สูตรเคมีของผงอะซิติลเฟอร์โรซีนคือ C12H12FeO โดยมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 228.07 กรัมต่อโมล (ค่าเฉพาะอาจแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับข้อมูลที่แตกต่างกัน เช่น 228.068 กรัมต่อโมล) หมายเลขทะเบียน CAS คือ 1271-55-2 และหมายเลข EINECS คือ 215-043-2 มีอะโรมาติกบางอย่างคล้ายกับเบนซิน จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่อิเล็กโทรฟิลิกมากกว่าเบนซิน เช่น ปฏิกิริยา Fride l-Crafts อย่างไรก็ตาม ความไวต่อการเกิดออกซิเดชันจำกัดการใช้งานในการสังเคราะห์ ปฏิกิริยาของเฟอร์โรซีนมักต้องแยกจากอากาศและเตรียมโดยตรงจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างกรดอะซิติกแอนไฮไดรด์และเฟอร์โรซีน ที่อุณหภูมิห้องและความดัน จะอยู่ในรูปของแข็งและปรากฏเป็นผงผลึกหรือรูปเข็มสีส้มสดใส สีสันสดใสนี้ไม่เพียงแต่ทำให้ระบุได้ง่าย แต่ยังสะท้อนถึงโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์และพันธะเคมีภายในโมเลกุลของมันอีกด้วย ความสามารถในการละลายในน้ำต่ำมาก เกือบจะไม่ละลายในน้ำ อย่างไรก็ตาม มันสามารถละลายได้เล็กน้อยในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด เช่น แอลกอฮอล์ ความแตกต่างของความสามารถในการละลายนี้มีความสำคัญอย่างมากสำหรับการนำไปใช้ในสาขาต่างๆ ตัวอย่างเช่น เมื่อเตรียมสารละลายสำหรับจุดประสงค์เฉพาะ สามารถเลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงความสามารถในการละลายและความเสถียรของตัวทำละลายได้ ในฐานะที่เป็นสารประกอบโลหะอินทรีย์ที่สำคัญ มันถูกใช้เป็นตัวดูดซับแรงกระแทกสำหรับน้ำมันเบนซิน ตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต และสารเติมแต่งสำหรับเชื้อเพลิงจรวด
|
|
|
|
|
ซีเอฟ |
C12H12FeO |
|
เอ็ม |
228 |
|
เอ็มดับบลิว |
228 |
|
m/z |
228 (100.0%), 229 (13.0%), 226 (6.4%), 229 (2.3%) |
|
อีเอ |
ซี 63.20 เอช 5.30 เหล็ก 24.49 โอ 7.01 |
การสังเคราะห์ของผงอะซิติลเฟอร์โรซีน:เติมเฟอร์โรซีน 1 กรัมและกรดอะซิติกแอนไฮไดรด์ 10 มล. ลงในขวดก้นกลมขนาด 50 มล. แล้วค่อยๆ เติมกรดฟอสฟอริก 85% 2 มล. โดยใช้หลอดหยดขณะเขย่า หลังจากเติมส่วนผสมแล้ว ให้อุดปากขวดด้วยท่อสำหรับทำให้แห้งที่มีแคลเซียมคลอไรด์แบบไม่มีน้ำ จากนั้นให้ความร้อนในอ่างน้ำเดือดเป็นเวลา 10 นาที แล้วเติมส่วนผสมลงไปเป็นระยะๆ แล้วเขย่า เทสารตั้งต้นลงในบีกเกอร์ขนาด 400 มล. ที่มีน้ำแข็งบด 40 กรัม ล้างขวดด้วยน้ำเย็น 10 มล. แล้วเติมสารละลายล้างลงในบีกเกอร์ เติมโซเดียมไบคาร์บอเนตเป็นชุดๆ ขณะคนจนสารละลายเป็นกลาง (เพื่อหลีกเลี่ยงการล้นของสารละลายและโซเดียมไบคาร์บอเนตส่วนเกิน) ทำให้สารตั้งต้นที่เป็นกลางเย็นลงในอ่างน้ำแข็งเป็นเวลา 15 นาที กรองและเก็บของแข็งสีส้มที่แยกออกมา ล้างสองครั้งด้วยน้ำแข็ง 40 มล. แต่ละครั้ง เช็ดให้แห้งและผึ่งลมให้แห้ง
ขั้นตอนที่เฉพาะเจาะจงมีดังต่อไปนี้:
การเตรียมวัสดุ: ชั่งเฟอร์โรซีน 1 กรัม (C10H10Fe, MW ≈ 186.04 g/mol) อย่างแม่นยำ และตวงกรดอะซิติกแอนไฮไดรด์ 10 มล. (CH3COOCOCH3, MW ≈ 102.09 g/ml) ระหว่างนั้น เตรียมสารละลายกรดฟอสฟอริก 85% (H3PO4) 2 มล. สำหรับปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา
ข้อควรระวัง: การปฏิบัติงานทั้งหมดควรดำเนินการในเครื่องดูดควัน และควรสวมอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่เหมาะสม (เช่น แว่นตาเซฟตี้ เสื้อคลุมห้องปฏิบัติการ ถุงมือ ฯลฯ)
สารตั้งต้นผสม: เติมเฟอร์โรซีนและกรดอะซิติกแอนไฮไดรด์ลงในขวดกลมขนาด 50 มล. ที่แห้ง คนเบาๆ ด้วยเครื่องกวนแม่เหล็กเพื่อผสมให้เข้ากัน ขั้นตอนนี้ส่วนใหญ่เป็นกระบวนการผสมทางกายภาพและไม่เกี่ยวข้องกับสมการทางเคมี
เติมตัวเร่งปฏิกิริยา: เติมกรดฟอสฟอริก 85% 2 มล. ลงไปอย่างช้าๆ โดยคนตลอดเวลาโดยใช้หลอดหยด กรดฟอสฟอริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาการเติมหมู่อะซิติลกับเฟอร์โรซีนได้ ไม่มีสมการเคมีโดยตรงสำหรับขั้นตอนนี้ แต่การเติมตัวเร่งปฏิกิริยาจะเปลี่ยนอุปสรรคด้านพลังงานของเส้นทางปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาการให้ความร้อน: วางขวดก้นกลมในอ่างน้ำเดือดและให้ความร้อนที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับ 100 องศาเซลเซียส การให้ความร้อนจะส่งเสริมการเคลื่อนที่และความถี่ในการชนกันของโมเลกุลของสารตั้งต้น จึงเร่งปฏิกิริยาอะซิติเลชันของกลุ่มอะซิติลบนเฟอร์โรซีน ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาอะซิเลชันแบบทั่วไปของ Friedel Crafts และสามารถแสดงรูปแบบทั่วไปได้ดังนี้:
R-Fe+CH3COOCOCH3+H3PO4 → R-Fe-COOCH3+CH3COOH
ในจำนวนนี้ R แสดงถึงส่วนที่เหลือของเฟอร์โรซีน (เช่น C9H9-) อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเนื่องจากมีกลุ่มไซโคลเพนทาไดอีนิลสองกลุ่มอยู่ในเฟอร์โรซีน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจริงอาจซับซ้อนกว่า ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเติมกลุ่มอะซิติลสองกลุ่มหรือปฏิกิริยาเลือกสรรของกลุ่มไซโคลเพนทาไดอีนิลหนึ่งกลุ่ม อย่างไรก็ตาม เพื่อให้การอธิบายง่ายขึ้น เราถือว่ามีการเติมกลุ่มอะซิติลเพียงหนึ่งกลุ่มลงในเฟอร์โรซีน
นอกจากนี้ ควรสังเกตว่ากรดฟอสฟอริกไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกรณีนี้ แต่ยังอาจมีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารตัวกลางได้ด้วย แต่กลไกเฉพาะนั้นซับซ้อนและโดยปกติจะไม่มีรายละเอียด
ปฏิกิริยาการดับ: เทส่วนผสมปฏิกิริยาลงในบีกเกอร์ที่มีน้ำแข็งบดอย่างรวดเร็วเพื่อดับปฏิกิริยาและลดอุณหภูมิ ขั้นตอนนี้ใช้ส่วนผสมน้ำแข็งเป็นหลักเพื่อดูดซับความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาและเจือจางส่วนผสมปฏิกิริยาเพื่อให้จัดการได้ง่ายขึ้น
การทำให้เป็นกลางและการล้าง: ค่อยๆ เติมโซเดียมไบคาร์บอเนตของแข็ง (NaHCO3) ลงไปในขณะที่คนเพื่อทำให้สารกรดที่เหลือ (เช่น กรดอะซิติกและกรดฟอสฟอริก) เป็นกลางในปฏิกิริยา สมการปฏิกิริยาหลักสำหรับขั้นตอนนี้คือปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางของกรด-เบส:
CH3COOH+NaHCO3 → CH3COONa+H2O+CO2↑
H3PO4 + 3NaHCO3 → Na3PO4 + 3H2O + 3CO2
ด้วยการเติมโซเดียมไบคาร์บอเนต สารละลายจะค่อยๆ กลายเป็นกลาง และจะถูกตรวจสอบโดยแถบทดสอบ pH หรือเครื่องวัด pH
การกรองและการล้าง: นำส่วนผสมที่เป็นกลางไปแช่ในน้ำแข็งแล้วปล่อยให้เย็นลงชั่วระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้อะเซทิลเฟอร์โรซีนที่เป็นของแข็งตกตะกอนอย่างเต็มที่ จากนั้นกรองผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งและล้างด้วยน้ำแข็งสองครั้งเพื่อขจัดสิ่งสกปรกที่ติดอยู่บนพื้นผิวของแข็ง กระบวนการล้างไม่มีสมการทางเคมีโดยตรง แต่เป็นขั้นตอนสำคัญในการทำให้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์
การอบแห้ง: นำอะเซทิลเฟอร์โรซีนที่ล้างแล้วใส่เตาอบแล้วอบแห้งจนมีน้ำหนักคงที่ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม อุณหภูมิในการอบแห้งควรต่ำกว่าจุดหลอมเหลวเพื่อหลีกเลี่ยงการหลอมเหลวหรือสลายตัวของของแข็ง การกำจัดความชื้นบนพื้นผิวของแข็งซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีในระหว่างกระบวนการอบแห้งคือความชื้น
การจัดเก็บ: ใส่อะเซทิลเฟอร์โรซีนที่แห้งแล้วลงในภาชนะที่ปิดสนิท และเก็บไว้ในที่เย็น แห้ง และมืด หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสารออกซิไดเซอร์ กรดเข้มข้น เบสเข้มข้น และสารอื่นๆ เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพหรือปฏิกิริยาอันตราย
ผงอะซิติลเฟอร์โรซีนซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์โลหะที่สำคัญ มีบทบาทสำคัญในเชื้อเพลิงจรวด
1. เครื่องเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็งจรวด
กลไกการออกฤทธิ์:
ในฐานะตัวเร่งเชื้อเพลิงจรวดแข็ง มันช่วยกระตุ้นปฏิกิริยาการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงโดยอาศัยคุณสมบัติทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ ในเครื่องยนต์จรวด เชื้อเพลิงแข็งจะถูกผสมกับสารออกซิไดเซอร์และจุดไฟผ่านอุปกรณ์จุดระเบิดเพื่อเริ่มการเผาไหม้ มันสามารถลดพลังงานกระตุ้นในการเผาไหม้เชื้อเพลิง ทำให้ปฏิกิริยาการเผาไหม้ดำเนินไปได้ง่ายขึ้น จึงปรับปรุงอัตราการเผาไหม้และประสิทธิภาพ นอกจากนี้ มันยังสามารถปรับปรุงเสถียรภาพของการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง และลดความผันผวนและความไม่เสถียรระหว่างกระบวนการเผาไหม้
ตัวอย่างการใช้งาน:
ในเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงแข็ง มักเติมสารนี้ลงในสูตรเชื้อเพลิงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ โดยการควบคุมปริมาณการเติมอย่างแม่นยำ สามารถปรับอัตราการเผาไหม้ได้อย่างแม่นยำเพื่อตอบสนองความต้องการต่างๆ ในระหว่างการบินของจรวด ตัวอย่างเช่น ในระยะเริ่มต้นของการปล่อยจรวด จำเป็นต้องมีแรงขับที่สูงขึ้นเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก และสามารถเพิ่มปริมาณของสารนี้ที่เติมลงไปเพื่อปรับปรุงอัตราการเผาไหม้ หลังจากการบินที่เสถียรแล้ว สามารถลดปริมาณของสารเติมแต่งได้อย่างเหมาะสมเพื่อรักษาสถานะการเผาไหม้ที่เสถียร
2. ปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้เชื้อเพลิงจรวด
ส่งเสริมการเผาไหม้แบบสมบูรณ์:
สามารถส่งเสริมปฏิกิริยาที่สมบูรณ์ระหว่างส่วนประกอบที่ติดไฟได้ เช่น ไฮโดรคาร์บอนในเชื้อเพลิงจรวดและสารออกซิไดเซอร์ ลดการเกิดผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งไม่เพียงแต่จะปรับปรุงอัตราการใช้เชื้อเพลิงและประสิทธิภาพแรงขับของจรวดเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการปล่อยสารอันตรายที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้และลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
เพิ่มคุณค่าความร้อน:
การเร่งปฏิกิริยาการเผาไหม้และปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้จะช่วยเพิ่มค่าความร้อนโดยรวมของเชื้อเพลิงจรวด ค่าความร้อนคือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง และสำหรับจรวด ค่าความร้อนที่สูงขึ้นหมายถึงแรงขับดันที่มากขึ้นและมีพิสัยการบินที่ไกลขึ้น
เพิ่มเสถียรภาพ:
เชื้อเพลิงจรวดต้องรักษาเสถียรภาพในระดับหนึ่งระหว่างการเผาไหม้เพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์อันตราย เช่น การระเบิด เชื้อเพลิงจรวดสามารถปรับปรุงเสถียรภาพในการเผาไหม้ ลดความผันผวนและความไม่เสถียรระหว่างกระบวนการเผาไหม้ ส่งผลให้เครื่องยนต์จรวดมีความปลอดภัยและเชื่อถือได้มากขึ้น
3. เป็นสารเติมแต่งเพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิง
ปรับปรุงสภาพคล่อง:
ในเชื้อเพลิงจรวดแข็ง สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งเพื่อปรับปรุงการไหลของเชื้อเพลิงได้ การไหลที่ดีจะช่วยให้เชื้อเพลิงกระจายอย่างสม่ำเสมอและเผาไหม้อย่างรวดเร็วในห้องเผาไหม้ จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้และสมรรถนะของแรงขับ
เพิ่มความหนาแน่น:
การเพิ่มความหนาแน่นของเชื้อเพลิงจะทำให้มวลของเชื้อเพลิงต่อหน่วยปริมาตรเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงขับของจรวดเพิ่มขึ้น เนื่องจากเป็นสารประกอบที่มีความหนาแน่นสูง จึงสามารถเพิ่มความหนาแน่นและความหนาแน่นของพลังงานของเชื้อเพลิงได้ในระดับหนึ่ง
ลดการเกิดโค้กและการสะสมคาร์บอน:
ในสภาพแวดล้อมการเผาไหม้ที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง เชื้อเพลิงมีแนวโน้มที่จะเกิดการเกาะตัวของโค้กและคาร์บอน ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการเผาไหม้และสมรรถนะของเครื่องยนต์ได้ ช่วยยับยั้งการเกิดการเกาะตัวของโค้กและคาร์บอน ช่วยรักษาความสะอาดและความเรียบเนียนของห้องเผาไหม้ และช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์
