Химическата формула наацетил фероцен на прахе C12H12FeO, с молекулно тегло приблизително 228,07 g/mol (специфичните стойности могат леко да варират в зависимост от различни данни, като например 228,068 g/mol). Неговият CAS регистрационен номер е 1271-55-2, а неговият EINECS номер е 215-043-2. Имайки известна ароматичност, подобна на бензена, той е по-склонен към реакции на електрофилно заместване от бензена, като реакцията Fride l-Crafts. Въпреки това, неговата чувствителност към окисляване ограничава приложението му в синтеза. Реакцията на фероцен обикновено изисква изолиране от въздуха и се получава директно чрез химическа реакция между оцетен анхидрид и фероцен. При стайна температура и налягане той съществува в твърда форма и изглежда като ярко оранжев игловиден или кристален прах. Този ярък цвят не само го прави лесен за идентифициране, но също така отразява уникалната електронна структура и химическото свързване в неговите молекули. Разтворимостта във вода е изключително ниска, почти неразтворим във вода. Въпреки това, той може да бъде слабо разтворим в определени органични разтворители, като алкохоли. Тази разлика в разтворимостта е от голямо значение за приложението му в различни области. Например, когато се приготвят разтвори за специфични цели, могат да бъдат избрани подходящи разтворители, за да се подобри тяхната разтворимост и стабилност. Като важно органично метално съединение, той се използва като амортисьор за бензин, абсорбер за ултравиолетова радиация и добавка за ракетно гориво.
|
|
|
|
|
CF |
C12H12FeO |
|
ЕМ |
228 |
|
MW |
228 |
|
m/z |
228 (100.0%), 229 (13.0%), 226 (6.4%), 229 (2.3%) |
|
ЕА |
С, 63,20; Н, 5,30; Fe 24,49; О, 7.01 |
Синтез наацетил фероцен на прах: Добавете 1 g фероцен и 10 ml оцетен анхидрид в 50 ml облодънна колба и бавно добавете 2 ml 85% фосфорна киселина, като използвате капкомер при осцилация. След добавяне на съставките, запушете гърлото на бутилката с изсушаваща тръба, съдържаща безводен калциев хлорид, загрейте във вряща водна баня за 10 минути и добавете съставките периодично и разклатете. Изсипете реагентите в чаша от 400 ml, съдържаща 40 g натрошен лед, изплакнете колбата с 10 ml студена вода и добавете разтвора за изплакване към чашата. Добавете твърд натриев бикарбонат на порции, докато разбърквате, докато разтворът стане неутрален (за да избегнете преливане на разтвора и излишък на натриев бикарбонат). Охладете неутрализираните реагенти в ледена баня за 15 минути, филтрирайте и съберете отделеното оранжево твърдо вещество, промийте два пъти с 40 ml ледена вода всеки път, изсушете и изсушете на въздух.
Конкретните стъпки са както следва:
Подготовка на материала: Претеглете точно 1 g фероцен (C10H10Fe, MW ≈ 186,04 g/mol) и измерете 10 ml оцетен анхидрид (CH3COOCOCH3, MW ≈ 102,09 g/ml). Междувременно пригответе 2 ml 85% разтвор на фосфорна киселина (H3PO4) за каталитична реакция.
Внимание: Всички операции трябва да се извършват в абсорбатор и трябва да се носят подходящи лични предпазни средства (като предпазни очила, лабораторни престилки, ръкавици и др.).
Смесени реагенти: Добавете фероцен и оцетен анхидрид в суха 50 ml облодънна колба, внимателно разбъркайте с магнитна бъркалка, за да се смесят равномерно. Тази стъпка е основно процес на физическо смесване и не включва химични уравнения.
Добавяне на катализатор: Бавно добавете 2 ml 85% разтвор на фосфорна киселина при непрекъснато разбъркване с капкомер. Фосфорната киселина, като катализатор, може да насърчи реакцията на добавяне на ацетилови групи към фероцен. Няма директно химическо уравнение за тази стъпка, но добавянето на катализатор променя енергийната бариера на пътя на реакцията.
Реакция на нагряване: Поставете облодънната колба във вряща водна баня и я загрейте при температура, близка до 100 градуса C. Нагряването насърчава движението и честотата на сблъсък на молекулите на реагента, като по този начин ускорява реакцията на ацетилиране на ацетиловите групи върху фероцена. Тази реакция е типична реакция на ацилиране на Friedel Crafts и нейната обща форма може да бъде изразена като:
R-Fe+CH3COOCOCH3+H3PO4 → R-Fe-COOCH3+CH3COOH
Сред тях R представлява останалата част от фероцен (т.е. C9H9-). Въпреки това, трябва да се отбележи, че поради наличието на две циклопентадиенилови групи във фероцена, действителната реакция може да бъде по-сложна, включваща добавянето на две ацетилови групи или селективната реакция на една циклопентадиенилова група. Въпреки това, за да опростим обяснението, ние приемаме, че само една ацетилова група е добавена към фероцена.
