Карбоновые кислоты | CHEMEGE.RU

 

Карбоновые кислоты – это вещества, в молекулах которых содержится одна или несколько карбоксильных групп СООН.

Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот: С_nH_2nO₂

Строение, изомерия и гомологический ряд карбоновых кислот

Химические свойства карбоновых кислот

Способы получения карбоновых кислот

 

По числу карбоксильных групп:

• одноосновные карбоновые кислоты  — содержат одну карбоксильную группу -СООН. Общая формула C_nH_2n+1COOH или C_nH_2nO₂. 

Например, уксусная кислота

• многоосновные карбоновые кислоты — содержат две и более карбоксильные группы СООН. Например, общая формула двухосновных карбоновых кислот C_nH_2n(СОOH)₂ или C_nH_2n-2O₄.

Например, щавелевая кислота

Классификация по строению углеводородного радикала

• Предельные карбоновые кислоты –  карбоксильная группа СООН соединена с предельным радикалом. Например, этановая кислота СН₃–СООН.
• Непредельные карбоновые кислоты – карбоксильная группа СООН соединена с непредельным радикалом. Например, акриловая кислота: СН₂=СН–СООН.
• Ароматические кислоты — карбоксильная группа СООН соединена с непредельным радикалом. Например, бензойная кислота: С₆Н₅СООН.
• Циклические кислоты
  — карбоксильная группа СООН соединена с углеводородным циклом. Например, циклопропанкарбоновая кислота: С₃Н₅СООН.

 

Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы – карбонил и гидроксил, взаимно влияющие друг на друга.

Электроотрицательность кислорода (ЭО = 3,5) больше электроотрицательности водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4).

Электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому кислорода.

Атом углерода карбоксильной группы находится в состоянии sp²-гибридизации, образует три σ-связи и одну π-связь.

Водородные связи и физические свойства карбоновых кислот

В жидком состоянии и в растворах молекулы карбоновых кислот образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул карбоновых кислот.

Молекулы карбоновых кислот с помощью водородных связей соединены в димеры.

Это приводит к увеличению растворимости в воде и высоким температурам кипения низших карбоновых кислот.

С увеличением молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается.

 

 

Предельные одноосновные карбоновые кислоты.

Тривиальное название	Систематическое название	Название соли и эфира	Формула кислоты
Муравьиная	Метановая	Формиат (метаноат)	HCOOH
Уксусная	Этановая	Ацетат (этаноат)	CH3COOH
Пропионовая	Пропановая	Пропионат (пропаноат)	CH3CH 2COOH
Масляная	Бутановая	Бутират (бутаноат)	CH3(CH2)2COOH
Валериановая	Пентановая	Пентаноат	CH3(CH2)3COOH
Капроновая	Гексановая	Гексаноат	CH3(CH2)4COOH
Пальмитиновая	Гексадекановая	Пальмитат	С15Н31СООН
Стеариновая	Октадекановая	Стеарат	С17Н35СООН

 

Таблица. Непредельные одноосновные карбоновые кислоты.

Тривиальное название	Систематическое название	Название соли и эфира	Формула кислоты
Акриловая	Пропеновая	Акрилат	CH2=CH–COOH
Метакриловая	2-Метилпропеновая	Метакрилат	CH2=C(СH3)–COOH
Кротоновая	транс-2-Бутеновая	Кротонат	СН3 -CH=CH–COOH
Олеиновая	9- цис-Октадеценовая	Олеат	СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН
Линолевая	9,12-цис-Октадекадиеновая	Линолеат	СН3(СН2)4(СН=СНСН2)2(СН2)6СООН
Линоленовая	9,12,15-цис-Октадекатриеновая	Линоленоат	СН3СН 2(СН=СНСН2)3(СН2)6СООН

 

 

Таблица. Двухосновные карбоновые кислоты.

Тривиальное название	Систематическое название	Название соли и эфира	Формула кислоты
Щавелевая	Этандиовая	Оксалат	НООС – COOH
Малоновая	Пропандиовая	Малонат	НООС-СН2-СООН
Янтарная	Бутандиовая	Сукцинат	НООС-(СН2)2-СООН
Глутаровая	Пентандиовая	Глутарат	НООС-(СН2)3 -СООН
Адипиновая	Гександиовая	Адипинат	НООС-(СН2)4-СООН
Малеиновая	цис-Бутендиовая	Малеинат	цис-НООССН=СНСООН
Фумаровая	транс-Бутендиовая	Фумарат	транс-НООССН=СНСООН

 

Таблица. Ароматические карбоновые кислоты.

Тривиальное название	Систематическое название	Название соли и эфира	Формула кислоты
Бензойная	Фенилкарбоновая	Бензоат
Фталевая	Бензол-1,2-дикарбоновая кислота	Фталат
Изофталевая	Бензол-1,3-дикарбоновая кислота	Изофталат
Терефталевая	Бензол-1,4-дикарбоновая кислота	Терефталат

Структурная изомерия

Для  предельных карбоновых кислот характерна структурная изомерия – изомерия углеродного скелета и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры – это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т. е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета характерна для карбоновых кислот, которые содержат не менее четырех атомов углерода.

Например. Формуле С4Н8О2 соответствуют бутановая и 2-метилпропановая кислота

Бутановая (масляная) кислота	Изомасляная (2-метилпропановая) кислота

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Карбоновые кислоты изомерны сложным эфирам. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — C_nH_2nО₂.

Например. Межклассовые изомеры с общей формулой С2Н4О2: уксусная кислота СН3–CОOH  и метилформиат H–COOCH3

 

Уксусная кислота	Метиловый эфир муравьиной кислоты
СН3–CОOH	HCOOCH3

Общую формулу  С_nH_2nO₂ могут также иметь многие другие полифункциональные соединения, например:  альдегидоспирты, непредельные диолы, циклические простые диэфиры и т.

п.

 

 

.

Для карбоновых кислот характерны следующие свойства: кислотные свойства, замещение водорода на металл; замещение группы ОН замещение атома водорода в алкильном радикале образование сложных эфиров — этерификация

1. Кислотные свойства

Кислотные свойства карбоновых кислот возникают из-за смещения электронной плотности к карбонильному атому кислорода и вызванной этим дополнительной (по сравнению со спиртами и фенолами) поляризацией связи О–Н.

Карбоновые кислоты – кислоты средней силы. В водном растворе карбоновые кислоты частично диссоциируют на ионы:   R–COOH ⇆ R-COO– + H+

 

1. 1. Взаимодействие с основаниями 

Карбоновые кислоты реагируют с большинством оснований. При взаимодействии карбоновых кислот с основаниями образуются соли карбоновых кислот и вода.

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O

Карбоновые кислоты реагируют с щелочами, амфотерными гидроксидами, водным раствором аммиака и нерастворимыми основаниями. 

 

Например, уксусная кислота растворяет осадок гидроксида меди (II)

Видеоопыт взаимодействия уксусной кислоты с гидроксидом натрия можно посмотреть здесь.

 

Например, уксусная кислота реагирует с водным раствором аммиака с образованием ацетата аммония

CH₃COOH + NH₃ = CH₃COONH₄

 

1.2. Взаимодействие с металлами

Карбоновые кислоты реагируют с активными металлами. При взаимодействии карбоновых кислот с металлами образуются соли карбоновых кислот и водород.

 

Например, уксусная кислота взаимодействует с кальцием с образованием ацетата кальция и водорода.

Видеоопыт взаимодействия уксусной кислоты с магнием и цинком можно посмотреть здесь.

 

1.3. Взаимодействие с основными оксидами

 

Карбоновые кислоты реагируют с основными оксидами с образованием солей карбоновых кислот и воды.

Например, уксусная кислота взаимодействует с оксидом бария с образованием ацетата бария и воды.

 

Например, уксусная кислота реагирует с оксидом меди (II)

2СН₃СООН  + CuO  = H₂О  +  ( CH₃COO)₂ Cu

Видеоопыт взаимодействия уксусной кислоты с оксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

 

1.4. Взаимодействие с с солями более слабых и летучих (или нерастворимых) кислот

Карбоновые кислоты реагируют с солями более слабых, нерастворимых и летучих кислот. 

 

Например, уксусная кислота растворяет карбонат кальция

Качественная реакция на карбоновые кислоты: взаимодействие с содой (гидрокарбонатом натрия) или другими гидрокарбонатами. В результате наблюдается выделение углекислого газа

 

2. Реакции замещения группы ОН

 

Для карбоновых кислот характерны реакции нуклеофильного замещения группы ОН с образованием функциональных производных карбоновых кислот: сложных эфиров, амидов, ангидридов и галогенангидридов.

2.1. Образование галогенангидридов

Под действием галогенагидридов минеральных кислот-гидроксидов (пента- или трихлорид фосфора) происходит замещение группы ОН на галоген.

Например, уксусная кислота реагирует с пентахлоридом фосфора с образованием хлорангидрида уксусной кислоты

 

2.2. Взаимодействие с аммиаком

При взаимодействии аммиака с карбоновыми кислотами образуются соли аммония:

При нагревании карбоновые соли аммония разлагаются на амид и воду:

 

2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)

Карбоновые кислоты вступают в реакции с одноатомными и многоатомными спиртами с образованием сложных эфиров.

Например, этанол реагирует с уксусной кислотой с образованием этилацетата (этилового эфира уксусной кислоты):

При этом фенол не вступает в реакцию этерификации с карбоновыми кислотами. Сложные эфиры фенола получают косвенными способами.

 

2.4. Получение ангидридов

С помощью оксида фосфора (V) можно дегидратировать (то есть отщепить воду) карбоновую кислоту – в результате образуется ангидрид карбоновой кислоты.

Например, при дегидратации уксусной кислоты под действием оксида фосфора образуется ангидрид уксусной кислоты

 

3. Замещение атома водорода при атоме углерода, ближайшем к карбоксильной группе 

 

Карбоксильная группа вызывает дополнительную поляризацию связи С–Н у соседнего с карбоксильной группой атома углерода (α-положение). Поэтому атом водорода в α-положении легче вступает в реакции замещения по углеводородному радикалу.

 

В присутствии красного фосфора карбоновые кислоты реагируют с галогенами.

 

Например, уксусная кислота реагирует с бромом в присутствии красного фосфора

 

 

4. Свойства муравьиной кислоты

Особенности свойств муравьиной кислоты обусловлены ее строением, она содержит не только карбоксильную, но и альдегидную группу и проявляет все свойства альдегидов.

 

 

4.1. Окисление аммиачным раствором оксида серебра (I) и гидроксидом меди (II)

Как и альдегиды, муравьиная кислота окисляется аммиачным раствором оксида серебра. При этом образуется осадок из металлического серебра.

При окислении муравьиной кислоты гидроксидом меди (II) образуется осадок оксида меди (I):

 

4.2. Окисление хлором, бромом и азотной кислотой

Муравьиная кислота окисляется хлором до углекислого газа.

 

4.3. Окисление перманганатом калия

Муравьиная кислота окисляется перманганатом калия до углекислого газа:

5HCOOH + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Видеоопыт взаимодействия муравьиной кислоты с перманганатом калия можно посмотреть здесь.

 

4. 4. Разложение при нагревании

При нагревании под действием серной кислоты муравьиная кислота разлагается с образованием угарного газа:

 

Видеоопыт разложения муравьиной кислоты можно посмотреть здесь

 

5. Особенности бензойной кислоты 

 

5.1. Разложение при нагревании

При нагревании бензойная кислота разлагается на бензол и углекислый газ:

 

5.2. Реакции замещения в бензольном кольце

Карбоксильная группа является электроноакцепторной группой, она уменьшает электронную плотность бензольного кольца и является мета-ориентантом.

 

6. Особенности щавелевой кислоты 

6.1. Разложение при нагревании

При нагревании щавелевая кислота разлагается на угарный газ и углекислый газ:

 

6. 2. Окисление перманганатом калия

Щавелевая кислота окисляется перманганатом калия до углекислого газа:

 

7. Особенности непредельных кислот (акриловой и олеиновой)

 

7.1. Реакции присоединения

Присоединение воды и бромоводорода к акриловой кислоте происходит против правила Марковникова, т.к. карбоксильная группа является электроноакцепторной:

 

 

К непредельным кислотам можно присоединять галогены и водород. Например, олеиновая кислота присоединяет водород:

 

7.2. Окисление непредельных карбоновых кислот

Непредельные кислоты обесцвечивают водный раствор перманганатов. При этом окисляется π-связь и у атомов углерода при двойной связи образуются две гидроксогруппы:

 

 

1. Окисление спиртов, алкенов и алкинов

При окислении спиртов, алкенов, алкинов и некоторых других соединений подкисленным раствором перманганата калия образуются карбоновые кислоты.

Например, при окислении этанола в жестких условиях образуется уксусная кислота

 

 

2. Окисление альдегидов

Альдегиды реагируют с раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании, а также с гидроксидом меди при нагревании.

 

Например, при окислении уксусного альдегида перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота.

 

 

Например, при окислении альдегидов гидроксидом меди (II) также образуются карбоновые кислоты

 

 

3. Щелочной гидролиз тригалогенидов

Тригалогеналканы, в которых три атома галогена расположены у одного атома углерода, с избытком щелочи образуется соль кислоты. При этом сначала происходит замещение галогенов на группы ОН.

 

Образуется неустойчивое вещество, которое распадается с отщеплением воды:

 

 

Так как щелочь в избытке, то образуется не сама кислота, а её соль:

 

4. Получение карбоновых кислот из солей

Карбоновые кислоты можно получить из солей действием минеральной кислоты на раствор соли:

 

Например, муравьиную кислоту можно получить, подействовав на формиат натрия раствором серной кислоты:

 

 

5. Гидролиз сложных эфиров

Сложные эфиры подвергаются гидролизу в кислой среде при нагревании:

 

Например, метилацетат гидролизуется в кислой среде:

 

 

6. Получение муравьиной кислоты из угарного газа

Соль муравьиной кислоты получают нагреванием оксида углерода (II) с  твёрдым гидроксидом натрия под давлением:

 

7. Каталитическое окисление бутана

Уксусную кислоту в промышленности получают каталитическим окислением бутана:

 

8. Получение бензойной кислоты

Бензойную кислоту получают окислением гомологов бензола раствором перманганата калия в кислой среде.

Например, при окислении толуола образуется бензойная кислота:

 

9. Взаимодействие реактива Гриньяра с углекислым газом

При взаимодействии реактивов Гриньяра (алкилгалогенидов магния) с углекислым газом и последующем гидролизе образовавшегося промежуточного продукта образуется карбоновая кислота.

Способы получения карбоновых кислот | CHEMEGE.RU

 

Карбоновые кислоты – это вещества, в молекулах которых содержится одна или несколько карбоксильных групп СООН.

Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот: С_nH_2nO₂

Строение, изомерия и гомологический ряд карбоновых кислот

Химические свойства карбоновых кислот

Способы получения карбоновых кислот

 

 

1. Окисление спиртов, алкенов и алкинов

При окислении спиртов, алкенов, алкинов и некоторых других соединений подкисленным раствором перманганата калия образуются карбоновые кислоты.

Например, при окислении этанола в жестких условиях образуется уксусная кислота

 

 

2. Окисление альдегидов

Альдегиды реагируют с раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании, а также с гидроксидом меди при нагревании.

 

Например, при окислении уксусного альдегида перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота.

 

 

Например, при окислении альдегидов гидроксидом меди (II) также образуются карбоновые кислоты

 

 

3. Щелочной гидролиз тригалогенидов

Тригалогеналканы, в которых три атома галогена расположены у одного атома углерода, с избытком щелочи образуется соль кислоты. При этом сначала происходит замещение галогенов на группы ОН.

 

Образуется неустойчивое вещество, которое распадается с отщеплением воды:

 

 

Так как щелочь в избытке, то образуется не сама кислота, а её соль:

 

4. Получение карбоновых кислот из солей

Карбоновые кислоты можно получить из солей действием минеральной кислоты на раствор соли:

 

Например, муравьиную кислоту можно получить, подействовав на формиат натрия раствором серной кислоты:

 

 

5. Гидролиз сложных эфиров

Сложные эфиры подвергаются гидролизу в кислой среде при нагревании:

 

Например, метилацетат гидролизуется в кислой среде:

 

 

6. Получение муравьиной кислоты из угарного газа

Соль муравьиной кислоты получают нагреванием оксида углерода (II) с  твёрдым гидроксидом натрия под давлением:

 

7. Каталитическое окисление бутана

Уксусную кислоту в промышленности получают каталитическим окислением бутана:

 

8. Получение бензойной кислоты

Бензойную кислоту получают окислением гомологов бензола раствором перманганата калия в кислой среде.

Например, при окислении толуола образуется бензойная кислота:

 

9. Взаимодействие реактива Гриньяра с углекислым газом

При взаимодействии реактивов Гриньяра (алкилгалогенидов магния) с углекислым газом и последующем гидролизе образовавшегося промежуточного продукта образуется карбоновая кислота.

Преимущества и недостатки карбона

Для читателей нашего блога действует скидка 10%
по промокоду blog-BB30 на все товары, представленные в нашем магазине

Все, кто более или менее интересуются велоиндустрией, знают, что самые дорогие и топовые велосипеды сделаны из карбона. Карбон это материал, который представляет собой нити из углеродного волокна, соединенные посредством полимерного материала, например, эпоксидной смолы. Крайне широко используется в производстве топовых гоночных велосипедов. Практически все велосипеды во всех дисциплинах маунтинбайка имеют карбоновые рамы и компоненты. Впрочем, с гоночными технологиями высшего уровня все понятно, там тысячи долларов оплачивают каждую сэкономленную секунду. А что же обычный рядовой пользователь? Карбоновые рамы и прочие компоненты доступны для всех, пусть и будет некоторая разница в цене. Так имеет ли смысл переплачивать? Рассмотрим преимущества и недостатки карбона в этой статье.

 

Преимущества

Небольшой вес

Для читателей нашего блога действует скидка 10% по промокоду blog-BB30
на все карбоновые рамы, представленные в нашем магазине

Когда мы говорим о карбоне, мы сразу вспоминаем то, что карбон отличается крайне низким весом. И это действительно так. Если для эндуро или даунхилла масса велосипеда не имеет настолько критического значения, то, например, в кросс-кантри счет идет на каждый грамм. Не сказать что разница в весе между алюминиевой и карбоновой рамами будет прямо драматической, однако, все же она весьма ощутима. А если использовать помимо рамы и другие карбоновые компоненты, то экономия будет солидная.

Амортизационные свойства 

Едва ли не более важное свойство карбона, чем его низкий вес. Однако, об этом, как правило, знают не все. Дело в том что карбон гасит удары, получаемые вашим велосипедом при езде. Особенно это становится заметно и критично при отсутствии подвески. Если вы попробуете прокатиться на карбоновой раме, а затем на алюминиевой вы безусловно заметите разницу, и разница эта будет явно не в пользу алюминия. Да и не только рамы дают этот бонус. Карбоновый руль например, тоже будет немного гасить удары и, соответственно, ваши руки  будут меньше уставать.
А также, карбоновая рама не накапливает усталость и не теряет в жесткости, в отличие от того же алюминия.

Ремонтопригодность

Даже если вы разобьете раму в щепки, ее можно будет собрать заново.  А особенно приятным будет тот факт, что заново склеенная рама не потеряет ни жесткости, ни прочности. Алюминий или сталь в месте трещины навсегда приобретут уязвимость, и потеряют жесткость, а карбон после ремонта будет как новый, а то и лучше. 

 

Недостатки

Высокая цена

За технологичность надо платить. Поэтому цена карбонового велосипеда будет значительно выше цены алюминиевого. А цена некоторых вещей, например, карбоновых ободов ENVE может быть соизмерима с ценой целого велосипеда.  Поэтому, их покупка может быть приемлема и оправдана далеко не для всех.

Уязвимость к точечным ударам

Там, где на алюминиевой раме будет вмятина или царапины, на карбоновой будет пролом. Натурально выломанный кусок. Карбон, к сожалению, не умеет вминаться и намного хуже распределяет инерцию удара по всей поверхности. Это значительный минус, но, во-первых, точечные удары случаются довольно редко. А во-вторых, как уже было написано выше, карбон абсолютно ремонтопригоден и любой пролом можно будет заклеить и вернуть в состояние нового.

Прикипание

Это такое занимательное свойство карбона, при котором, используя, например, карбоновый подседел с карбоновой рамой или карбоновый вынос с рулем, вы к концу сезона с удивлением обнаружите, что ваши две детали превратились в одну монолитную. И даже WD-40 не поможет. Говорят, существуют способы таки разъединить две детали, сохранив обе, но повезти может не всегда.
Впрочем, этот процесс можно предотвратить при помощи специальных смазок, которыми надо вовремя пользоваться.

Для читателей нашего блога действует скидка 10% по промокоду blog-BB30
на все карбоновые рамы, представленные в нашем магазине

Резюме

Карбоновые детали занимают доминирующее положение в производстве топовых велосипедов неспроста. Если у вас есть возможность, обязательно купите себе хотя бы карбоновую раму. Разницу с алюминием вы почувствуете практически сразу и переходить обратно на алюминий вам вряд ли захочется. Преимущества карбона явно превосходят его недостатки.

Для читателей нашего блога действует скидка 10% по промокоду blog-BB30 на все товары, представленные в нашем магазине

Стоит ли покупать карбоновые запчасти из Китая

Для читателей нашего блога действует скидка 10%
по промокоду blog-BB30 на все товары, представленные в нашем магазине

1. Почему карбон так дорог

2. «Подводные камни» некачественного карбона

3. В каких случаях можно и нельзя использовать китайский карбон

 

Помимо рам китайцы предлагают весьма недурный ассортимент карбоновых компонентов. Колёса, рули, выносы руля, подседельные штыри, сёдла как с названиями известных брендов, так и без, заполонили просторы китайских интернет-магазинов. Цена не в пример ниже аналогичных компонентов, выпускаемых зарекомендовавшими себя производителями. С одной стороны это повод порадоваться за сэкономленные средства, с другой – повод насторожиться и изучить вопрос более детально.

 

1. Почему карбон так дорог

Каждый новый пункт происходит из предыдущего.

1. Производство карбона в большинстве своём плохо поддаётся автоматизации.

2. Большинство производственных циклов происходит вручную.

3. Для производства каких-либо деталей из карбона требуется квалифицированный персонал.

4. Если это не кустарная мастерская, а более менее устоявшееся производство, то персонал должен быть в довольно большом количестве.

5. Разумеется, хорошая работа умелых мастеров должна достойно оплачиваться.

6. Карбоновые детали перед выпуском в серию проходят различные тесты и испытания, благодаря чему могут корректироваться их свойства. Хороший производитель просто не выпустит не прошедшую тесты серию деталей под своим брендом.

 

2. «Подводные камни» некачественного карбона

Могут ли всем этим похвастаться китайцы, производящие копии брендовой продукции? Ответить невозможно. Ведь снаружи всё может быть красиво и хорошо. Качество данной продукции можно проверить только спустя некоторое время уже в процессе эксплуатации. И хотя в большинстве случаев владельцы карбоновых компонентов счастливы и эксплуатируют их спокойно уже в течение пары-тройки лет, всё же существуют неприятные моменты, на которые стоит обратить внимание.

 

Некачественная покраска

Меньшее из зол, но портящее внешний вид. Часто спустя какое-то время краска с лаком просто трескаются и оголяют углеволокно.

 

Некачественное соединение карбона с алюминием

Подвержены этому, в основном, выносы руля, ведь там обязательны алюминиевые вставки, в которые вкручиваются винты. Результатом может быть сход краски либо трещина с дальнейшей поломкой выноса.

 

Разная толщина стенок

Особенно касается рулей, подседельных штырей. Нет, снаружи всё будет выглядеть ровненько, а вот внутренности могут быть не очень хорошо исполнены. Грозит это, в первую очередь, возможной поломкой в «прослабленных» местах, где не выдержана толщина стенки.

 

Меньший диаметр руля

Стандартный размер для крепления манеток, тормозов, грипс с фиксаторами, рогов, составляет 22,2 мм. В основном, встречаются чуть меньшие диаметры. Потери 0,1 мм по диаметру уже достаточно для того, чтобы тормозной хомут или хомут манетки не затянулся, как нужно. Выход – что-нибудь подложить.

 

Неравномерность материала в разных частях детали

Увидеть это невозможно. И если на «палках» этот момент ещё терпим, то колёса с таким дефектом будут очень сильно вас огорчать. Колесо может быть собрано на карбоновом ободе практически без биений, но на определённой скорости будут возникать вибрации, терпеть которые невозможно.

 

Использование стекловолокна

Да, частично ваш карбоновый штырь может состоять из стекловолокна для удешевления продукции. Например, изнутри стекловолокно, снаружи углеволокно.

 

Основной проблемой, конечно, является неуверенность при эксплуатации «поддельных» карбоновых компонентов, ведь никогда не угадаешь, в какой момент деталь может сломаться. Поломка штыря или седла грозит парой царапин и синяков на ногах и ягодицепсах

Но поломка руля, выноса или штока вилки может обернуться куда более печальными последствиями

 

На видео мужик ломает руль с 20-ти сантиметрового дропчика

 

 

А здесь мужик тестирует китайский руль собственным весом

 

 

3. В каких случаях можно и нельзя использовать китайский карбон

 

Когда можно использовать китай карбон без боязни

1. При спокойных поездках по ровному асфальту.

2. При прогулочном катании в парке.

3. При малом весе велосипедиста.

 

В каких случаях стоит эксплуатировать с осторожностью или вообще не эксплуатировать

1. При катании по тротуарам с бордюрами и желанием прыгать с них.

2. При возникшем желании освоить банни-хоп.

3. При отсутствии асфальтового покрытия в вашем городе.

4. При некачественном асфальтовом покрытии (касается шоссейных компонентов).

5. При участии в соревнованиях, особенно в дисциплине ХСО или, упаси вас Бог, в даунхиле.

6. При катании в горах.

 

Подводя итог, можно сказать, что использовать копии продукции известных производителей можно лишь на свой страх и риск. Никто вам не сможет дать гарантию, что хотя бы какое-то время деталь точно проработает и не сломается.

 

Веломастер рассказывает о нюансах установки карбоновой вилки и её качестве

 

Для читателей нашего блога действует скидка 10% по промокоду blog-BB30 на все товары, представленные в нашем магазине

Карбоновые кислоты.

Органическая химия

Карбоновые кислоты.

Строение карбоновых кислот

Карбоновые кислоты — это органические соединения, которые характеризуются присутствием в их молекулах карбоксильной группы -СООН.

Карбоксильная группа является функциональной (характеристической) группой этого класса соединений. Примерами карбоновых кислот могут служить:

Свойства карбоновых кислот.

Кислотный характер этих соединений является результатом того, что атом водорода гидроксильной группы способен диссоциировать с образованием иона водорода, например:

Взаимодействуя с основаниями карбоновые кислоты образуют соли:

Карбоновые кислоты являются слабыми кислотами, поэтому их соли подвергаются обратимоми гидролизу. Наиболее сильные из карбоновых кислот – муравьиная и уксусная.

Карбоновые кислоты со спиртами образуют сложные эфиры. Сложные эфиры – чрезвычайно важное соединение, очень часто встречающееся в продуктах животного и растительного мира.

Классификация карбоновых кислот.

Карбоновые кислоты можно классифицировать по различным признакам:

1. По количеству гидрокильных групп (одно- и двухосновные),
2. По числу атомов углерода (низшие, средние, высшие),
3. По наличию в них предельных и не предельных связей (предельные и непредельные).

Одноосновные и двухосновные карбоновые кислоты.

Карбоновые кислоты делятся одноосновные и двухосновные в зависимости от кличества в их составе гидроксильных групп ОН.

Все карбоновые кислоты, рассмотренные выше – это примеры одноосновных кислот. В их сотавах содержится по одной гидроксильной группе.

Соответственно, в молекулах двухосновных кислот содержится по две гидроксильных группы. К двухосновным карбоновым кислотам относятся, например, щавелевая или терефталиевая кислоты.

Низшие, средние и высшие карбоновые кислоты.

По числу атомов углерода в молекуле карбоновые кислоты делят на:

Низшие (С1-С3),

Средние (С4-С8) и

Высшие (С9-С26).

Высшие карбоновые кислоты называют высшими жирными кислотами, по причине того, что они входят в состав природных жиров.

Но иногда жирными называют все ациклические карбоновые кислоты. Таким образом, термины «жирные кислоты» и «карбоновые кислоты» часто используются как синонимы.

Предельные и непредельные карбоновые кислоты.

Предельные карбоновые кислоты в своём составе, содержат радикал предельных углеводородов, т.е. радикал только с простыми, одинарными связями.

И наоборот, непредельные карбоновые кислоты в своём составе содержат радикал непредельных углеводородов, т.е. радикал, в котором присутствуют кратные (двойные и тройные) связи.

Высшие карбоновые (жирные) кислоты

Напомним, что высшим карбоновым кислотам относят такие карбоновые кислоты, молекулы которых содержат сравнительно большое число атомов углерода (С9-С26).

По причине того, что высшие карбоновые кислоты входят в состав животных и растительных жиров их называют высшими жирными кислотами.

Примеры предельных высших жирных кислот:

1. Каприновая кислота — C₉H₁₉COOH,
2. Лауриновая кислота — С₁₁Н₂₃СООН,
3. Миристиновая кислота — С₁₃Н₂₇СООН,
4. Пальмитиновая кислота — С₁₅Н₃₁СООН,
5. Стеариновая кислота – С₁₇Н₃₅СООН.

Примеры непредельных высших жирных кислот:

1. Олеиновая кислота — С₁₇Н₃₃СООН – имеет одну двойную связь,
2. Линолевая кислота – С₁₇Н₃₁СООН — имеет две двойных связи,
3. Линоленовая кислота – С₁₇Н₂₉СООН – имеет три двойных связи.

Структурные формулы соединений, в которых присутствуют длинные углеводородный радикалы, часто изображают следующим образом:

В углеводородной цепи атомы углерода расположены не по прямой линии, а виде «змейки». Угол между двумя соседними отрезками такой «змейки» 109 градусов 28 минут. В случае двойной связи угол другой. В структурной формуле каждая вершина такой «змейки» означает атом углерода, соединённый с двумя атомами водорода. Последний атом углерода соединён с тремя атомами водорода. При этом сами символы углерода (С) и водорода(Н) не изображаются.

Предельные и непредельные жирные кислоты имеют в значительной степени различные свойства.

Высшие предельные кислоты – воскообразные вещества, непредельные – жидкости (напоминающие растительное масло).

Натриевые и калиевые соли высших жирных кислот называют мылами.

Например:

C₁₇H₃₅COONa – стеарат натрия,

СН₃₁СООК – пальмитат калия.

Натриевые мыла – твёрдые, калиевые – жидкие.

Примеры карбоновых кислот

Уксусная кислота

Уксусная кислота – жилкость с острым раздражающим запахом.

Температура кипения 118,5 градусов С, при +16,6 градусах С застывает в кристаллическую массу, похожую на лёд.

Смешивается с водой в любых соотношениях.

Широко применяется как прправа к пище и консервирующее средство. В продаже встречается в виде уксусной эссенции (80%) и уксуса (9,3%).

Натуральный или винный уксус – продукт, содержащий уксусную кислоту и получающийся при скисании виноградного вина.

Уксусная кислота используется также при синтезе многих органических веществ и в качестве растворителя.

Уксусную кислоту получают преимущественно синтезом из ацетилена – присоединением к нему воды и окислением образующегося уксусного альдегида.

Бензойная кислота

Бензойная кислота простейшая одноосновная кислота ароматического ряда. Формула С₆Н₅-СООН.

На вид – бесцветные кристаллы.

Бензойная кислота – антисептик. Применяется для консервирования пищевых продуктови во многих органических синтезах.

Щавелевая кислота

Щавелевая кислота – простейшая двухосновная карбоновая кислота.

Формула НООС-СООН.

Щавелевая кислота – кристаллическое вещество, растворяется в воде, ядовита.

В виде кислой калиевой соли содержится во многих растениях.

Применяется для крашения тканей.

Терефталевая кислота

Терефталевая кислота НООС-С₆Н₄-СООН

Двухосновная карбоновая кислота ароматического ядра.

Её структурная формула:

Из терефталевой кислоты и этиленгликоля получают синтетическое волокно лавсан.

Молочная кислота

Молочная кислота может служить примером соединения со смешанными функциями – проявляет свойства кислоты и спирта (спиртокислота)

Она образуется при молочнокислом брожении сахаристых веществ, вызываемых особыми бактериями. Содержится в кислом молоке, рассоле квашеной капусты, силосе.

Салициловая кислота

Салициловая кислота – аналог молочной кислоты в ароматическом ряду. Имеет строение:

Относится к соединениям со смешанными функциями – проявляет свойства кислоты и фенола (фенолокислота).

Салициловая кислота – антисептик. Её используют (особенно её соли и эфиры) как лекарственное вещество.

Также салициловую кислоту используют при синтезе других продуктов.

Химические свойства карбоновых кислот | Химия онлайн

Для насыщенных монокарбоновых кислот характерна высокая реакционная способность. Она определяется в основном наличием в их структуре карбоксильной группы.

Карбоксильная группа представляет собой сопряженную систему, в которой неподеленная пара электронов атома кислорода гидроксильной группы вступает в сопряжение с π-электронами карбонильной группы (р,π-сопряжение). Вследствие +М-эффекта со стороны группы –ОН электронная плотность в сопряженной системе смещена в  сторону атома кислорода карбонильной группы неподеленные пары электронов которого не участвуют в сопряжении. В результате смещения электронной плотности связь О-Н оказывается сильно поляризованной (по сравнению со спиртами и фенолами), что приводит к появлению в карбоксильной группе ОН-кислотного центра.

Но в то же  время за счет +М-эффекта со стороны группы –ОН в молекулах карбоновых кислот в некоторой степени уменьшается частичный положительный заряд (δ+) на атоме углерода карбонильной группы по сравнению с альдегидами и кетонами.

Кроме того, вследствие –I-эффекта карбоксильной группы в молекуле карбоновой кислоты происходит смещение электронной плотности с углеводородного остатка, что приводит к появлению СН-кислотного центра у α-углеродного атома.

Исходя из строения, в молекулах карбоновых кислот можно выделить реакционные центры, определяющие возможные реакции с их участием. 

1. Кислотные свойства кабоновых кислот проявляются в реакциях с основаниями за счет ОН-кислотного центра.

2. С участием электрофильного центра (атома углерода карбоксильной группы) происходят реакции нуклеофильного замещения в карбоновых кислотах и их функциональных производных.

3. Основный центр – карбонильная группа (оксогруппа) со своей электронной парой – протонируется на стадии катализа в реакциях нуклеофильного замещения.

4. СН-кислотный центр определяет возможность замещения атома водорода в алкильном радикале и реакции конденсации.

Карбоновые кислоты вступают в реакции с различными веществами и образуют разнообразные соединения, среди которых большое значение имеют функциональные производные, т.е. соединения, полученные в результате реакций по карбоксильной группе.

Химические свойства карбоновых кислот (таблица)

Химические свойства карбоновых кислот (таблица)

Химические свойства карбоновых кислот на примере уксусной кислоты

I. Реакции с разрывом связи О-Н

(кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены подвижностью атома водорода карбоксильной группы и их способностью отщеплять его в виде протона)

Предельные монокарбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот.

Карбоновые кислоты изменяют окраску индикаторов.

1. Диссоциация 

В водных растворах монокарбоновые кислоты ведут себя как одноосновные кислоты: они диссоциируют с образованием протона (Н⁺) и кислотного остатка (карбоксилат-иона):

Уравнение реакции, учитывающее участие молекулы воды:

Растворы карбоновых кислот изменяют окраску индикаторов, имеют кислый вкус, проводят электрический ток.

В карбоксилат-ионе оба атома кислорода равноценны, а отрицательный заряд равномерно делокализован (рассредоточен) между ними.

В результате делокализации отрицательного заряда карбоксилат-ион обладает высокой устойчивостью. Сила кислоты определяется устойчивостью образующегося аниона, поэтому карбоновые кислоты превосходят по кислотным свойствам спирты и фенолы, где возможность делокализации заряда в анионе меньшая.

Тем не менее, монокарбоновые кислоты являются слабыми кислотами. Наиболее сильной в гомологическом ряду насыщенных кислот является муравьиная кислота, в которой группа –СООН связана с атомом водорода.

Заместители, присутствующие в молекуле карбоновой кислоты, сильно влияют на ее кислотность вследствие оказываемого ими индукционного эффекта.

Алкильные радикалы, связанные с карбоксильной группой, обладают положительным индукционным эффектом (+І). Они отталкивают от себя электронную плотность, тем самым уменьшая частичный положительный заряд (δ+) на атоме углерода карбоксильной группы. Положительный индукционный эффект возрастает по мере увеличения длины углеводородного радикала, что в свою очередь ослабляет полярность связи О-Н. Алкильные группы понижают кислотность.

В гомологическом ряду предельных монокарбоновых кислот кислотные свойства уменьшаются от муравьиной кислоты к высшим карбоновым кислотам.

Такие заместители, как хлор или фенильный радикал, оттягивают на себя электронную плотность и, следовательно, вызывают отрицательный индукционный эффект (— I). Оттягивание электронной плотности от карбоксильного атома водорода приводит к повышению кислотности карбоновой кислоты.

Карбоновые кислоты – слабые электролиты. Равновесие процесса диссоциации сильно смещено влево, об этом свидетельствует тот факт, что даже сильноразбавленные водные растворы кислот имеют резкий запах.

Видеоопыт «Растворимость в воде различных карбоновых кислот»

Видеоопыт «Карбоновые кислоты — слабые электролиты»

2. Образование солей

Карбоновые кислоты проявляют все свойства минеральных кислот. Карбоновые кислоты при взаимодействии с активными металлами, основными оксидами, основаниями и солями слабых кислот образую соли.

а) взаимодействие с активными металлами

Цинк и уксусная кислота

Карбоновые кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода.

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с металлами»

б) взаимодействие c ос­но­ва­ни­я­ми (реакция нейтрализации)

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с раствором щелочи»

в) взаимодействие с ос­нов­ны­ми и амофтерными ок­си­да­ми

Оксид меди(II) и уксусная кислота

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с оксидом меди (II)»

г) взаимодействие с со­ля­ми более сла­бых кис­лот

Сода (NaHCO₃) и уксус

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с карбонатом натрия»

д) взаимодействие с аммиаком или гидроксидом аммония

Названия солей составляют из названий остатка RCOO– (карбоксилат-иона) и металла. Например, CH₃COONa – ацетат натрия, (HCOO)₂Ca – формиат кальция, C₁₇H₃₅COOK – стеарат калия и т.п.

Отличие карбоновых кислот от минеральных заключается в возможности образования ряда функциональных производных.

Видеоопыт «Свойства карбоновых кислот»

Свойства солей карбоновых кислот

1) Взаимодействие с сильными кислотами

Карбоновые кислоты – слабые, поэтому сильные минеральные кислоты вытесняют их из соответствующих солей.

Из неорганических кислот лишь угольная кислота слабее рассматриваемых кислот и может вытесняться ими из её солей — карбонатов и гидрокарбонатов.

Качественная реакция на ацетат-ион СН₃СОО^— ! Запах уксусной кислоты.

2) Гидролиз по аниону

Натриевыс и калиевые соли карбоновых кислот в водных растворах находятся частично в гидролизованном состояния.

Этим объясняется щелочная реакция мыльного раствора.

Видеоопыт «Гидролиз ацетата натрия»

3) Электролиз солей активных металлов (реакция Кольбе)

Одним из применений солей карбоновых кислот является электролиз их водных растворов, в результате которого образуются насыщенные углеводороды:

Электролизом раствора соли карбоновой кислоты можно получить алкан с удлиненной цепью.

4) Пиролиз солей карбоновых кислот

При пиролизе (термическое разложение) кальциевых, бариевых солей карбоновых кислот образуются соответствующие карбонильные соединения. Из смешанной соли муравьиной и другой карбоновой кислоты получают альдегиды, а в остальных случаях образуются кетоны:

4) Декарбоксилирование солей щелочных металлов (реакция Дюма)

В процессе сплавления солей карбоновых кислот с твердой щелочью происходит расщепление углеродной связи и образуются алканы с числом атомов углерода на один меньше, чем у исходной кислоты:

II. Реакции с разрывом связи C-О

(замещение ОН-группы)

Пониженная электронная плотность (δ+) на атоме углерода в карбоксильной группе обусловливает возможность реакций нуклеофильного замещения группы –ОН с образованием функциональных производных карбоновых кислот (сложных эфиров, амидов, ангидридов и галогенангидридов).

1. Взаимодействие со спиртами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации)

Карбоновые кислоты при нагревании в присутствии кислотного катализатора реагируют со спиртами, образуя сложные эфиры:

Механизм этой реакции был установлен методом меченых атомов. С этой целью использовали спирт, меченный изотопом кислорода ¹⁸О. После реакции изотоп кислорода был обнаружен в молекуле сложного эфира.

2. Взаимодействие с аммиаком с образованием амидов

Амиды получают из карбоновых кислот и аммиака через стадию образования аммониевой соли, которую затем нагревают:

Вместо карбоновых кислот чаще используют их галогенангидриды:

Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (их галогенангидридов или ангидридов) с органическими производными аммиака (аминами):

Амиды играют важную роль в природе. Молекулы природных пептидов и белков построены из α-аминокислот с участием амидных групп — пептидных связей.

3. Взаимодействие с галогенидами фосфора или тионилхлоридом с образованием галогенангидридов карбоновых кислот

Наибольшее значение имеют хлорангидриды. Хлорирующие реагенты –галогениды фосфора PCl₃, PCl₅, тионилхлорид SOCl₂.

Для получения хлорангидридов чаще используют тионилхлорид, так как в этом случае образуются газообразные побочные продукты.

Галогенангидриды карбоновых кислот — весьма реакционноспособные вещества, широко применяемые в органическом синтезе.

4. Образование ангидридов кислот (межмолекулярная дегидратация)

Ангидриды кислот образуются в результате межмолекулярной дегидратации кислот при их нагревании в присутствии оксида фосфора (V) в качестве водоотнимающего средства.

Вещества, которые образуются при отщеплении воды от органических кислот, называются ангидридами.

Смешанные ангидриды карбоновых кислот можно получить при взаимодействии хлорангидрида одной кислоты с безводной солью другой карбоновой кислоты:

Муравьиная кислота не образует ангидрида. Дегидратация ее приводит к образованию оксида углерода (II).

Наиболее широкое применение находит уксусный ангидрид. Большое количество его расходуется для синтеза ацетилцеллюлозы, которая идет на изготовление искусственного шелка. Уксусный ангидрид используется также для получения аспирина.

III. Реакции с разрывом связи C-Н у ɑ-углеродного атома

(реакции с участием радикала)

1. Реакции замещения (с галогенами)

Атомы водорода у ɑ-углеродного атома более подвижны, чем другие атомы водорода в радикале кислоты и могут замещаться на атомы галогена с образование ɑ-галогенкарбоновых кислот.

Карбоновые кислоты взаимодействуют с галогенами в присутствии красного фосфора (реакция Геля-Фольгарда-Зелинского):

2-Хлорпропионовая кислота – промежуточный продукт для получения аминокислот. Действием на 2-хлорпропионовую кислоту аммиака получают 2-аминопропионовую кислоту (аланин):

При пропускании хлора через кипящую уксусную кислоту в присутствии красного фосфора образуется кристаллическое вещество – хлоруксусная кислота:

Дальнейшее хлорирование приводит к образова­нию дихлоруксусной и трихлоруксусной кислот:

IV. Реакции окисления (горение)

В атмосфере кислорода карбоновые кислоты сгорают с образованием оксида углерода (IV) СО₂ и Н₂О:

Видеоопыт  «Горение уксусной кислоты на воздухе»

В отличие от альдегидов, карбоновые кислоты достаточно устойчивы к действию даже такого сильного окислителя, как перманганат калия. Исключение составляет муравьиная кислота, которая проявляет восстановительные свойства благодаря наличию альдегидной группы.

V. Реакции каталитического восстановления

Карбоновые кислоты с трудом восстанавливаются каталитическим гид-рированием, однако при взаимодействии с алюмогидридом лития (LiAlH₄) или дибораном (В₂Н₆) восстановление осуществляется достаточно энергично:

Сравнение химических свойств органических и неорганических кислот

Особенности строения и свойства муравьиной кислоты 

Муравьиная (метановая) кислота НСООН по своему строению и свойствам отличается от остальных членов гомологического ряда предельных монокарбоновых кислот.

В отличие от других карбоновых кислот в молекуле муравьиной кислоты функциональная карбоксильная группа 

связана не с углеводородным радикалом, а с атомом водорода. Поэтому муравьиная кислота является более сильной кислотой по сравнению с другими членами своего гомологического ряда.

Все предельные карбоновые кислоты устойчивы к действия концентрированной серной и азотной кислот. Но муравьиная кислота при нагревании с концентрированной серной кислотой разлагается на воду и монооксид углерода (угарный газ).

Специфические свойства муравьиной кислоты

1. Разложение при нагревании

При нагревании с концентрированной H₂SO₄ муравьиная кислота разлагается на оксид углерода (II) и воду:

Данную реакцию используют в лаборатории для получения чистого оксида углерода (II).

Видеоопыт «Разложение муравьиной кислоты»

Молекула муравьиной кислоты, в отличие от других карбоновых кислот, наряду с карбоксильной группой содержит в своей структуре и альдегидную группу.

Поэтому муравьиная кислота вступает в реакции, характерные как для кислот, так и для альдегидов. Как и альдегиды, НСООН проявляет восстановительные свойства. Проявляя свойства альдегида, муравьиная кислота легко окисляется до угольной кислоты:

2. Окисление перманганатом калия

Видеоопыт «Окисление муравьиной кислоты раствором перманганата калия»

Муравьиная кислота окисляется аммиачным раствором Ag₂О и гидроксидом меди (II) Cu (OH)₂, т.е. дает качественные реакции на альдегидную группу!

3. Реакция «серебряного зеркала»

или в упрощенном виде

4. Окисление гидроксидом меди (II)

5. Окисление хлором, хлоридом ртути

Муравьиная кислота окисляется и другими окислителями (Сl₂, HgCl₂).

Формиаты щелочных металлов при сплавлении образуют соли щавелевой кислоты — оксалаты:

Видеоопыт «Взаимодействие бромной воды с олеиновой кислотой»

Карбоновые кислоты

Преимущества активированного угля из скорлупы кокоса

Впервые в индустрии активированного угля? Вы обнаружите, что это чрезвычайно полезно для вас, чтобы узнать основы активированного угля

.

• Что такое активированный уголь
• Основные свойства активированного угля
• Адсорбция
• Типы активированного угля
• Производство активированного угля
• Выбор активированного угля

Что такое активированный уголь?

Активированный уголь — это углеродсодержащая высокопористая адсорбционная среда, которая имеет сложную структуру, состоящую в основном из атомов углерода.Сети пор в активированном угле представляют собой каналы, созданные внутри жесткого каркаса из неупорядоченных слоев атомов углерода, связанных между собой химическими связями, неравномерно уложенных друг на друга, создавая высокопористую структуру из укромных уголков, трещин, трещин и щелей между углеродными слоями.

Активированный уголь производится из скорлупы кокосового ореха, торфа, твердой и мягкой древесины, бурого угля, битуминозного угля, оливковых косточек и различных углеродсодержащих специальных материалов. При производстве активированного угля из этого сырья используются механизмы химической активации или активации паром при высокой температуре.

Собственная структура пор в решетчатой ​​структуре активированного угля позволяет удалять примеси из газообразных и жидких сред с помощью механизма, называемого адсорбцией. Это ключ к эффективности активированного угля.

Адсорбция

Адсорбция — это прикрепление или адгезия атомов, ионов и молекул (адсорбатов) из газообразной, жидкой или растворной среды к поверхности адсорбента — активированного угля. Пористость активированного угля предлагает обширную поверхность, на которой может происходить эта адсорбция.Адсорбция происходит в порах, немного превышающих размеры адсорбируемых молекул, поэтому очень важно, чтобы молекула, которую вы пытаетесь адсорбировать, соответствовала размеру пор активированного угля. Затем эти молекулы захватываются внутри пористой структуры углерода силами Ван-дер-Ваальса или другими связями притяжения и накапливаются на твердой поверхности.

Обычно 1 м3 активированного угля с 0,3 м3 внутренних пор может адсорбировать 30 м3 или более газа, даже если он присутствует в носителе в низких концентрациях.

Два типа адсорбции

Физическая адсорбция — Во время этого процесса адсорбаты удерживаются на поверхности стенок пор за счет слабых сил притяжения, известных как силы Ван-дер-Ваальса или силы дисперсии Лондона.

Хемосорбция — Это связано с относительно сильными силами притяжения, фактическими химическими связями между адсорбатами и химическими комплексами на стенке пор активированного угля.

Основные свойства активированного угля

Площадь поверхности — Как правило, чем больше площадь внутренней поверхности, тем выше эффективность угля. Площадь поверхности активированного угля впечатляет — от 500 до 1500 м2 / г или даже больше; ложка активированного угля легко равняется площади футбольного поля.

Именно в процессе активации создается эта обширная площадь поверхности. Самый распространенный процесс — активация паром; при температуре около 1000 ° C молекулы пара избирательно прожигают дыры в карбонизированном сырье, создавая таким образом множество пор внутри углеродистой матрицы.При химической активации фосфорная кислота используется для создания такой пористой системы при более низкой температуре.

Общий объем пор — Относится ко всем поровым пространствам внутри частицы активированного угля. Он выражается в миллилитрах на грамм (мл / г), объем по отношению к весу. Как правило, чем выше объем пор, тем выше эффективность. Однако, если размеры адсорбируемых молекул не соответствуют размеру пор, часть объема пор не будет использоваться.Общий объем пор (T.P.V.) различается в зависимости от источника сырья и типа метода активации.

Радиус пор — Средний (средний) радиус поры, часто измеряемый в ангстремах, зависит от типа активированного угля.

Распределение пор по объему. Каждый тип углерода имеет свое уникальное распределение размеров пор. Их называют микропорами (маленькими), мезопорами (средними) и макропорами (большими). Уголь для адсорбции многих типов молекул газа является микропористым.Лучшие угли для обесцвечивания имеют более высокое распределение мезопор.

• Микропоры r <1 нм
• Мезопоры r 1-25 нм
• Макропоры r> 25 нм
  _{нм = нанометр}

Различные виды активированного угля

Активированный уголь в основном доступен в трех формах или формах: порошкообразный, гранулированный и экструдированный. И каждая форма доступна во многих размерах. В зависимости от области применения и требований рекомендуется использовать конкретную форму и размер.

Гранулированный активированный уголь (GAC)

GAC — это частицы неправильной формы, полученные путем измельчения и просеивания. Размеры этой продукции варьируются от 0,2 мм до 5 мм. Их преимущества заключаются в том, что они более твердые и долговечные, чем активированный уголь в порошке, удобны в обращении, очищают большие объемы газа или жидкостей постоянного качества и могут быть повторно активированы и повторно использованы много раз. GAC используются как в жидкой, так и в газовой фазах, а также в стационарных и подвижных системах.

При использовании жидкой фазы гранулированный активированный уголь набивается в колонны и колонны, через которые протекает жидкость.GAC используются там, где есть один продукт, который необходимо постоянно очищать или производить в больших количествах. В газофазных применениях ГАУ имеют преимущество в том, что они имеют достаточный поток с приемлемым перепадом давления через углеродный слой.

Кроме того, гранулированный активированный уголь почти всегда регенерируется и повторно используется. Период между реактивациями значительно варьируется, но в среднем составляет 18 месяцев. Потери материала при реактивации составляют от 5% до 15%.

Порошкообразный активированный уголь (ПАУ)

PAC

обычно имеют гранулометрический диапазон от 5 до 150 Å, хотя доступны более крупные и более мелкие фракции.Преимущества порошкообразных активированных углей заключаются в более низких затратах на переработку и гибкости в эксплуатации. Дозировка порошкообразного активированного угля может быть легко увеличена или уменьшена в зависимости от условий процесса. Активированный уголь в порошке в основном используется для жидкофазной адсорбции. Их добавляют к обрабатываемой жидкости, смешивают с жидкостью и после адсорбции удаляют осаждением и фильтрацией. Активированные угли в порошке обычно используются в периодическом процессе, так как добавляемое количество можно легко изменить, а порошок можно легко удалить.Кек влажного порошка не регенерируется из-за проблем, связанных с рециркуляцией углерода, а сжигается или размещается на свалках.

Углерод экструдированный

Это цилиндрические гранулы диаметром от 1 мм до 5 мм. Процесс экструзии вместе с используемым сырьем гарантирует, что конечный продукт будет твердым и пригодным для тяжелых условий эксплуатации. Форма экструдированных гранул обеспечивает низкий перепад давления в системе, что является важным фактором при использовании в газовой фазе.Рынки включают регенерацию растворителей, очистку газов и контроль автомобильных выбросов, где высокая объемная активность, низкий перепад давления и высокая устойчивость экструдированного угля к запасам позволяют им прослужить весь срок службы автомобиля.

Производство активированного угля

Углеродистые материалы активируются двумя способами

1. Активация Steam
2. Химическая активация

Активация паром

Активация паром — наиболее широко используемый процесс, поскольку он обычно используется для активации как скорлупы кокосового ореха, так и угля на основе угля.Паровой активированный уголь производится в два этапа. Во-первых, сырье в виде комков, предварительно заданного материала, брикетов или экструдатов карбонизируется путем нагревания в инертной атмосфере, такой как дымовой газ, так что происходит обезвоживание и удаление летучих компонентов углерода. На этой стадии температуры обычно не превышают 700 ° C. Карбонизация снижает содержание летучих в исходном материале до уровня ниже 20%. Производится кокс с порами, которые либо малы, либо слишком ограничены для использования в качестве адсорбента.

Вторая стадия — стадия активации, которая увеличивает структуру пор, увеличивает площадь внутренней поверхности и делает ее более доступной. Обугленный продукт активируют паром при температуре от 900 ° C до 1100 ° C. Химическая реакция между углеродом и паром происходит на внутренней поверхности углерода, удаляя углерод со стенок пор и тем самым увеличивая поры. Процесс паровой активации позволяет легко изменять размер пор и производить угли, подходящие для конкретных целей.Например, структура пор должна быть открыта больше для адсорбции небольших молекул из раствора, как при очистке воды, чем для адсорбции крупных цветных молекул при обесцвечивании сахара.

Паровая активация производит активированный уголь в размерах от 1 до 3 мм, которые измельчаются и просеиваются для удаления мелких частиц и пыли в соответствии со спецификациями для гранулированного активированного угля. Для получения порошкообразного активированного угля куски угля дополнительно измельчаются с помощью мягкого измельчения.

Химическая активация

Химическая активация обычно используется для производства активированного угля из опилок, древесины или торфа. Химическая активация включает смешивание сырья с активирующим агентом, обычно фосфорной кислотой, для разбухания древесины и раскрытия структуры целлюлозы. Паста из сырья и фосфорной кислоты сушится и затем карбонизируется, обычно во вращающейся печи, при относительно низкой температуре от 400 ° C до 500 ° C. При карбонизации химикат действует как опора и не позволяет полученному углю усадиться.Он обезвоживает сырье, что приводит к обугливанию и амортизации углерода, создавая пористую структуру и увеличенную площадь поверхности.

Активность контролируется изменением соотношения сырья и используемого реагента. Для фосфорной кислоты соотношение обычно составляет от 1: 0,5 до 1: 4; активность увеличивается с увеличением концентрации реагента, а также зависит от температуры и времени пребывания в печи.

Активированный уголь, полученный этим методом, имеет подходящее распределение пор, позволяющее использовать его в качестве адсорбента без дополнительной обработки.Это связано с тем, что используемый процесс включает «кислотную промывку», которая используется в качестве стадии очистки в пароактивных углях после активации. Однако химически активированные угли имеют более низкую чистоту, чем специально промытые кислотой паровые активированные угли, поскольку они содержат небольшое количество остаточного фосфата.

В результате этого процесса химической активации обычно образуется порошкообразный активированный уголь. Если требуется гранулированный материал, гранулированное сырье пропитывают активирующим агентом и используют тот же метод.Однако производимые гранулированные активированные угли имеют низкую механическую прочность и не подходят для многих применений в газовой фазе. В некоторых случаях химически активированный уголь подвергается второй активации паром для придания дополнительных физических свойств.

Выбор активированного угля для вашего приложения

Углеродная форма и конструкция системы

Для общих конструкций адсорбционных систем, включая системы «Углерод в выщелачивании» (CIL) и «Углерод в целлюлозе» (CIP), в фильтрах с неподвижным или подвижным слоем используются гранулированный уголь, система колонн для более мелких размеров и гранулированный активированный уголь (от 1 мм до 4 мм).Для порошков активированного угля наиболее подходящими применениями являются флотационные системы и периодический процесс, при котором использованный уголь удаляется фильтрацией после соответствующего времени контакта.

Размер частиц и кинетика адсорбции

Более мелкие частицы увеличивают скорость диффузии адсорбатов в поры, следовательно, улучшают кинетику, но смачиваемость / фильтрация порошков, падение давления или проблемы с просеиванием гранул являются ограничивающими факторами. Поэтому выбор диапазона размеров частиц и распределения является компромиссом.

Однако в случае цилиндрических гранул уголь имеет преимущество в виде лучшей набивки слоя, что устраняет некоторые недостатки гранулированного углерода, такие как падение давления и проблемы с просеиванием, но меньшая твердость и большая стоимость по сравнению с углеродом неправильной формы могут быть ограничивающим фактором.

Распределение размеров пор и другие параметры

В зависимости от диапазона размеров молекул целевых адсорбатов требования к распределению пор по размеру меняются. При экстракции золота углерод с высоким распределением микропор будет способствовать эффективной и действенной адсорбции комплексов цианида золота.Если вы нацелены на удаление крупных окрашенных молекул и загрязняющих веществ, подойдет углерод с большим распределением мезо- и макропор.

Требуемая адсорбционная способность и чистота активированного угля зависят от конечного применения. Твердость углерода также необходимо учитывать в сравнительных исследованиях. Такой подход привел к преимуществам для потребителя, увеличению срока службы, большей эффективности фильтров, меньшему количеству циклов регенерации, экономии затрат на оборудование за счет уменьшения размеров фильтров и вариативности средств реактивации.

Заводские испытания

Перед принятием решения о покупке обязательно после этапов выбора должны быть проведены фактические заводские испытания или пилотные испытания, стимулирующие все параметры промышленного процесса.

Другие влияния на свойства углерода

Помимо физических свойств пор на адсорбционную кинетику и емкость углерода часто влияют поверхностные кислородные группы и неполярная природа поверхности. В дополнение к повышению эффективности адсорбции для отдельных областей применения выполняются определенные модификации поверхности, инженерия поверхности и пропитка.

carbonfootprint.com — Углеродный след

Ваше решение по сокращению выбросов углекислого газа и защите климата

Добро пожаловать в мир углеродного следа, калькуляторов углерода, сокращения выбросов CO ₂ , компенсации выбросов углерода и заботы о климате.

Приз «Углеродный след» Freedom Flight Prize Carbon Footprint Ltd объявляет приз Freedom Flight Prize — многомиллионный приз за первый коммерческий полет без выбросов углерода через Атлантику .Узнать больше …

Помогая вам сократить выбросы углерода и снизить затраты на электроэнергию в течение всего года. Измерьте свой углеродный след, получайте еженедельные советы

Соблюдение требований с законом о выбросах углерода / энергии Схема возможностей экономии энергии (ESOS), этап 2, оптимизированная отчетность по энергии и выбросам углерода (SECR)

Постановка целей Надежный менеджмент углерода / энергии и окружающей среды ISO 14001, Научные цели

Углеродный нейтралитет / Чистый нулевой углерод для улучшения ваших брендов, продуктов и услуг с помощью компенсации выбросов углерода, утвержденной Стандартом обеспечения качества

Забота о климате и сообществах с нашими уникальными проектами компенсации выбросов углерода — Великобритания, Америка, весь мир

СТАНДАРТ СЛЕДОВ УГЛЕРОДА

Надежная демонстрация ваших истинно низкоуглеродных навыков

Получите стандарт для своего бизнеса

ПРОЕКТЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ И ОБЩЕСТВЕННОСТИ

Примите участие в общественных проектах в Великобритании, посадке деревьев и международной компенсации выбросов углерода

Вы уже рассчитали свой углеродный след и готовы к компенсации? Свяжитесь с нами, если вам нужно компенсировать более 100 тонн CO 2 , чтобы выбрать ваш конкретный проект и получить лучшие цены

ГОВОРЯТ НАШИ КЛИЕНТЫ

«Работа с углеродным следом была похожа на то, что дополнительные члены команды работали на нас напрямую.Они преданы своему делу, профессиональны и обеспечивают своевременную доставку с первоклассным практическим подходом «

— Совет округа Нью-Форест

НАШИ УЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ

Что такое налог на выбросы углерода?

Налог на выбросы углерода — это сбор, взимаемый за сжигание углеродосодержащего топлива (уголь, нефть, газ). Более конкретно: налог на выбросы углерода является основной политикой сокращения и, в конечном итоге, прекращения использования ископаемого топлива, сжигание которого дестабилизирует и разрушает наш климат.

Налог на выбросы углерода — это способ — на самом деле — всего лишь способ — заставить пользователей углеродного топлива заплатить за ущерб, нанесенный климату в результате выброса углекислого газа в атмосферу. Если установить достаточно высокий уровень, он становится мощным денежным сдерживающим фактором, который мотивирует переход на чистую энергию во всей экономике, просто делая более экономически выгодным переход на неуглеродные виды топлива и энергоэффективность.

Углеродная химия — мощное средство, но при этом простое. Количество CO2, выделяемого при сжигании любого ископаемого топлива, строго пропорционально содержанию углерода в топливе.Это позволяет взимать налог на выбросы углерода с самого топлива, когда оно добывается из земли или импортируется в США, что значительно упрощает его администрирование.

Источник: Управление энергетической информации США. Уголь выделяет больше всего CO2, а природный газ меньше всего.

Энергетическая сущность любого ископаемого топлива — это атомы углерода и водорода. Окисление (сжигание) этих атомов высвобождает их тепловую энергию, но также преобразует углерод в двуокись углерода.Природный газ с высоким отношением водорода к углероду является наименее углеродоемким топливом, а уголь — наиболее. CO2, выделяющийся при сжигании этого топлива, поднимается в верхние слои атмосферы и остается там — обычно около века, удерживая тепло, повторно излучаемое с поверхности Земли, и вызывая глобальное потепление и другие пагубные изменения климата.

Содержание углерода в каждом ископаемом топливе, от антрацита или бурого угля до печного топлива и природного газа, точно известно. Налог на выбросы углерода подчиняется этим пропорциям, облагая уголь более высоким налогом, чем нефтепродукты, и намного больше, чем природный газ.Это упрощает документирование и измерение налога на выбросы углерода.

Как осуществляется налог на выбросы углерода?

Используя существующие механизмы сбора налогов, налог на выбросы углерода уплачивается «вверх по течению», то есть в точке, где топливо извлекается с Земли и отправляется в поток торговли или импортируется в США. Поставщики топлива и переработчики могут свободно проходить через стоимость налога в той мере, в какой это позволяют рыночные условия. Введение налога на углерод дает потребителям и производителям денежный стимул для сокращения выбросов углекислого газа.

Пожалуй, наиболее поразительной особенностью здесь является то, что с 2000 года потребление энергии в США в основном не изменилось.

Углерод, который химически связан в промышленных продуктах, таких как пластмассы, но не сжигается, не будет облагаться налогом. Точно так же любой CO2 от производства энергии, который навсегда улавливается, а не выбрасывается в атмосферу, не будет облагаться налогом (или получит компенсационный налоговый кредит). Кроме того, некоторые предложения по налогу на выбросы углерода включают освобождение предприятий, зависящих от экспорта, чтобы помочь им оставаться конкурентоспособными на мировых рынках.

Чтобы ознакомиться с основными принципами администрирования налога на выбросы углерода, щелкните здесь.

Чтобы просмотреть сводку налогов на выбросы углерода в других странах, щелкните здесь.

Чтобы получить ответы на часто задаваемые вопросы по налогу на выбросы углерода, нажмите здесь.

.

No related posts.