejal.

Rajah. 1. Skim dan persamaan tindak balas mekanik kimia yang terbit daripada pembentukan glonin monononat akibat tindak balas α-glisin dan asid malonik. Gambar dari artikel dibincangkan diCrystEngComm, dengan perubahan

Penyelidik dari Universiti Negeri Novosibirsk dan Institut Kimia dan Pepejal Mekanik Institut dari Cawangan Siberia dari Akademi Sains Rusia mengkaji kesan jumlah air yang berlainan dalam proses reaksi mekanisme pembentukan gliserin mono-mononat. Dalam tindak balas ini, reaktan pepejal bercampur dan tanah di kilang bola. Hasil kerja menunjukkan bahawa kelembapan udara boleh memberi kesan yang signifikan terhadap tindak balas kimia keadaan pepejal tertentu.

Reaksi mekanik (atau tribokimia) adalah proses kimia yang berlaku apabila dua (atau lebih) reaktan pepejal disapu dengan ketiadaan pelarut. Terdapat pendapat bahawa tindak balas tersebut boleh menjadi "hijau" alternatif kepada proses perindustrian dan teknologi biasa yang menggunakan pelarut, kebanyakannya mudah terbakar dan / atau toksik.

Pada masa yang sama, manusia telah menggunakan reaksi mekanik kimia sejak zaman dahulu lagi: semuanya bermula dari ekstraksi api dengan menggosok kepingan kayu bersama-sama.Banyak proses mekanik kimia yang memainkan peranan penting dalam pembangunan tamadun juga mula digunakan walaupun sebelum menulis: pengisaran, pengisaran, dan lain-lain, membantu dalam mendapatkan dan memproses seramik, logam, pigmen pertama dan ubat-ubatan. Proses mekanik kimia juga termasuk permulaan kejutan pereputan beberapa bahan peledak, yang mengubah prinsip membuat senjata api (lihat, contohnya, Thunderbolt).

Penerbitan saintifik pertama tentang mekanisme mekanik muncul pada tahun 1827, ketika Michael Faraday menggambarkan pengaruh mempercepat penguraian hidrat kristal, yang disebabkan oleh gesekan, dan juga melakukan reaksi aktif mekanik kimia halida perak dengan logam. Nama bahagian kimia ini mula-mula digunakan pada tahun 1887 dalam "Buku Teks Kimia Umum" yang ditulis oleh Vilhelm Ostwald, seorang profesor di Sekolah Politeknik Riga. Pada masa ini, transformasi mekanik kimia bahan organik digunakan dalam sintesis multicomponent, pemprosesan dan pemprosesan bahan-bahan organik dan bukan organik yang berasal semula jadi, pembuatan bentuk dos, pemangkin dan bahan lain.

Walaupun praktiknya, reaksi mekanik telah lama digunakan, maklumat mengenai mekanisme proses ini, terutama yang melibatkan sebatian organik, tidak boleh dipanggil secara menyeluruh. Hakikatnya, kaedah penyelidikan fizikal yang digunakan untuk mengkaji reaksi dalam fasa gas atau dalam penyelesaian agak sukar untuk menyesuaikan diri dengan bahan-bahan yang berada dalam keadaan agregasi yang kukuh. Tetapi pengetahuan terperinci tentang mekanisme reaksi mekanik adalah penting kerana ia dapat meningkatkan keberkesanannya. Adalah jelas bahawa pertumbuhan kepentingan teoretikal dan praktikal dalam mekanisme mekanik menentukan, antara lain, keperluan untuk memahami bagaimana reaksi antara serbuk kristal molekul senyuman organik diteruskan.

Pada masa ini, terdapat hanya sebilangan besar model tindak balas mekanik kimia di antara bahan organik yang disahkan oleh data eksperimen, lebih-lebih lagi, untuk tindak balas logam, sebatian dengan kisi kristal ionik dan kisi kristal atom, idea-idea yang ditubuhkan mengenai mekanisme adalah sedikit berbeza.Walau bagaimanapun, model-model yang digunakan dalam perihalan tindak balas mekanik kimia sebatian tak organik boleh dikurangkan kepada fakta bahawa bahan-bahan bukan organik pepejal bertindak balas antara satu sama lain disebabkan oleh penyebaran ion atau atom-atom reaktan satu atau dua sisi reaksi ke dalam kisi kristal rakan reaksi (SV Kornienko, AM Gusak, 1994 Reaksi fasa pepejal dalam campuran serbuk – Model berpecah-pasangan).

Kemungkinan besar, model-model ini tidak dipindahkan ke proses mekanik kimia di mana sebatian organik dengan kekisi kristal molekul terlibat: molekul, sebagai peraturan, lebih banyak ion dan oleh itu sukar bagi mereka untuk menembusi kisi kristal "alien". Ini hanya mungkin jika bahan yang bertindak balas boleh membentuk kompleks tuan rumah tetamu, di mana satu peserta dalam tindak balas itu dimasukkan ke dalam struktur molekul kedua.

