Дивинил - удивительное химическое вещество, которое при неосторожном обращении может быть опасным, а при правильном использовании способно творить настоящие чудеса. Этот газообразный углеводород широко применяется в промышленности для производства синтетического каучука, однако его потенциал гораздо шире.
Что такое дивинил и его физические свойства
Дивинил представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом. Его структурная формула выглядит следующим образом:
А молекулярная формула дивинила - C4H6.
Дивинил плохо растворим в воде, зато хорошо растворяется в органических растворителях - бензоле, диэтиловом эфире. Также этот газ может существовать в двух пространственных конфигурациях (конформерах) - цис- и транс-, причем транс-конформер является преобладающим (93-97%).
Получение дивинила - основные методы
В настоящее время в промышленности дивинил в основном получают двумя способами:
- Дегидрированием бутана на оксидных алюмохромовых катализаторах
- Пиролизом углеводородного сырья (нефти, газа) при высоких температурах
Однако исторически первые методы синтеза дивинила основывались на использовании этилового спирта. Так, Сергей Лебедев предложил получать этот газ действием оксидов металлов на пары спирта при 400-450°С:
2C2H5OH = 2H2O + H2 + C4H6
А Иван Остромысленский описал метод синтеза дивинила из уксусного альдегида и этилового спирта при 325-350°С с использованием танталового катализатора.
Кроме того, в лаборатории дивинил можно получать разложением спирта при высоких температурах на различных катализаторах - оксидах металлов, угле, глине и др. Однако выход продукта при таких методах невысокий, порядка 1%.
Химические реакции и свойства дивинила
Дивинил обладает целым рядом уникальных химических свойств:
- Легко вступает в реакции полимеризации с образованием синтетических каучуков
- Образует взрывоопасные смеси с воздухом (при концентрации 1,6-10,8% об.)
- Активно окисляется кислородом воздуха с получением пероксидов
- Способен к реакциям присоединения по двойным связям с водородом, галогенами
Например, взаимодействие дивинила с хлористым водородом приводит к образованию хлоропрена - жидкого хлорпроизводного дивинила, которое также активно полимеризуется с образованием синтетических каучуков.
| Формула дивинила | CH2=CH-CH=CH2 |
| Формула хлоропрена | CH2=CH-CCl=CH2 |
Как видно из приведенных формул, хлоропрен отличается от исходного дивинила только наличием атома хлора.
Применение дивинила
Основная область использования дивинила - производство синтетического каучука методом полимеризации. Каучуки на основе дивинила обладают высокой механической прочностью, эластичностью, стойкостью к различным агрессивным средам.
Кроме того, дивинил активно используется для получения сополимеров с другими непредельными соединениями - стиролом, акриловыми и метакриловыми эфирами, изопреном и др. Такие сополимеры также могут выступать в качестве каучукообразных материалов.
Ну и наконец, уже упомянутый выше хлоропрен является ценным сырьем для производства специальных синтетических каучуков - бутадиен-нитрильных, которые используются в автомобилестроении, машиностроении и других отраслях промышленности.
Безопасность при работе с дивинилом
Несмотря на широкое применение, дивинил является довольно токсичным веществом. Его пары оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки и кожу. При вдыхании возможно поражение дыхательных путей и легких вплоть до отека легких.
Поэтому при работе с дивинилом необходимо соблюдать меры предосторожности:
- Использовать индивидуальные средства защиты - противогазы, респираторы
- Обеспечивать эффективную вентиляцию помещений
- Избегать попадания жидкого дивинила на кожу и в глаза
Также следует помнить, что дивинил образует взрывоопасные смеси с воздухом. Поэтому его хранение, транспортировка и использование должно осуществляться с соблюдением всех правил пожаровзрывобезопасности.
Перспективы применения дивинила
Несмотря на столь широкое распространение, потенциал использования дивинила далеко не исчерпан. В частности, ведутся работы по созданию новых методов его синтеза из альтернативных источников сырья - биомассы, отходов нефтехимических производств и др.
Также предпринимаются попытки расширить ассортимент полимеров и сополимеров на основе дивинила, которые могли бы найти применение в медицине, электронике, оптике, космической и других высокотехнологичных отраслях.
Интересные факты о дивиниле
За более чем вековую историю изучения дивинила накопилось немало любопытных фактов об этом соединении. К примеру, Ипатьев, который впервые описал пиролитическое получение дивинила в 1903 году, работал в то время в США. А уже спустя 9 лет он вернулся в Россию и возглавил знаменитую петроградскую лабораторию, где в том числе занимался исследованиями в области химии дивинила.
Общая формула и строение молекулы
Химическое строение молекулы дивинила определяется его общей формулой - C4H6. Это означает, что молекула состоит из 4 атомов углерода и 6 атомов водорода. Атомы углерода соединены между собой двумя двойными и одной простой связью, образуя линейную цепочку из 4 атомов.
Благодаря наличию двух двойных связей молекула дивинила обладает повышенной химической активностью и вступает в реакции присоединения, полимеризации, что и определяет ее ценные свойства.
Дивинил в косметической промышленности
В последние годы дивинил и материалы на его основе стали применяться и в косметической промышленности. Например, сополимер дивинила с метилметакрилатом используется при производстве ногтевых покрытий, обеспечивая их прочность и стойкость.
Активно изучается возможность создания нового поколения гелевых косметических средств - для волос, кожи, макияжа - утилизирующих способность дивинила к образованию полимерных структур.
