شیمی

آزمایشهای شیمی آلی

تهیه تولوئن در آزمایشگاه

هدف آزمایش

 

 

 

تهیه یکی از مشتقات بنزن از گروه آرماتیکها

تئوری آزمایش

آروماتیکها ، دسته وسیعی از ترکیبات که شامل بنزن و ترکیباتی می‌باشند که از نظر رفتار شیمیایی ، مشابه بنزن می‌باشند. برخی از این مواد حتی به ظاهر شباهتی به بنزن ندارند. برخلاف آلکن‌ها و آلکین‌ها ، بنزن و سایر ترکیبات آروماتیک تمایلی برای انجام واکنش‌های افزایشی از خود نشان نمی‌دهند، ولی در واکنش‌های جانشینی شرکت می‌کنند که یکی از صفات شاخص این دسته از مواد می‌باشد.

تولوئن ، مایعی است بی‌رنگ با نقطه انجماد 95.1- درجه سانتی‌گراد و جوش 110.6درجه سانتی‌گراد و در ساختار دماسنج‌های دمای پایین بکار می‌رود. همینطور تولوئن ، حلال خوبی در شیمی آلی بشمار می‌رود.

در این آزمایش ، می‌خواهیم تولوئن را به روش آزمایشگاهی تهیه کنیم.

وسایل مورد نیاز

  • لوله آزمایش بزرگ
  • چراغ
  • کاغذ تورنسل
  • بنزن
  • یدید متیل (CH3I)
  • آلومینیوم کلراید (AlCl3) پودری شکل

شرح آزمایش

در داخل یک لوله آزمایش بزرگ و مقاوم ، 2ml از مایع بنزن را با چند قطره از یدید متیل ( CH3I ) و 0.4 گرم آلومینیوم کلراید (AlCl3 ) پودری شکل به آرامی حرارت دهید تا هنگامی که کاغذ تورنسل مرطوب شده در بالای لوله آزمایش ، از رنگ آبی به سرخ تبدیل شده و پایان واکنش را مشخص نماید.

نتیجه آزمایش

واکنش صورت گرفته به صورت زیر است:


C6H6 + CH3I (+AlCl3 + Heat ) → HI + C6H5CH3

این ، یک واکنش جانشینی الکترونخواهی از نوع واکنشهای فریدل- کرافت است. این واکنش ، نشان می‌دهد که بنزن ، تمایلی برای انجام واکنشهای افزایشی ندارد و با حفظ هر سه پیوند دو گانه خود ، در واکنش جانشینی شرکت می‌کند.

سوالات

  1. در مورد واکنش‌های فریدل- کرافت چه می‌دانید؟
  2. فکر می‌کنید علت اینکه بنزن تمایلی به شرکت در واکشنهای افزایشی ندارد، چیست؟
  3. آیا می‌دانید نقش AlCl3 در آزمایش فوق چیست؟

 

 

 

تهیه گاز متان

هدف آزمایش

تهیه کوچکترین و مهم‌ترین هیدروکربن زنجیری سیرشده یعنی متان CH4

تئوری آزمایش

متان ، گازی است بی‌رنگ ، بی‌بو و در آب نامحلول که نقطه ذوب آن -182درجه سانتی‌گراد و نقطه جوش آن 162-درجه سانتی‌گراد است. متان از گروه هیدروکربن‌های سیر شده زنجیری یا آلکانها می‌باشد که فرمول عمومی آنها CnH2n+2 می‌باشد. گاز طبیعی که در منازل وجود دارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد، مخلوطی از هیدروکربن‌های زنجیری سیر شده است که %95 از آن ، گاز متان است و در اثر ترکیب با گاز اکسیژن ، تولید گاز دی‌اکسید کربن و بخار آب و حرارت می‌کند.

مخلوطی از یک حجم از گاز متان و ده حجم از هوا در اثر جرقه ، تولید انفجار بسیار شدید می‌نماید که انفجار معادن
زغال سنگ از آن ناشی می‌شود.

می‌خواهیم گاز متان را به صورت آزمایشگاهی تهیه کنیم.

