Đang tải... (xem toàn văn)
. Hóa học xanh là gì? Nêu 12 nguyên tắc của Hóa học xanh (Paul Anastas & John Warner)? 12 nguyên tắc của kỹ thuật xanh ? Hóa học xanh là gì ? Hoá học xanh liên quan đến việc thiết kế các quá trình sản xuất và sản phẩm hoá học trong đó việc sử dụng hoặc tạo ra các chất độc hại được loại trừ hoàn toàn hoặc giảm đến mức thấp nhất
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP Môn: Hóa học xanh Hóa học xanh gì? Nêu 12 nguyên tắc Hóa học xanh (Paul Anastas & John Warner)? 12 nguyên tắc kỹ thuật xanh ? Hóa học xanh ? Hoá học xanh liên quan đến việc thiết kế trình sản xuất sản phẩm hoá học việc sử dụng tạo chất độc hại loại trừ hoàn toàn giảm đến mức thấp 12 nguyên tắc hóa học xanh: (trang 12/sách) Phòng ngừa chất thải: Tiết kiệm nguyên tử Sử dụng trình tổng hợp độc hại Thiết kế hoá chất an toàn Sử dụng dung môi chất trợ an toàn Thiết kế trình để đạt hiệu lượng Sử dụng nguyên liệu có khả tái tạo Hạn chế trình tạo dẫn xuất Sử dụng xúc tác 10 Thiết kế sản phẩm phân huỷ 11 Phân tích sản phẩm qui trình 12 Hoá học an toàn phòng ngừa tai nạn Có thể viết (((((1 Ngăn ngừa: Tốt ngăn ngừa phát sinh chất thải là xửlý hay làm chúng Tính kinh tế: Các phương pháp tổng hợp phải thiết kế cho nguyên liệu tham gia vào trình tổnghợp có mặt tới mức tối đa sản phẩm cuối Phương pháp tổng hợp nguy hại: Các phương pháp tổng hợp thiết kế nhằm sử dụng tái sinh chất không gây nguy hại tới sức khỏe người cộng đồng Ví dụ: trình tổng hợp ta thay dung môi CH3OH dung môi nước để giảm độc hại CH3OH sử dụng chất ban đầu độc hại Mặc khác hóa chất sử dụng độc hại dụng cụ tốn kém, trình sử dụng đơn giản Hóa chất an toàn hơn: Sản phẩm hóa chất thiết kế, tính toán cho đồng thời thực chức đòi hỏi sản phẩm lại giảm thiểu tính độc hại Dung môi chất phụ trợ an toàn hơn: Trong trường hợp nên dùng dung môi, chất tham gia vào trình tách chất phụ trợ khác tính độc hại Thiết kế nhằm sử dụng hiệu lượng: Các phương pháp tổng hợp tính toán cho lượng sử dụng cho trình hóa học mức thấp Nếu có thể, phương pháp tổng hợp nên tiến hành nhiệt độ áp suất bình thường Sử dụng nguyên liệu tái sinh: Nguyên liệu dùng cho trình hóa học tái sử dụng thay cho việc loại bỏ Giảm thiểu dẫn xuất: Vì trình tổng hợp dẫn xuất đòi hỏi thêm hóa chất khác thường tạo thêm chất thải Xúc tác: Tác nhân xúc tác nên dùng mức cao so với đương lượng chất phản ứng 10 Tính toán, thiết kế để sản phẩm phân hủy sau sử dụng: Các sản phẩm hóa chất tính toán thiết kế cho thải bỏ chúng bị phân huỷ môi trường 11 Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa ô nhiễm: Phát triển phương pháp phân tích cho phép quan sát kiểm soát việc tạo thành chất thải nguy hại 12 Hóa học an toàn để đề phòng cố: Các hợp chất trình tạo thành hợp chất sử dụng trình hóa học cần chọn lựa cho hạn chế tới mức thấp mối nguy hiểm xảy tai nạn, kể việc thải bỏ, nổ hay cháy, hóa chất ))))) 12 nguyên tắc kĩ thuật xanh: ( trang 18/sách) Càng không độc hại tốt Phòng ngừa thay xử lý Thiết kế cho trình phân riêng Sử dụng tối đa hiệu vật chất, lượng, không gian thời gian Quan tâm xử lý đầu thay tăng cường đầu vào Tính phức tạp sản phẩm Bền, khí thải môi trường không tồn lâu dài Đáp ứng nhu cầu hạn chế dư thừa mức quy định Hạn chế tối đa tính đa dạng nguyên vật liệu 10 Tác dụng nguồn nguyên vật liệu lượng sẵn có 11 Thiết kế phải quan tâm đến giá trị sau hoàn thành chức sử dụng 12 Có khả tái tạo thay cạn kiệt Chất lỏng ion gì, cho VD? Các tính chất đặc trưng tổng quát chất lỏng ion? Chất lỏng ion gì, cho