Παραγωγή ενώσεων και οι προκλήσεις τους

Όταν δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες αντιδρούν μαζί, παράγουν μια νέα ουσία – αυτή η απλή δήλωση αποτελεί τη βάση του οι μεγάλες χημικές βιομηχανίες που κατασκευάζουν τόνους και τόνους ενώσεων κάθε χρόνο.

Παρασκευή ενώσεων σημαίνει μετατροπή μιας μορφής ύλης σε άλλη χρησιμοποιώντας τα ήδη σχεδιασμένα σχήματα χημικής σύνθεσης. Με άλλα λόγια, οι χημικές βιομηχανίες κατασκευάζουν μια νέα χημική ένωση χρησιμοποιώντας τις διάφορες χημικές αντιδράσεις και ενώσεις που έχουμε ήδη.

Για παράδειγμα, η καύση άνθρακα είναι μια χημική αντίδραση και παράγει διοξείδιο του άνθρακα. Η αμμωνία συντίθεται με υδρογόνο και άζωτο και στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή διαφορετικών χημικών ενώσεων.

Τι περιλαμβάνει η παρασκευή ενώσεων;

Η παρασκευή των ενώσεων περιλαμβάνει προσυνθετικές ενώσεις γνωστές ως αντιδραστήρια ή αντιδραστήρια που αντιδρούν για να σχηματίσουν νέες γνωστές χημικές ενώσεις ως προϊόντα κάτω από ένα συγκεκριμένο σταθερό σύνολο συνθηκών όπως θερμοκρασία, πίεση και σταθερή ποσότητα ενώσεων εισόδου.

Η ποσότητα του προϊόντος που παράγεται μέσω μιας τέτοιας αντίδρασης είναι γνωστή ως απόδοση αντίδρασης. Με βάση την απόδοση της αντίδρασης, αποφασίζεται εάν η διαδικασία αντίδρασης είναι οικονομική ή αντιοικονομική.

Η σύνθεση μπορεί να είναι μια διαδικασία πολλών ή ενός σταδίου.

 

Η παρασκευή των ενώσεων περιλαμβάνει χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν τη δημιουργία και τη διάσπαση δεσμών. Τα προϊόντα σχηματίζονται αφού σπάσουν οι δεσμοί μεταξύ των στοιχείων και σχηματίζονται νέοι δεσμοί.

Η κατασκευή είναι δυνατή λόγω της παρουσίας των λειτουργικών ομάδων που μετασχηματίζονται (γενικά στην περίπτωση των οργανικών ενώσεις).

Προσέγγιση και αξιολόγηση μιας μεθόδου σύνθεσης στην παρασκευή ενώσεων

Πρέπει να λάβουμε υπόψη ορισμένους σημαντικούς παράγοντες για την παρασκευή ενώσεων.

1. Κόστος:Το κόστος είναι η μεγαλύτερη ανησυχία στην περίπτωση της βιομηχανικής και μεγάλης κλίμακας παραγωγής ενώσεων.

2. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις της σύνθεσης:Με την αυξανόμενη ανησυχία για το περιβάλλον, οι παραγωγοί πρέπει πάντα να διασφαλίζουν ότι η αντίδραση δεν παράγει επικίνδυνες ενώσεις. Οι παραγωγοί πρέπει να κάνουν τη σύνθεση χρησιμοποιώντας τα απόλυτα ασφαλή και άμεσα διαθέσιμα αντιδραστήρια. Θα πρέπει να ακολουθούν τις αρχές της Πράσινης Χημείας σε τέτοιες παραγωγικές διαδικασίες.

3. Απόδοση:Εάν η σύνθεση παράγει χαμηλότερη απόδοση, τότε δεν μπορεί να γίνει σε μεγάλη κλίμακα καθώς δεν θα είναι οικονομική. Ο παραγωγός θα πρέπει στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει μια εναλλακτική διαδικασία. Η διαδικασία θα πρέπει να είναι 100% αποτελεσματική σε άτομα (οικονομία ατόμου – αρχή της πράσινης χημείας).

4. Εύκολα επιτεύξιμες συνθήκες αντίδρασης:Οι συνθήκες αντίδρασης όπως η θερμοκρασία και η πίεση πρέπει να είναι εύκολα επιτεύξιμες για τη σύνθεση.

