Gliceryna: wzór strukturalny, właściwości i zastosowania

To najprostszy trójatomowy alkohol. Wzór chemiczny glicerolu to C3H5 (OH) ₃ . Jest to klarowna lepka ciecz. Bezwonny, słodki w smaku. Nie jest trujący, dlatego jest szeroko stosowany w życiu codziennym, przemyśle spożywczym, kosmetycznym i medycznym. Wzór strukturalny glicerolu przedstawiono na rysunku. Ale w jaki sposób jest wydobywany?

Sposoby na uzyskanie gliceryny

Niemal cały przemysłowy glicerol pochodzi z tłuszczu. Z chemicznego punktu widzenia są to estry glicerolu. Podczas zmydlania tych tłuszczów (mydła) powstaje gliceryna jako produkt uboczny. Wtedy bardzo łatwo odróżnić się od mieszaniny reakcyjnej.

Możliwe jest syntezowanie gliceryny w inny sposób. Na przykład z acetonu. W tym przypadku redukuje się go za pomocą wodoru, aby otrzymać alkohol izopropylowy. W następnym etapie cząsteczka wody jest odcinana przez odwodnienie w celu wytworzenia propylenu, który jest następnie chlorowany. Otrzymany dichloropropan ponownie chlorowano, otrzymując trichloropropan. Ostatnim etapem produkcji glicerolu jest hydratacja po podgrzaniu. Na tym etapie wszystkie trzy cząsteczki chloru są zastąpione przez grupy hydroksylowe. W podobny sposób teraz w branży otrzymuje się syntetyczną substancję. Tylko jako surowiec używany jest propylen, który jest uwalniany z gazów bocznych podczas destylacji ropy naftowej.

Ale z propylenu, aby uzyskać glicerynę, może być inny sposób. W tym celu propylen utlenia się do akroleiny. Utlenianie prowadzi się tlenem powietrza w obecności katalizatora (miedzi) i podwyższonej temperatury. Następnie dodaje się nadtlenek wodoru, otrzymując dwuwodorotlenowy alkohol aldehydowy. Tlenek azotu (VIII) stosuje się jako katalizator w tej reakcji. Grupę aldehydową w otrzymanym związku uwodornia się, przekształcając ją w trzecią grupę hydroksylową. Okazuje się, że gliceryna.

Inna wersja syntezy kiedyś zaproponowała EE Wagner. Poprzez utlenianie alkoholu allilowego nadmanganianem potasu w środowisku alkalicznym, glicerol można uzyskać w jednym etapie.

Właściwości fizyczne

Gliceryna jest bezbarwną, bezwonną cieczą o słodkawym smaku. Jest higroskopijny, to znaczy, ma tendencję do wchłaniania wody. W temperaturze 20 ° C topi się, a w temperaturze 290 ° C wrze z częściowym rozkładem. Zmieszany z wodą i alkoholami w dowolnym stosunku. Wynika to ze wzoru chemicznego. Grupy hydroksylowe umożliwiają glicerolowi tworzenie wielu wiązań wodorowych z cząsteczkami wody. Zapewnia to rozpuszczenie.

Rozpuśćmy glicerynę również w acetonie i niektórych innych substancjach organicznych. Nierozpuszczalny w benzenie i eterze. On sam może być taki dla wielu związków organicznych i nieorganicznych. Jego gęstość w stanie ciekłym wynosi 1,26 g / cm ³ . Warto również zauważyć, że gliceryna jest bardzo lepką cieczą. Nieruchomość jest 1474 razy więcej niż woda.

Właściwości chemiczne

Pochodzę z wzór strukturalny gliceryna zawiera trzy grupy hydroksylowe. Dlatego charakterystyczne dla niego będą reakcje chemiczne jednowodorotlenowych alkoholi. Ponadto kwasowe właściwości gliceryny są znacznie silniejsze niż w przypadku jakiegokolwiek innego jednowodorotlenowego alkoholu. Może oddziaływać z metalami, tlenkami lub alkaliami. Równania reakcji chemicznych glicerolu przedstawiono poniżej.

Może również wchodzić w reakcje odwodnienia, tworząc wiele różnych produktów. Więc zdobądź akroleinę.

Oddzielnie, należy powiedzieć o podstawieniu grupy hydroksylowej dla halogenu. Może się to zdarzyć, gdy gliceryna wchodzi w interakcję z halogenowodorem. Jak można zauważyć na podstawie wzoru strukturalnego glicerolu, w wyniku reakcji mogą powstawać mono-, di- i tri-pochodne. Bardziej kompletne podstawienie można uzyskać, jeśli interakcja jest prowadzona z halogenkami fosforu.

Ale gliceryna ma specyficzne właściwości, które są unikalne dla wielowodorotlenowych alkoholi. Na przykład wchodzi w interakcję z wodorotlenkiem miedzi (II), tworząc kompleksowy związek koloru niebieskiego - glicerynian miedzi. Ta reakcja jest jakościowa dla wszystkich alkoholi wielowodorotlenowych.

Postacie dla niego i reakcja estryfikacji. Jest to reakcja oddziaływania z kwasami, w wyniku czego powstaje ester. Ponadto gliceryna jest estryfikowana zarówno kwasami organicznymi, jak i mineralnymi. Na przykład azot. Ta reakcja jest również nazywana nitrowaniem. W rezultacie okazuje się bardzo przydatny, ale niezwykle wybuchowy produkt - nitrogliceryna. Ponownie, z wzoru strukturalnego glicerolu można zauważyć, że nie wszystkie grupy hydroksylowe można erodować. Wszystko zależy od warunków reakcji.