VD? Chất lỏng ion chất lỏng chứa toàn ion mà phân tử trung hòa VD: muối chứa cation hữu tetraankylammonium, alkylpyridinium,… Các tính chất đặc trưng tổng quát chất lỏng ion? + Các chất lỏng ion hoàn toàn không bay áp suất + Các chất lỏng ion có độ bền nhiệt cao không bị phân hủy nhiệt khoảng nhiệt độ rộng + Các chất lỏng ion có khả hòa tan dảy rộng chất hữu cơ, chất vô hợp chất kim + Các chất lỏng ion có khả hòa tan tốt khí H2, O2, CO, CO2 + Độ tan chất lỏng ion phụ thuộc vào chất cation anion tương ứng + Các chất lỏng ion phân cực thông thường không tạo phối trí với hợp chất kim, enzyme với hợp chất hữu khác + Nhờ có tính chất ion, nhiều phản ứng hữu thực dung môi chất lỏng ion, thường có tốc độ phản ứng lớn so với trường hợp sử dụng dung môi hữu thông thường, đặc biệt có hỗ trợ vi sóng + Hầu hết chất lỏng ion lưu trữ thời gian dài mà không bị phân hủy + Các chất lỏng ion dung môi có nhiều triển vọng cho phản ứng cần độ chọn lọc quang học tốt + Các chất lỏng ion chứa chloroaluminete ion (AlCl4-) axit Lewis mạnh, có khả thay cho axit độc hại HF nhiều phản ứng cần sử dụng xúc tác axit Nguyên tắc tổng hợp chất lỏng ion? Cho VD minh họa trình tổng hợp họ chất lỏng ion cụ thể (imidazonium, aluminate, ammonium)? nguyên tắc: ( có sách trang 150) -Quá trình tổng hợp chất lỏng ion chia làm giai đoạn chính: + tạo muối để hình thành cation thích hợp (gđ 1) +trao đổi ion để hình thành sản phẩm chất lỏng ion mong muốn (gđ 2a 2b) -Trong số trường hợp , cần gđ thứ Ví dụ: cần tạo muối bậc hợp chất amin hay photphat sử dụng tác nhân alkyl hóa khác tùy theo yêu cầu -Trong trường hợp hình thành ion thích hợp pp tạo muối trên, cần sử dụng them gđ thứ Ví dụ muối ammonium [R’R3N+]X- điều chế từ gđ , sử dụng pp để thu hồi anion thích hợp chất lỏng ion Thứ nhất, xử lí muối [R’R3N+]X với Lewis acid dạng MXy để có chất lỏng ion [R’R3N]+[My+1]- thứ 2, có thề trao đổi ion Xthành anion mong muốn -bằng cách xử lí muối M+A- kèm theo kết tủa M+X-, H+X- - Trong trường hợp thứ 2, muối ammonium [R’R3N+]X- tham gia phản ứng với muối M+A- kèm theo kết tủa M+X- , tham gia với acid mạnh H+[A-] kèm theo giải phóng H+X-.: VÍ DỤ Nguyên tắc tổng hợp chất lỏng ion? Trình bày phản ứng hóa học sử dụng dung môi chất lỏng ion? *nguyên tắc: -Quá trình tổng hợp chất lỏng ion chia làm giai đoạn chính: + tạo muối để hình thành cation thích hợp (gđ 1) +trao đổi ion để hình thành sản phẩm chất lỏng ion mong muốn (gđ 2a 2b) -Trong số trường hợp , cần gđ thứ Ví dụ: cần tạo muối bậc hợp chất amin hay photphat sử dụng tác nhân alkyl hóa khác tùy theo yêu cầu -Trong trường hợp hình thành ion thích hợp pp tạo muối trên, cần sử dụng them gđ thứ Ví dụ muối ammonium [R’R3N+]X- điều chế từ gđ , sử dụng pp để thu hồi anion thích hợp chất lỏng ion Thứ nhất, xử lí muối [R’R3N+]X với Lewis acid dạng MXy để có chất lỏng ion [R’R3N]+[My+1]- thứ 2, có thề trao đổi ion X- thành anion mong muốn -bằng cách xử lí muối M+A- kèm theo kết tủa M+X-, H+X- - Trong trường hợp thứ 2, muối ammonium [R’R3N+]X- tham gia phản ứng với muối M+A- kèm theo kết tủa M+X- , tham gia với acid mạnh H+[A-] kèm theo giải phóng H+X- Ví dụ: Ưu điểm việc sử dụng nước làm dung môi tổng hợp hữu cơ? Những phương pháp nhằm tăng độ tan độ phân tán tác chất hữu nước? • Ưu điểm: - Giá thành: nước dung môi rẻ dễ kiếm - An toàn: hầu hết dung môi hữu thong thường có khả gây vấn đề cháy nổ bệnh tật ung thư chẳng hạn - Các vấn đề lien quan đến môi trường: sử dụng nước làm dung môi giảm lượng thải độc đáng kể vốn thải