В допълнение, трябва да се отбележи, че фосфорната киселина не само действа като катализатор тук, но може също да участва в образуването на междинни продукти, но специфичният механизъм е сложен и обикновено не е детайлизиран.
Огасяване на реакцията: Бързо изсипете реакционната смес в чаша, съдържаща натрошен лед, за да потушите реакцията и да намалите температурата. Тази стъпка основно използва смес от ледена вода, за да абсорбира топлината, отделена от реакцията, и да разреди реакционната смес, за да се улесни манипулирането с нея.
Неутрализиране и промиване: Бавно добавете твърд натриев бикарбонат (NaHCO3), докато разбърквате, за да неутрализирате останалите киселинни вещества (като оцетна киселина и фосфорна киселина) в реакцията. Основното реакционно уравнение за този етап е реакция на киселинно-алкална неутрализация:
CH3COOH+NaHCO3 → CH3COONa+H2O+CO2↑
H3PO4 + 3NaHCO3 → Na3PO4 + 3H2O + 3CO2
С добавянето на натриев бикарбонат разтворът постепенно става неутрален и се проследява с рН тест ленти или рН метри.
Филтриране и промиване: Поставете неутрализираната смес в ледена баня и охладете за известно време, за да позволите на твърдия ацетилфероцен да се утаи напълно. След това твърдият продукт се събира чрез филтруване и се измива два пъти с ледена вода, за да се отстранят примесите, прикрепени към твърдата повърхност. Процесът на измиване няма директно химическо уравнение, но е важна стъпка в пречистването на продукта.
Изсушаване: Поставете измитото твърдо вещество ацетилфероцен в пещ и го изсушете до постоянно тегло при подходяща температура. Температурата на сушене трябва да е по-ниска от точката на топене, за да се избегне топенето или разлагането на твърдото вещество. Основното отстраняване по време на процеса на сушене е влагата върху твърдата повърхност, която не включва химически реакции.
Съхранение: Поставете изсушения твърд ацетилфероцен в запечатан контейнер и го съхранявайте на хладно, сухо и тъмно място. Избягвайте контакт с окислители, силни киселини, силни основи и други вещества, за да предотвратите тяхното разваляне или опасни реакции.
ацетил фероцен на прах, като важно метално органично съединение, играе решаваща роля в ракетното гориво.
1. Ускорител за процес на изгаряне на твърдо вещество в ракета
Механизъм на действие:
Като ускорител за твърдо ракетно гориво, той основно насърчава реакцията на горене на горивото чрез своите уникални химични свойства. В ракетните двигатели твърдото гориво се смесва с окислител и се запалва чрез запалително устройство, за да започне горене. Може да намали енергията на активиране на изгарянето на горивото, което прави реакцията на горене по-лесна за извършване, като по този начин подобрява скоростта и ефективността на горене. Освен това може да подобри стабилността при горене на горивото и да намали колебанията и нестабилността по време на процеса на горене.
Пример за приложение:
В ракетните двигатели с твърдо гориво той често се добавя към горивни формули за оптимизиране на ефективността на горене. Чрез прецизно контролиране на добавяното количество може да се постигне прецизно регулиране на скоростта на горене, за да се отговори на различни изисквания по време на полет на ракетата. Например, в началния етап на изстрелване на ракета е необходима по-голяма тяга, за да се преодолее гравитацията на Земята, и количеството на добавеното вещество може да се увеличи, за да се подобри скоростта на горене; След стабилен полет количеството на добавките може да бъде подходящо намалено, за да се поддържа стабилно състояние на горене.
2. Подобряване на горивните характеристики на ракетното гориво
Насърчаване на пълното изгаряне:
Той може да насърчи пълната реакция между горими компоненти като въглеводороди в ракетното гориво и окислители, намалявайки генерирането на продукти от непълно горене. Това може не само да подобри степента на използване на горивото и тягата на ракетите, но и да намали емисиите на вредни вещества, генерирани по време на горенето, и да намали замърсяването на околната среда.