وسایل مورد نیاز

  • کپسول چینی
  • هاون
  • ترازو
  • مثلث نسوز
  • لوله آزمایش بزرگ و مقاوم
  • چاقو
  • پنس یا انبر فلزی
  • گیره و پایه فلزی
  • سدیم استات (CH3COONa , 3H2O)
  • آهک زنده (CaO)
  • سود جامد (NaOH جامد)

شرح آزمایش

10 گرم سدیم استات متبلور را در یک کپسول چینی و روی مثلث نسوز حرارت دهید تا ذوب شده و آب تبلور را از دست بدهد. چراغ گاز را خاموش و پس از سرد شدن کپسول محتویات ، داخل آن را با نوک چاقو تراشیده و در یک هاون چینی همراه 3 گرم آهک زنده و 3 گرم سود جامد ، نرم کوبیده تا به صورت پودر در آید. مخلوط را در داخل یک لوله آزمایش بزرگ و مقاوم که دهانه آن را با در لاستیکی که از آن ، لوله باریک شیشه‌ای عبور داده شده است بسته‌اید، حرارت دهید.

در اثر حرارت ، مخلوط ذوب گردیده و پس از آن به مدت یک دقیقه همچنان عمل حرارت دادن را ادامه دهید تا هوای لوله کاملا خارج گردد و پس از آن ،
گاز را مشتعل و سوختن گاز متان را مشاهده نمایید.

نتیجه آزمایش

واکنش تولید گاز متان در این آزمایش طبق واکنش زیر است:



از مخلوط آهک با سدیم هیدروکسید ، تولید آهک سُده (آهک سود دار) می‌شود که جاذب گازهایی نظیر CO2 ، SO2 است و به جای سدیم هیدروکسید در تهیه بسیاری از واکنش‌ها مثلا تهیه متان بکار می‌رود. گاز متان امروزه در زندگی بشر جایگاه بسیار مهمی دارد و در زندگی روزمره با این ماده حیاتی استفاده نماید.

CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4

 

سوالات

  1. فکر می‌کنید علت استفاده از آهک سُده به جای سود در چنین واکنشهایی چیست؟
  2. آیا کاربردهایی از متان در صنعت می‌شناسید؟
  3. این روش تهیه گاز متان ، یک روش آزمایشگاهی است. می‌دانید در صنعت این گاز چگونه تولید می‌شود که مقرون به صرفه باشد؟

تهیه صابون

هدف آزمایش

بررسی واکنشهای تهیه صابون با استفاده از چربی‌ها و بررسی خواص چربی‌ها

تئوری آزمایش

از واکنش اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک با گلیسیرین ، تولید گلیسیرید می‌گردد که نوع جامد را چربی و مایع را روغن می‌نامند. فرمول کلی اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک را با RCOOH و گلیسیرین را نیز با فرمول تفسیری 3(C3H5(OH و واکنش آنها با هم ، تولید گلیسرید از اسید چرب می‌کند و گلیسیرین یک واکنش استری شدن است.

چربی‌ها و روغن‌ها در آب ، نامحلول اما در حلال‌هایی مانند
بنزن ، نفت سفید ، دی‌سولفید کربن ، تترا کلرید کربن بخوبی حل می‌گردد. چربی‌ها و روغن‌ها در حرارت‌های بالا ساختار آنها در هم ریخته و تولید ذرات کربن نموده که باعث ایجاد رنگ سیاه در مایع روغن یا چربی بکار رفته ، می‌شوند.
صابون‌ها که به دو شکل مایع و جامد تهیه می‌شوند، نمکهای
پتاسیم یا سدیم اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک هستند. فرمول کلی صابون مایع R-COOK و صابون جامد R-COONa می‌باشد.

تصویر

مواد و وسایل مورد نیاز

  • رآکتور یا ظرف انجام واکنش (واکنشگاه)
  • منبع حرارت
  • گلیسیرید یا چربی
  • سود

شرح آزمایش

در یک ظرف (اگر مقدار مواد اولیه زیاد باشد، ظرف بزرگ) ، مقداری چربی ریخته و سود جامد و یا مایع را به آن اضافه می‌کنیم. واکنش هیدرولیز قلیایی انجام می‌شود و صابون و گلیسیرین به عنوان محصول جانبی حاصل می‌شود.

