Карбідна гілка зеленої хімії

У чому відмінність між концепціями енергозбереження та енергоефективності? У першому випадку ви економите ресурси, а в другому - не викидати їх «в трубу». Припустимо, у вас є лампа розжарювання, яка добре світить, але споживає багато електроенергії і ви включаєте світло тільки тоді, коли це дійсно потрібно, - в результаті економите електрику, але обмежуєте себе в можливості, наприклад, почитати журнал «Наука і життя» перед сном. Це енергозберігаючий підхід. Але ви можете поставити світлодіодну лампу, яка світить так само, але споживає в десять разів менше енергії. І тоді, витративши меншу кількість енергії, ви не обмежите себе в приємних і корисних заняттях. Економія не обов'язково означає відмову від споживання, можна всього лише робити це максимально ефективним чином. Проблема ефективності актуальна не тільки в електроенергетиці, а й в інших галузях, зокрема в хімії.

Два шляхи отримання вінілового тіоефіру: 1 - тіовінілірованіе газоподібного ацетилену. Реакція протікає при високих тиску і температурі.

Карбід кальцію. Фото: Rasbak / Wikimedia Commons.

<

>

В кінці 1980-х років хіміки всерйоз задумалися над ефективністю хімічних реакцій. І мова йшла зовсім не про ціну реактивів, а про те, скільки відходів утворюється при отриманні корисного продукту. Не секрет, що хімічна промисловість завдає природі певний шкоду, проте повністю відмовитися від хімії ми не можемо, - навіть самий затятий еколог не захоче зараз жити в умовах кам'яного віку. Питання в тому, як мінімізувати шкоду від хімічного виробництва. Так народилася концепція зеленої хімії (Green Chemistry). Суть її в тому, щоб звести до мінімуму негативний вплив хімічних процесів на навколишнє середовище.

Наприклад, потрібно з речовини А отримати речовину Б. Це можна зробити безпосередньо, витративши 10 літрів нехай і дешевого, але отруйного розчинника, який потім треба буде якось утилізувати. А можна отримати речовину Б в кілька стадій, проводячи реакції у водному або інший нешкідливою середовищі. У підсумку ми отримали потрібний продукт, але практично не завдали шкоди природі. Саме такі шляхи пропонує зелена хімія. Щоб бути «зеленими», хімікам треба виконувати цілий ряд вимог. Наприклад, не використовувати отруйні речовини, не створювати шкідливих відходів, не витрачати багато електроенергії. Не завжди можливо дотримати всі ці умови, але виконання навіть частини з них допоможе навколишньому середовищу і зробить наше життя трішки чистіше.

Але це все теорія, а що ж на практиці? Хіміки з Санкт-Петербурзького державного університету і Інституту органічної хімії ім. Н. Д. Зелінського РАН розробили простий і безпечний спосіб синтезу ряду особливих органічних молекул - тіоефірів.

Чим так примітні тіоефіри, що треба було винаходити новий спосіб їх синтезу? Напевно, всім відомо летюча речовина - ефір, яке раніше застосовували для наркозу. Молекула ефіру складається з двох частин, пов'язаних містком з атома кисню. Якщо кисень замінити на атом сірки, то вийде інша речовина - тіоефір. Виявилося, що тіоефіри можна використовувати для отримання полімерних матеріалів з незвичайними властивостями - атоми сірки в структурі полімеру помітно підвищують коефіцієнт заломлення. Такі матеріали застосовують в тому числі при виробництві світлодіодів, лінз з органічних матеріалів і інших оптоелектронних пристроїв.

Існує чимало способів синтезу сполук цього класу. Однак до мети можна прийти різними шляхами, і не всі з них будуть однаково нешкідливі для навколишнього середовища, а також безпечні для життя і здоров'я експериментаторів.

Наприклад, один із способів отримання вінілових тіоефірів має на увазі використання вогненебезпечної газу - ацетилену, а сама реакція протікає при високому тиску. Мало того що зберігати в лабораторії балон з горючим газом потенційно небезпечно, такі реакції вимагають ще спеціального обладнання, що робить процес трудомістким і енерговитратним. Зовсім зелена хімія. Тому співробітники наукової групи під керівництвом професора Валентина Ананікова придумали простий, елегантний і, головне, безпечний спосіб синтезу тіоефірів.

Ті, хто в шкільні роки захоплювався хімією, пам'ятають, що є така речовина - карбід кальцію, з яким цікаво робити різні, часом і небезпечні, досліди. Якщо карбід кинути в воду, то з нього починають активно виділятися бульбашки газу, який можна при бажанні підпалити. Виділяється газ - це не що інше, як ацетилен, який раніше використовували для освітлення, і навіть зараз деякі спелеологи беруть з собою в печери карбідні ліхтарі. В даний час ацетилен застосовується для високотемпературних пальників, наприклад для ацетиленового зварювання, за допомогою якої можна різати і плавити метал.

У дослідників з лабораторії Ананікова виникла ідея: а що, якщо для реакції отримання тіоефірів використовувати не ацетилен, а карбід кальцію? Ідею вдалося здійснити, і вийшов простий варіант синтезу буквально в одній колбі. Такий метод можна застосовувати для отримання цілого класу тіоефірів з високим виходом продукту реакції, мінімальними витратами енергії і нешкідливими відходами. Дивно, що подібний спосіб не був відкритий раніше, адже, здавалося б, часи простих рішень у фізиці й хімії вже давно пройшли. Цілком можливо, що практично забутий карбід кальцію займе гідне місце в сучасній зеленої хімії.

Стаття Костянтина Родигіна і Валентина Ананікова про новий метод синтезу тіоефірів опублікована в журналі «Green Chemistry», який видавався Royal Society of Chemistry
(DOI: 10.1039 / C5GC01552A).

У чому відмінність між концепціями енергозбереження та енергоефективності?
Але це все теорія, а що ж на практиці?
Чим так примітні тіоефіри, що треба було винаходити новий спосіб їх синтезу?
У дослідників з лабораторії Ананікова виникла ідея: а що, якщо для реакції отримання тіоефірів використовувати не ацетилен, а карбід кальцію?
© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008