Химический синтез

Химический синтез — процесс создания или построения сложных молекул из более простых

Химический синтез — это процесс создания или построения сложных молекул из более простых.

В промышленности с помощью химического синтеза получают химические соединения химическими и физическими методами.

В зависимости от природы продукта синтез может быть органическим или неорганическим.

Следует отметить, что в органическом синтезе продуктом химической реакции может являться и более простое вещество, чем одно из исходных соединений.

Разработка и совершенствование синтетических методов позволили получать многие важные химические продукты в промышленных масштабах.

В неорганической химии с помощью синтетических методов в промышленных масштабах синтезируют азотную кислоту, аммиак, серную кислоту, соду, различные соединения.

Налажено промышленное производство органических веществ, используемых в различных отраслях химической промышленности, а также продуктов тонкого органического синтеза, в т. ч., пептидного (гормонов, витаминов).

Впервые термин «синтез» в химии был употреблен приблизительно в 121 г. н.э. знаменитым римским алхимиком Галадиеном.

Понятие синтеза в современном смысле этого слова ввел немецкий химик Герман Кольбе.

Впервые синтезировал и доказал возможность синтеза органических веществ вне живого организма (в лабораторных условиях) русский химик-органик Н. Зинин (1812-1880 гг.).

Источник

Тема 3. Теоретические основы неорганического синтеза

Химическим синтезом называют совокупность последовательных операций, приводящих к получению нового химического вещества.

Химический синтез решает три основные задачи:

1. Получение известных веществ по известным методикам.
2. Получение известных веществ с определенной заданной морфологией (высокодисперсных порошков, пленок, монокристаллов и др.).
3. Получение новых, ранее неизвестных веществ.

В начале знакомства с химическим экспериментом ставится задача получения известных веществ по известным методикам, овладение навыками выполнения основных операций.

Методы синтеза неорганических соединений классифицируются по следующим признакам:

• по классам синтезируемых соединений (синтез оксидов, гидроксидов, кислот, солей и др.);
• по типам химических реакций, используемых в синтезе (гидрирование, гидролиз и др.);
• по агрегатному состоянию реагентов (синтез в газовой, жидкой и твердой фазах);
• по характеру используемой аппаратуры (синтез в вакууме, синтез под давлением, лазерный, ультразвуковой и др.);
• по количеству используемых реагентов (макро-, полумикро-, микросинтез).

Ни одна из этих классификаций не является полной и не охватывает всё разнообразие методов синтеза неорганических веществ.

Основными требования к реакциям синтеза являются:

• безопасность для здоровья человека;
• устойчивость реагентов и продуктов;
• невысокая стоимость реагентов и оборудования;
• возможность анализа полученного вещества;
• доступность очистки полученного вещества.

Невозможно привести универсальную методику синтеза, для каждого индивидуального вещества необходим свой подход. Познакомимся с проведением синтеза веществ в различных условиях.

3.1. Реакции в водном растворе

Для синтеза веществ в учебной лаборатории получение веществ в водном растворе представляет особый интерес, поскольку реакции в водном растворе протекают с большой скоростью, а методики синтеза достаточно просты и удобны.

Для получения веществ в растворе могут быть использованы реакции различного типа: окислительно-восстановительные реакции, реакции ионного обмена, реакции комплексообразования.

Взаимодействие в растворе позволяет обеспечить равномерное распределение вещества по всему объему раствора, высокую степень его диспергирования и высокую скорость диффузии реагентов, следовательно, большую скорость протекания химического взаимодействия. Скорость таких реакций мало зависит от температуры, они идут достаточно быстро уже при комнатной температуре. Однако скорость окислительно-восстановительных реакций и реакций с участием труднорастворимых веществ повышается при увеличении температуры.

Источник

Синтез химический

С и нтез хим и ческий, целенаправленное получение сложных веществ из более простых, основывающееся на знании молекулярного строения и реакционной способности последних. Обычно под синтезом подразумевается последовательность нескольких химических процессов (стадий).

