জৈব পদার্থ আমাদের জীবনে একটি গুরুত্বপূর্ণ স্থান দখল করে। এগুলি হল পলিমারগুলির প্রধান উপাদান যা আমাদের সর্বত্র ঘিরে রাখে: এগুলি হল প্লাস্টিকের ব্যাগ, এবং রাবার, সেইসাথে অন্যান্য অনেক উপকরণ। পলিপ্রোপিলিন এই সিরিজের শেষ ধাপ নয়। এটি বিভিন্ন উপকরণেও পাওয়া যায় এবং এটি অনেক শিল্পে ব্যবহৃত হয় যেমন নির্মাণ, প্লাস্টিকের কাপের উপাদান হিসাবে গার্হস্থ্য ব্যবহার এবং অন্যান্য ছোট (কিন্তু শিল্প স্কেল নয়) প্রয়োজন। প্রোপিলিনের হাইড্রেশনের মতো একটি প্রক্রিয়া সম্পর্কে কথা বলার আগে (যার জন্য ধন্যবাদ, যাইহোক, আমরা আইসোপ্রোপাইল অ্যালকোহল পেতে পারি), আসুন শিল্পের জন্য প্রয়োজনীয় এই পদার্থের আবিষ্কারের ইতিহাসে ঘুরে আসি।
ইতিহাস
যেমন, প্রোপিলিনের কোনো খোলার তারিখ নেই। যাইহোক, এর পলিমার - পলিপ্রোপিলিন - আসলে 1936 সালে বিখ্যাত জার্মান রসায়নবিদ অটো বায়ার আবিষ্কার করেছিলেন। অবশ্যই, এটি তাত্ত্বিকভাবে জানা ছিল কিভাবে এই ধরনের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান প্রাপ্ত করা যেতে পারে, কিন্তু বাস্তবে এটি করা সম্ভব ছিল না। এটি কেবলমাত্র বিংশ শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে সম্ভব হয়েছিল, যখন জার্মান এবং ইতালীয় রসায়নবিদ জিগলার এবং ন্যাট অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বনগুলির পলিমারাইজেশনের জন্য একটি অনুঘটক আবিষ্কার করেছিলেন (এক বা একাধিক বন্ধন রয়েছে), যাপরে তারা একে জিগ্লার-নাট্টা অনুঘটক বলে। সেই মুহূর্ত পর্যন্ত, এই জাতীয় পদার্থের পলিমারাইজেশন প্রতিক্রিয়াকে এগিয়ে নেওয়া একেবারেই অসম্ভব ছিল। পলিকনডেনসেশন প্রতিক্রিয়াগুলি পরিচিত ছিল, যখন, একটি অনুঘটকের ক্রিয়া ছাড়াই, পদার্থগুলি একটি পলিমার শৃঙ্খলে একত্রিত হয়ে উপ-পণ্য তৈরি করে। কিন্তু অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন দিয়ে এটা করা সম্ভব ছিল না।
এই পদার্থের সাথে যুক্ত আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া ছিল এর হাইড্রেশন। প্রোপিলিন এর ব্যবহার শুরুর বছরগুলিতে বেশ ছিল। এবং এই সমস্তটি বিভিন্ন তেল এবং গ্যাস প্রক্রিয়াকরণ সংস্থাগুলির দ্বারা উদ্ভাবিত প্রোপেন পুনরুদ্ধারের পদ্ধতিগুলির কারণে (এটিকে কখনও কখনও বর্ণিত পদার্থও বলা হয়)। যখন তেল ফাটল, তখন এটি একটি উপজাত ছিল, এবং যখন এটি প্রমাণিত হয়েছিল যে এর ডেরিভেটিভ, আইসোপ্রোপাইল অ্যালকোহল, মানবজাতির জন্য দরকারী অনেক পদার্থের সংশ্লেষণের ভিত্তি, তখন অনেক কোম্পানি, যেমন BASF, এটি উত্পাদন করার তাদের পদ্ধতি পেটেন্ট করেছিল। এবং এই যৌগটি ব্যাপক ব্যবসা শুরু করে। পলিমারাইজেশনের আগে প্রোপিলিন হাইড্রেশনের চেষ্টা করা হয়েছিল এবং প্রয়োগ করা হয়েছিল, যে কারণে পলিপ্রোপিলিনের আগে অ্যাসিটোন, হাইড্রোজেন পারক্সাইড, আইসোপ্রোপিলামাইন তৈরি করা শুরু হয়েছিল৷
তেল থেকে প্রোপেন আলাদা করার প্রক্রিয়াটি খুবই আকর্ষণীয়। আমরা এখন তার দিকেই ফিরে যাই।
প্রপিলিনের বিচ্ছেদ
আসলে, তাত্ত্বিক অর্থে, প্রধান পদ্ধতিটি শুধুমাত্র একটি প্রক্রিয়া: তেল এবং সংশ্লিষ্ট গ্যাসের পাইরোলাইসিস। কিন্তু প্রযুক্তিগত বাস্তবায়ন শুধু একটি সমুদ্র। আসল বিষয়টি হল যে প্রতিটি কোম্পানি একটি অনন্য উপায় পেতে এবং এটি রক্ষা করার চেষ্টা করে।পেটেন্ট, এবং এই জাতীয় অন্যান্য সংস্থাগুলি এখনও কাঁচামাল হিসাবে প্রোপেন তৈরি এবং বিক্রি করার বা বিভিন্ন পণ্যে পরিণত করার জন্য তাদের নিজস্ব উপায়গুলি সন্ধান করছে৷
পাইরোলাইসিস ("পাইরো" - আগুন, "লাইসিস" - ধ্বংস) উচ্চ তাপমাত্রা এবং একটি অনুঘটকের প্রভাবে একটি জটিল এবং বড় অণুকে ছোট করে ভেঙ্গে ফেলার একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া। তেল, যেমন আপনি জানেন, হাইড্রোকার্বনের মিশ্রণ এবং এতে হালকা, মাঝারি এবং ভারী ভগ্নাংশ থাকে। প্রথমটির মধ্যে, পাইরোলাইসিসের সময় সর্বনিম্ন আণবিক ওজন, প্রোপেন এবং ইথেন পাওয়া যায়। এই প্রক্রিয়া বিশেষ চুলা মধ্যে বাহিত হয়। সবচেয়ে উন্নত উত্পাদনকারী সংস্থাগুলির জন্য, এই প্রক্রিয়াটি প্রযুক্তিগতভাবে আলাদা: কেউ তাপ বাহক হিসাবে বালি ব্যবহার করে, অন্যরা কোয়ার্টজ ব্যবহার করে, অন্যরা কোক ব্যবহার করে; আপনি তাদের গঠন অনুসারে চুল্লিগুলিকে ভাগ করতে পারেন: নলাকার এবং প্রচলিত আছে, যেমন তাদের বলা হয়, চুল্লি।
কিন্তু পাইরোলাইসিস প্রক্রিয়া অপর্যাপ্ত পরিমাণে বিশুদ্ধ প্রোপেন প্রাপ্ত করা সম্ভব করে, কারণ এটি ছাড়াও, সেখানে প্রচুর পরিমাণে হাইড্রোকার্বন তৈরি হয়, যেগুলিকে বরং শক্তি-সাশ্রয়ী উপায়ে আলাদা করতে হয়। অতএব, পরবর্তী হাইড্রেশনের জন্য একটি বিশুদ্ধ পদার্থ পেতে, অ্যালকেনগুলির ডিহাইড্রোজেনেশনও ব্যবহার করা হয়: আমাদের ক্ষেত্রে, প্রোপেন। পলিমারাইজেশনের মতো, উপরের প্রক্রিয়াটি কেবল ঘটবে না। একটি স্যাচুরেটেড হাইড্রোকার্বনের অণু থেকে হাইড্রোজেনের বিভাজন অনুঘটকের ক্রিয়াকলাপের অধীনে ঘটে: ট্রাইভ্যালেন্ট ক্রোমিয়াম অক্সাইড এবং অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড৷
আচ্ছা, হাইড্রেশন প্রক্রিয়া কীভাবে ঘটে তার গল্পে যাওয়ার আগে, আসুন আমাদের অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বনের কাঠামোর দিকে ফিরে আসি।
প্রপিলিনের গঠনের বৈশিষ্ট্য
প্রোপেন নিজেই অ্যালকিন সিরিজের দ্বিতীয় সদস্য (একটি ডাবল বন্ড সহ হাইড্রোকার্বন)। হালকাতার দিক থেকে, এটি ইথিলিনের পরেই দ্বিতীয় (যা থেকে আপনি অনুমান করতে পারেন, পলিথিন তৈরি হয় - বিশ্বের সবচেয়ে বিশাল পলিমার)। স্বাভাবিক অবস্থায়, প্রোপেন হল একটি গ্যাস, যেমন অ্যালকেন পরিবারের "আপেক্ষিক" প্রোপেন।
কিন্তু প্রোপেন এবং প্রোপেনের মধ্যে অপরিহার্য পার্থক্য হল যে পরেরটির গঠনে একটি দ্বৈত বন্ধন রয়েছে, যা এর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যকে আমূল পরিবর্তন করে। এটি আপনাকে একটি অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন অণুর সাথে অন্যান্য পদার্থ সংযুক্ত করতে দেয়, যার ফলে সম্পূর্ণ ভিন্ন বৈশিষ্ট্যযুক্ত যৌগ তৈরি হয়, যা শিল্প এবং দৈনন্দিন জীবনের জন্য প্রায়ই খুবই গুরুত্বপূর্ণ৷
এটি প্রতিক্রিয়া তত্ত্ব সম্পর্কে কথা বলার সময়, যা আসলে এই নিবন্ধের বিষয়। পরবর্তী বিভাগে, আপনি শিখবেন যে প্রোপিলিনের হাইড্রেশন শিল্পের দিক থেকে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পণ্যগুলির মধ্যে একটি তৈরি করে, সেইসাথে এই প্রতিক্রিয়াটি কীভাবে ঘটে এবং এর মধ্যে কী কী সূক্ষ্মতা রয়েছে।
হাইড্রেশন তত্ত্ব
প্রথম, আসুন একটি আরও সাধারণ প্রক্রিয়ার দিকে ফিরে যাই - সমাধান - যার মধ্যে উপরে বর্ণিত প্রতিক্রিয়াও রয়েছে। এটি একটি রাসায়নিক রূপান্তর, যা দ্রাবক অণুর সাথে দ্রাবক অণু যোগ করে। একই সময়ে, তারা নতুন অণু বা তথাকথিত দ্রাবক গঠন করতে পারে, একটি দ্রাবকের অণু এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়া দ্বারা সংযুক্ত একটি দ্রাবক নিয়ে গঠিত কণা। আমরা শুধুমাত্র আগ্রহীপ্রথম ধরনের পদার্থ, কারণ প্রোপিলিনের হাইড্রেশনের সময়, এই জাতীয় পণ্য প্রধানত গঠিত হয়।
উপরে বর্ণিত পদ্ধতিতে সমাধান করার সময়, দ্রাবক অণুগুলি দ্রাবকের সাথে সংযুক্ত থাকে, একটি নতুন যৌগ প্রাপ্ত হয়। জৈব রসায়নে, হাইড্রেশন প্রধানত অ্যালকোহল, কেটোনস এবং অ্যালডিহাইড তৈরি করে, তবে আরও কয়েকটি ক্ষেত্রে রয়েছে, যেমন গ্লাইকলের গঠন, কিন্তু আমরা তাদের স্পর্শ করব না। আসলে, এই প্রক্রিয়াটি খুবই সহজ, কিন্তু একই সাথে বেশ জটিল৷
হাইড্রেশন মেকানিজম
ডাবল বন্ড, যেমনটা আপনি জানেন, দুই ধরনের পরমাণুর সংযোগ নিয়ে গঠিত: পাই- এবং সিগমা-বন্ড। হাইড্রেশন বিক্রিয়ার সময় পাই-বন্ড সর্বদাই প্রথম ভেঙ্গে যায়, কারণ এটি কম শক্তিশালী (এতে কম বাঁধাই শক্তি রয়েছে)। যখন এটি ভেঙ্গে যায়, দুটি খালি অরবিটাল দুটি প্রতিবেশী কার্বন পরমাণুতে গঠিত হয়, যা নতুন বন্ধন তৈরি করতে পারে। একটি জলের অণু যা দুটি কণার আকারে দ্রবণে বিদ্যমান: একটি হাইড্রক্সাইড আয়ন এবং একটি প্রোটন, একটি ভাঙ্গা ডাবল বন্ড বরাবর যোগদান করতে সক্ষম। এই ক্ষেত্রে, হাইড্রক্সাইড আয়ন কেন্দ্রীয় কার্বন পরমাণুর সাথে সংযুক্ত থাকে, এবং প্রোটন - দ্বিতীয়, চরমে। এইভাবে, প্রোপিলিনের হাইড্রেশনের সময়, প্রোপানল 1 বা আইসোপ্রোপাইল অ্যালকোহল প্রধানত গঠিত হয়। এটি একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পদার্থ, যেহেতু এটি অক্সিডাইজ করা হয়, তখন অ্যাসিটোন পাওয়া যায়, যা আমাদের বিশ্বে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। আমরা বলেছিলাম যে এটি প্রধানত গঠিত, কিন্তু এটি সম্পূর্ণ সত্য নয়। আমাকে অবশ্যই এটি বলতে হবে: প্রোপিলিনের হাইড্রেশনের সময় তৈরি একমাত্র পণ্য এবং এটি হল আইসোপ্রোপাইল অ্যালকোহল৷
এটি অবশ্যই, সমস্ত সূক্ষ্মতা। আসলে, সবকিছু অনেক সহজভাবে বর্ণনা করা যেতে পারে। এবং এখন আমরা খুঁজে বের করব কীভাবে প্রোপিলিন হাইড্রেশনের মতো একটি প্রক্রিয়া স্কুল কোর্সে রেকর্ড করা হয়।
প্রতিক্রিয়া: এটা কিভাবে হয়
রসায়নে, সবকিছুকে সাধারণত সহজভাবে বোঝানো হয়: প্রতিক্রিয়া সমীকরণের সাহায্যে। তাই আলোচ্য পদার্থের রাসায়নিক রূপান্তর এভাবে বর্ণনা করা যেতে পারে। প্রোপিলিনের হাইড্রেশন, যার প্রতিক্রিয়া সমীকরণ খুবই সহজ, দুটি পর্যায়ে এগিয়ে যায়। প্রথমত, পাই বন্ড, যা ডাবলের অংশ, ভেঙে গেছে। তারপরে দুটি কণার আকারে একটি জলের অণু, একটি হাইড্রোক্সাইড অ্যানিয়ন এবং একটি হাইড্রোজেন ক্যাটেশন, প্রোপিলিন অণুর কাছে আসে, যার বর্তমানে বন্ধন গঠনের জন্য দুটি ফাঁকা জায়গা রয়েছে। হাইড্রোক্সাইড আয়ন কম হাইড্রোজেনযুক্ত কার্বন পরমাণুর সাথে একটি বন্ধন গঠন করে (অর্থাৎ, যার সাথে কম হাইড্রোজেন পরমাণু সংযুক্ত থাকে), এবং প্রোটন, যথাক্রমে, অবশিষ্ট চরমের সাথে। এইভাবে, একটি একক পণ্য পাওয়া যায়: স্যাচুরেটেড মনোহাইড্রিক অ্যালকোহল আইসোপ্রোপ্যানল৷
কীভাবে একটি প্রতিক্রিয়া রেকর্ড করবেন?
