एक्रिलोनिट्राइल: संरचना, गुण, उत्पादन, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

Acrylonitrile एक कार्बनिक यौगिक जो सूत्र सीएच सघन है ₂ CHCN। यह सबसे सरल नाइट्राइल में से एक है जो मौजूद है। रासायनिक और संरचनात्मक रूप से, यह विनाइल समूह, CH ₂ = CH- और नाइट्राइल, साइनो या साइनाइड समूह, C≡N के बीच संघ के उत्पाद से ज्यादा कुछ नहीं है । यह प्लास्टिक की दुनिया में महान औद्योगिक प्रभाव वाला एक पदार्थ है।

शारीरिक रूप से, यह एक बेरंग तरल है, एक निश्चित प्याज की गंध के साथ, और एक अशुद्ध अवस्था में इसमें पीले रंग की टोन होती है। यह अत्यधिक ज्वलनशील, विषैला और संभवतया कार्सिनोजेनिक है, यही कारण है कि इसे एक अत्यंत खतरनाक पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किया गया है। विडंबना यह है कि यह प्लास्टिक और रोजमर्रा के खिलौने, जैसे कि टपरवेयर और लेगो ब्लॉक बनाता है।

Acrylonitrile पॉलिमर tupperware के प्लास्टिक में मौजूद हैं। स्रोत: विकिपीडिया के माध्यम से स्टेबुलस

औद्योगिक पैमानों पर, एसिहेलोनिट्राइल को सोहियो प्रोसेस द्वारा निर्मित किया जाता है, हालांकि कई अन्य कम लाभदायक तरीके हैं जिनके द्वारा इसे संश्लेषित भी किया जा सकता है। उत्पादित लगभग सभी मात्रा होमोपॉलिमर के आधार पर प्लास्टिक के निर्माण के लिए किस्मत में है, जैसे कि पॉलीक्रिलोनिट्रिइल, या कोपोलिमर पर, जैसे एक्रिलोनिट्राइल-ब्यूटाडीन-स्टाइलिन।

एक्रिलोनिट्राइल की संरचना

एक्रिलोनिट्राइल की आणविक संरचना। स्रोत: बेंज-बीएमएम 27 / सार्वजनिक डोमेन

ऊपरी छवि में हमारे पास गोलाकार और बार के मॉडल के साथ प्रतिनिधित्व किया गया एक्रिलोनिट्राइल अणु है। काले गोले कार्बन परमाणुओं के अनुरूप होते हैं, जबकि सफेद और नीले रंग के गोले क्रमशः हाइड्रोजन और नाइट्रोजन परमाणुओं के अनुरूप होते हैं। बाएं छोर, सीएच ₂ = सीएच- विनाइल समूह से मेल खाती है, और दाईं ओर, साइबर समूह, सीएनएन।

संपूर्ण अणु समतल है, क्योंकि विनाइल समूह के कार्बन में ² संकरण है । इस बीच, साइबरानो समूह के कार्बन में संकरण है, नाइट्रोजन परमाणु के बगल में एक पंक्ति में है जो कि शेष अणु के समान विमान में स्थित है।

CN समूह अणु को ध्रुवीयता प्रदान करता है, इसलिए CH ₂ CHCN अणु एक स्थायी द्विध्रुवीय स्थापन करता है जहाँ उच्चतम इलेक्ट्रॉन घनत्व नाइट्रोजन परमाणु की ओर निर्देशित होता है। इसलिए, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय अंतःक्रियाएं मौजूद हैं, और वे एक्राइलोनिट्राइल एक तरल होने के लिए जिम्मेदार हैं जो 77 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है।

सीएच ₂ सीएचसीएन अणु सपाट होते हैं, और यह उम्मीद की जा सकती है कि उनके क्रिस्टल में (-84 beC पर जमना) उन्हें एक दूसरे के ऊपर व्यवस्थित किया जाएगा जैसे कि चादरें या चादरें, इस तरह से कि उनके द्विध्रुव एक दूसरे को दोहराते नहीं हैं।

गुण

भौतिक उपस्थिति

रंगहीन तरल लेकिन पीले रंग की टोन के साथ जब इसमें कुछ अशुद्धियाँ होती हैं। जब यह होता है, तो वे उपयोग करने से पहले इसे डिस्टिल करने की सलाह देते हैं। यह अस्थिर है और प्याज के समान तीव्र गंध है।

अणु भार

53.064 ग्राम / मोल

गलनांक

-84 º सी

क्वथनांक

77 ºC है

फ़्लैश प्वाइंट

-5 closedC (बंद कप)

0 openC (खुला कप)

स्वयं जलने का तापमान

481 ºC है

घनत्व

0.81 ग्राम / सेमी ³

वाष्प - घनत्व

१..३ वायु के संबंध में।

वाष्प दबाव

25.C पर 109 mmHg

घुलनशीलता

पानी में 25.C पर 74 ग्राम / एल की घुलनशीलता है। Acrylonitrile भी एसीटोन, प्रकाश पेट्रोलियम, इथेनॉल, एथिल एसीटेट और अजीन में काफी घुलनशील है।

सड़न

जब यह थर्मल रूप से विघटित हो जाता है तो यह हाइड्रोजन साइनाइड, कार्बन ऑक्साइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड की जहरीली गैसों को छोड़ देता है।

उत्पादन

सोहियो प्रक्रिया

Acrylonitrile को कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं और प्रक्रियाओं द्वारा बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सकता है। उन सभी में से, सोहियो प्रक्रिया सबसे अधिक उपयोग की जाती है, जिसमें प्रोपीलीन के उत्प्रेरक एमोक्सिडेशन होते हैं। एक द्रवित बिस्तर रिएक्टर में, प्रोपलीन को 400 और 510 reactC के बीच के तापमान पर हवा और अमोनिया के साथ मिलाया जाता है, जहां वे ठोस उत्प्रेरक पर प्रतिक्रिया करते हैं।

रिएक्टर केवल एक बार रिएक्टर में प्रवेश करते हैं, निम्नलिखित प्रतिक्रिया हो रही है:

2CH ₃ -ch = सीएच ₂ + 2 एनएच ₃ + 3 हे ₂ → 2 सीएच ₂ = CH - C≡N + 6 एच ₂ ओ

ध्यान दें कि ऑक्सीजन को पानी में कम किया जाता है, जबकि प्रोपलीन एक्रीलोनाइट्राइल में ऑक्सीकरण करता है। इसलिए 'अमोनिया' नाम, क्योंकि यह एक ऑक्सीकरण है जिसमें अमोनिया की भागीदारी शामिल है।

वैकल्पिक प्रक्रिया

सोहियो प्रक्रिया के अलावा, अन्य प्रतिक्रियाएं जो एक्रिलोनिट्राइल को प्राप्त करने की अनुमति देती हैं, उनका उल्लेख किया जा सकता है। जाहिर है, उनमें से सभी स्केलेबल नहीं हैं, या कम से कम लागत प्रभावी हैं, न ही वे उच्च उपज या शुद्धता वाले उत्पादों का उत्पादन करते हैं।

Acrylonitrile शुरू कर रहा है संश्लेषण किया, फिर से, प्रोपलीन से है, लेकिन यह PBO पर नाइट्रिक ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया कर रही ₂ -ZrO ₂ उत्प्रेरक airgel के रूप में। प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

4 CH ₃ CHCH = CH ₂ + 6 NO → 4 CH ₂ = CH - C≡N + 6 H ₂ O + N ₂

एक प्रतिक्रिया जो प्रोपलीन को शामिल नहीं करती है वह है जो एथिलीन ऑक्साइड के साथ शुरू होती है, जो एथिलीन साइनाइडिन में बदलने के लिए हाइड्रोजन साइनाइड के साथ प्रतिक्रिया करती है; और बाद में, यह एक्राइलोनिट्राइल में 200 acC के तापमान पर निर्जलित होता है:

EtO + HCN → CH ₂ OHCH ₂ CN

CH ₂ OHCH ₂ CN + Q (200 → C) → CH ₂ = CH - C +N + H ₂ O

एक और अधिक प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया एसिटिलीन पर हाइड्रोजन साइनाइड के अतिरिक्त है:

HCCH + HCN → CH ₂ = CH - C.N

हालांकि, कई उप-उत्पाद बनते हैं, इसलिए एसिहेलोनिट्राइल की गुणवत्ता सोहियो प्रक्रिया की तुलना में नीच है।

पहले से ही उल्लेख किए गए पदार्थों के अलावा, लैक्टोनिट्राइल, प्रोपियोनाइट्राइल और प्रोपेनल या प्रोपेल्डिहाइड भी एक्रिलोनिट्राइल के संश्लेषण के लिए शुरुआती सामग्री के रूप में काम करते हैं।

अनुप्रयोग

लेगोस मुख्य रूप से एबीएस प्लास्टिक से बने होते हैं, एक कॉपोलीमर जिसमें एक्रिलोनिट्राइल एक हिस्सा होता है। स्रोत: Pxhere

एक्रिलोनिट्राइल प्लास्टिक उद्योग के लिए एक आवश्यक पदार्थ है। इसके व्युत्पन्न प्लास्टिक में से कई अत्यधिक ज्ञात हैं। ऐसी एक्रिलोनिट्राइल-ब्यूटाडीन-स्टाइलिन (एबीएस) कॉपोलीमर का मामला है, जिसके साथ लेगो के टुकड़े निर्मित होते हैं। हमारे पास ऐक्रेलिक फाइबर भी हैं, जो पॉलीक्रिलोनिट्राइल होमोपोलिमर (पैन) के साथ बनाया गया है।

अन्य प्लास्टिकों में एक मोनोमर के रूप में एक्रिलोनिट्राइल होते हैं, या जो उनके निर्माण के लिए इस पर निर्भर करते हैं, हमारे पास हैं: एक्रिलोनिट्राइल स्टाइलिन (सैन), एक्रिलोनिट्राइल ब्यूटाडीन (एनबीआर), एक्रिलिट्रिटाइल स्टाइलिन एक्रिलेट (एएसए), पॉलीक्रैलेमाइड, और सिंथेटिक रबर्स। और नाइट्राइल रेजिन।

वस्तुतः किसी भी प्राकृतिक बहुलक, जैसे कपास, को अपने आणविक संरचनाओं में एक्रिलोनिट्राइल को शामिल करके संशोधित किया जा सकता है। इस प्रकार, नाइट्राइल डेरिवेटिव प्राप्त होते हैं, जो एक्रिलोनिट्राइल रसायन विज्ञान को बहुत व्यापक बनाता है।

प्लास्टिक की दुनिया के बाहर इसका एक उपयोग कार्बन टेट्राक्लोराइड के साथ मिश्रित कीटनाशक के रूप में है। हालांकि, समुद्री पारिस्थितिकी तंत्र पर उनके भयानक प्रभाव के कारण, ऐसे कीटनाशकों पर प्रतिबंध लगा दिया गया है या भारी प्रतिबंधों के अधीन हैं।

जोखिम

Acrylonitrile एक खतरनाक पदार्थ है और इसे अत्यधिक देखभाल के साथ संभालना चाहिए। इस यौगिक के लिए किसी भी अनुचित या अत्यधिक लंबे समय तक जोखिम घातक हो सकता है, चाहे साँस लेना, अंतर्ग्रहण या शारीरिक संपर्क द्वारा।

इसे किसी भी गर्मी स्रोत से जितना संभव हो उतना दूर रखा जाना चाहिए, क्योंकि यह एक अत्यधिक ज्वलनशील और अस्थिर तरल है। न ही यह पानी के संपर्क में होना चाहिए, क्योंकि यह इसके साथ हिंसक प्रतिक्रिया करता है।

इसके अतिरिक्त, यह संभवतः एक कार्सिनोजेनिक पदार्थ है, जो यकृत और फेफड़ों के कैंसर से जुड़ा हुआ है। जो लोग इस पदार्थ के संपर्क में आते हैं, वे मूत्र में उत्सर्जित थायोसाइनेट के स्तर में बढ़ जाते हैं, और रक्त में साइनाइड्स को एक्रिलाटोनिट्राइल के चयापचय के परिणामस्वरूप होता है।

संदर्भ

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