نتیجه آزمایش

این واکنش ، همان واکنش صنعتی و طریقه صنعتی تولید صابون جامد است. صابون ، طبق واکنش زیر تولید می‌گردد.(مواد اولیه ، تحت تاثیر حرارت ، هیدرولیز می‌شوند.)



واکنش بالا را هیدرولیز قلیایی (صابون شدن) نامند که درنتیجه ، تولید گلیسیرین و صابون می‌شود.

R-COO)3C3H5 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3R-COONa)

 

سوالات

  1. فکر می‌کنید علت کف نکردن صابون جامد در آب سخت چیست؟
  2. مزیت استفاده از پودرهای لباس‌شویی در آبهای سخت بر صابون در چنین آبهایی چیست؟

 

 

 

 

 

 

تهیه لاستیک

 

هدف آزمایش

تهیه لاستیک سنتزی تیوکل (Tiokol)

تصویر

تئوری آزمایش

تیوکل ، لاستیکی سنتزی است که با افزودن گوگرد به انتهای زنجیرهایش ، استحکام و خواص ویژه‌ای به خود می‌گیرد و خصلت ارتجاعی بیشتری پیدا می‌کند.
تیوکل ،
پلیمری از اتیلن دی‌کلراید است که به آن ، گوگرد اضافه شده و فرمول نهایی بصورت C2H4S4 در آمده است. این ترکیب ، حدود 82% گوگرد است و چون وزن مولکولی بالاست، ساختمانش احتمالا زنجیری است با گروه اتیلن مشخص و دست نخورده.

در تهیه این پلیمرها ، از هیدروکسیدسدیم استفاده می‌شود که با عمل جوشاندن تغلیظ می‌شود. این هیدروکسید غلیظ شده ، نصف گوگرد افزوده شده را جذب می‌کند و ماده‌ای پودری شکل را بوجود می‌آورد. لذا هر چهار گروه
اتم گوگرد دو به دو به طریقه متفاوتی از هم متصل شده‌اند. مقدار در صد بالای گوگرد در ترکیب ، ناشی از سولفید سدیم تولیدی در اثر ترکیب هیدروکسید سدیم با گوگرد است.

اسیدی شدن محلول ، H2S و دی‌تیول اتیلن آزاد می‌کند. منشا تشکیل پلیمر ، پیوند دی‌سولفید در آن است:


SH2 + HS - CH2 - CH2 - SH


دو اتم گوگردی که توسط سدیم هیدروکسید جذب شده ، در پلیمر اولیه در محلول جامد نخواهد بود و توسط استن و جوشاندن قابل استخراج نیست. بعلاوه دو اتم گوگرد می‌توانند با دو اتم گوگرد موجود در زنجیر کئوردینه شوند و بدین ترتیب قابل استخراج گردد. از طرفی چون مقادیر کمی از تتراسولفیدسدیم باقی می‌ماند، احتمال تشکیل گروههای نهایی در مرکاپتان نیز می‌رود.

وسایل مورد نیاز

  • بشر
  • بالن
  • دستگاه رفلکس
  • هیدروکسید سدیم
  • پودر گوگرد
  • دی‌کلرو اتان

شرح آزمایش

هیدروکسید سدیم را در آب حل کرده ، می‌جوشانید تا تغلیظ شود. سپس به آن ، گوگرد اضافه کنید تا حدی که بیشتر گوگرد در آن حل گردد. بعد آن را در بالنی اضافه کرده و به آن دی‌کلرو اتان اضافه ‌کنید و مخلوط را رفلکس کنید تا کلوئیدی اسفنجی تهی و تشکیل گردد.

نتیجه آزمایش

یکی از خواص مهم پلی سولفیدها (که لاستیکی که تهیه کرده‌اید جزو آنهاست) ، مقاومت آنها در برابر حلال است. پلیمرها بر اساس خواص متفاوتشان کاربردهای زیادی پیدا می‌کنند. عده ای در تهیه و ساخت چسب‌ها و رزین‌ها و رنگ‌ها کاربرد دارند. عده‌ای دیگر فرم لاستیکی دارند و برای ساخت قطعاتی با حالت ارتجاعی بکار می‌روند.

لاستیک تیوکل در ساخت لوله‌های گاز اتومبیل و مراکز سرویس آنها ، پوشش‌های کابل ، پوشش منسوجات و بالن بسیار کاربرد دارد. از خواص مهم لاستیک تیوکل ، مقاومت فوق‌العاده آنها در برابر حلال و روغن ، پایداری فوق‌العاده در برابر کهنگی ،
اوزون و نور آفتاب ونفوذ ناپذیری در برابر گازها و بخارهاست و بر اساس این خواص ، کاربرد وسیعی دارد.

سوالات

  1. فکر می‌کنید در استفاده از لاستیک تیوکل چه محدودیت‌هایی وجود دارد؟
  2. استحکام لاستیکی را که تهیه کرده‌اید، بررسی کنید.
  3. فکر می‌کنید لاستیک حاصله در چه حلال‌هایی قابل حل است؟

 

 

آزمایش کوپلیمریزاسیون رادیکالی

 

هدف آزمایش

تهیه کوپلیمری دارای خصوصیات بهتری از پلی متیل- متاکریلات و پلی آکریلونیتریل

تئوری آزمایش

کوپلیمرها را در صنعت برای بهتر نمودن خواص مواد بکار می‌برند. بعنوان مثال ، هموپلیمری (پلیمری با فقط یک نوع منومر) برای کاربرد بخصوص ، دارای خواص مناسبی می‌باشد، ولی یک یا چند خصلت آن ، زیاد مناسب نیست. در این هنگام ، کوپلیمری درست می‌کنند که خصلت‌های نامساعد را بهبود بخشد. بعنوان مثال ، پلی پروپیلن ایزوتاکتیک ، پلیمر با قدرت مکانیکی خوبی است، ولی قدرت رنگ‌پذیری ندارد. برای از بین بردن این نقیصه ، پروپیلن را هنگام کوپلیمریزاسیون با یک منومر دیگر ، کوپلیمره می‌کنند.

اکریلونیتریل بعنوان الیاف و با نام "اورلون" کاربرد دارد. آفینیته رنگرزی در این مولکول پایین می‌باشد، یعنی تمایل به گرفتن رنگ پایین است. برای بالا بردن آفینیته رنگرزی ، به مقدار کم با اسید اکریلیک (حدود %10) کوپلیمریزه می‌کنند. گروه اسیدکربوکسیلیک تمایل به گرفتن رنگ را در اورلون زیاد می‌کند، بدون اینکه به خواص دیگر پلی اکریلونیتریل صدمه بزند.

وسایل لازم

  • لوله آزمایش 50 میلی لیتری که بوسیله شعله از قسمت دهانه کشیده شده است.

  • بالن 100 میلی لیتری

  • مبرد

  • حمام آبی

  • متیل متاکریلات

  • آکریلونیتریل

  • بنزوئیل پراکسید و یا AIBN

  • استون

  • الکل متیلیک و یا الکل اتیلیک

روش آزمایش

داخل لوله آزمایشی که از قسمت دهانه (با شعله) کشیده شده است، 10 گرم ، متیل متاکریلات ، 5 گرم ، آکریلونیتریل و 0,05 گرم ، آغازگر ریخته و بادقت ، دهانه لوله آزمایش را با شعله می‌بندند. سپس لوله را با زرورق آلومینیومی پیچیده و بمدت 4 ساعت در حمام آبی به دمای 80 درجه سانتی‌گراد قرار می‌دهند. بعد از زمان مقرر ، لوله آزمایش را خارج نموده و پس از سرد شدن ، دهانه آن را بدقت شکسته و کوپلیمر حاصل را با یخ سرد کرده و بروش مکانیکی به تکه های کوچکتر تبدیل می‌کنند.

این تکه های کوچک را بهمراه استون در بالنی که به سر آن مبردی متصل شده، تحت تاثیر حرارت ، حل می‌کنند. بعد از سرد شدن محلول ، بوسیله الکل متیلیک و یا الکل اتیلیک (اتانول)، کوپلیمر را رسوب می‌دهند و در اتو خلاء در دمای 40 درجه سانتی‌گراد خشک کرده و توزین می‌کنند.

حمام آبی ظرفی است که در آن ، آب در حال جوشیدن است و ظرف مورد حرارت در روی آن ، تحت حرارت غیر مستقیم قرار دارد. اتو خلاء ، ظرفی است که
مواد شیمیایی را در آن ، در شرایط بدون هوا و اکسیژن ، خشک می‌کنند.

نتیجه آزمایش

تهیه کوپلیمر فوق (با توجه به روش کار) به دقت بسیار زیادی نیاز دارد. عدم رسیدن هوا برای رسیدن به ماده مورد نظر بسیار مهم است. کوپلیمر حاصل در ضمن در استون قابل حل است. کوپلیمر فوق ، برای بهتر کردن خصوصیات مکانیکی پلیمر پلی اکریلونیتریل و رنگ‌پذیری بهتر مناسب است. بدون این‌که خواص پلی اکریلونیتریل دچار اشکال گردد.

سوالات

  1. به نظر شما چرا روی لوله آزمایش را می‌پوشانیم؟

  2. فرمولهای شیمیایی آکریلونیتریل و متیل متاکریلات را پیدا کنید.

  3. چرا برای حرارت دادن لوله آزمایش از حرارت مستقیم استفاده نمی‌کنیم و از حمام آبی استفاده می‌کنیم؟


 

 

 

 

 

آزمایش نیتراسیون سلولز

 

 

هدف آزمایش

تهیه نیتروسلولز




تصویر
ساختمان میکروسکوپی نیتروسلولز

تئوری آزمایش

مثل سایر ترکیبات اورگانیک ، بیشترین منبع سلولز ، بافت‌های زنده می‌باشد. این ترکیب ، در گیاهان ، جانوران و میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شود. پلیمرهای سلولز ، ممکن است از تکرار 50 هزار یا بیشتر از واحدهای ایندروگلوکز ساخته شوند. مهم‌ترین منابع سلولز عبارتند از چوب و کتان. چوب برای ایجاد مواد ساختمانی ، میلیونها تن ، کاغذ و الیاف و مواد شیمیایی بکار می‌رود. کتان بطور وسیعی از قرن 18 میلادی بعنوان الیاف صنعتی کاربرد دارد.

طبیعت
ماکرومولکولی سلولز در 1920 بوسیله Staudinger پیشنهاد شد.
در اثر واکنش گروههای هیدروکسیل در دسترس با تعدادی از اسیدها و انیدریدها ، سلولز "استره" می‌شود. برای تعدادی از کاربردها ، مهم است که در طول واکنش
استری‌شدن ، حداقل دگراداسیون سلولز رخ می‌دهد. مخلوط استرهای معدنی و آلی می‌توانند در تعدادی از حلال‌ها حل شده و در اثر هیدرولیز تعدادی از محصولات مفید را ایجاد نمایند.

نیترات سلولز بوسیله واکنش سلولز با اسید نیتریک در حضور
اسید سولفوریک که تهیه می‌شود. نیترات سلولز محلول آمورف اسیدی بوده با دانسیتیه 1.66gr/lit در آب ، اتانول ، اتر و بنزن نامحلول و در متانول ، نیتروبنزن و حلال‌های مخلوط از اتانول- اتر حل می‌شود.

وسایل مورد نیاز

  • سلولز
  • اسید نیتریک
  • اسید سولفوریک
  • بالن و سیستم رفلکس

روش آزمایش

در داخل سیستم رفلکس و داخل بالن ، سلولز و اسید نیتریک را وارد کرده و مقدار کمی اسید سولفوریک به آن بیافزایید و حرارت دهید. رفلکس را آنقدر ادامه دهید تا آب محلول خارج شود و محلول آمورف سفیدی حاصل شود که همان نیترات سلولز است. دانسیته محلول حاصل، 1.66gr/lit است.




تصویر
فرمول نیتروسلولز

نتیجه آزمایش

استفاده اصلی نیتروسلولز در تهیه پلاستیک‌ها ، فیلم‌ها و سیمان‌هاست. نیتروسلولز در صنعت مواد منفجره ، فیبرهای سنتزی (ابریشم چارد و نفت) ، روغن‌های هواپیما ، روغن جلای اتومبیل ، شیشه نرم اتومبیل و فیلم عکاسی کاربرد دارد.

سوالات

  1. حلالیت نیتروسلولز را در استن ، مخلوط یک به یک دی اتیل اتر و اتانول بررسی کنید.
  2. فکر می‌کنید چگونه می‌توان نیتروسلولز را خالص کرد؟
  3. کاربردهای دیگری از نیتروسلولز بگویید

 

 

 

 

 

 

 

آزمایشولکانیزاسیون کائوچوی

 

 

 

 

هدف آزمایش

تهیه کائوچوی مصنوعی یا لاستیک سنتزی

تئوری آزمایش

پلیمرهایی که در مولکول آنها ، گروههای عاملی فعال یافت می‌شود، می‌توانند در واکنش‌های شیمیایی شرکت نمایید. این نوع واکنش‌های شیمیایی، خصوصیات پلیمر را در جهت دلخواه تغییر داده و امکان سنتز پلیمرهای جدید را فراهم سازند. کائوچوی طبیعی در شیره درختی به نام هوا (Hevea) وجود دارد و از پلیمر شدن هیدروکربنی به نام ایزوپرن بوجود می‌آید.

این پلیمر ، یک الاستیک است.

یعنی اگر از این پلیمرها توپی درست کنیم و به زمین بزنیم، ساعتها طول می‌کشد که مستقر شود. پس نمی‌توان از آن ، تایر ماشین درست کرد. بنابراین باید از آن یک پلیمر مشبک درست کنیم و از الاستیسیته آن بکاهیم. برای این کار ، کائوچو را با گوگرد حرارت می‌دهیم. در نتیجه کائوچو را به الاستیک تبدیل می‌کنیم. حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا Volcanization می نامند که به معنای "پل زدن" و عمل پخت لاستیک است. به همین دلیل ، لاستیک حاصل را نیز "کائوچوی ولکانیزه" گویند.

نتیجه این کشف و واکنش پلیمریزاسیون ، تولید مواد لاستیکی مختلف مثل لاستیک‌های توپر ، پوتین و.. می‌باشد. بعدها ، در سال 1888 ، خواص مکانیکی لاستیک‌های تهیه شده ، با استفاده از کربن سیاه بعنوان یک ماده پرکننده و افزدنی ، بسیار بهبود بخشیده شده ، نهایتا لاستیک‌های بادی دانلوب (تیوپ) تهیه شد. بعد از آن لاستیک‌های سنتزی از جمله لاستیک 1و3-بوتادین-استایرن تهیه شد که اکنون مصرف این لاستیک‌ها در صنعت بسیار بالاست. به موازاتی که مصرف لاستیک‌های سنتزی بالا می‌رود، مصرف لاستیکهای طبیعی پایین می‌آید. چون لاستیکهای سنتزی از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه‌اند.

وسایل مورد نیاز

  • ارلن
  • سه عدد بشر
  • کائوچوی 1و3بوتادین- استایرن
  • بنزین
  • کلرید گوگرد SCl2

روش آزمایش

داخل یک ارلن 2,0 گرم ، 1و3 بوتادین- استایرن را در 100 میلی‌لیتر بنزن حل می‌کنند. محلول را بطور مساوی ، داخل 2 بشر پخش می‌کنند. به یکی از بشرها 1 میلی‌لیتر کلرید گوگرد می‌افزایند. بعد از 5 دقیقه ، گرانروی محلول حاوی کلرید گوگرد افزایش می‌یابد و بعد از گذشت 10 دقیقه به شکل ژل در آمده و پس از 20 دقیقه کاملا جامد می‌شود.

نتیجه آزمایش

تولید کوپلیمر فوق ، از نظر صنعتی اهمیت فراوان دارد. مصرف صنعتی فراوان این نوع لاستیک سنتزی بسیار بالاست. مصرف این کوپلیمر در سال 1941 صفر بود. ولی در سال 1945 به 700000000 کیلوگرم رسید و اکنون رقم‌های نجومی دارد.

سوالات

  1. شما در مورد واکنش ولکانیزاسیون چه می‌دانید؟
  2. فرمول گسترده 1و3 بوتادین - استایرن را بیابید.
  3. لاستیک چیست؟
  4. تاریخچه تولید لاستیک به چه سالی و به چه کسانی باز می‌گردد؟
  5. نقش کلرید گوگرد در این واکنش چیست؟

 

 

 

 

 

 

 

آزمایش پلیمرازاسیون اتیلن ترفتالات

 

 

 

 

 

هدف آزمایش

تهیه پلی اتیلن ترفتالات با استفاده از روش پلیمریزاسیون تراکمی یا پلی کندانسیون.