môi trường từ trình sử dụng dung môi hữu độc hại dễ bay - Bên cạnh việc sử dụng nước làm dung môi tổng hợp hữu có ưu điểm : Sử dụng nước làm dung môi cho phản ứng có khả làm tăng tốc độ phản ứng làm tăng tốc độ chọn lọc sản phẩm Bên cạnh đó, độ tan oxygen nước thấp so với trường hợp dung môi hữu thong thường, ảnh hưởng đến trình phản ứng xử dụng xúc tác phức kim loại chuyển tiếp – vốn nhạy cảm với oxygen Ngoài ra, việc sử dụng nước làm dung môi có lợi cho tác chất tan tốt nước , không cần phải chuyển hóa chúng thành dẫn xuất tan dung môi hữu trước sử dụng giảm số gđ trình tổng hợp giảm chi phí giảm chất thải độc * Những pp làm tăng độ tan độ phân tán tác chất hữu nước: Ưu điểm việc sử dụng nước làm dung môi tổng hợp hữu cơ? Trình bày phản ứng hóa học sử dụng dung môi nước, phân tích giải thích thành phần tham gia phản ứng? Ưu điểm việc sử dụng nước làm dung môi tổng hợp hữu cơ? Giá thành : Nước dung môi rẻ dễ tìm An toàn :Hầu hết dung môi hữu thông thường có khả gây vấn đề cháy nổ gây bệnh tật nguy hiểm ung thư Các vấn đề liên quan đến môi trường: sử dụng nước làm dung môi giảm lượng chất thải độc hại đáng kể vổn thải môi trường từ trình sử dụng dung môi hữu độc hại dễ bay Ngoài có ưu điểm sau: + Sử dụng nước làm dung môi cho phản ứng có khả nang làm tăng tốc độ phản ứng làm tăng độ chọn lọc sản phẩm tinh chất có không hai nước + Độ tan oxygen nước thấp so với hệ dung mội hữu thông thường, ảnh hưởng xấu lên trình phản ứng sử dụng xúc tác phức kim loại chuyển tiếp ( vốn thường nhạy cảm với oxygen) + Việc tách sản phẩm hữu khỏi nước thực dễ dàng phương pháp tách pha,từ việc thu hồi tái sử dụng xúc tác tan pha nước làm dễ dàng Trình bày phản ứng hóa học sử dụng dung môi nước, phân tích giải thích thành phần tham gia phản ứng? 10 Phản ứng dẫn xuất benzene với gốc acryl ( metyl acrylate, etyl acrylate, styrene, acrylonitrile) thực dung môi nước với xúc tác muối palladium + Sử dụng dung dịch đệm NaHCO3/NaOAc nhằm thay đổi độ pH tác chất nhằm tan tốt nước + Sử dụng xúc tác chuyễn pha CTAB(Cetyl trimetylammonium bromua) chất hoạt động bề mặt gồm đầu kị nước nước nên có tác dụng tăng độ hòa tan độ phân tán tác chất nước + Thực nhiệt độ 80-1300C dẫn xuất benzene thường phản ứng xảy khó có vòng thơm cần làm nhiệt độ cao CO2 siêu tới hạn gì? Mô tả trình hình thành sCO2? Những thuận lợi khó khăn sử dụng sCO2 làm dung môi tổng hợp hữu cơ? Ứng dụng sCO2 vào thực tế nào, lấy ví dụ? CO2 siêu tới hạn gì? CO2 siêu tới hạn CO2 trạng thái khí lỏng nhiệt độ áp suất vượt điểm tới hạn điểm cân lỏng khí, môi trường phản ứng lựa chọn để thay cho dung môi hữu thông thường,bên cạnh dung môi chất lỏng ion hệ dung môi chứa nước nhằm giải vấn đề độc hai hay ô nhiễm dung môi thông thường gây Mô tả trình hình thành sCO2? Quá trình hình thành sCO2: Khi đun CO2 tăng nhiệt độ lên (khoảng 330C) phân tử pha lỏng CO2 phân bố dày đặc tượng giản nở nhiệt đồng thời phân bố rộng Khi ngừng gia nhiệt pha lỏng chuyển thành pha khí áp suất tăng lên sau lại hình thành pha lỏng lần làm tỷ trọng hai pha lỏng khí có giá trị biến đổi lại gần Thực nhiều lần điểm phân tử CO2 hình thành điểm siêu tới hạn khác biệt pha lỏng khí dần ( nhiệt độ áp suật đạt giá trị tới hạn) nhìn thấy thiết bị cao áp có kính quan sát 11 Những thuận lợi khó khăn sử dụng sCO2 làm dung môi tổng hợp hữu cơ? Thuận lợi: - Dung môi sở CO2 siêu tới hạn không độc hại, không gây cháy nổ, có chi phí thấp so với dung môi thông thường khác - Các chất khí H2,O2,CO… thường tan dung môi hữu thông thường lại tan tốt CO2 - Sử dụng sCO2 tăng cường trình truyền khối hệ phản ứng (tăng cường tốc độ phản ứng đặc biệt dạng khuếch tán sCO2 có độ nhớt thấp) - Dung môi CO2 có tính chất vật lý điều chỉnh theo yêu cầu - sCO2 có độ bền với tác nhân oxy hóa CO2 tiếp tục bị oxy hóa thành sản phẩm có số oxy hóa cao nên dung môi lý tưởng cho phản ứng oxy hóa xúc tác - sCO2 có khả tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân riêng sản phẩm, thu hồi tái sử dụng xúc tác, đặc biệt kim loại chuyển tiếp đắt tiền - Có khả éo dài tuổi thọ xúc tác, đặc biệt xúc tác sở kim loại chuyện tiếp có khả hòa tan chất đầu độc xúc tác Khó khăn: - Vì sCO2 chất không phân cực nên sử dụng tác chất không phân cực, tác chất phân cực không áp dụng - Khi sử dụng sCO2 cần phải điều chỉnh giá trị nhiệt độ áp suất thích hợp với phản ứng để có độ tan hợp lý - Vì chủ yếu phức sử dụng phức kim loại nên sử dụng sCO2 phức kim loại chuyển tiếp phân cực sở phức phosphine,porphyrin,carbonyl… Cần tăng độ tan phức kim loại Ứng dụng sCO2 vào thực tế nào, lấy ví dụ? sCO2 sử dụng chủ yếu trình trích ly chiết tách công nghiệp dược phẩm, thực phẩm mỹ phẩm Các hợp chất tự nhiên tinh dầu, chất màu, chất thơm chất nhạy cảm với tác nhân vật lý 12 Ví dụ: - Sử dụng sCO2 vào việc trích ly tinh dầu gấc để thu hàm lượng vitamin E, ßcaroten, lycopen gấp nhiều lần so với phương pháp trích ly thông thường - Áp dụng công nghệ chiết tách cafein khỏi cà phê chè sử dụng sCO2 hàm lượng cafein sau chiết tách lại cà phê < 0,1% sản phẩm - Dùng phương pháp sCO2 áp dụng để chiết tách hoạt chất từ hoa huplon để dùng công nghệ bia dược phẩm với sản lượng lớn (ở Đức sản phẩm chiết hoa huplon công nghệ sCO2 10.000 tấn/năm), sản xuất sản phẩm có hàm lượng chất béo thấp sản phẩm không cholesterol sản phẩm chức khác Quy trình xử lý sơ nguyên liệu dầu thực vật trước làm biodiezel? A LỌC: loại bỏ tạp chất học có dầu B XỬ LÍ HÀM LƯỢNG AXIT TỰ DO TRONG NGUYÊN LIỆU - Phương pháp trung hoà : để tách axit tự có dầu Hàm lượng axit tự thấp hiệu suất biodiezel cao Dầu dừa Dầu bônng Lượng axit 0,5 1,0 1,5 2,0 béo tự % Hiệu suất 80 65 40 30 biodiezel,% Lượng axit 0,5 1,0 1,5 2,0 béo tự % Hiệu suất 85 67 53 35 biodiezel ,% - Phương pháp glyxerin hoá : Phương pháp làm giảm lượng axit béo tự làm tăng hiệu suất biodiezel 13 Glyxerin + nguyên liệu Monoglyxerit diglyxerit +CHOH→ Biodiezel - Phương pháp sử dụng xúc tác axit : nhược điểm nước lại phản ứng, phải dùng dư lượng CH3OH để phần tác dụng với axit béo (RCOOH), phần thực phản ứng trao đổi este H SO RCOOH + CH3OH → RCOOCH3 + H2O C3H5(OCOR)3 + 3CH3OH 3RCOOCH3 + C3H5(OH)3 C RỬA VÀ SẤY DẦU : để loại bỏ xà phòng khỏi dầu D TẨY MÀU DẦU : dùng chất hấp phụ loại hợp chất gây màu, làm cho dầu sáng màu Thường dùng than hoạt tính nhôm oxit E KHỬ MÙI : Khử mùi trìng tách chất gây mùi khỏi dầu đặ biệt mỡ động vật Phương pháp: cất nước , dùng nước nhiệt ( 325-375oc), chân không (5- kPa) Có thể dùng than hoạt tính chất hấp phụ rắn khác để khử mùi dầu *Chú ý: Ngoài ra, ta làm giảm lượng axit béo phương pháp cất nước ( làm giảm tsôi axit béo), chuyển axit béo thể lỏng thành khí Trình bày phương pháp tổng hợp biodiezel theo phương pháp trao đổi este? Cơ sở hóa học: 14 Phương pháp chuyển hóa este tạo biodiezel phương pháp tốt dễ thực chi phí thấp Các đặc tính alkyl este gần với diezel thông dụng ROH: metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH) rượu no khác CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ESTE KHÁC * Phương pháp siêu tới hạn: Đây phương pháp không cần dùng xúc tác nhiệt độ áp suất pứ cao (P = 100 Mpa, T = 850 K) Phương pháp cho hiệu suất chuyển hóa cao 15 * Phương pháp chuyển hóa dầu thành axit, sau este hóa thành biodiezel Vì trải qua giai đoạn nên hiệu suất không cao * Phương pháp hai giai đoạn: Nguyên liệu đầu vào thường có hàm lượng acid tự cao chúng cần tinh chế 1-2% acid tự do, sau thực phản ứng trao đổi este xúc tác kiềm - GĐ 1: Phản ứng este hóa xúc tác acid để đưa hàm lượng acid tự dầu 1%, CH3OH dùng dư để hấp thụ nước tạo ra, giúp phản ứng xảy theo chiều thuận H SO → RCOOCH3 + H2O RCOOH + CH3OH (dư) - GĐ 2: Sản phẩm GĐ sau tách acid H2SO4, metanol, nước dùng làm nguyên liệu cho GĐ Phản ứng trao đổi este xúc tác kiềm CH3OH/dầu = 4/1 Sau phản ứng hổn hợp phản ứng lắng tách thành lớp Lớp chủ yếu biodiezel, lớp glyxeryl 16 10 Tính chất, ưu nhược điểm nhiên liệu biodiezel (hoặc xăng ethanol)? Tính chất biodiezel Biodiesel sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật, có tiêu kỹ thuật gần giống với diesel khoáng Về chất hóa học monoankyl este axit béo mạch dài Biodiesel thu từ phản ứng trao đổi este triglyxerit với rượu đơn chức mạch ngắn (như metanol, etanol…) Như nguyên liệu để sản xuất biodiesel phong phú, chúng có nguồn gốc sinh học, tái tạo Ưu điểm nhiên liệu biodiezel - Trị số xetan cao: trị số xetan đơn vị đo khả tự bắt cháy nhiên liệu diezel Nhiên liệu diezel thông thường có trị số xetan 50 – 54, biodiezel 56- 58 - Hàm lượng S thấp: biodiezel hàm lượng S thấp khoảng 0.001%, làm giảm đáng kể thải Sox gây ăn mòn thiết bị ô nhiễm môi trường - Quá trình cháy sạch: nhiên liệu biodiezel chứa khoảng 11% oxi nên trình cháy xảy hoàn toàn, không gây muội, cặn đáng kể động 17 - Khả bôi trơn cao nên giảm mài mòn; biodiezel có khả bôi trơn tốt diezel khoáng Khả bôi trơn đặc trưng giá trị HFRR Giá trị HFRR nhỏ khả bôi trơn nhiên liệu tốt Diezel xử lý S có HFRR 500, biodiezel 200 - Tính ổn định thấp: biodiezel dễ bị phân hủy ( phân hủy 98% 21 ngày) - Thích hợp cho mùa đông: phù hợp điều kiện -200C, diezel khoáng có tượng kết tinh n- parafin làm tắc ngẽn ống dẫn nhiên liệu - Giảm lượng khí thải nguy mắc bệnh ung thư: giảm 93% nguy khí thải mắc bệnh ung thư so với diezel khoangsvif giảm hợp chất thơm, S, cháy hoàn toàn không dư hidrocacbon - An toàn cháy nổ: biodiezel có nhiệt độ chớp cháy cao 1100C, diezel 600C - Nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học: nguồn nguyên liệu sản xuất rượu béo cho dược phẩm mỹ phẩm, alkanolamin Isopropylic este, polyeste ứng dụng chất nhựa, chất hoạt động bề mặt,… - Có khả nuôi trồng được: tạo nguồn lượng độc lập, không làm suy yếu nguồn lượng tự nhiên, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người môi trường Nhược điểm biodiezel - Giá thành cao: đắt nhiên liệu diezel thông thường bù lại thu glyxerin chất có tiềm thương mại lớn VD: gallon dầu đậu nành = gallon diezel khoáng - Tính chất thời vụ: tách từ trồng nên muốn có thường xuyên phải quy hoạch vùng nguyên liệu tốt - Có thể gây ô nhiễm: rửa không tốt dư xà phòng, kiềm dư, metanol, glyxerin,… chất gây ô nhiễm phải có tiêu chuẩn cụ thể để đánh giá chất lượng biodiezel 11 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp biodiezel phương pháp trao đổi este? 18 Độ ẩm axit béo tự do: Wright cộng yêu cầu nguyên liệu cho vào phải thỏa mãn: + glyxerit cần có trị số axit thấp + nguyên liệu phải làm khan hoàn toàn + hàm lượng nước phải nhỏ (gây phản ứng xà phòng hóa, xà phòng sinh làm tăng độ nhớt => qt tách glyxerin khó) Ảnh hưởng nhiệt độ: phản ứng este hóa tiến hành nhiệt độ khác tùy vào loại dầu nhiệt độ cao phản ứng nhanh, thường 55 – 700C ( t0C cao => tăng phản ứng xà phòng hóa t0 sôi CH3OH 640C => dễ bay hơi) - Ảnh hưởng áp suất: áp suất không ảnh hưởng đến phản ứng, thường tiến hành P khí - Ảnh hưởng tốc độ khuấy:vì phản ứng tồn pha khác biệt nên tốc độ khuấy cao hiệu suất cao.VD: 300 vòng/phút, sau 8h => H= 12%, 600 vòng/phút, sau 2h => H = 97% - Ảnh hưởng lượng metanol dư: phản ứng thuận nghịch nên để phản ứng xảy theo chiều thuận lượng metanol dùng phải dư, tỉ lệ metanol/dầu 5-7,5 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng: thời gian phản ứng lâu hiệu suất cao, thường 1-8h Nhưng không khuấy lâu dễ xảy phản ứng phụ 12 Vi sóng gì? Cơ chế ảnh hưởng vi sóng tổng hợp hữu cơ? Vi sóng gì? Là sóng điện từ có sóng dài tia hồng ngoại ngắn sóng radio, có sóng khoảng từ 1m (f= 0,3GHz) đến 1mm (f=300 GHz) Tuy vzy, ranh giới hồng ngoại vi sóng sóng radio tần số cực cao tùy ý thay đổi lĩnhvực nghiên cứu khác Cơ chế ảnh hưởng vi sóng tổng hợp hữu cơ? Các phân tử thức ăn (nước, chất béo, đường chất hữu khác) thường dạng lưỡng cực điện (có đầu tích điện âm đầu tích điện dương) Những lưỡng cực điện có xu hướng quay cho nằm song song với chiều điện trường Khi 19 điện trường dao động, phân tử bị quay nhanh qua lại Dao động quay chuyển hóa thành chuyển động nhiệt hỗn loạn qua va chạm phân tử, sinh nhiệt làm nóng thức ăn (10oC/giây) Khi áp dụng vào tổng hợp hóa học giúp gia nhiệt phản ứng hiệu tăng va chạm phân tử phản ứng Dẫn đến hiệu phản ứng tăng, hiệu suất tăng 13 Sóng siêu âm gì? Cơ chế ảnh hưởng sóng siêu âm tổng hợp hữu cơ? Sóng siêu âm gì? Là sóng âm có tần số cao ngưỡng tai người nghe đc.sóng siêu âm có tần số cao 16000 Hz 20000 Hz Ngoài ra, sóng siêu âm có chất sóng dọc hay sóng nén, nghĩa trường siêu âm phần tử dao động theo phương với phương truyền sóng Sóng siêu âm có tần số 100000 Hz gọi siêu siêu âm Cơ chế ảnh hưởng sóng siêu âm tổng hợp hữu cơ? Nguyên lý tác động sóng siêu âm gồm phần: Hiện tượng xâm khí thực Hiện tượng vi xoáy + Hiện tượng xâm khí thực Khi sóng siêu âm truyền vào môi trường chất lỏng, chu trình kéo nén liên tiếp tạo thành Trong điều kiện bình thường, phân tử chất lỏng gần nhờ liên kết hóa học Khi có sóng siêu âm, chu trình nén phân tử gần chu trình kéo chúng bị tách xa Áp lực âm chu trình kéo đủ mạnh để thắng lực liên kết phân tử tạo thành bọt khí nhỏ Bọt khí 20 trở thành hạt nhân tượng xâm thực khí, bao gồm bọt khí ổn định bọt khí tạm thời (Kuldiloke J., 2002) Bọt khí ổn định nguồn gốc bong bóng khí nhỏ, kích thước chúng dao động nhẹ chu trình kéo nén Sau hàng ngàn chu trình, chúng tăng thêm kích thước Trong suốt trình dao động, bọt khí ổn định chuyển thành bọt khí tạm thời Sóng siêu âm làm rung động bọt khí này, tạo nên tượng “ sốc sóng “ hình thành dòng nhiệt bên chất lỏng Bọt khí ổn định lôi kéo bọt khí khác vào trường sóng, kết hợp lại với tạo thành dòng nhiệt nhỏ (Kuldiloke J., 2002) Các bọt khí tạm thời có kích cỡ thay đổi nhanh chóng, qua vài chu trình chúng bị vỡ Trong suốt chu trình kéo/nén, bọt khí kéo giãn kết hợp lại đạt cân nước bên bên bọt khí Diện tích bề mặt bọt khí chu trình kéo lớn chu trình nén, khuyếch tán khí chu trình kéo lớn kích cỡ bọt khí tăng lên chu trình Các bọt khí lớn dần đến kích cỡ định mà lượng sóng siêu âm không đủ để trì pha khí khiến bọt khí nổ tung dội Khi phân tử va chạm với mãnh liệt tạo 21 nên tượng “ sốc sóng “ lòng chất lỏng, kết hình thành điểm có nhiệt độ áp suất cao (50000C 5x104kPa) với vận tốc nhanh 106 oC/s (Kuldiloke J., 2002) Hiện tượng xâm thực khí mở đầu cho nhiều phản ứng có hình thành ion tự dung dịch; thúc đẩy phản ứng hóa học nhờ có trộn lẫn chất phản ứng với nhau; tăng cường phản ứng polymer hoá depolymer hóa cách phân tán tạm thời phần tử hay bẻ gãy hoàn toàn liên kết hóa học chuỗi polymer; tăng hiệu suất đồng hoá; hỗ trợ trích ly chất tan enzyme từ tế bào động vật, thực vật, nấm men hay vi khuẩn; tách virus khỏi tế bào bị nhiễm; loại bỏ phần tử nhạy cảm bao gồm vi sinh vật (Kuldiloke J., 2002) + Hiện tượng vi xoáy Sóng siêu âm cường độ cao truyền vào lòng chất lỏng gây nên kích thích mãnh liệt Tại bề mặt tiếp xúc pha lỏng/rắn hay khí/rắn, sóng siêu âm gây nên hỗn loạn cực độ tạo thành vi xoáy Hiện tượng làm giảm ranh giới pha, tăng cường truyền khối đối lưu thúc đẩy xảy khuyếch tán vài trường hợp mà khuấy trộn thông thường không đạt (Kuldiloke J., 2002) 14 Phân tích giải thích trình tổng hợp chất lỏng ion họ (imidazonium, aluminate, ammonium)? Lấy ví dụ Chất lỏng ion họ alumonium NR3 + R’X [R’R3N]+X – VD: (CH3)3N + C2H5Br [(CH3)3NC2H5]+Br – Amin bậc kết hợp với tác nhân alkyl hóa để hình thành muối bậc hợp chất amin (chất lỏng ion họ ammonium) Chất lỏng ion họ aluminate [R’R3N]+X – + MXy [R’R3N]+[MXy+1] – 22 VD: [(CH3)3NC2H5]+Br – + AlCl3 [(CH3)3NC2H5]+[AlCl4] – Muối ammonium kết hợp với axit Lewis (AlCl 3) Khi đạt trạng thái cân bằng, dung dịch có nhiều anion tồn tùy thuộc vào tỷ lệ mol [R’R 3N]+X – MXy theo phương trình Khi sử dụng lượng dư axit Lewis (AlCl 3), phản ứng axit-bazơ anion sinh với AlCl3 dư tiếp tục hình thành anion khác [R’R3N]+AlCl4 – + AlCl3 [R’R3N]+[Al2Cl7] – VD: [(CH3)3NC2H5]+[AlCl4] – + AlCl3 [R’R3N]+[Al2Cl7] – + AlCl3 [(CH3)3NC2H5N]+[Al2Cl7] – [R’R3N]+[Al3Cl10] – VD: [(CH3)3NC2H5N]+[Al2Cl7] – + AlCl3 [(CH3)3NC2H5N]+[Al3Cl10] – Muối kim loại M+[A] – [R’R3N]+X + Bronsted acid H+[A] – [R’R3N]+[A] – Nhựa trao đổi ion Muối amonium kết hợp với muối kim loại có dạng M +[A] – hay Bronsted acid H+[A] – nhựa trao đổi ion tạo muối aluminate (chất lỏng ion họ aluminate) VD: [(CH3)3NC2H5]+Br – + NaCl [(CH3)3NC2H5]+Cl – + NaBr [(CH3)3NC2H5]+Br – + HCl [(CH3)3NC2H5]+Cl – + HBr [(CH3)3NC2H5]+Br – + Cl – [(CH3)3NC2H5]+Cl – + Br – Chất lỏng ion họ imidazonium 23 VD: 15 Lấy ví dụ phân tích cấu tạo xúc tác phức chất mang silica? Ưu điểm, nhược điểm xúc tác loại này? Ví dụ: Xúc tác 66 Xúc tác có phận chính: chất mang silica, móc ( hợp chất silane) phức palladium họ oxime-carbapalldacycle * Chất mang silica * Móc (hợp chất silane) 24 * Phức palladium họ oxime-carbapalldacycle Ưu điểm: độ bền hóa, độ bền độ bền nhiệt tốt Do đó, chọn cho phản ứng thực điều kiện nhiệt độ cao có khuấy trộn mạnh Nhược điểm: han chế số lượng nhóm chức bề mặt chất mang vô Do đó, phương pháp cố định xúc tác phức lên chất mang vô hạn chế 25 [...]... qua lại Dao động quay được chuyển hóa thành chuyển động nhiệt hỗn loạn qua va chạm phân tử, sinh nhiệt và làm nóng thức ăn (10oC/giây) Khi áp dụng vào tổng hợp hóa học nó giúp gia nhiệt phản ứng hiệu quả và tăng sự va chạm các phân tử phản ứng Dẫn đến hiệu quả phản ứng tăng, do đó hiệu suất tăng 13 Sóng siêu âm là gì? Cơ chế ảnh hưởng của sóng siêu âm trong tổng hợp hữu cơ? Sóng siêu âm là gì? Là... dung dịch; thúc đẩy các phản ứng hóa học nhờ có sự trộn lẫn các chất phản ứng với nhau; tăng cường phản ứng polymer hoá và depolymer hóa bằng cách phân tán tạm thời các phần tử hay bẻ gãy hoàn toàn các liên kết hóa học