Sesetengah penyelidik menganggap bahawa tindak balas mekanisme di antara molekul kristal bukan fasa pepejal dalam pengertian penuh perkataan, dan pada peringkat pertengahan mereka adalah sangat mungkin untuk kisi-kisi yang merosakkan kristal molekul untuk mengambil bahagian dalam cecair terbentuk, sebagai contoh, sebagai hasil daripada lelehan titik yang disebabkan oleh tindakan mekanikal.Juga, menurut beberapa model tindak balas mekanik kimia bahan dengan kisi kristal molekul, interaksi harus bermula dengan penghabluran bersama peserta dalam tindak balas, yang juga mustahil tanpa sedikit cecair (E. Boldyreva, 2013). ?) Cecair ini boleh menjadi penyelesaian reagen tertumpu dalam pelarut, yang secara khusus ditambah kepada campuran tindak balas jika reaksi mekanokimia dijalankan dalam "pengisaran di bawah keadaan cecair" (cecair dibantu pengisaran). Dalam sesetengah keadaan, bendalir tidak boleh ditambah – sebagai contoh, jika ia boleh dibentuk sebagai hasil daripada dehidrasi yang disebabkan oleh pengaktifan mekanik, contohnya, proses pemisahan air daripada hidrat kristal organik (I. A. Tumanov et al., 2011. Berikut ialah produk)

Untuk mengetahui bagaimana fasa cecair boleh terbentuk dalam reaksi mekanik kimia bahan-bahan organik, penyelidik dari Universiti Negeri Novosibirsk dan Institut Kimia Pepejal Kimia dan Mekanisme Mekanik SB RAS memutuskan untuk mengkaji reaksi model asid amino gliserin dengan asid malonik (Rajah 1). Tindak balas ini diteruskan dengan pembentukan produk tunggal, moncampon wisteria (garam,yang terbentuk akibat daripada interaksi kumpulan amino gliserin dan salah satu daripada kumpulan karboksil asid malonik), tanpa mengasingkan air. Untuk mengejutkan para penyelidik, monomonat yang terbentuk sedikit basah (Rajah 2), walaupun fakta bahawa reagen yang diambil tidak melarut atau hidrat, dan tindak balas itu dilakukan tanpa air dan cecair lain.

Rajah. 2 Mikrograf campuran campuran glisin dan asid malonik pada kelembapan udara sederhana (60%). Pembentukan lapisan cecair pada titik hubungan glisin dan asid malonik dilingkari. Gambar dari artikel dibincangkan di CrystEngComm

Eksperimen selanjutnya telah menunjukkan bahawa ia adalah air yang memainkan peranan penting untuk tindak balas mekanisme kimia di bawah kajian. Jadi, dengan kehadiran polyvinylpyrrolidone (polimer yang secara aktif menyerap air), pembentukan gliserin monomonat tidak berlaku. Menghancurkan asid gliserin dan asid malonik pada suhu rendah (77 K), di mana air sangat keberatan untuk masuk ke dalam fasa cecair walaupun di bawah pengaruh kuasa besar (tindak balas yang dilakukan dalam kilang bola, di mana beban mekanikal yang besar boleh berlaku) produk reaksi.Corak diperhatikan boleh dijelaskan oleh hygroscopicity asid malonik, yang membolehkan ia menyerap kelembapan atmosfera. Reaksi monocalonate dihasilkan wisteria mengikat air kurang tegas, dan apabila malonat terbentuk, air terikat asid dibebaskan dalam bentuk titisan kecil.

Keputusan menunjukkan bahawa, berdasarkan kepada hygroscopicity banyak kristal sebatian organik, apabila melakukan tindak balas mekanik, perlu mengambil kira kelembapan persekitaran: wap air yang terkandung dalam udara, walaupun dengan kelembapan yang agak rendah (kira-kira 60%), cukup untuk memastikan proses pembentukan mekanokimia garam, bagaimanapun, jika tiada kelembapan, campuran reaksi tidak bertindak balas. Ternyata dalam hal ini (dan, oleh sebab itu, dalam yang lain) proses mekanik "kering" sebenarnya berlaku dalam mode "penggilingan kehadiran cairan", tetapi sumber cairan itu bukanlah produk penguraian dari reagen dan bukan cairan yang diperkenalkan secara khusus, dari alam sekitar.

Salah satu kesimpulan-cadangan daripada kerja mereka, penulis melihat keperluan untuk pengukuran yang tepat keupayaan reagen dan produk "keadaan pepejal" tindak balas untuk menyerap wap air dari udara.Ia juga penting untuk mengambil kira keadaan atmosfera dalam kajian terperinci tentang ciri-ciri tindak balas mekanik, kerana hasil tindakbalas tindak balas tersebut akan dipengaruhi oleh keadaan persekitaran, masa tahun, dan juga mikroiklim di makmal.

Sumber: I. A. Tumanov, A. A. L. Michalchuk, A. A. Politov, E. V. Boldyreva, V. V. Boldyrev. Cair mekanisasi cair? // CrystEngComm. 2017. DOI: 10.1039 / c7ce00517b.

Arkady Kuramshin


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: