Этилéнглико́ль (1,2-дигидрооксиэтан[6], 1,2-диоксиэтан, этандиол-1,2), HO—CH2—CH2—OH — кислородсодержащее органическое соединение, двухатомный спирт, один из представителей полиолов (многоатомных спиртов). В очищенном виде представляет собой прозрачную бесцветную жидкость слегка маслянистой консистенции. Не имеет запаха и обладает сладковатым вкусом.
Этиленгликоль | |||
---|---|---|---|
| |||
Общие | |||
Систематическое наименование |
этандиол-1,2 | ||
Традиционные названия |
1,2-дигидроксиэтан, этиленгликоль, 1,2-диоксиэтан, 1,2-этандиол |
||
Хим. формула | C2H6O2 | ||
Рац. формула | C2H4(OH)2 | ||
Физические свойства | |||
Состояние | бесцветная жидкость без запаха, со сладковатым вкусом | ||
Молярная масса | 62,068 г/моль | ||
Плотность | 1,113 г/см³ | ||
Энергия ионизации | 10,16 эВ[3] | ||
Термические свойства | |||
Температура | |||
• плавления | −12,9 °C | ||
• кипения | 197,3 °C | ||
• вспышки | 111 °C | ||
Пределы взрываемости | 3,2 ± 0,1 об.%[4] | ||
Энтальпия | |||
• кипения | 50,5 кДж/моль[1] и 57,4 кДж/моль[2] | ||
Давление пара | 7900 миллипаскаль[5] | ||
Химические свойства | |||
Константа диссоциации кислоты | 15,1 ± 0,1[5] | ||
Оптические свойства | |||
Показатель преломления | 1,4318 | ||
Структура | |||
Дипольный момент | 7,6E−30 Кл·м[3] | ||
Классификация | |||
Рег. номер CAS | 107-21-1 | ||
PubChem | 174 | ||
Рег. номер EINECS | 203-473-3 | ||
SMILES | |||
InChI | |||
RTECS | KW2975000 | ||
ChEBI | 30742 | ||
ChemSpider | 13835235 | ||
Безопасность | |||
Предельная концентрация | 5 мг/м3 | ||
ЛД50 | 470 мг/кг (крысы, перорально) | ||
Токсичность | обладает общетоксическим действием | ||
Фразы риска (R) | R22 | ||
Краткие характер. опасности (H) |
H302 |
||
Меры предостор. (P) |
P264, P270, P301+P312, P330, P501 |
||
Пиктограммы СГС | |||
NFPA 704 | |||
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Медиафайлы на Викискладе |
Не проявляет коррозионной активности к алюминию и нержавеющим сталям. Вещество токсично, взрыво- и пожароопасно. Случайный приём внутрь этиленгликоля в больших концентрациях[7] может привести к отравлению[8].
История открытий и производства
правитьЭтиленгликоль впервые был получен в 1859 году французским химиком Вюрцем из диацетата этиленгликоля омылением гидроксидом калия и в 1860-м гидратацией этиленоксида. Он не находил широкого применения до Первой мировой войны, когда в Германии его стали получать из дихлорэтана для использования в качестве замены глицерина при производстве взрывчатых веществ.
В США полупромышленное производство начато в 1917 году через этиленхлоргидрин. Первое крупномасштабное производство начато с возведением завода в 1925 году около Саут Чарлстона (Западная Вирджиния, США) компанией «Carbide and Carbon Chemicals Co.» (англ.). К 1929 году этиленгликоль использовался практически всеми производителями динамита.
В 1937 компания Carbide начала первое крупномасштабное производство, основанное на газофазном окислении этилена до этиленоксида. Монополия компании Carbide на данный процесс продолжалась до 1953 года.
Получение
правитьВ промышленности этиленгликоль получают путём гидратации оксида этилена при 10 атм и 190‒200 °С или при 1 атм и 50‒100 °С в присутствии 0,1‒0,5 % серной или ортофосфорной кислоты, достигая 90 % выхода. Побочными продуктами при этом являются диэтиленгликоль, триэтиленгликоль и незначительное количество высших полимергомологов этиленгликоля.
Применение
правитьБлагодаря низкой стоимости этиленгликоль нашёл широкое применение в технике.
- Смесь этиленгликоля с водой эвтектическая, обладает существенно более низкой температурой замерзания, чем её компоненты, поэтому 60 % потребления этиленгликоля приходится на автомобильные антифризы и тормозные жидкости
- сам этиленгликоль коррозионно-пассивен, в смесь с водой для подавления её коррозионной активности добавляются ингибиторы коррозии
- при доле воды в 25 % смесь достигает наименьшей температуры замерзания в –75°С, при доле 35 % возрастает до −65 °С, при доле 40 % – до −49 °С, при доле 50 % – до −40 °С
- дополнительным удобством является повышение температуры кипения смеси
- Используется как теплоноситель с содержанием не более 50 % в системах отопления (в основном в частных домах)
- В качестве теплоносителя в виде раствора в автомобилях, в системах жидкостного охлаждения компьютеров;
- В производстве целлофана, полиуретанов и ряда других полимеров. Это второе основное применение;
- Как растворитель красящих веществ;
- В органическом синтезе:
- в качестве высокотемпературного растворителя.
- для защиты карбонильной группы путём получения 1,3-диоксолана. Обработкой вещества с карбонильной группой в бензоле или толуоле этиленгликолем в присутствии кислого катализатора (толуолсульфоновой кислоты, BF3•Et2O и др.) и азеотропной отгонкой на насадке Дина-Старка образующейся воды. Например, защита карбонильной группы изофорона
1,3-диоксоланы могут быть получены также при реакции этиленгликоля с карбонильными соединениями в присутствии триметилхлорсилана[9] или комплекса диметилсульфат-ДМФА[10] 1,3-диоксалана устойчивы к действию нуклеофилов и оснований. Легко регенерируют исходное карбонильное соединение в присутствии кислоты и воды.
- Как компонент противоводокристаллизационной жидкости «И».
- Для поглощения воды, для предотвращения образования гидрата метана (ингибитор гидратообразования), который забивает трубопроводы при добыче газа в открытом море. На наземных станциях его регенерируют путём осушения и удаления солей.
- Этиленгликоль является исходным сырьём для производства взрывчатого вещества нитрогликоля.
Этиленгликоль также применяется:
- при производстве конденсаторов
- при производстве 1,4-диоксана
- как теплоноситель в системах чиллер-фанкойл
- в качестве компонента крема для обуви (1‒2 %)
- в составе для мытья стёкол вместе с изопропиловым спиртом
- при криоконсервировании биологических объектов (в крионике) в качестве криопротектора.
- при производстве полиэтилентерефталата, пластика популярных ПЭТ-бутылок.
Очистка и осушение
правитьОсушается молекулярным ситом 4А, полуводным сульфатом кальция, сульфатом натрия, Mg+I2, фракционной перегонкой под пониженным давлением, азеотропной отгонкой с бензолом. Чистота полученного продукта легко определяется по плотности.
Таблица плотности водных растворов этиленгликоля, 20°С
Концентрация % | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Плотность, г/мл | 1,050 | 1,058 | 1,067 | 1,074 | 1,082 | 1,090 | 1,098 |
Меры безопасности
правитьЭтиленгликоль — горючее вещество. Температура вспышки паров 120 °C. Температура самовоспламенения 380 °C. Температурные пределы воспламенения паров в воздухе, °С: нижний — 112, верхний — 124. Пределы воспламенения паров в воздухе от нижнего до верхнего, 3,8‒6,4 % (по объёму).
Этиленгликоль умеренно токсичен[11][12]. По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности.
Летальная доза при однократном пероральном употреблении составляет 100‒300 мл этиленгликоля (1,5‒5 мл/кг массы тела)[13]. Имеет относительно низкую летучесть при нормальной температуре, пары́ обладают не столь высокой токсичностью и представляют опасность лишь при хроническом вдыхании, однако при этом об опасности сигнализируют раздражение и кашель. Противоядием при отравлении этиленгликолем являются этанол и 4-метилпиразол[14].
В организме метаболизируется путём окисления до альдегида гликолевой кислоты и далее до гликолевой кислоты, которая затем распадается до муравьиной кислоты и диоксида углерода. Также он частично окисляется до щавелевой кислоты, соли которой вызывают повреждения почечной ткани и мочеточников. Этиленгликоль и его метаболиты выводятся из организма с мочой[15].
См. также
правитьПримечания
править- ↑ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/174#section=Heat-of-Vaporization
- ↑ https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C107211&Mask=4
- ↑ 1 2 David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
- ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0272.html
- ↑ 1 2 http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/Reports/1310.htm
- ↑ name=https://docs.cntd.ru_Этиленгликоль (недоступная ссылка), и его свойства
- ↑ Monograph on the Potential Human Reproductive and Developmental Effects of Ethylene Glycol . Дата обращения: 8 января 2009. Архивировано из оригинала 13 января 2009 года.
- ↑ name=https://docs.cntd.ru_Ethylene (недоступная ссылка) Glycol
- ↑ SYNTHESIS 1983, No 3,pp 203—205
- ↑ Liebigs Annalen Chemie 1979, pp 1362—1369
- ↑ CDC — The Emergency Response Safety and Health Database: Systemic Agent: ETHYLENE GLYCOL — NIOSH . Дата обращения: 24 января 2018. Архивировано 26 декабря 2017 года.
- ↑ Архивированная копия . Дата обращения: 24 января 2018. Архивировано из оригинала 15 октября 2018 года.
- ↑ Е. Ю. Бонитенко и др. Отравления этиленгликолем и его эфирами Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine — СПб.: «Изд-во НИИХ СПбГУ», 2003 г. — Medline.Ru
- ↑ Flomenbaum, Goldfrank et al. Goldfrank's Toxicologic Emergencies. 8th Edition. — McGraw Hill, 2006. — С. 1460, 1465. — 2170 с. — ISBN 0071437630.
- ↑ В. Ф. Крамаренко. Токсикологическая химия. — К.: Выща шк., 1989. — 447 с. — 6000 экз. — ISBN 5-11-000148-0.
Ссылки
править- ГОСТ 19710-83. Этиленгликоль. Технические условия. Архивная копия от 20 ноября 2018 на Wayback Machine (рус.)
- Об отравлениях этиленгликолем Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine
- Hairong Yue, Yujun Zhao, Xinbin Ma and Jinlong Gong. Ethylene glycol: properties, synthesis, and applications. Critical Review Архивная копия от 21 ноября 2018 на Wayback Machine — Chemical Society Reviews. Issue 11, 2012, 41, 4218-4244. DOI: 10.1039/C2CS15359A