ความชื้นจากอากาศสามารถมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ปฏิกิริยาของรัฐที่เป็นของแข็ง• Arkady Kuramshin •ข่าววิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ "องค์ประกอบ" •เคมีวิทยาศาสตร์ในรัสเซีย

ความชื้นจากอากาศสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาสังเคราะห์สถานะของแข็งได้

มะเดื่อ 1 โครงการและสมการของการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีของการเกิด monomeonate glycine อันเนื่องมาจากปฏิกิริยาของα-glycine และ malonic acid ภาพจากบทความกล่าวถึงCrystEngCommมีการเปลี่ยนแปลง

นักวิจัยจาก Novosibirsk State University และ Institute of Solid State Chemistry และ Mechanochemistry สาขาไซบีเรียของ Academy of Sciences รัสเซียได้ศึกษาผลกระทบของปริมาณน้ำที่แตกต่างกันในกระบวนการของปฏิกิริยาเคมีระหว่างการเกิด mono-mononate glycine ในปฏิกิริยานี้ตัวทำละลายที่เป็นของแข็งถูกผสมและบดในโรงสีลูก ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าความชื้นในอากาศสามารถมีผลต่อปฏิกิริยาเคมีของสถานะของแข็งได้

ปฏิกิริยาทางเคมี (หรือ tribochemical) เป็นกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อสองสารปฏิกริยาแข็ง (หรือมากกว่า) ถูกลูบในกรณีที่ไม่มีตัวทำละลาย เป็นที่เชื่อกันว่าปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถกลายเป็นทางเลือก "สีเขียว" ในกระบวนการอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีที่ใช้ตัวทำละลายซึ่งหลายแห่งมีความไวไฟและ / หรือเป็นพิษ

ในเวลาเดียวกันมนุษย์ได้ใช้ปฏิกิริยาทางเคมีตั้งแต่ช่วงเวลาที่เป็นต้นกำเนิด: ทุกสิ่งทุกอย่างเริ่มจากการสกัดด้วยไฟโดยการถูไม้เข้าด้วยกันกระบวนการทางเคมีและกระบวนการทางเคมีอื่น ๆ ที่มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาอารยธรรมก็เริ่มถูกนำมาใช้แม้กระทั่งก่อนที่จะเขียน: บด, บด, ฯลฯ ช่วยในการรับและการประมวลผลเซรามิคโลหะแร่ตัวแรกและยารักษาโรค กระบวนการทางเคมีรวมถึงการเริ่มต้นของการสลายตัวของวัตถุระเบิดบางอย่างซึ่งเปลี่ยนหลักการในการทำอาวุธปืน (ดูตัวอย่างเช่นสายฟ้า)

สิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรกเกี่ยวกับวิชาเคมีที่ปรากฏในปีพศ. 1827 เมื่อไมเคิลฟาราเดย์ได้อธิบายถึงผลของการเร่งการสลายตัวของไฮเดรตผลึกที่เกิดจากแรงเสียดทานและยังได้นำปฏิกิริยาเคมีนิวเคลียสของโลหะเงินออกไซด์ด้วยโลหะ ชื่อส่วนนี้ของเคมีเป็นครั้งแรกที่ใช้ในปี 1887 ใน "ตำราเคมีทั่วไป" ที่เขียนโดย Vilhelm Ostwald ศาสตราจารย์ที่โรงเรียนโปลีเทคนิคริกา ปัจจุบันมีการแปรรูปสารอินทรีย์ในรูปแบบเมคคาโนเคมีของสารอินทรีย์ในการสังเคราะห์สารหลาย ๆ ชนิดการแปรรูปและการแปรรูปสารอินทรีย์และอนินทรีย์จากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติการผลิตรูปแบบของยาตัวเร่งปฏิกิริยาและวัสดุอื่น ๆ

อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงที่ว่าในทางปฏิบัติปฏิกิริยาเคมีระหว่างกระบวนการทางเคมีได้ถูกนำมาใช้เป็นเวลานานแล้วข้อมูลเกี่ยวกับกลไกของกระบวนการเหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบอินทรีย์ไม่สามารถเรียกได้อย่างละเอียดถี่ถ้วน ความจริงก็คือวิธีการวิจัยทางกายภาพที่ใช้ในการศึกษาปฏิกิริยาในขั้นตอนของก๊าซหรือในสารละลายค่อนข้างยากที่จะปรับตัวให้เข้ากับสารที่อยู่ในสภาวะที่เป็นของแข็ง แต่ความรู้อย่างละเอียดเกี่ยวกับกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารเคมีเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ เห็นได้ชัดว่าการเจริญเติบโตของความสนใจทางด้านทฤษฎีและการปฏิบัติในเรื่อง mechanochemistry ทำให้เกิดความจำเป็นที่จะต้องเข้าใจถึงปฏิกิริยาระหว่างผงของผลึกโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์

ปัจจุบันมีปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารอนินทรีย์จำนวนมากซึ่งได้รับการยืนยันจากข้อมูลจากการทดลองนอกจากนี้ปฏิกิริยาของโลหะสารประกอบที่มีประจุประจุไอออนิกกับโครงสร้างประจุของอะตอมมีความคิดแตกต่างกันเล็กน้อยอย่างไรก็ตามรูปแบบที่ใช้ในการอธิบายปฏิกิริยาเคมีของสารประกอบอนินทรีย์สามารถลดลงได้เนื่องจากสารอนินทรีย์ที่เป็นของแข็งทำปฏิกิริยากันเนื่องจากมีการแพร่หรือไอออนหรืออะตอมของสารตัวทำปฏิกิริยาหนึ่งหรือสองด้านเข้าสู่โครงประภาคารของปฏิกิริยา (SV Kornienko, AM Gusak, 1994 ปฏิกิริยาของแข็งเฟสในผงผสม – แบบแบ่ง – คู่)

ส่วนใหญ่แล้วโมเดลเหล่านี้จะไม่ถูกถ่ายโอนไปยังกระบวนการทางเคมีที่มีสารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลคริสตัลขัดแตะมีส่วนเกี่ยวข้อง: โมเลกุลเป็นกฎที่มีไอออนมากขึ้นและดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากสำหรับพวกเขาที่จะเจาะเข้าไปใน "ตาข่ายคริสตัล" คนต่างด้าว นี้เป็นไปได้เฉพาะในกรณีที่สารปฏิชีวนะสามารถสร้างรูปแบบของโฮสต์ของแขกผู้เข้าพักซึ่งหนึ่งในผู้เข้าร่วมในปฏิกิริยาจะรวมอยู่ในโครงสร้างโมเลกุลของที่สอง

นักวิจัยบางคนคิดว่าปฏิกิริยาเคมีระหว่างผลึกโมเลกุลไม่ใช่เฟสของแข็งในความหมายของคำและในขั้นตอนกลางของมันค่อนข้างเป็นไปได้ที่ตาข่ายทำลายของผลึกโมเลกุลจะเข้าร่วมในของเหลวที่เกิดขึ้นตัวอย่างเช่นเป็นผลมาจากจุดละลายของพวกเขาซึ่งเกิดจากการกระทำเชิงกลนอกจากนี้ปฏิกิริยาบางส่วนของปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารกับโมเลกุลคริสตัลขัดแตะการปฏิสัมพันธ์ควรเริ่มต้นด้วยการตกผลึกร่วมของผู้เข้าร่วมในปฏิกิริยาซึ่งเป็นไปไม่ได้หากไม่มีของเหลวจำนวนเล็กน้อย (E. Boldyreva, 2013) ?) ของเหลวนี้อาจเป็นสารละลายเข้มข้นของสารตัวทำละลายในตัวทำละลายซึ่งจะถูกเพิ่มเข้าไปในสารผสมปฏิกิริยาเฉพาะเมื่อมีการทำปฏิกิริยาเคมีกับสารเคมีในการบดภายใต้สภาวะของเหลว ในบางกรณีอาจไม่สามารถเพิ่มของเหลวได้ตัวอย่างเช่นถ้าเกิดขึ้นจากการคายน้ำที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยสารเคมีเช่นกระบวนการแยกน้ำออกจาก hydrate ผลึกอินทรีย์ (I. A. Tumanov et al., 2011. ต่อไปนี้เป็นผลิตภัณฑ์)

