Polümeerid, orgaaniline keemiatööstus (1)

POLÜMEERID
Polüalkeenid
Polüalkeenid ehk polüalküleenid ehk polüolefiinid on valmistatud radikaalilise või ioonilise polümerisatsiooni teel.
Tehnikas kasutatakse kõige rohkem asendatud polüeteene, mille monomeerideks on eteeni asendusderivaadid.
Homopolümeerid – polümeerid, mida valmistatakse ühe kindla monomeeri polümerisatsiooni teel.
–A –A –A –A –A –A – A – A –
Kopolümeerid – segu, mis saadakse mitme erineva monomeeri polümeerimisel.
-A – B –A – B – A – B –A – B –
-A – B – B – A – B – B –A –B –
Karl Ziegler
- keemiaprofessor
- Saksamaa suurima tööstuskeemia uurimisasutuse direktor
- avastas, et alumiiniumi ühendid polümeerivad eteeni
Giulio Natta
- mitme Itaalia ülikooli professor
- Milano Tehnikaülikooli tööstuskeemia osakonna juhataja
- polümeeritööstuse konsultant
- avastas stereoregulaarse polümerisatsiooni – isotaktilised ja sündiotaktilised polümeerid
Polüesterid
Polüestrid - polümeersed ained, mida saadakse dikarboksüülhapetest ja mitmehüdroksüülsetest alkoholidest polükondensatsiooni teel.
- lagunevad looduses väga aeglaselt
- keskkonda saastatakse kile, riide , anumate ja muude jäätmetega
Lavsaan
- tuntuim polüester
- sellest valmistatakse sünteetilist kiudu ja sellest omakorda mitmesuguseid tekstiilitooteid
polükarbonaadid ehk süsihappel põhinevad polüestrid
- väga tugevad
- läbipaistvad
- keemiliselt püsivad polümeerid
- neist valmistatakse optilisi läätsi, arstiriistu, hambaproteese
Polüamiidid
Polüamiidid – polümeerid, mille põhiahelas kordub amiidrühm (-CO-NH-).
Nailonkiud
- keemiliselt küllaltki püsiv leelis
- tugevasti lahjendatud hapete suhtes
- ei lahustu õlides ega bensiinis
- lahustub mõnedes orgaanilistes lahustites (atsetoonis)
- väike kuumuskindlus (mõned sulavad temp. 160 C)
- 70 C hakkab oksüdeeruma
- vastupidav kulumise ja korduva painutamise suhtes
Wallace Hume Carothers
- ülikooli õppejõud ja Du Ponti uurimislaboratooriumi juhataja
- lõi nailoni
- valiti Ameerika Teaduste Akadeemia liikmeks
Silikoonid
Silikoonid – räniorgaanilised polümeerid, esineb side süsinik –räni.
- on viskoossed vedelikud, kautšukitaolised elastomeerid või kaasjad polümeerid.
- suur keemiline püsivus
- erakordsed mehhaanilised omadused
- asendamatud sõja- ja kosmosetehnikas
- silikoonkautšid on termiliselt väga püsivad, peavad vastu hapete, leeliste ja paljude lahustite toimele
- hüdrofoobsed
- kasutatakse kosmeetikas, olmekeemias, ehitustehnikas jm
ORGAANILINE KEEMIATÖÖSTUS
Orgaanilise keemiatööstuse kujunemine
Inimene hakkas aineid muundama siis, kui ta oli õppinud tuld kasutama. Läbi aegade on töödeldud orgaanilisi materjale tõrvaajajad, värvalid, parkalid ja muud käsitöölised, kuid seda tegevust ei saa veel tööstuslikuks pidada.
Tänu A.W.Hofmannile loodi terve rida uusi värvaineid, mille tooraineks oli kivisöetõrv. Tänu hofmannile ja Perkinile tekkis Inglismaal tugev keemiatööstus.
XIX sajandi Euroopas oli indigo üks kallimaid värvaineid, seda toodi peamiselt Indiast .
Kõige rohkem on keemiatööstust ja keemiateadust mõjutanud XX sajandi maailmasõjad.
-Tänapäeval kasutatakse sünteesigaasi metanooli valmistamisel
-Sünteesigaasi saadakse maagaasist
Keemiatööstuse areng eri maades on kulgenud erinevalt. Ei tasu alahinnata isiksuste osa tööstuse arengus.
Keemiatööstuse areng maailmas
- Ameerika
- Jaapan
- Saksamaa
- Prantsusmaa
- Suurbritannia
- Itaalia
Orgaaniline keemiatööstus
- põhiorgaaniline keemiatööstus
- peenorgaaniline keemiatööstus
Põhiorgaaniline keemiatööstus
Põhiorgaaniline keemiatööstus baseerub lihtsatel lähteainetel (süsivesikud, süsinikoksiidid, vesinik ), mida saadakse peamiselt naftast ja looduslikust gaasist.
Metaan
- maagaasi peamine koostisosa
- leidub ka palju naftagaasis
- töötlemisel veeauruga temp. 700-900 C ja nikkelkatalüsaatori abil saadakse sünteesigaas
- halogeenimisel saadakse triklorometaanja tetraklorometaan
- pürolüüsil temp. 1000 C moodustuvad tahm ja vesinik
Metanool
- kasutatakse lahustina, kütusena, antifriisides, polümetüülmetakrülaadi valmistamiseks ja teiste põhiorgaaniliste sünteeside lähteainena
- oksüdeerumisel saadakse metanaal
Eteen
- saadakse nafta krakkgaasidest, etaanist dehüdrogeenimise teel ja etüünist hüdrogeenimise teel
- enamik eteenist läheb polüeteeni tootmiseks ja etüleenoksiidi valmistamiseks
- halogeenimisel saadakse lahusti 1,2-dikloroetaan või vinüülkloriid
- hüdraatimisel saadakse etanool
Etanool
- oksüdeerumisel tekib etanaal ja edasi etaanhape
Propeen
- saadakse nafta krakkgaasidest ning propaani dehüdrogeenimise teel
- enamik propeenist kulub polüpropeeni tootmiseks
Buteenid
- eraldatakse nafta krakkgaasidest
- kasutatakse polümeriseeritud benseeni tootmiseks ja buta-1,3-dieeni spnteesimiseks
Benseen
- saadakse kivisöetõrvast, koksigaasist, naftast, peamiselt aga naftafraktsioonide katalüütilisel töötlemisel
- pool benseenist kasutatakse etüülbenseeni valmistamiseks
- katalüütiliselt hüdrogeenimisel saadakse tsükloheksaan
- kloorimisel saadakse klorobenseen
- suur osa nitreeritakse nitrobenseeniks
Keemiatööstus ja majandus
Keemiatööstuse protsess:
Lähteained-> soovitud saadus + kõrvalsaadused
Ainete eraldamiseks kasutatakse ekstraheerimist, destilleerimist, filtreerimist jpt füüsikalisi protsesse. Kõik need vajavad energiat, mõned isegi väga palju.
Tootmissaaduse eraldamise ja puhastamise käigus saadakse nn kõrvalsaadused, parim viis nendest vabanemiseks on leida neile mingi kasutusviis.
Põhiorgaanilise keemiatööstuse kõrval on tähtis koht penkeemiatööstusel, mis valmistab peenkemikaale.
Keemiatehase rajamine nõuab suurt investeeringut, sest seadmete valmistamiseks vajalikud materjalid on harilikult väga kallid. Tehakse suuri kulutusi ka tööjõule, sest vajatakse kõrge kvalifikatsiooniga töötajaid, eriti peenkeemia toodete valmistamisel.