Увеличете калоричността:
Чрез ускоряване на реакциите на горене и подобряване на ефективността на горене, той помага да се подобри общата калорична стойност на ракетното гориво. Калоричността е количеството енергия, освободено по време на изгарянето на горивото, а за ракетите по-високата калоричност означава по-силна тяга и по-дълъг обсег.
Подобрете стабилността:
Ракетното гориво трябва да поддържа известна степен на стабилност по време на горене, за да се избегнат опасни ситуации като експлозии. Може да подобри стабилността при горене на горивото, да намали колебанията и нестабилността по време на процеса на горене, като по този начин повишава безопасността и надеждността на ракетните двигатели.
3. Като добавка за подобряване качеството на горивото
Подобрете ликвидността:
В твърдото ракетно гориво може да се използва като добавка за подобряване на течливостта на горивото. Добрата течливост помага на горивото да бъде равномерно разпределено и бързо да изгори в горивната камера, като по този начин подобрява ефективността на горене и тягата.
Увеличаване на плътността:
Чрез увеличаване на плътността на горивото може да се подобри масата на горивото на единица обем, като по този начин се увеличи тягата на ракетата. Като съединение с висока плътност, то може до известна степен да увеличи плътността и енергийната плътност на горивото.
Намалете коксуването и отлагането на въглерод:
В горивна среда с висока температура и високо налягане горивото е склонно към коксуване и отлагане на въглерод, което може да повлияе на ефективността на горене и работата на двигателя. Той може да потисне образуването на коксуване и въглеродни отлагания, да поддържа чистотата и гладкостта на горивната камера и по този начин да удължи експлоатационния живот на двигателя.
Желязото, като ключова добавка в ракетното гориво, има положително въздействие върху характеристиките на тягата, стабилността и безопасността на ракетите чрез различни средства, като например насърчаване на реакции на горене, подобряване на ефективността на горене и подобряване на качеството на горивото. С непрекъснатото развитие на аерокосмическата технология, изискванията към характеристиките на ракетните горива също се увеличават и изследванията и прилагането на високоефективни добавки ще се ценят все повече. В бъдеще, с непрекъснатото появяване на нови материали и технологии, перспективите за приложение на ацетил фероцен в областта на ракетното гориво ще бъдат още по-широки.
Melting point 81-83 ° C (lit.), Boiling point 160-163 ° C (3.0004 mmHg), Density >1 g/cm3 (20 градуса), Точка на възпламеняване 160-163 градуса c/4 mm, Запечатан на сухо, стайна температура, Нуждае се от форма като кристален прах, Цвят оранжев, Разтворимост във вода, Стабилен Несъвместим със силни окислители, редуциращи агенти, силни киселини, силни основи. Символ за опасност (GHS), GHS06, Предупредителна дума опасност, Описание на опасността h310-h300, Предпазни мерки p264-p301+p310-p262-p280h-p 301+p310a-p321-p405-p501a, Знак за опасни товари t+, Код на категорията на опасност 28, Инструкции за безопасност 28-36/37-45-28a-1 , Транспортиране на опасни товари № UN 2811 6.1/pg 2, WGK Германия 3, RTECS № ob3700000, F 10, TSCA Да, Клас на опасност 6.1, PackingGroup II
История на откриването наацетил фероцен на прахд: откриването на фероцена е чисто случайно. През 1951 г. Паусън и Кийли от университета Дюк третират железен хлорид с циклопентадиенил магнезиев бромид, за да се опитат да получат фулвален, продукт на диеновото окислително свързване, но неочаквано получават много стабилно оранжево твърдо вещество. По това време те вярват, че структурата на фероцена не е сандвич и приписват стабилността му на ароматния циклопентадиенил анион. В същото време Милър, Тебот и Тремейн също получават оранжевото твърдо вещество при преминаване на сместа от циклопентадиен и азот през редуциращ железен катализатор.
Робърнс Удуърд, Джефри Уилкинсън и Ернст Ото Фишер откриха сандвич структурата само на фероцена и последният също започна да синтезира никелов и кобалтов фероцен на тази основа. Резултатите от ЯМР и рентгеновата кристалография също потвърждават сандвич структурата на фероцена. Откриването на фероцен инициира химията на много π комплекси между циклопентадиенил и преходни метали и също така отвори нова завеса за органометалната химия.
През 1973 г. Ернст Ото Фишер от Мюнхенския университет и сър Джефри Уилкинсън от Имперския колеж в Лондон са удостоени с Нобелова награда за химия за техния изключителен принос в областта на органометалната химия.
Популярни тагове: ацетил фероцен прах cas 1271-55-2, доставчици, производители, фабрика, търговия на едро, купуване, цена, насипно състояние, за продажба