trong chuỗi polymer; tăng hiệu suất đồng hoá; hỗ trợ trích ly các chất tan như enzyme từ tế bào động vật, thực vật, nấm men hay vi khuẩn; tách virus ra khỏi tế bào bị nhiễm; loại bỏ các... khuyếch tán ở một vài trường hợp mà khuấy trộn thông thường không đạt được (Kuldiloke J., 2002) 14 Phân tích và giải thích quá trình tổng hợp chất lỏng ion họ (imidazonium, aluminate, ammonium)? Lấy ví dụ Chất lỏng ion họ alumonium NR3 + R’X [R’R3N]+X – VD: (CH3)3N + C2H5Br [(CH3)3NC2H5]+Br – Amin bậc 3 sẽ kết hợp với các tác nhân alkyl hóa để hình thành muối bậc 4 của các hợp chất amin (chất lỏng... cho hiệu suất chuyển hóa cao 15 * Phương pháp chuyển hóa dầu thành axit, và sau đó este hóa thành biodiezel Vì trải qua 2 giai đoạn nên hiệu suất không cao * Phương pháp hai giai đoạn: Nguyên liệu đầu vào thường có hàm lượng acid tự do cao vì vậy chúng cần được tinh chế về còn 1-2% acid tự do, sau đó mới thực hiện phản ứng trao đổi este bằng xúc tác kiềm - GĐ 1: Phản ứng este hóa trên xúc tác acid... thể làm giảm lượng axit béo bằng phương pháp cất cuốn hơi nước ( làm giảm tsôi của các axit béo), chuyển axit béo ở thể lỏng thành khí 9 Trình bày phương pháp tổng hợp biodiezel theo phương pháp trao đổi este? Cơ sở hóa học: 14 Phương pháp chuyển hóa este tạo biodiezel là phương pháp tốt nhất vì dễ thực hiện và chi phí thấp Các đặc tính của alkyl este rất gần với diezel thông dụng ROH: metanol (CH3OH),... chế ảnh hưởng của vi sóng trong tổng hợp hữu cơ? Vi sóng là gì? Là sóng điện từ có bức sóng dài hơn tia hồng ngoại nhưng ngắn hơn sóng radio, có bức sóng khoảng từ 1m (f= 0,3GHz) đến 1mm (f=300 GHz) Tuy vzy, ranh giới giữa hồng ngoại và vi sóng và sóng radio tần số cực cao là tùy ý và thay đổi trong các lĩnhvực nghiên cứu khác nhau Cơ chế ảnh hưởng của vi sóng trong tổng hợp hữu cơ? Các phân tử thức ăn... vì sCO2 có độ nhớt thấp) - Dung môi CO2 có các tính chất vật lý có thể điều chỉnh được theo yêu cầu - sCO2 có độ bền với tác nhân oxy hóa do CO2 không thể nào tiếp tục bị oxy hóa thành các sản phẩm có số oxy hóa cao hơn nên là dung môi lý tưởng cho các phản ứng oxy hóa xúc tác - sCO2 có khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân riêng sản phẩm, thu hồi và tái sử dụng xúc tác, đặc biệt là kim loại... Cơ chế ảnh hưởng của sóng siêu âm trong tổng hợp hữu cơ? Nguyên lý tác động của sóng siêu âm gồm 2 phần: Hiện tượng xâm khí thực và Hiện tượng vi xoáy + Hiện tượng xâm khí thực Khi sóng siêu âm được truyền vào môi trường chất lỏng, các chu trình kéo và nén liên tiếp được tạo thành Trong điều kiện bình thường, các phân tử chất lỏng ở rất gần nhau nhờ liên kết hóa học Khi có sóng siêu âm, trong chu trình... so với diezel khoangsvif giảm hợp chất thơm, S, cháy hoàn toàn không dư hidrocacbon - An toàn về cháy nổ: biodiezel có nhiệt độ chớp cháy cao trên 1100C, còn diezel 600C - Nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học: nguồn nguyên liệu sản xuất rượu béo cho dược phẩm và mỹ phẩm, các alkanolamin Isopropylic este, các polyeste được ứng dụng như chất nhựa, chất hoạt động bề mặt,… - Có khả năng nuôi trồng được:... đến quá trình tổng hợp biodiezel bằng phương pháp trao đổi este? 18 Độ ẩm và axit béo tự do: Wright và cộng sự yêu cầu nguyên liệu cho vào phải thỏa mãn: + glyxerit cần có trị số axit thấp + nguyên liệu phải được làm khan hoàn toàn + hàm lượng nước phải rất nhỏ (gây phản ứng xà phòng hóa, xà phòng sinh ra làm tăng độ nhớt => qt tách glyxerin khó) Ảnh hưởng của nhiệt độ: phản ứng este hóa có thể tiến