এখন আমরা শিখব কীভাবে রাসায়নিক ভাষায় একটি প্রতিক্রিয়া লিখতে হয় যা প্রোপিলিনের হাইড্রেশনের মতো একটি প্রক্রিয়াকে প্রতিফলিত করে। আমাদের যে সূত্রটি দরকার তা হল: CH2 =CH - CH3। এটি মূল পদার্থের সূত্র - প্রোপেন। আপনি দেখতে পাচ্ছেন, এটির একটি ডবল বন্ড রয়েছে, যা "=" দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছে, এবং এখানেই যখন প্রোপিলিন হাইড্রেটেড হয় তখন জল যোগ করা হবে৷ প্রতিক্রিয়া সমীকরণটি এভাবে লেখা যেতে পারে: CH2 =CH - CH3 + H2O=CH 3 - CH(OH) - CH3। বন্ধনীতে হাইড্রক্সিল গ্রুপ মানেযে এই অংশটি সূত্রের সমতলে নয়, তবে নীচে বা উপরে। এখানে আমরা মধ্যম কার্বন পরমাণু থেকে প্রসারিত তিনটি গোষ্ঠীর মধ্যে কোণ দেখাতে পারি না, তবে ধরা যাক যে তারা প্রায় একে অপরের সমান এবং 120 ডিগ্রি তৈরি করে৷
এটি কোথায় প্রযোজ্য?
আমরা ইতিমধ্যেই বলেছি যে প্রতিক্রিয়ার সময় প্রাপ্ত পদার্থটি অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি অ্যাসিটোনের সাথে গঠনে খুব সাদৃশ্যপূর্ণ, যেখান থেকে এটি হাইড্রোক্সো গ্রুপের পরিবর্তে একটি কেটো গ্রুপ (অর্থাৎ, একটি অক্সিজেন পরমাণু একটি নাইট্রোজেন পরমাণুর সাথে একটি ডবল বন্ড দ্বারা সংযুক্ত) রয়েছে। আপনি জানেন যে, অ্যাসিটোন নিজেই দ্রাবক এবং বার্নিশে ব্যবহৃত হয়, তবে, উপরন্তু, এটি আরও জটিল পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য একটি বিকারক হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন পলিউরেথেনস, ইপোক্সি রেজিন, অ্যাসিটিক অ্যানহাইড্রাইড ইত্যাদি।
এসিটোন উৎপাদন প্রতিক্রিয়া
আমাদের মনে হয় আইসোপ্রোপাইল অ্যালকোহলকে অ্যাসিটোনে রূপান্তরের বর্ণনা দেওয়া উপযোগী হবে, বিশেষ করে যেহেতু এই প্রতিক্রিয়া তেমন জটিল নয়৷ শুরুতে, প্রোপানল একটি বিশেষ অনুঘটকের উপর 400-600 ডিগ্রি সেলসিয়াসে অক্সিজেনের সাথে বাষ্পীভূত এবং জারিত হয়। একটি খুব বিশুদ্ধ পণ্য একটি রূপালী জালের উপর প্রতিক্রিয়া বহন করে প্রাপ্ত করা হয়।
প্রতিক্রিয়া সমীকরণ
আমরা অ্যাসিটোনে প্রোপানলের অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়ার প্রক্রিয়ার বিশদ বিবরণে যাব না, কারণ এটি খুবই জটিল। আমরা নিজেদেরকে সাধারণ রাসায়নিক রূপান্তর সমীকরণে সীমাবদ্ধ রাখি: CH3 - CH(OH) - CH3 + O2=CH3 - C(O) - CH3 +H2O. আপনি দেখতে পাচ্ছেন, ডায়াগ্রামে সবকিছুই বেশ সহজ, তবে এটি প্রক্রিয়াটি অনুসন্ধান করার মতো, এবং আমরা বেশ কয়েকটি সমস্যার সম্মুখীন হব৷
উপসংহার
সুতরাং আমরা প্রোপিলিন হাইড্রেশনের প্রক্রিয়াটি বিশ্লেষণ করেছি এবং প্রতিক্রিয়া সমীকরণ এবং এর সংঘটনের প্রক্রিয়াটি অধ্যয়ন করেছি। বিবেচিত প্রযুক্তিগত নীতিগুলি উত্পাদনে ঘটে যাওয়া বাস্তব প্রক্রিয়াগুলিকে অন্তর্নিহিত করে। দেখা যাচ্ছে, এগুলি খুব কঠিন নয়, তবে আমাদের দৈনন্দিন জীবনের জন্য তাদের প্রকৃত সুবিধা রয়েছে৷