Podczas interakcji z wodorem pod wysokim ciśnieniem i w obecności katalizatorów, jedna z grup hydroksylowych jest zredukowana. W wyniku reakcji otrzymuje się dwuwodorotlenowy alkohol - glikol propylenowy.

Gliceryna może również wchodzić w reakcje polikondensacji, tworząc mieszaninę poligliceroli. W tym celu jest podgrzewany przez bardzo długi czas do prawie 300 ° C w środowisku słabo zasadowym. Wzór chemiczny gliceryny został omówiony.

Utlenianie

Gliceryna ma wiele opcji utleniania. Końcowy produkt zależy od rodzaju środka utleniającego, katalizatorów i innych warunków reakcji. Tak więc glicerynę można utlenić za pomocą silnych środków utleniających, na przykład, dichromianu potasu w środowisku kwaśnym. W wyniku tej reakcji cała gliceryna ulega rozkładowi na dwutlenek węgla i wodę.

Utlenianie może zachodzić łagodniej. Na przykład, w reakcji z nadtlenkiem wodoru otrzymuje się aldehyd lub keton. Jako katalizator stosuje się sole żelaza (II).

Utlenianie można prowadzić w celu otrzymania kwasu glicerynowego. W tym przypadku interakcja jest przeprowadzana z koncentratem kwas azotowy. Jedna z grup hydroksylowych jest po prostu utleniana do grupy karboksylowej. Bardziej egzotyczne kwasy są również uzyskiwane z gliceryny. Podczas interakcji z roztworem nadmanganianu potasu tworzą się kwasy tartronowe i mezoksalne. A po utlenieniu tlenem powietrza z ogrzewaniem w obecności wodorotlenku baru otrzymuje się mieszaninę kwasu szczawiowego i mrówkowego. Gliceryna kwasu jodowego może być utleniana do formaldehydu i formaldehydu.

Zastosowania przemysłowe

Ze względu na swój skład i właściwości glicerynę stosuje się w przemyśle.

1. W przemyśle tekstylnym stosuje się go do wytwarzania tkanin miękkich i elastycznych, a także do syntezy barwników i włókien syntetycznych.
2. Jest on używany do produkcji niektórych rodzajów papieru.
3. W przemyśle skórzanym jego rozwiązania są wykorzystywane do garbowania i tuczenia skóry.
4. W rolnictwie nasiona są traktowane gliceryną w celu zapewnienia bardziej stabilnego kiełkowania.
5. W przemyśle farb, gliceryna służy do syntezy związków i lakierów do polerowania.
6. Przy wytwarzaniu materiałów opakowaniowych, takich jak celofan, stosuje się go jako plastyfikator.
7. Do pakowania stosuje się polimery na bazie gliceryny. Papier impregnowany gliceryną zyskuje właściwości ognioodporne.

Zastosowanie w przemyśle spożywczym

Gliceryna jest suplementem diety E422. Jest stosowany jako stabilizator w celu zachowania i zwiększenia lepkości produktów. Jest stosowany w produkcji wyrobów piekarniczych i cukierniczych (zwłaszcza czekolady) jako zagęszczacz i środek zatrzymujący wilgoć. Pomaga dodać objętość do gotowych produktów. Dzięki temu suplementowi chleb może dłużej pozostać świeży.

Ekstrakty oparte na glicerynie często dodaje się do napojów. Pozwalają one na zmniejszenie ich ostrości. Jest również stosowany do produkcji alkoholu. Dodaj i tytoniu do regulacji wilgotności, wyeliminować podrażniający smak.

Aplikacje medyczne

Gliceryna jest częścią niektórych leków stosowanych w leczeniu chorób skóry. Ma właściwości antyseptyczne, zapobiega infekcjom ran. Pomaga również zmniejszyć ciśnienie wewnątrzczaszkowe i śródgałkowe, dzięki czemu jest stosowany w leczeniu obrzęku mózgu.

Ze względu na fakt, że gliceryna jest dobrym rozpuszczalnikiem, jest aktywnie wykorzystywana w przemyśle farmakologicznym. Dzięki tej substancji można osiągnąć bardzo wysokie stężenie substancji czynnej. Potrafi także nadać pożądaną konsystencję lekarstw. Jest często dodawany do maści i kremów, ponieważ zapobiega odparowaniu wilgoci i wysuszeniu.

Zastosowanie w kosmetologii

Gliceryna jest częścią wielu kosmetyków: mydeł, szamponów, kremów, maseczek nawilżających. Kiedy wchodzi w kontakt ze skórą w małych ilościach, zatrzymuje wilgoć w górnych warstwach skóry. Jednak niektórzy twierdzą, że częste stosowanie produktów z bazą glicerynową pozbawia skórę naturalnej wilgoci i tylko pogarsza suchość. Ponadto gliceryna jest często stosowana jako dodatek do mydła. Więc zwiększa się jego zdolność prania.

Wpływ na ludzkie ciało

Gliceryna jest dobrze przyswajana przez organizm, ponieważ jest łatwo przekształcana w tłuszcz przez układ trawienny. Z tego powodu nie jest uważany za toksyczny. Dzienne spożycie tej substancji nie jest ograniczone. Ale nie zapominaj, że gliceryna jest higroskopijna, więc prowadzi do dużego uwolnienia wołów w organizmie, czyli istnieje ryzyko odwodnienia. Z tego powodu jego stosowanie w produktach spożywczych jest ściśle regulowane. Kiedy wchodzi w kontakt ze skórą, ma również efekt suszenia. Wciąż trwa debata na temat konieczności stosowania substancji w kosmetykach.

W artykule zbadano skład i właściwości gliceryny, jej zastosowania.