5. Καθαρισμός:Είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι το προϊόν δεν θα μολυνθεί λόγω της παρουσίας άλλων ενώσεων. Μερικές φορές, σε κάθε βήμα, απαιτείται καθαρισμός.

 

'  

Διάφορες προκλήσεις στην κατασκευή ενώσεων

1. Για την παραγωγή ενώσεων, οι παραγωγοί πρέπει να εξετάσουν το ενδεχόμενο να υιοθετήσουν μη παραδοσιακούς τρόπους χημικών αντιδράσεων αντί να βασίζονται σε παραδοσιακές μεθόδους. Για παράδειγμα, χρήση τεχνολογίας μικροκυμάτων αντί για συγκεκριμένη αντίδραση σε πολύ υψηλή θερμοκρασία.

2. Πρέπει να δοθεί έμφαση στη μείωση του κόστους υλικών, εργασίας και ενέργειας που συνεπάγεται η παραγωγή.

3. Η ελαχιστοποίηση της παραγωγής απορριμμάτων είναι πολύ σημαντική. Είναι προτιμότερο να μην παράγονται απόβλητα παρά να τα πετάμε μετά την παραγωγή τους. Η διάθεση των απορριμμάτων απαιτεί επιπλέον χρόνο και κατανομή εργατικού δυναμικού.

4. Μείωση του κινδύνου με τη χρήση ασφαλών και μη επικίνδυνων αντιδραστηρίων και ουσιών που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία παραγωγής.

5. Οι παραγωγοί πρέπει να διασφαλίζουν την υψηλή καθαρότητα των παρασκευαζόμενων ενώσεων.

6. Η βιωσιμότητα της διαδικασίας παραγωγής είναι πολύ κρίσιμη επί του παρόντος. Η παραγωγική διαδικασία θα πρέπει να χρησιμοποιεί ανανεώσιμες πρώτες ύλες ή να χρησιμοποιεί υλικά που λαμβάνονται από ανανεώσιμες πηγές. Για παράδειγμα, αντί να χρησιμοποιείται αλκοόλ, το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια διαδικασία παραγωγής ως διαλύτης σε ορισμένες περιπτώσεις.

7. Η κατασκευή πρέπει να γίνεται με τρόπο με ελάχιστη ή σχεδόν καθόλου βλάβη στο περιβάλλον.

8. Η επιλογή του καταλύτη μπορεί να αλλάξει τον ρυθμό αντίδρασης και να τον κάνει ταχύτερο. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται καταλύτες αντί για σκληρές συνθήκες για να γίνει η αντίδραση ταχύτερη.

9. Οι αντιδράσεις νανοκλίμακας είναι το μέλλον. Η υιοθέτησή τους θα είναι χρήσιμη.

Ορισμένες σημαντικές βιομηχανικές διεργασίες για την παραγωγή ενώσεων

1. Διαδικασία Haber:Παραγωγή αμμωνίας από υδρογόνο και άζωτο παρουσία σιδήρου ως καταλύτη.

 

                                                   Haber Process

2. Αναγωγή Clemmensen:Αυτή η διαδικασία μετατρέπει τις αλδεΰδες και τις κετόνες σε αντίστοιχους υδρογονάνθρακες παρουσία ψευδαργύρου και HCl ως καταλύτες. Είναι μια αντίδραση μείωσης.

 

3. Αντίδραση Kolbe:Τα καρβοξυλικά οξέα και τα άλατα των καρβοξυλικών οξέων ηλεκτρολύονται για την παρασκευή υδρογονανθράκων.

 

4. Διαδικασία Hall Heroult:Σε αυτή τη διαδικασία, το αλουμίνιο παρασκευάζεται με ηλεκτρόλυση οξειδίου του αλουμινίου.

Συμπέρασμα

Οι χημικές ενώσεις παίζουν πλέον ζωτικό ρόλο στην καθημερινή μας ζωή. Η παρασκευή των ενώσεων περιλαμβάνει πολύπλοκες διεργασίες και προσυνθετικές ενώσεις που περνούν από αντιδράσεις για να σχηματίσουν τα προκύπτοντα προϊόντα. Είναι σημαντικό να υιοθετήσετε μια οικονομική, περιβαλλοντικά μη επικίνδυνη και ασφαλή προσέγγιση για την παρασκευή ενώσεων.