В раннем периоде развития химии синтез химический осуществлялся главным образом для неорганических соединений и носил случайный характер. Синтетическое получение сложных веществ стало возможным лишь после того, как были накоплены сведения об их составе и свойствах с развитием методов органического и физико-химического анализа. Принципиальное значение имели первые синтезы органических веществ — щавелевой кислоты и мочевины, осуществленные Ф. Вёлером в 1824 и 1828 (см. Органическая химия). Попытки синтеза аналогов сложных природных соединений, предпринятые в середине 19 в., когда стройной теории строения органических соединений не существовало, показали лишь принципиальную возможность синтеза таких веществ, как жиры (П. Э. М. Бертло) и углеводы (А. М. Бутлеров). Позднее уже на теоретической основе (см. Химического строения теория) были синтезированы индиго, камфора и другие сравнительно простые соединения, а также более сложные — некоторые углеводы, аминокислоты и пептиды. Начиная с 20-х гг. 20 в. плодотворное влияние на методологию синтеза химического оказали работы Р. Робинсона по получению ряда сложных молекул путями, имитирующими пути их образования в природе. С конца 30-х гг. наблюдается бурное развитие синтеза химического вначале в области стероидов, алкалоидов и витаминов, а затем в области изопреноидов, антибиотиков, полисахаридов, пептидов и нуклеиновых кислот. В 40—60-х гг. существенный вклад в развитие тонкого органического синтеза внёс Р. Б. Вудворд, осуществивший синтез ряда важных природных соединений (хинин, кортизон, хлорофилл, тетрациклин, витамин В 12 и др.). Примером больших успехов синтеза химического может служить также первый полный синтез гена аланиновой транспортной рибонуклеиновой кислоты (из дрожжей), осуществленный в 1970 Х. Г. Кораной с сотрудниками.

Развитие органического синтеза происходит по следующим принципиальным направлениям производство важнейших промышленных продуктов (полимеров, синтетического топлива, красителей и пр.); получение различных физиологически активных веществ для медицины, сельского хозяйства, пищевой промышленности, парфюмерии; подтверждение строения сложных природных соединений и получение молекул с «необычным» строением для проверки и совершенствования теории органической химии; расширение арсенала реакций и методов синтеза химического, включая использование катализаторов, высоких энергий (см. Плазмохимия, Радиационная химия), а также более широкое использование (в строго контролируемых условиях) микроорганизмов и очищенных ферментов. В 70-е гг. появились работы по применению ЭВМ для целей оптимизации многостадийного синтеза химического.

Разработка и совершенствование синтетических методов позволили получать многие важные химические продукты в промышленных масштабах. В неорганической химии — это синтезы азотной кислоты, аммиака, серной кислоты, соды, различных комплексных и других соединений. Налажено многотоннажное производство органических веществ, используемых в различных отраслях химической промышленности (см. Основной органический синтез), а также продуктов тонкого органического синтеза (гормонов, витаминов).

Лит.: Реутов О. А., Органический синтез, 3 изд., М., 1954; Перспективы развития органической химии, пер. с англ. и нем., под ред. А. Тодда, М., 1959; Крам Д., Хеммонд Дж., Органическая химия, пер. с англ., М., 1964. См. также лит. при статьях, ссылки на которые даны в тексте.

Источник

СИ́НТЕЗ ХИМИ́ЧЕСКИЙ

В книжной версии

Том 30. Москва, 2015, стр. 245

Скопировать библиографическую ссылку:

• 
• 
• 
• 
• 

СИ́НТЕЗ ХИМИ́ЧЕСКИЙ, це­ле­на­прав­лен­ное по­лу­че­ние слож­ных хи­мич. со­еди­не­ний (про­дук­тов) из бо­лее про­стых веществ (реа­ген­тов) с по­мо­щью хи­мич. ре­ак­ций и их со­че­та­ния с ме­ха­нич. опе­ра­ция­ми и фи­зич. ак­ти­ви­ро­ва­ни­ем; ос­но­ва хи­ми­че­ской тех­но­ло­гии . С. х. под­раз­де­ля­ет­ся на ор­га­нич., не­ор­га­нич. и био­хи­мич.; про­во­дит­ся в вод­ных или ор­га­нич. рас­тво­рах, в га­зо­вых или твёр­дых фа­зах, в ге­те­ро­ген­ных сис­те­мах; вклю­ча­ет опе­ра­ции сме­ше­ния реа­ген­тов, вы­дер­жи­ва­ния сме­си в оп­ре­де­лён­ных по­сто­ян­ных или пе­ре­мен­ных ус­ло­ви­ях (кон­цен­тра­ция или пар­ци­аль­ное дав­ле­ние реа­ген­тов, темп-ра, об­щее дав­ле­ние, ки­слот­ность сре­ды и др.), вы­де­ле­ния и очи­ст­ки про­ме­жу­точ­ных ве­ществ и про­дук­тов. Ес­ли це­ле­вым про­дук­том яв­ля­ет­ся про­ме­жу­точ­ное ве­ще­ст­во ре­ак­ции, С. х. мо­жет вклю­чать опе­ра­ции за­ка­ли­ва­ния пу­тём бы­ст­ро­го ох­ла­ж­де­ния сме­си, им­мо­би­ли­за­ции на но­си­те­ле, за­мед­ле­ния ре­ак­ции вве­де­ни­ем до­пол­нит. реа­ген­тов. С. х. мо­жет быть пря­мым (ли­ней­ным, ди­вер­гент­ным) или кон­вер­гент­ным. Пря­мой С. х. со­сто­ит из ря­да по­сле­до­ва­тель­ных ста­дий пре­вра­ще­ния с пе­ре­хо­дом про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов ка­ж­дой пре­ды­ду­щей ста­дии на по­сле­дую­щую. Кон­вер­гент­ный С. х. вклю­ча­ет взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду со­бой про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов разл. не свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой и не­по­сле­до­ва­тель­ных ста­дий пре­вра­ще­ния и пре­сле­ду­ет цель по­вы­ше­ния вы­хо­да про­дук­тов. Раз­ра­бот­ка ме­то­да С. х. вклю­ча­ет ста­дии оп­ро­бо­ва­ния, оп­ти­ми­за­ции, оп­ре­де­ле­ния ог­ра­ни­че­ний.

