Furfural bitki materyallerinden elde edilen organik bir bileşiktir. Çok yönlülüğü ve yenilenebilir yapısı nedeniyle ilaç, reçine ve yakıtlar dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.
| IUPAC Adı | Furan-2-karbaldehit |
| Moleküler formül | C5H4O2 |
| CAS numarası | 98-01-1 |
| Eş anlamlı | Furfuraldehit; 2-Furaldehit; 2-formilfuran, 2-furankarboksaldehit |
| InChi | InChI=1S/C5H4O2/c6-5-1-2-7-4-3-5/h1-4H |
Furfuralın özellikleri
Furfural Formül
Furfural veya furfuraldehitin kimyasal formülü C5H4O2’dir. Molekül içindeki atomların spesifik düzenini temsil eder; beş karbon atomu, dört hidrojen atomu ve iki oksijen atomunun varlığını gösterir. Bu formül, bileşiğin bileşimini ve moleküler yapısını anlamak, dolayısıyla çeşitli kimyasal prosesleri ve uygulamaları kolaylaştırmak için gereklidir.
Furfural Molar Kütle
Furfuraldehitin molar kütlesi, kimyasal formülünde bulunan her bir elementin atomik kütlelerinin eklenmesiyle hesaplanır. Moleküler formülü C5H4O2 olan furfuraldehitin molar kütlesi, mol başına yaklaşık 96,08 gramdır (g/mol). Bu bilgi, kimyasal reaksiyonlar ve endüstriyel işlemler sırasında belirli bir numunedeki furfuraldehit miktarının belirlenmesi için çok önemlidir.
Furfuralın kaynama noktası
Furfuraldehitin kaynama noktası yaklaşık 161-165°C’dir (321-329°F). Bu sıcaklık, sıvı maddenin atmosferik basınçta buhar durumuna geçtiği noktayı gösterir. Furfuraldehitin buharlaştırılmasının veya damıtılmasının gerektiği uygulamalarda kaynama noktasının anlaşılması önemlidir.
Furfural Erime Noktası
Furfuraldehitin erime noktası yaklaşık -36,5°C’dir (-33,7°F). Bu sıcaklık, furfuraldehitin katı formunun sıvıya dönüştüğü noktayı gösterir. Erime noktasının bilinmesi, bileşiğin katı hal uygulamalarında depolanması, taşınması ve işlenmesi açısından önemlidir.
Furfural yoğunluğu g/mL
Furfuraldehitin yoğunluğu mililitre başına yaklaşık 1,159 gramdır (g/mL). Yoğunluk, bir maddenin birim hacim başına kütlesini ölçer. Bu değer furfuraldehitin kapladığı alanın belirlenmesinde değerlidir ve depolanması, taşınması ve çeşitli endüstrilerde kullanılmasında önemli bir rol oynar.
Furfural Molekül Ağırlığı
Molar kütle olarak da adlandırılan furfuraldehitin moleküler ağırlığı yaklaşık 96,08 g/mol’dür. Bu değer, bir mol furfuraldehit molekülünün kütlesini temsil eder ve stokiyometrik hesaplamaları ve reaktan miktarlarının belirlenmesini kolaylaştırır.
Furfuralın yapısı
Furfuraldehit, dört karbon atomu ve bir oksijen atomundan oluşan, furan halkası olarak bilinen döngüsel bir yapıya sahiptir. Beşinci karbon bir aldehit grubu oluşturur. Atomların dizilişi furfuraldehitin aromatik ve aldehit özelliklerini verir, bu da onu kimyasal sentezde değerli kılar.
Furfuralın çözünürlüğü
Furfuraldehit suda az çözünür. Etanol ve dietil eter gibi organik çözücülerde en iyi şekilde çözünür. Çözünürlüğünün anlaşılması, uygun çözeltilerin formüle edilmesi ve solvent ve kimyasal ara ürün de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalardaki konsantrasyonunun kontrol edilmesi için gereklidir.
| Dış görünüş | Renksiz ila sarı sıvı |
| Spesifik yer çekimi | 1.159 gr/ml |
| Renk | Renksizden sarıya |
| Koku | Aromatik, Badem |
| Molar kütle | 96,08 gr/mol |
| Yoğunluk | 1.159 gr/ml |
| Füzyon noktası | -36,5°C (-33,7°F) |
| Kaynama noktası | 161-165°C (321-329°F) |
| Flaş noktası | 60°C (140°F) |
| sudaki çözünürlük | Az çözünür |
| çözünürlük | Etanol ve dietil eter gibi organik çözücülerde çözünür |
| Buhar basıncı | 25°C’de 4,5 mmHg |
| Buhar yoğunluğu | 3,29 (hava = 1) |
| pKa | 7.1 |
| pH | 4.5-5.5 |
Furfuralın güvenliği ve tehlikeleri
Furfuraldehit, uygun kullanım ve önlem gerektiren belirli güvenlik riskleri oluşturur. Parlama noktası 60°C (140°F) olan yanıcı bir sıvıdır ve tutuşma olasılığı yüksektir. Buharların solunması solunum yolu tahrişine ve baş dönmesine neden olabilir. Cilt ve gözlerle doğrudan temas tahrişe ve kızarıklığa neden olabilir. Güvenliği sağlamak için furfuraldehitle çalışırken yeterli havalandırma ve kişisel koruyucu ekipman kullanın. Isı kaynaklarından veya açık alevlerden uzak tutun. Dökülürse uygun emici malzemeler kullanarak derhal temizleyin. Furfuraldehitle ilgili riskleri en aza indirmek için uygun eğitim ve farkındalık şarttır.
| Tehlike sembolleri | Yanıcı |
| Güvenlik Açıklaması | Yanıcı sıvı. Doğrudan temastan kaçının. İyi havalandırılan bir ortamda kullanınız. Isıdan ve açık alevden uzak tutun. |
| BM kimlik numaraları | BM 1199 |
| HS kodu | 29321100 |
| Tehlike sınıfı | Sınıf 3 – Yanıcı sıvılar |
| Paketleme grubu | GE II |
| Toksisite | Solunması halinde tahrişe ve baş dönmesine neden olabilir. Cildi ve gözleri tahriş eder. |
Furfural sentez yöntemleri
Furfuraldehitin sentezinde farklı yöntemler mevcuttur.
Bu tür yaygın yaklaşımlardan biri, mısır koçanı veya küspe gibi tarımsal atıklardan gelen ksiloz ve arabinoz gibi pentozların asit kaynaklı dehidrasyonunu katalize etmektir. Bu işlemde pentoz şekerleri, güçlü bir asit katalizörünün (genellikle sülfürik asit) varlığında yüksek sıcaklıklarda dehidrasyona uğrar. Asit, şeker moleküllerinden suyu uzaklaştırarak furfuraldehit oluşumuna yol açar.
Diğer bir yöntem ise furfuraldehitin kendisinin indirgenmesiyle elde edilen furfuril alkolün buhar fazında oksitlenmesidir. Buhar fazı oksidasyonunda, furfuril alkolü tekrar furfuraldehite dönüştürmek için oksitleyici madde olarak hava veya oksijen ve metal oksitler gibi katalizörler kullanılır.
Ayrıca, mısır koçanı, pirinç kabuğu veya şeker kamışı küspesi gibi çeşitli lignoselülozik malzemelerin kullanımını içeren biyokütleden furfuraldehit üretimi dikkat çekmiştir. Daha sonra bu ham maddeler hidroliz, solvent ekstraksiyonu ve dehidrasyon gibi farklı işlemlere tabi tutularak furfuraldehit üretimi sağlanır.
Bu sentez yöntemlerinin her biri, furfuraldehitin yenilenebilir ve çok yönlü bir kimyasal platform olarak potansiyelinin kullanılmasında önemli bir rol oynamakta ve kimya endüstrisinde sürdürülebilir üretim yollarının önünü açmaktadır.
Furfural’ın kullanım alanları
Furfuraldehit, çok yönlü doğası ve benzersiz özellikleri nedeniyle geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. İşte bazı yaygın kullanımlar:
- Çözücü: Furfuraldehit, yağlayıcıların, reçinelerin ve mumların ekstraksiyonu da dahil olmak üzere çeşitli kimyasal işlemlerde çözücü olarak kullanılır.
- Farmasötikler: Çeşitli farmasötik bileşiklerin sentezinde öncü olarak görev yapar ve ilaçların geliştirilmesine katkıda bulunur.
- Tarım kimyasalları: Mahsulleri korumak için pestisit, herbisit ve fungisitlerin üretiminde önemli bir unsurdur.
- Korozyon Önleyici: Furfuraldehit, metaller için korozyon önleyici olarak işlev görür ve çeşitli endüstriyel ortamlarda metallerin bozulmasını önler.
- Aroma verici madde: Aromatik özellikleri onu yiyecek ve içecek ürünlerinin lezzetini arttırmak için uygun kılar.
- Yakıt Katkısı: Benzin ve dizel yakıtlarda katkı maddesi olarak görev yaparak yanma verimini artırır.
- Reçine üretimi: Furfuraldehit, yapıştırıcılarda, bağlayıcılarda ve dökümhanelerde uygulama alanı bulan furan reçinelerinin üretiminde önemli bir rol oynar.
- Kauçuk Endüstrisi: Kauçuk endüstrisi, vulkanizasyon sürecini iyileştirmek ve kauçuğun özelliklerini iyileştirmek için furfuraldehit kullanır.
- Yenilenebilir kaynak: Biyokütleden elde edilen furfuraldehit, belirli uygulamalar için petrokimyasal ürünlere ekolojik bir alternatif sunar.
- Plastikler: Üreticiler, ambalaj malzemeleri de dahil olmak üzere çeşitli ürünler için furfuraldehit bazlı plastikler geliştirmiştir.
Bu çeşitli uygulamalar, furfuraldehitin birçok endüstride değerli bir bileşik olarak önemini vurgulamakta ve sürdürülebilir ve yenilikçi çözümlerin geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır.
Sorular:
S: Lignoselüloz furfurale nasıl dönüştürülür?
C: Lignoselüloz, pentoz şekerlerinin furfuraldehite dönüştürüldüğü asit katalizli dehidrasyona tabi tutularak furfuraldehite dönüştürülebilir.
S: Bir aldopentoz molekülü furfurala dönüştürüldüğünde kaç dehidrasyon reaksiyonu meydana gelir?
C: Aldopentozu furfuraldehite dönüştürürken dört dehidrasyon reaksiyonu gerçekleşir.
S: Furfuralın furanozdan oluşması için ne kadar dehidrasyonun meydana gelmesi gerekir?
C: Furanozdan furfuraldehitin oluşması için iki dehidrasyon gereklidir.
Soru: Furfural doğada nerede bulunur?
C: Furfuraldehit doğal olarak bazı bitkilerde, tarımsal atıklarda ve çeşitli biyokütle kaynaklarında bulunur.
S: Furfural nedir?
A: Furfuraldehit, bitki materyallerinden elde edilen, aromatik ve aldehidik yapıya sahip organik bir bileşiktir.
S: Furfural bir fenol müdür?
C: Hayır, furfuraldehit bir fenol değildir. Furan halka yapısına sahip bir aldehit bileşiğidir.
S: Furfural bir tanen midir?
C: Hayır, furfuraldehit bir tanen değildir. Tanenler bitkilerde bulunan farklı bir bileşik sınıfıdır.