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Novosibirsk State และ Institute of Solid State Chemistry และ Mechanochemistry ของ SB RAS ได้ตัดสินใจศึกษาปฏิกิริยาแบบจำลองของกรดอะมิโนกรดอะมิโนกับกรด malonic (รูปที่ 1) เพื่อหารูปแบบของเหลวที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมีของสารอินทรีย์ ปฏิกิริยานี้ดำเนินการกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์เดียว moncampon wisteria (เกลือ,ซึ่งเกิดขึ้นจากการปฏิสัมพันธ์ของกลุ่มอะมิโนของ glycine และหนึ่งในกลุ่ม carboxyl ของ malonic acid) โดยไม่ต้องแยกน้ำออก จากความประหลาดใจของนักวิจัยพบว่า monomonate ถูกทำให้เปียกเล็กน้อย (รูปที่ 2) แม้ว่าสารตัวทำละลายจะไม่สามารถละลายได้หรือมีไฮเดรตและปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีน้ำและของเหลวอื่น ๆ

มะเดื่อ 2 Micrographs ของส่วนผสมของ glycine และผง malonic acid ที่มีความชื้นสัมพัทธ์ปานกลาง (60%) การก่อตัวของชั้นของเหลวที่จุดติดต่อของ glycine และกรด malonic เป็นวงกลม ภาพจากบทความกล่าวถึง CrystEngComm

การทดลองต่อไปแสดงให้เห็นว่าเป็นน้ำที่มีบทบาทสำคัญสำหรับปฏิกิริยาเคมีระหว่างการศึกษา ดังนั้นในการปรากฏตัวของ polyvinylpyrrolidone (พอลิเมอร์ที่ดูดซับน้ำอย่างจริงจัง) การก่อตัวของ monomalonate glycine ไม่เกิดขึ้น การขยี้กากของ glycine และกรด malonic ที่อุณหภูมิต่ำ (77 K) ซึ่งน้ำไม่เต็มใจที่จะเข้าไปในของเหลวแม้ภายใต้อิทธิพลของกองกำลังขนาดใหญ่ (ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในโรงงานผลิตลูกบอลซึ่งอาจมีการโหลดเครื่องจักรขนาดใหญ่) ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยารูปแบบการสังเกตสามารถอธิบายได้ด้วยการดูดความชื้นของกรด malonic ซึ่งช่วยให้สามารถดูดซับความชื้นในชั้นบรรยากาศได้ monaconon monaconate ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่เกาะกันแน่นหนาและเมื่อเกิด malonate จะทำให้น้ำที่เป็นกรดถูกปล่อยออกมาในรูปของหยดเล็ก ๆ

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการดูดซับสารประกอบอินทรีย์ในหลายรูปแบบเมื่อทำปฏิกิริยาทางเคมีมีความจำเป็นต้องคำนึงถึงความชื้นในอากาศอยู่เสมอไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศแม้จะมีความชื้นต่ำ (ประมาณ 60%) ก็เพียงพอที่จะทำให้กระบวนการสร้างสาร เกลือ แต่ในกรณีที่ไม่มีความชื้นผสมปฏิกิริยาไม่ตอบสนอง ปรากฎว่าในกรณีนี้ (และด้วยเหตุนี้ในคนอื่น ๆ ) กระบวนการ "mechanochemical" แบบแห้งจึงเกิดขึ้นในรูปแบบ "บดในที่ที่มีของเหลว" แต่แหล่งที่มาของของเหลวไม่ได้เป็นผลิตภัณฑ์การสลายตัวของน้ำยาและไม่ใช่ของเหลวที่นำมาใช้เป็นพิเศษ จากสิ่งแวดล้อม

หนึ่งในข้อสรุปและคำแนะนำในการทำงานของพวกเขาผู้เขียนเห็นความจำเป็นในการวัดความสามารถของตัวทำปฏิกิริยาและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของรัฐ "solid-state" อย่างแม่นยำเพื่อดูดซับไอน้ำจากอากาศสิ่งสำคัญก็คือควรคำนึงถึงสภาวะบรรยากาศในการศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะของปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารเคมีเนื่องจากการเกิดซ้ำของผลของปฏิกิริยาดังกล่าวจะได้รับผลกระทบจากสภาวะแวดล้อมช่วงเวลาของปีและแม้กระทั่ง microclimate ในห้องปฏิบัติการ

ที่มา: I. A. Tumanov, A. A. L. L. Michalchuk, A. Politov, E. V. Boldyreva, วีโวลต์ Boldyrev. การตกผลึกร่วมของยานยนต์เหลว? // CrystEngComm. 2017 DOI: 10.1039 / c7ce00517b

Arkady Kuramshin


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: