Изопрен (C5H8) — природное органическое соединение, используемое в производстве резины, пластмасс и других материалов. Он играет решающую роль в образовании озона и загрязнении воздуха.
| Название ИЮПАК | 2-метилбута-1,3-диен |
| Молекулярная формула | С₅H₈ |
| Количество CAS | 78-79-5 |
| Синонимы | Изопрен, 2-метил-1,3-бутадиен, β-изопрен |
| ИнЧИ | InChI=1S/C₅H₈/c1-4-5(2)3/h4H,1-2H3 |
Свойства изопрена
формула изопрена
Формула изопрена: C₅H₈. Он состоит из пяти атомов углерода и восьми атомов водорода. Молекулярная структура изопрена характеризуется разветвленной цепью с двойной связью между вторым и третьим атомами углерода.
изопрен Молярная масса
Молярную массу 2-метил-1,3-бутадиена можно рассчитать путем сложения атомных масс составляющих его элементов. Углерод имеет молярную массу 12,01 г/моль, а молярная масса водорода составляет 1,01 г/моль. Таким образом, молярная масса 2-метил-1,3-бутадиена составляет примерно 68,12 г/моль.
Температура кипения изопрена
Изопрен имеет температуру кипения примерно 34°C (93°F). Эта относительно низкая температура кипения делает его летучим и склонным к испарению при комнатной температуре.
Температура плавления изопрена
Температура плавления 2-метил-1,3-бутадиена составляет примерно -145°C (-229°F). При этой температуре 2-метил-1,3-бутадиен переходит из твердого состояния в жидкое.
Плотность изопрена г/мл
Плотность 2-метил-1,3-бутадиена составляет примерно 0,69 г/мл. Это значение представляет собой массу 2-метил-1,3-бутадиена на единицу объема и зависит от его молекулярной массы и структурного расположения.
Молекулярный вес изопрена
Молекулярная масса 2-метил-1,3-бутадиена определяется сложением атомных масс составляющих его атомов. Молекулярная масса 2-метил-1,3-бутадиена с формулой C₅H₈ составляет примерно 68,12 г/моль.
Структура изопрена
Структура 2-метил-1,3-бутадиена характеризуется разветвленной цепью из пяти атомов углерода. Он содержит двойную связь между вторым и третьим атомом углерода. Эта структура придает 2-метил-1,3-бутадиену гибкость и реакционную способность, что делает его ключевым элементом в синтезе различных соединений.
Растворимость изопрена
Изопрен плохо растворяется в воде, но легко растворяется в органических растворителях, таких как этанол и ацетон. Его характеристики растворимости объясняются неполярной природой его молекулярной структуры.
В этих заметках представлен обзор ключевых свойств 2-метил-1,3-бутадиена, включая его формулу, молярную массу, температуру кипения, температуру плавления, плотность, молекулярную массу, структуру и растворимость. Понимание этих свойств необходимо для изучения и использования 2-метил-1,3-бутадиена в различных промышленных целях.
| Появление | Бесцветная жидкость |
| Удельный вес | 0,68 – 0,70 г/мл |
| Цвет | Бесцветный |
| Запах | Сладкий, пряный |
| Молярная масса | 68,12 г/моль |
| Плотность | 0,68 – 0,70 г/мл |
| Точка плавления | -145°С (-229°Ф) |
| Точка кипения | 34°С (93°Ф) |
| Мигающая точка | -40°С (-40°Ф) |
| Растворимость в воде | Плохо растворим |
| Растворимость | Растворим в органических растворителях |
| Давление газа | 290 мм рт.ст. при 25°C |
| Плотность пара | 2,49 (воздух = 1) |
| пКа | ~40 |
| рН | Нейтральный |
Безопасность и опасность изопрена
Изопрен или 2-метил-1,3-бутадиен представляет определенные риски для безопасности, которые необходимо учитывать. Он легко воспламеняется и может образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси. Поэтому с ним следует обращаться с осторожностью вблизи открытого огня или источников тепла. Воздействие изопрена может вызвать раздражение кожи и глаз. Длительный или повторяющийся контакт может вызвать дерматит. Вдыхание паров 2-метил-1,3-бутадиена может вызвать раздражение дыхательных путей, головокружение и головную боль. При работе с 2-метил-1,3-бутадиеном важно использовать соответствующую вентиляцию и средства индивидуальной защиты. При проглатывании требуется немедленная медицинская помощь. Хранить 2-метил-1,3-бутадиен желательно в прохладном, хорошо проветриваемом помещении, вдали от источников возгорания.
| Символы опасности | Легковоспламеняющийся (F), Раздражающий (Xi) |
| Описание безопасности | Храните вдали от источников тепла/искры/открытого огня/горячих поверхностей. Избегайте вдыхания пыли/дыма/газа/тумана/паров/спрей. Надевайте защитные перчатки/защиту глаз/лица. Хранить в хорошо проветриваемом помещении. |
| Идентификационные номера ООН | ООН 1214 |
| код ТН ВЭД | 2902.41.00 |
| Класс опасности | Класс 3 (Легковоспламеняющиеся жидкости) |
| Группа упаковки | ГЭ II |
| Токсичность | Может вызвать раздражение кожи и глаз. Вред при проглатывании. |
Методы синтеза изопрена
Различные методы позволяют синтезировать 2-метил-1,3-бутадиен. Распространенным методом является термический крекинг нефтяного сырья, такого как нафта или легкие газы, в присутствии катализаторов. В результате этого процесса образуется смесь соединений, в том числе 2-метил-1,3-бутадиен, которую мы можем разделить и очистить.
Другой метод — каталитическое дегидрирование изопентана или изобутана . В контролируемых условиях и с помощью катализатора эти углеводороды подвергаются реакции дегидрирования, в результате которой образуется 2-метил-1,3-бутадиен.
Мы также можем получить 2-метил-1,3-бутадиен из возобновляемых источников биологическими путями. Генетически модифицируя микроорганизмы, такие как бактерии и дрожжи, мы даем им возможность производить 2-метил-1,3-бутадиен метаболическими путями. Этот подход предлагает устойчивую и экологически чистую альтернативу традиционным методам синтеза.
Кроме того, термохимический процесс пиролиза биомассы позволяет получить 2-метил-1,3-бутадиен, а также другие ценные химические вещества. Воздействие материалов биомассы на высокие температуры в отсутствие кислорода разрушает сложные органические соединения биомассы, выделяя в качестве одного из продуктов 2-метил-1,3-бутадиен.
В целом синтез 2-метил-1,3-бутадиена включает ряд методов, включая термический крекинг, каталитическое дегидрирование, биологические пути и пиролиз биомассы. Эти различные подходы способствуют доступности 2-метил-1,3-бутадиена для различных промышленных применений, принимая во внимание экологические и устойчивые аспекты.
Использование изопрена
Изопрен играет решающую роль в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам и реакционной способности. Он находит множество применений в следующих областях:
- Производство каучука: производители используют 2-метил-1,3-бутадиен в качестве основного мономера для производства синтетического каучука, включая поли2-метил-1,3-бутадиен и бутадиен-стирольный каучук (SBR). Из этих каучуков делают шины, конвейерные ленты, трубы и различные формованные резиновые изделия.
- Производство полимеров: Изопрен служит основным элементом в производстве различных полимерных смол и эластомеров. Промышленность использует его для синтеза термопластичных эластомеров, клеев, покрытий и герметиков.
- Химические промежуточные продукты: Изопрен является универсальным химическим промежуточным продуктом при производстве широкого спектра химикатов. Он облегчает синтез фармацевтических препаратов, ароматизаторов, ароматизаторов, антиоксидантов и других специальных химикатов.
- Образование озона: Изопрен вносит значительный вклад в химический состав атмосферы, реагируя с оксидами азота (NOx) и солнечным светом с образованием озона. Этот процесс влияет на качество воздуха и способствует образованию смога.
- Топливная добавка: Промышленность использует 2-метил-1,3-бутадиен в качестве топливной добавки для улучшения эффективности сгорания и эксплуатационных характеристик бензина. Повышает октановое число и уменьшает детонацию двигателя.
- Исследования и разработки: Изопрен играет важную роль в исследованиях и разработках, особенно в области химии, материаловедения и наук об окружающей среде. Исследователи широко используют его как ценный инструмент для изучения новых реакций, разработки инновационных материалов и изучения химии атмосферы.
Разнообразные применения 2-метил-1,3-бутадиена подчеркивают его важность во многих отраслях промышленности, от производства каучука до химического синтеза, а также играют роль в экологических и научных исследованиях.
Вопросы:
Вопрос: Что такое правило изопрена?
Ответ: Правило 2-метил-1,3-бутадиена гласит, что многие природные соединения могут быть получены из 2-метил-1,3-бутадиена, который состоит из пяти атомов углерода и имеет разветвленную структуру.
Вопрос: Сколько единиц изопрена содержится в альфа-илангене?
Ответ: Альфа-иланген содержит три звена 2-метил-1,3-бутадиена, поскольку он имеет прямую цепь из 15 атомов углерода, полученных из трех строительных блоков 2-метил-1,3-бутадиена.
Вопрос: Сколько единиц изопрена используется для синтеза молекулы холестерина?
Ответ: Для синтеза молекулы холестерина требуется 18 звеньев 2-метил-1,3-бутадиена, которые объединяются и модифицируются посредством серии ферментативных реакций.
Вопрос: Сколько единиц изопрена содержится в холестерине?
Ответ: Холестерин содержит четыре слитых кольца и состоит из 30 2-метил-1,3-бутадиеновых единиц.
Вопрос: Как идентифицировать единицы изопрена?
Ответ: 2-метил-1,3-бутадиеновые единицы можно идентифицировать по их характерной структуре, состоящей из разветвленной цепи из пяти атомов углерода с двойной связью между вторым и третьим атомами углерода.
Вопрос: Каково положение ментильной группы изопрена?
A: Ментильная группа обычно расположена у четвертого атома углерода звена 2-метил-1,3-бутадиена.
Вопрос: Четырехуглеродное кольцо сделано из изопрена?
Ответ: Нет, 4-углеродное кольцо не является 2-метил-1,3-бутадиеном. 2-Метил-1,3-бутадиен относится к определенному пятиуглеродному звену с разветвленной структурой и двойной связью.
Вопрос: Сколько единиц изопрена содержится в сквалене?
Ответ: Сквален, тритерпен, состоит из шести 2-метил-1,3-бутадиеновых единиц, в результате чего молекула состоит из 30 атомов углерода.