आइए बात करते हैं कि टोल्यूनि नाइट्रेट कैसे होता है। विस्फोटकों, फार्मास्यूटिकल्स के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले अर्ध-तैयार उत्पादों की एक बड़ी मात्रा इस तरह की बातचीत से प्राप्त होती है।
नाइट्रेशन का महत्व
सुगंधित नाइट्रो यौगिकों के रूप में बेंजीन डेरिवेटिव आधुनिक रासायनिक उद्योग में उत्पादित होते हैं। नाइट्रोबेंजीन एनिलिन, परफ्यूमरी, फार्मास्युटिकल उत्पादन में एक मध्यवर्ती उत्पाद है। यह सेल्यूलोज नाइट्राइट सहित कई कार्बनिक यौगिकों के लिए एक उत्कृष्ट विलायक है, जो इसके साथ एक जिलेटिनस द्रव्यमान बनाता है। पेट्रोलियम उद्योग में, इसका उपयोग स्नेहक क्लीनर के रूप में किया जाता है। टोल्यूनि के नाइट्रेशन से बेंज़िडाइन, एनिलिन, अमीनोसैलिसिलिक एसिड, फेनिलएनिडियम मिलता है।
नाइट्रेशन विशेषता
नाइट्रेशन की विशेषता एक कार्बनिक यौगिक के अणु में NO2 समूह की शुरूआत से होती है। प्रारंभिक पदार्थ के आधार पर, यह प्रक्रिया एक कट्टरपंथी, न्यूक्लियोफिलिक, इलेक्ट्रोफिलिक तंत्र के अनुसार आगे बढ़ती है। नाइट्रोनियम धनायन, आयन और NO2 मूलक सक्रिय कणों के रूप में कार्य करते हैं। टोल्यूनि की नाइट्रेशन प्रतिक्रिया प्रतिस्थापन को संदर्भित करती है। अन्य कार्बनिक पदार्थों के लिएप्रतिस्थापना नाइट्रेशन संभव है, साथ ही दोहरे बंधन के माध्यम से जोड़।
सुगंधित हाइड्रोकार्बन अणु में टोल्यूनि का नाइट्रीकरण एक नाइट्रेटिंग मिश्रण (सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड) का उपयोग करके किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा उत्प्रेरक गुणों का प्रदर्शन किया जाता है, जो इस प्रक्रिया में पानी निकालने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है।
प्रक्रिया समीकरण
टोल्यूनि के नाइट्रेशन में एक हाइड्रोजन परमाणु को नाइट्रो समूह से बदलना शामिल है। प्रक्रिया आरेख कैसा दिखता है?
टोल्यूनि के नाइट्रेशन का वर्णन करने के लिए, प्रतिक्रिया समीकरण को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:
ArH + HONO2+=Ar-NO2 +H2 O
यह हमें केवल बातचीत के सामान्य पाठ्यक्रम का न्याय करने की अनुमति देता है, लेकिन इस प्रक्रिया की सभी विशेषताओं को प्रकट नहीं करता है। वास्तव में जो हो रहा है वह सुगंधित हाइड्रोकार्बन और नाइट्रिक एसिड उत्पादों के बीच एक प्रतिक्रिया है।
यह देखते हुए कि उत्पादों में पानी के अणु होते हैं, इससे नाइट्रिक एसिड की सांद्रता में कमी आती है, इसलिए टोल्यूनि का नाइट्रेशन धीमा हो जाता है। इस समस्या से बचने के लिए नाइट्रिक एसिड का अधिक मात्रा में उपयोग करके कम तापमान पर इस प्रक्रिया को अंजाम दिया जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड के अलावा, एसिटिक एनहाइड्राइड, पॉलीफॉस्फोरिक एसिड, बोरॉन ट्राइफ्लोराइड का उपयोग पानी निकालने वाले एजेंटों के रूप में किया जाता है। वे नाइट्रिक एसिड की खपत को कम करना, बातचीत की दक्षता में वृद्धि करना संभव बनाते हैं।
प्रक्रिया की बारीकियां
टोल्यूनि के नाइट्रेशन का वर्णन उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में वी.मार्कोवनिकोव। वह प्रतिक्रिया मिश्रण में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति और प्रक्रिया की दर के बीच संबंध स्थापित करने में कामयाब रहे। नाइट्रोटोल्यूनि के आधुनिक उत्पादन में निर्जल नाइट्रिक अम्ल का उपयोग किया जाता है, कुछ अधिक मात्रा में लिया जाता है।
इसके अलावा, टोल्यूनि का सल्फोनेशन और नाइट्रेशन बोरॉन फ्लोराइड के उपलब्ध पानी को हटाने वाले घटक के उपयोग से जुड़ा है। प्रतिक्रिया प्रक्रिया में इसका परिचय परिणामी उत्पाद की लागत को कम करना संभव बनाता है, जिससे टोल्यूनि का नाइट्रेशन उपलब्ध हो जाता है। सामान्य रूप में वर्तमान प्रक्रिया का समीकरण नीचे प्रस्तुत किया गया है:
ArH + HNO3 + BF3=Ar-NO2 + BF3 H2 O
अंतःक्रिया के पूरा होने के बाद, पानी पेश किया जाता है, जिससे बोरॉन फ्लोराइड मोनोहाइड्रेट एक डाइहाइड्रेट बनाता है। इसे निर्वात में आसुत किया जाता है, फिर कैल्शियम फ्लोराइड मिलाया जाता है, यौगिक को उसके मूल रूप में लौटाता है।
नाइट्रेशन की बारीकियां
इस प्रक्रिया की कुछ विशेषताएं हैं जो अभिकर्मकों की पसंद, प्रतिक्रिया सब्सट्रेट से संबंधित हैं। उनके कुछ विकल्पों पर अधिक विस्तार से विचार करें:
- 60-65% नाइट्रिक एसिड 96% सल्फ्यूरिक एसिड के साथ मिश्रित;
- 98% नाइट्रिक एसिड और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड का मिश्रण थोड़ा प्रतिक्रियाशील ऑर्गेनिक्स के लिए उपयुक्त है;
- सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ पोटेशियम या अमोनियम नाइट्रेट बहुलक नाइट्रो यौगिकों के उत्पादन के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प है।
नाइट्रेशन कैनेटीक्स
सल्फ्यूरिक और. के मिश्रण के साथ परस्पर क्रिया करने वाले सुगंधित हाइड्रोकार्बननाइट्रिक एसिड आयनिक तंत्र द्वारा नाइट्रेटेड होते हैं। वी। मार्कोवनिकोव इस बातचीत की बारीकियों को चिह्नित करने में कामयाब रहे। प्रक्रिया कई चरणों में आगे बढ़ती है। सबसे पहले, नाइट्रोसल्फ्यूरिक एसिड बनता है, जो एक जलीय घोल में वियोजन से गुजरता है। नाइट्रोनियम आयन टोल्यूनि के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, उत्पाद के रूप में नाइट्रोटोल्यूइन बनाते हैं। जब पानी के अणुओं को मिश्रण में मिलाया जाता है, तो प्रक्रिया धीमी हो जाती है।
जैविक प्रकृति वाले सॉल्वैंट्स में - नाइट्रोमीथेन, एसीटोनिट्राइल, सल्फोलेन - इस धनायन का निर्माण आपको नाइट्रेशन की दर को बढ़ाने की अनुमति देता है।
परिणामस्वरूप नाइट्रोनियम धनायन सुगंधित टोल्यूनि के मूल से जुड़ा होता है, और एक मध्यवर्ती यौगिक बनता है। इसके बाद, एक प्रोटॉन अलग हो जाता है, जिससे नाइट्रोटोल्यूइन बनता है।
चल रही प्रक्रिया के विस्तृत विवरण के लिए, हम "सिग्मा" और "पी" परिसरों के गठन पर विचार कर सकते हैं। "सिग्मा" कॉम्प्लेक्स का गठन बातचीत का सीमित चरण है। प्रतिक्रिया दर सीधे सुगंधित यौगिक के नाभिक में कार्बन परमाणु में नाइट्रोनियम केशन के जुड़ने की दर से संबंधित होगी। टोल्यूनि से एक प्रोटॉन का निष्कासन लगभग तुरंत होता है।
केवल कुछ स्थितियों में महत्वपूर्ण प्राथमिक गतिज समस्थानिक प्रभाव से जुड़ी कोई प्रतिस्थापन समस्या हो सकती है। यह विभिन्न प्रकार की बाधाओं की उपस्थिति में रिवर्स प्रक्रिया के त्वरण के कारण होता है।
सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड को उत्प्रेरक और डिवाटरिंग एजेंट के रूप में चुनते समय, प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की दिशा में प्रक्रिया के संतुलन में बदलाव देखा जाता है।
निष्कर्ष
जब टोल्यूनि को नाइट्रेट किया जाता है, तो नाइट्रोटोल्यूइन बनता है, जो रासायनिक उद्योग का एक मूल्यवान उत्पाद है। यह वह पदार्थ है जो एक विस्फोटक यौगिक है, इसलिए ब्लास्टिंग में इसकी मांग है। इसके औद्योगिक उत्पादन से जुड़ी पर्यावरणीय समस्याओं में, हम एक महत्वपूर्ण मात्रा में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग पर ध्यान देते हैं।
इस समस्या से निपटने के लिए, केमिस्ट नाइट्रेशन प्रक्रिया से उत्पन्न सल्फ्यूरिक एसिड कचरे को कम करने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, प्रक्रिया कम तापमान पर की जाती है, आसानी से पुनर्जीवित मीडिया का उपयोग किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड में मजबूत ऑक्सीकरण गुण होते हैं, जो धातुओं के क्षरण को नकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं और जीवित जीवों के लिए खतरा पैदा करते हैं। यदि सभी सुरक्षा मानकों का पालन किया जाए, तो इन समस्याओं से निपटा जा सकता है और उच्च गुणवत्ता वाले नाइट्रो यौगिक प्राप्त किए जा सकते हैं।
