Фторирование фтором и высшими фторидами металлов - Реферат

Содержание

Введение 3

1. Общая характеристика процессов галогенирования 4

2. Техника безопасности в процессах галогенирования 9

3. Химия и теоретические основы процесса фторирования 10

4. Технология процесса фторирования 12

Список литературы 14

Введение (выдержка)

Производство органических веществ зародилось очень давно, но пер-воначально оно базировалось на переработке растительного или животного сырья – выделение ценных веществ (сахар, масла) или их расщепление (мыло, спирт и др.). Органический синтез, т. е. получение более сложных веществ из сравнительно простых, зародился в середине XIX века на осно-ве побочных продуктов коксования каменного угля, содержавших аромати-ческие соединения. Затем, уже в XX веке как источники органического сы-рья все большую роль стали играть нефть и природный газ, добыча, транс-порт и переработка которых более экономичны, чем для каменного угля. На этих трех видах ископаемого сырья главным образом и базируется про-мышленность органического синтеза. В процессах их физического разделе-ния, термического или каталитического расщепления (коксование, крекинг, пиролиз, риформинг, конверсия) получают пять групп исходных веществ для синтеза многих тысяч других соединений:

1. Парафины (от метана СН4 до углеводородов С15 – С40);

2. Олефины (С2Н4, С3Н6, С4Н8, С5Н10);

3. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин);

4. Ацетилен;

5. Оксид углерода и синтез-газ (смесь СО и Н2).

В своем развитии промышленность органического синтеза разделилась на ряд отраслей (технология красителей, лекарственных веществ, пласти-ческих масс, химических волокон и др.), среди которых важное место зани-мает промышленность основного органического и нефтехимического синте-за. Термин «основной» (или «тяжелый») органический синтез охватывает производство многотонажных продуктов, служащих основой для всей ос-тальной органической технологии. В свою очередь, термин «нефтехимиче-ский» синтез появился в связи с преобразованием технологии органических веществ на нефтяное сырье и в обычном смысле слова (исключая получе-ние неорганических веществ и полимеров) охватывает первичную химиче-скую переработку углеводородов нефтяного происхождения. В этом плане он является частью основного органического синтеза, чем и обусловлено их объединенное начало.

Основная часть (выдержка)

Из реакций введения атомов фтора в молекулы органических веществ главное промышленное значение имеют следующие:

1. Действие молекулярного фтора и некоторых фторидов металлов, на-ходящихся в высшем валентном состоянии (CoF3, AgF2); при этом происхо-дит главным образом замещение на фтор атомов водорода в органических соединениях;

2. Действие фторида водорода и его солей, в которых атомы металла находятся в нормальном валентном состоянии (AgF, HgF2, SbF3); при этом на фтор замещаются в основном атомы хлора, и промежуточной стадией получения фторорганических соединений является хлорорганический син-тез.

Прямое действие фтора на органические вещества приводит к бурной реакции, сопровождающейся вспышками и взрывами. В результате полу-чаются фторид водорода и продукты разложения органических молекул (углерод, тетрафторметан). Такое направление реакции обусловлено ее высокой экзотермичностью, превосходящей энергии разрыва углерод-углеродных связей.

Более спокойно реакция протекает при разбавлении фтора (и паров ор-ганического вещества) инертным в данных условиях газом, воспринимаю-щим часть выделяющегося тепла и выводящим систему из весьма широких пределов взрываемости. Таким газом-разбавителем на практике обычно служит азот. При фторировании в жидкой фазе можно применять устойчи-вые к действию фтора растворители (фторуглероды, при низкой темпера-туре – тетрахлорметан). При наиболее распространенной газофазной реак-ции кроме разбавления азотом положительное влияние оказывает тепло-проводящая насадка (например, из медной проволоки).

Механизм реакций фторирования сильно отличается от хлорирования. Причина этого состоит в очень слабой электрофильности молекулы фтора, вследствие чего происходят только радикально-цепные реакции. Для них не требуется посторонних инициаторов, а цепь зарождается самопроизвольно за счет взаимодействия фтора с углеводородом; дальнейшее развитие це-пи протекает обычным образом:

. . . .

RH + F2 → R + HF2 → R + HF + F

. .

RH + F → R + HF

. .

R + F2 → RF + F

Другая особенность состоит в высокой активности и связанной с этим малой избирательности фтора при его атаке органической молекулы. Так, при фторировании идут одновременно реакции замещения и присоедине-ния, причем замещаются почти с равной вероятностью разные атомы водо-рода, в том числе в уже образовавшихся фторпроизводных. Кроме того, существенное развитие получает расщепление по C-C-связям; эти превра-щения можно ограничить, смягчая условия реакции.

Фторирование ведут в промышленности главным образом для получе-ния перфторпроизводных углеводородов (перфторуглероды), отличающих-ся очень высокой термической и химической стабильностью. Из них продук-ты фторирования средних фракций нефти применяют как термостойкие смазочные масла и гидравлические жидкости, а производные фракции C7-C10 – в качестве растворителей.

Заключение (выдержка)

Литература

1. Габриэлян О. С., Остроумов И. Г. Химия. М., Дрофа, 2008;

2. Чичибабин А. Е. Основные начала органической химии. М., Госхимиздат, 1963. – 922 с.;

3. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехи-мического синтеза. М., Химия. 1988. – 592 с.;

4. Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П. Технология нефтехими-ческого синтеза. М., 1973. – 448 с.;

5. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. М., «Хи-мия», 1968.