เหล็กซึ่งเป็นสารเติมแต่งที่สำคัญในเชื้อเพลิงจรวดมีผลกระทบเชิงบวกต่อประสิทธิภาพแรงขับ ความเสถียร และความปลอดภัยของจรวดผ่านวิธีการต่างๆ เช่น ส่งเสริมปฏิกิริยาการเผาไหม้ ปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้ และเพิ่มคุณภาพเชื้อเพลิง ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการบินและอวกาศ ความต้องการประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงจรวดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน และการวิจัยและการใช้สารเติมแต่งประสิทธิภาพสูงจะมีมูลค่าเพิ่มมากขึ้น ในอนาคต ด้วยการเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องของวัสดุและเทคโนโลยีใหม่ๆ โอกาสการใช้งานของอะซิติลเฟอร์โรซีนในด้านเชื้อเพลิงจรวดจะกว้างขึ้นอีก
Melting point 81-83 ° C (lit.), Boiling point 160-163 ° C (3.0004 mmHg), Density >1 g/cm3 (20 องศา) จุดวาบไฟ 160-163 องศาเซลเซียส/4 มม. ปิดผนึกในที่แห้ง อุณหภูมิห้อง รูปแบบต้องเหมือนผงผลึก สีส้ม ละลายน้ำได้ เสถียร ไม่เข้ากันกับตัวออกซิไดซ์ที่แรง ตัวรีดักชัน กรดที่แรง เบสที่แรง สัญลักษณ์อันตราย (GHS), GHS06, คำเตือน อันตราย, คำอธิบายอันตราย h310-h300, ข้อควรระวัง p264-p301+p310-p262-p280h-p301+p310a-p321-p405-p501a, เครื่องหมายสินค้าอันตราย t+, รหัสประเภทอันตราย 28, คำแนะนำด้านความปลอดภัย 28-36/37-45-28a-1, หมายเลขการขนส่งสินค้าอันตราย UN 2811 6.1/pg 2, WGK Germany 3, หมายเลข RTECS ob3700000, F 10, TSCA ใช่, HazardClass 6.1, PackingGroup II
ประวัติการค้นพบของผงอะซิติลเฟอร์โรซีนe: การค้นพบเฟอร์โรซีนนั้นเป็นเรื่องบังเอิญโดยสิ้นเชิง ในปี 1951 Pauson และ Kealy จาก Duke University ได้บำบัดเฟอร์ริกคลอไรด์ด้วยไซโคลเพนทาไดอีนแมกนีเซียมโบรไมด์เพื่อพยายามได้ฟูลวาลีนซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของการจับคู่ออกซิเดชันไดอีน แต่กลับได้ของแข็งสีส้มที่เสถียรมากอย่างไม่คาดคิด ในเวลานั้น พวกเขาเชื่อว่าโครงสร้างของเฟอร์โรซีนไม่ได้เป็นแบบแซนวิช และให้เหตุผลว่าความเสถียรของมันเกิดจากแอนไอออนไซโคลเพนทาไดอีนอะโรมาติก ในเวลาเดียวกัน Miller, Tebboth และ Tremaine ยังได้ของแข็งสีส้มเมื่อผ่านส่วนผสมของไซโคลเพนทาไดอีนและไนโตรเจนผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กรีดิวซ์
โรเบิร์ตเบิร์นส์ วูดเวิร์ด เจฟฟรีย์ วิลกินสัน และเอิร์นสท์ อ็อตโต ฟิชเชอร์ ค้นพบโครงสร้างแซนด์วิชของเฟอร์โรซีนเพียงอย่างเดียว และคนหลังก็เริ่มสังเคราะห์เฟอร์โรซีนนิกเกิลและโคบอลต์บนพื้นฐานนี้ด้วย ผลการวิเคราะห์ผลึกด้วย NMR และเอ็กซ์เรย์ยังยืนยันโครงสร้างแซนด์วิชของเฟอร์โรซีนอีกด้วย การค้นพบเฟอร์โรซีนเป็นจุดเริ่มต้นของปฏิกิริยาเคมีของสารเชิงซ้อน π จำนวนมากระหว่างไซโคลเพนตาไดอีนิลและโลหะทรานซิชัน และยังเปิดม่านใหม่สำหรับเคมีออร์แกนิกเมทัลลิกอีกด้วย
ในปีพ.ศ. 2516 Ernst Otto Fischer จากมหาวิทยาลัยมิวนิกและเซอร์เจฟฟรีย์ วิลกินสันจากวิทยาลัยอิมพีเรียลลอนดอน ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีสำหรับผลงานโดดเด่นของพวกเขาในสาขาเคมีออร์กาโนเมทัลลิก
ป้ายกำกับยอดนิยม: ผงอะซิติลเฟอร์โรซีน cas 1271-55-2, ซัพพลายเออร์, ผู้ผลิต, โรงงาน, ขายส่ง, ซื้อ, ราคา, จำนวนมาก, เพื่อการขาย