تئوری آزمایش

اگر در جریان واکنش پلیمریزاسیون ، بهمراه پلیمر ، مواد دیگری با اجرام مولکولی پایین تشکیل شوند و تغییر در ترکیب عنصری و ساختمانی پلیمر حاصل شود، پلیمریزاسیون، از نوع مرحله ای (تراکمی) بوده و منومرهایی که بدین ترتیب پلیمریزه می‌شوند، حاوی دو و یا چند گروه عاملی می‌باشند.
مکانیسم پلیمریزاسیون تراکمی براساس واکنشهای تراکمی که در شیمی آلی کاربرد بسیاری دارند، پایه‌ریزی می‌شود.

بعلت وجود دو یا بیشتر از دو گروه عاملی در مولکولهای منومر ، واکنش تراکمی به دفعات تکرار می‌شود. در نتیجه این تکرارها ، زنجیر پلیمری طویل شده و درشت‌مولکول پلیمر تولید می‌شود. در اثر ترکیب هر مولکول منومر ، موادی با اجرام مولکولی پایین مثل آب، الکل، آمونیاک و... جدا می‌شوند. بعبارت دیگر ، از متراکم شدن دو عامل مختلف از دو منومر مختلف و یا از متراکم شدن دو عامل مختلف از یک مولکول با همان مولکول ، پلیمر سنتز می‌شود.


سنتز پلی اتیلن ترفتالات در دو مرحله انجام می‌شود:

  1. تشکیل دی گلیکول ترفتالات
  2. پلیمریزاسیون تراکمی دی گلیکول ترفتالات

وسایل مورد نیاز

  • سیستم آزمایشگاهی متشکل از بالن دو دهانه، سیستم مبرد و دماسنج
  • دی متیل ترفتالات
  • اتیلن گلیکول
  • استات روی

روش آزمایش

  1. تهیه دی گلیکول ترفتالات: در بالن آزمایش ، 7,8 (0,04 مول) دی متیل ترفتالات ، 5,9 گرم (0,09 مول) ، اتیلن گلیکول و 0,03 گرم استات روی ریخته و بمدت 4-3 ساعت در دمای195- 190درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند. الکل متیلیک جدا شده درگیرنده یا جمع کننده بالن ، جمع آوری می‌شود. سپس دمای بالن تا 270-260 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد و پس از گذشت 3-2 ساعت مقدار زیادی اتیلن گلیکول نیز درگیرنده جمع می‌شود. سپس مخلوط در مبرد سرد می‌شود.
  2. پلیمریزاسیون تراکمی دی گلیکول ترفتالات: قسمت جمع کننده را از سیستم جدا می‌کنیم و مخلوط سفت و سخت شده بدست آمده در داخل بالن را با حرارت ذوب می‌کنیم. با حرارت دادن تا دمای 250-260 درجه سانتی‌گراد و فشار 1- 2mmHg اتیلن گلیکول را از محیط خارج عمل خارج می‌کنیم. پلیمر پلی اتیلن ترفتالات ، بدست می‌آید.

نتیجه آزمایش

پلیمری که حاصل می‌شود، در شرایط بسیار پیچیده دمایی و فشاری تهیه می‌شود. پس باید در تهیه این پلیمر بسیار دقت شود. از این پلیمر در تهیه الیاف نساجی و انواع مبلمان استفاده می‌شود.

سوالات

  1. آیا کاربردهایی دیگری برای پلی اتیلن ترفتالات سراغ دارید؟
  2. فکر می‌کنید چرا پلیمرها در چنین شرایط تهیه می‌شوند؟ (از نظر دما و فشار)
  3. پلی اتیلن ترفتالات در چه حلالهایی قابل حل است؟

 

 

 

 

 

 

آزمایش پلیمرازاسیون استایرن بروش

 

 

 

هدف آزمایش

تهیه پلی استایرن به روش پلیمریزاسیون زنجیری
تئوری آزمایش
بطور کلی ، پلیمریزاسیون زنجیری به واکنش ترکیب مولکول‌های منومر با یکدیگر و تشکیل مولکول‌های بزرگ پلیمری گفته می‌شود. در این روش ، تغییر در ترکیب عنصری بوجود نمی‌آید و در روند پلیمریزاسیون ، به هیچ وجه ، محصول جانبی بدست نمی‌آید. واکنش پلیمریزاسیون زنجیری ، برای ترکیباتی که دارای یک و یا چند بند سیر نشده می‌باشند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پلی استایرن‌ها ، پلاستیکهایی هستند که در ساخت آنها ، از منومر استایرن استفاده شده باشد. معروفترین پلاستیکها از این خانواده پلی استایرن ، پلی استایرن اصلاح شده ( ایمپکت پلی استایرن )، استایرن آکریلونیتریل (SAN ) و آکریلونیتریل بوتادین استایرن ( ABS ) است.

وسایل مورد نیاز

  1. 4 عدد لوله آزمایش که بوسیله شعله از قسمت دهانه کشیده شده‌اند
  2. 4 عدد بشر 100 میلی لیتری
  3. 4 عدد ظرف پتری
  4. استایرن
  5. بنزن و یا تولوئن
  6. اتیل الکل و یا اتر نفت

روش آزمایش

داخل هر یک از 4 لوله آزمایش ، 2 گرم (2,2 میلی لیتر) استایرن می‌ریزیم. لوله‌های آزمایش بکمک شعله بدقت کشیده شده و مسدود می‌شوند. لوله‌های آزمایش 1 تا 4 بترتیب در دماهای ثابت 100 ، 120 ، 140 و 160 درجه سانتی‌گراد بمدت 3 ساعت داخل حمام‌های گلیسیرین قرار داده می‌شوند. پس از پایان زمان فوق ، لوله‌های آزمایش به آرامی سرد شده و بدقت باز می‌شوند و بر روی هر کدام از لوله های آزمایش ، 10 الی 15 میلی‌لیتر بنزن و یا تولوئن جهت انحلال پلی‌استایرن اضافه می‌شود.

باید به این نکته توجه داشت که در دماهای آزمایش بالاتر از 100 درجه سانتی گراد ، حلال بتدریج به پلیمر اضافه شود. پلیمرهای حل شده به بشرهای حاوی 40 الی 50 میلی لیتر الکل اتیلیک و یا اتر نفت ، ریخته شده ، پلیمر رسوب می‌کند. سپس رسوب به دقت جدا شده و دوباره با 10 الی 15 میلی لیتر رسوب دهنده شسته می‌شود. پلی استایرن جامد بدست آمده ، ابتدا در هوا (محیط) و سپس در اتوخلاء در دمای 60 الی 70 درجه سانتی گراد خشک شده و توزین می‌گردد.

نتیجه آزمایش

در قدیم ، پلی استایرن بعنوان عایق در صنایع الکتریکی مصرف می‌شد و همینطور زمانی بعنوان لاستیک مصنوعی بکار می‌رفت. ارزانی ، قالب پذیری خوب و سایر خواص پلی استایرن سبب شده که این پلیمر در اغلب صنایع مانند صنایع تولید وسایل خانگی ، صنایع غذایی ، صنایع بسته بندی ، صنایع تولید اسباب بازی و صنایع تولید عایق الکتریسته و عایق حرارت کاربرد داشته باشد.

مصارف کشپاری پلی استایرن شامل تایر ، شیلنگ ، تسمه ، کفش ، الیاف پوشش دار و عایق الکتریکی می‌شود. کاربردهای پلاستیکی شامل فیلم بسته بندی ، قطعات خودرو ، ظروف ، چمدان ، اسباب بازی ، لوله های آب گذر و فاضلاب ، لایه‌های یخچال ، محصولات اسفنجی (کولر و فنجان قهوه) و جعبه تلویزیون است. اسامی تجارتی پلی استایرن ( PS ) ، لوسترکس ، هوستیرن ، استیروسل و استیروفرم است.

سوالات

  1. می‌توانید تحقیق کنید و بدانید که تاریخچه تولید پلی استایرن به چه زمانی بر می‌گردد؟
  2. فرمول گسترده پلی استایرن به چه شکلی است؟
  3. می‌دانید چرا پلی استایرن را بعد از تولید در اتوخلاء قرار می‌دهند؟
 

javascripts



google
بزرگترین سایت جاوا اسکریپت ایران
Clock And Date