আসুন টলুইন কীভাবে নাইট্রেট করা হয় সে সম্পর্কে কথা বলি। বিস্ফোরক, ফার্মাসিউটিক্যালস তৈরিতে ব্যবহৃত বিপুল পরিমাণ আধা-সমাপ্ত পণ্য এই ধরনের মিথস্ক্রিয়া দ্বারা প্রাপ্ত হয়।
নাইট্রেশনের গুরুত্ব
আধুনিক রাসায়নিক শিল্পে সুগন্ধি নাইট্রো যৌগের আকারে বেনজিন ডেরিভেটিভস তৈরি হয়। নাইট্রোবেনজিন হল অ্যানিলিন, সুগন্ধি, ফার্মাসিউটিক্যাল উৎপাদনের মধ্যবর্তী পণ্য। এটি সেলুলোজ নাইট্রাইট সহ অনেক জৈব যৌগের জন্য একটি চমৎকার দ্রাবক, এটির সাথে একটি জেলটিনাস ভর তৈরি করে। পেট্রোলিয়াম শিল্পে, এটি লুব্রিকেন্ট ক্লিনার হিসাবে ব্যবহৃত হয়। টলুইনের নাইট্রেশন বেনজিডিন, অ্যানিলিন, অ্যামিনোসালিসিলিক অ্যাসিড, ফেনাইলেনডিয়ামাইন দেয়।
নাইট্রেশন বৈশিষ্ট্য
নাইট্রেশন একটি জৈব যৌগের অণুতে NO2 গ্রুপের প্রবর্তনের দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। প্রারম্ভিক পদার্থের উপর নির্ভর করে, এই প্রক্রিয়াটি একটি র্যাডিকাল, নিউক্লিওফিলিক, ইলেক্ট্রোফিলিক প্রক্রিয়া অনুসারে এগিয়ে যায়। নাইট্রোনিয়াম ক্যাটেশন, আয়ন এবং NO2 র্যাডিকেল সক্রিয় কণা হিসাবে কাজ করে। টলুইনের নাইট্রেশন প্রতিক্রিয়া প্রতিস্থাপনকে বোঝায়। অন্যান্য জৈব পদার্থের জন্যবিকল্প নাইট্রেশন সম্ভব, সেইসাথে একটি ডাবল বন্ডের মাধ্যমে সংযোজন।
একটি সুগন্ধযুক্ত হাইড্রোকার্বন অণুতে টলুইনের নাইট্রেশন একটি নাইট্রেটিং মিশ্রণ (সালফিউরিক এবং নাইট্রিক অ্যাসিড) ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়। অনুঘটক বৈশিষ্ট্যগুলি সালফিউরিক অ্যাসিড দ্বারা প্রদর্শিত হয়, যা এই প্রক্রিয়ায় জল অপসারণকারী এজেন্ট হিসাবে কাজ করে৷
প্রসেস সমীকরণ
টলুইনের নাইট্রেশন একটি নাইট্রো গ্রুপের সাথে একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর প্রতিস্থাপন জড়িত। প্রক্রিয়া চিত্রটি দেখতে কেমন?
টলুইনের নাইট্রেশন বর্ণনা করার জন্য, প্রতিক্রিয়া সমীকরণটি নিম্নরূপ উপস্থাপন করা যেতে পারে:
ArH + HONO2+=Ar-NO2 +H2 O
এটি আমাদের শুধুমাত্র মিথস্ক্রিয়ার সাধারণ কোর্সের বিচার করতে দেয়, কিন্তু এই প্রক্রিয়ার সমস্ত বৈশিষ্ট্য প্রকাশ করে না। আসলে যা ঘটছে তা হল সুগন্ধযুক্ত হাইড্রোকার্বন এবং নাইট্রিক অ্যাসিড পণ্যের মধ্যে একটি প্রতিক্রিয়া৷
প্রদত্ত যে পণ্যগুলিতে জলের অণু রয়েছে, এর ফলে নাইট্রিক অ্যাসিডের ঘনত্ব হ্রাস পায়, তাই টলুইনের নাইট্রেশন ধীর হয়ে যায়। এই সমস্যা এড়াতে, এই প্রক্রিয়াটি কম তাপমাত্রায় বাহিত হয়, অতিরিক্ত পরিমাণে নাইট্রিক অ্যাসিড ব্যবহার করে।
সালফিউরিক অ্যাসিড ছাড়াও, অ্যাসিটিক অ্যানহাইড্রাইড, পলিফসফরিক অ্যাসিড, বোরন ট্রাইফ্লোরাইড জল অপসারণকারী এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। তারা নাইট্রিক অ্যাসিডের ব্যবহার কমাতে, মিথস্ক্রিয়া কার্যকারিতা বৃদ্ধি করা সম্ভব করে তোলে।
প্রক্রিয়ার সূক্ষ্মতা
টলুইনের নাইট্রেশন ঊনবিংশ শতাব্দীর শেষের দিকে ভি.মার্কোভনিকভ। তিনি বিক্রিয়া মিশ্রণে ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিডের উপস্থিতি এবং প্রক্রিয়ার হারের মধ্যে একটি সংযোগ স্থাপন করতে সক্ষম হন। নাইট্রোটোলুইনের আধুনিক উৎপাদনে, অ্যানহাইড্রাস নাইট্রিক অ্যাসিড ব্যবহার করা হয়, কিছু অতিরিক্ত নেওয়া হয়।
এছাড়া, টলুইনের সালফোনেশন এবং নাইট্রেশন বোরন ফ্লোরাইডের একটি উপলব্ধ জল অপসারণকারী উপাদান ব্যবহারের সাথে যুক্ত। প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়ায় এর প্রবর্তন ফলে পণ্যের খরচ কমানো সম্ভব করে, যা টলুইনের নাইট্রেশন উপলব্ধ করে। সাধারণ আকারে বর্তমান প্রক্রিয়ার সমীকরণটি নীচে উপস্থাপন করা হয়েছে:
ArH + HNO3 + BF3=Ar-NO2 + BF3 H2 O
মিথস্ক্রিয়া শেষ হওয়ার পরে, জল প্রবর্তিত হয়, যার কারণে বোরন ফ্লোরাইড মনোহাইড্রেট একটি ডাইহাইড্রেট গঠন করে। এটি একটি ভ্যাকুয়ামে পাতিত হয়, তারপর ক্যালসিয়াম ফ্লোরাইড যোগ করা হয়, যৌগটিকে তার আসল আকারে ফিরিয়ে দেয়।
নাইট্রেশন সুনির্দিষ্ট
এই প্রক্রিয়ার কিছু বৈশিষ্ট্য বিকারক, প্রতিক্রিয়া সাবস্ট্রেটের পছন্দের সাথে সম্পর্কিত। আরও বিস্তারিতভাবে তাদের কিছু বিকল্প বিবেচনা করুন:
- 60-65% নাইট্রিক অ্যাসিড 96% সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে মিশ্রিত;
- 98% নাইট্রিক অ্যাসিড এবং ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিডের মিশ্রণ সামান্য প্রতিক্রিয়াশীল জৈব পদার্থের জন্য উপযুক্ত;
ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিড সহ পটাসিয়াম বা অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট পলিমেরিক নাইট্রো যৌগ তৈরির জন্য একটি চমৎকার পছন্দ।
নাইট্রেশন গতিবিদ্যা
সুগন্ধযুক্ত হাইড্রোকার্বন সালফিউরিক এবং এর মিশ্রণের সাথে মিথস্ক্রিয়া করেনাইট্রিক অ্যাসিডগুলি আয়নিক প্রক্রিয়া দ্বারা নাইট্রেট করা হয়। ভি. মার্কোভনিকভ এই মিথস্ক্রিয়াটির সুনির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলিকে চিহ্নিত করতে পেরেছিলেন। প্রক্রিয়াটি বিভিন্ন পর্যায়ে এগিয়ে যায়। প্রথমত, নাইট্রোসালফিউরিক অ্যাসিড গঠিত হয়, যা জলীয় দ্রবণে বিচ্ছিন্নতার মধ্য দিয়ে যায়। নাইট্রোনিয়াম আয়নগুলি টলুইনের সাথে বিক্রিয়া করে, একটি পণ্য হিসাবে নাইট্রোটোলুইন গঠন করে। মিশ্রণে পানির অণু যোগ করা হলে প্রক্রিয়াটি ধীর হয়ে যায়।
জৈব প্রকৃতির দ্রাবকগুলিতে - নাইট্রোমেথেন, অ্যাসিটোনিট্রিল, সালফোলেন - এই ক্যাটেশনের গঠন আপনাকে নাইট্রেশনের হার বাড়াতে দেয়৷
ফলিত নাইট্রোনিয়াম ক্যাটেশন সুগন্ধি টলুইনের মূলের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং একটি মধ্যবর্তী যৌগ তৈরি হয়। এরপরে, একটি প্রোটন বিচ্ছিন্ন হয়, যার ফলে নাইট্রোটোলুইন তৈরি হয়।
চলমান প্রক্রিয়ার বিশদ বিবরণের জন্য, আমরা "সিগমা" এবং "পাই" কমপ্লেক্সের গঠন বিবেচনা করতে পারি। "সিগমা" কমপ্লেক্সের গঠনটি মিথস্ক্রিয়াটির সীমাবদ্ধ পর্যায়। প্রতিক্রিয়া হার সুগন্ধযুক্ত যৌগের নিউক্লিয়াসে কার্বন পরমাণুর সাথে নাইট্রোনিয়াম ক্যাটেশন যোগ করার হারের সাথে সরাসরি সম্পর্কিত হবে। টলুইন থেকে একটি প্রোটন নির্মূল প্রায় তাৎক্ষণিক।
শুধুমাত্র কিছু পরিস্থিতিতে একটি উল্লেখযোগ্য প্রাথমিক গতিশীল আইসোটোপ প্রভাবের সাথে সম্পর্কিত কোনও প্রতিস্থাপন সমস্যা হতে পারে। এটি বিভিন্ন ধরণের বাধার উপস্থিতিতে বিপরীত প্রক্রিয়ার ত্বরণের কারণে হয়৷
যখন ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিডকে অনুঘটক এবং ডিওয়াটারিং এজেন্ট হিসাবে বেছে নেওয়া হয়, তখন প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলির গঠনের দিকে প্রক্রিয়াটির ভারসাম্যের একটি পরিবর্তন পরিলক্ষিত হয়৷
উপসংহার
যখন টলিউইন নাইট্রেটেড হয়, তখন নাইট্রোটোলুইন তৈরি হয়, যা রাসায়নিক শিল্পের একটি মূল্যবান পণ্য। এই পদার্থটিই একটি বিস্ফোরক যৌগ, তাই ব্লাস্টিংয়ের ক্ষেত্রে এটির চাহিদা রয়েছে। এর শিল্প উৎপাদনের সাথে সম্পর্কিত পরিবেশগত সমস্যাগুলির মধ্যে, আমরা উল্লেখযোগ্য পরিমাণে ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিডের ব্যবহার লক্ষ্য করি।
এই সমস্যা মোকাবেলা করার জন্য, রসায়নবিদরা নাইট্রেশন প্রক্রিয়া থেকে উৎপন্ন সালফিউরিক অ্যাসিড বর্জ্য কমানোর উপায় খুঁজছেন। উদাহরণস্বরূপ, প্রক্রিয়াটি কম তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হয়, সহজেই পুনরুত্পাদিত মিডিয়া ব্যবহার করা হয়। সালফিউরিক অ্যাসিডের শক্তিশালী অক্সিডাইজিং বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা ধাতুগুলির ক্ষয়কে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করে এবং জীবন্ত প্রাণীর জন্য একটি বর্ধিত বিপদ সৃষ্টি করে। যদি সমস্ত নিরাপত্তা মান পর্যবেক্ষণ করা হয়, এই সমস্যাগুলি মোকাবেলা করা যেতে পারে এবং উচ্চ মানের নাইট্রো যৌগগুলি প্রাপ্ত করা যেতে পারে৷