Источник

Лабораторные способы получения неорганических веществ

Основные способы получения (в лаборатории) конкретных веществ, относящихся к изученным классам неорганических соединений.

Лабораторные способы получения веществ отличаются от промышленных:

Лабораторные способы получения веществ	Промышленные способы получения веществ
Реагенты могут быть редкими и дорогими	Реагенты распространенные в природе и дешевые
Условия реакции мягкие, без высоких давлений и сильного нагревания	Условия реакции могут быть довольно жесткими, допустимы высокие давления и температуры
Как правило, реагенты — жидкости или твердые вещества	Реагенты — газы или жидкости, реже твердые вещества

Получение углекислого газа в лаборатории

Углекислый газ CO₂ в лаборатории получают при помощи аппарата Киппа при взаимодействии соляной кислоты с мелом или мрамором:

Получение угарного газа в лаборатории

В лаборатории угарный газ проще всего получить, действуя концентрированной серной кислотой на муравьиную кислоту:

HCOOH → H₂O + CO

Получение сероводорода в лаборатории

Сероводород в лаборатории легко получить действием разбавленной серной кислоты на сульфиды металлов, например, сульфид железа (II):

Эта реакция также проводится в аппарате Киппа.

Получение аммиака в лаборатории

Аммиак в лаборатории получают при нагревании смеси солей аммония с щелочами.

Например , при нагревании смеси хлорида аммония с гашеной известью:

Эти вещества тщательно перемешивают, помещают в колбу и нагревают.

Получение азотной кислоты в лаборатории

Азотную кислоту в лаборатории получают действием концентрированной серной кислоты на кристаллический нитрат натрия и калия при небольшом нагревании:

При этом менее летучая кислота вытесняет более летучую кислоту из соли.

При более сильном нагревании образуется сульфат натрия, но и образующаяся азотная кислота разлагается.

Получение ортофосфорной кислоты в лаборатории

При взаимодействии ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании образуется ортофосфорная кислота:

Получение кремния в лаборатории

В лаборатории кремний получают при взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:

2Mg + SiO₂→ 3MgO + Si

Получение кислорода в лаборатории

Кислорода в лаборатории можно получить при разложении целого ряда неорганических веществ.

Чаще всего в лаборатории кислород получают разложением перманганата калия:

Выделяющийся кислород можно собрать вытеснением воздуха:

Также кислород можно собирать методом вытеснения воды:

Обнаружить кислород можно очень просто: тлеющая лучинка вспыхивает в атмосфере кислорода.

Кислород можно получить также разложением пероксида водорода:

Реакция катализируется оксидом марганца (IV) MnO₂.

Разложение бертолетовой соли KClO₃ — еще один способ получения кислорода в лаборатории:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Реакция также протекает в присутствии катализатора, оксида марганца (IV) MnO₂.

Получение водорода в лаборатории

Водород в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

При взаимодействии минеральных кислот (не сильных окислителей) с активными металлами и металлами средней активности также образуется водород.

Например , соляная кислота реагирует с цинком с образованием водорода:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Собирать водород можно методом вытеснения воздуха, так как водород — гораздо более легкий газ, чем воздух.

Также для собирания водорода подходит метод вытеснения воды, так как водород плохо растворим в воде:

Водород выделяется также при взаимодействии активных металлов (расположенных в ряду активности до магния) с водой.

Например , натрий активно реагирует с водой с образованием водорода:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Получение хлора в лаборатории

Стр. 162в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

При взаимодействии минеральных кислот (не сильных окислителей) с активными металлами и металлами средней активности также образуется водород.

Получение хлороводорода в лаборатории

Стр. 162в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник