CC BY
19Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 7. №1. 2021
https://www.bulletennauki.com https://doi.org/10.33619/2414-2948/62
УДК 662.668 https://doi.org/10.33619/2414-2948/62/32
AGRIS Q70
ИССЛЕДОВАНИЕ И ПОЛУЧЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
ИЗ CМОЛ УЗГЕНСКИХ УГЛЕЙ
©Осекова Г. А., Ошский государственный университет, г. Ош, Кыргызстан, Gul 532@mail.ru ©Ташполотов Ы., SPIN-код: 2425-6716, д-р физ.-мат. наук, Ошский государственный университет, г. Ош, Кыргызстан, itashpolotov@mail.ru
RESEARCH AND OBTAINING COMPOUNDS OF CARBONIC ACIDS FROM RESINS OF UZGEN COALS
©Osekova G., Osh State University, Osh, Kyrgyzstan, Gul 532@mail.ru ©Tashpolotov Y., SPIN-code: 2425-6716, Dr. habil., Osh State University, Osh, Kyrgyzstan, itashpolotov@mail.ru
Аннотация. Получен ацетат натрия из карбоновых кислот угольной смолы бурого угля методом нейтрализации. Получен уксусноэтиловый эфир из карбоновых кислот смолы узгенского бурого угля, этерификационным способом и низкотемпературным перегонным методом. Исследованы избытки карбоновых кислот и азиотропных веществ, сделана повторная очистка и получен чистый уксусноэтиловый эфир при температуре 77-78 °С.
Abstract. In the article, sodium acetate was studied and obtained from carboxylic acids from coal tar of brown coal by the method of neutralization, and drying and crystallization were made. Investigated and obtained ethyl acetate from carboxylic acids from the resin of Uzgen brown coal, by the esterification method and by the low-temperature distillation method. Excess carboxylic acids and azeotropic substances were checked, repeated purification was done and pure ethyl acetate was obtained at a temperature of 77-78 °C.
Ключевые слова: карбоксил, карбонил, эфиры, вытяжка, кристаллизация, смола, бурый уголь.
Keywords: carboxyl, carbonyl, ethers, extract, crystallization, tar, brown coal.
Введение
Известно, что из угля Сергеевского месторождения выделены две представительные группы органических кислот [1]. Первая — это карбоновые кислоты, содержащиеся в растворимой фракции угля (битумах). Вторая группа включает гуминовые кислоты, извлекаемые из остатка угольного вещества, нерастворимого в органических экстрагентах. Анализ группового состава свободных кислот свидетельствует о преимущественном значении насыщенных соединений нормального строения, более 50% которые приходится на карбоновые структуры С8-С18. Среди них преобладают кислоты, содержащие четное число углеродных атомов, однако доминирующую роль играет нечетный гомолог С9. В малых количествах присутствуют дикарбоновые кислоты изо-строения, ароматические соединения данной фракции представлены кислотами.
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 7. №1. 2021
https://www.bulletennauki.com https://doi.org/10.33619/2414-2948/62
Выделение карбоновых кислот и других совместно полученных соединений проводим по методикам, описанным в работе [3]. Выделенную смесь корбоновых кислот растворяли в диэтиловом эфире (0.5-1 мл. эфира на 1-2 мг смеси кислот) добавляем несколько капель метилового спирта и затем по каплям раствор диазометана, пока смесь не окрашивалось в желтый цвет. Смесь выдерживаем в течении 30 мин при комнатной температуре, после чего растворитель удоляем, пропуская через раствор окисления [2].
Смола Узгенского угля отличается высоким содержанием воды. В смоле также содержится механические примеси. Определение содержание корбоновых кислот из смолы проводили по методике Стадникова.
Для определения карбоновых кислот эфирный раствор смолы переливали в делительную воронку емкостью 500 мл и туда же приливали 40-50 см3 NaHCOз. После чего смесь 3-4 раза не слишком энергично встряхивали и давали отстоять в течнии 5 мин. Оставшихся нижний водный раствор натриевых солей органических кислот, сливали в колбу Эрленмейера емкостью 500 мл. Операцию извлечение карбоновых кислот повторялли 2 раза подобным же образом. Собранный от всех трех промывок содовой раствор экстрагировали серным кислотом. Эфирный слой возвращали в делительную воронку, а сам раствор осторожно обрабатывали 10% раствором серной кислоты. Промывали серным эфиром, отгоняли эфир на водяной бане.
Органические соединение, содержание в качестве функциональной группы корбоксил
° 11 ) носит название карбоновых кислот. В зависимости от характера радикала, с которым связана корбоксильная группа, различают кислоты предельные, непредельные, ароматические ии др. По числу имеющихся в молекуле корбоновых групп их подразделяют на односновные, двухосновные и т.д.
Как в случае других функции, природа радикала, число и взаимное положение корбоксильных групп оказывают определенное влияние на свойства кислот, но все же они в первую очередь определяются функциональной группой [4].
Расматривая строение корбоксильной группы он можно увидеть, что форамльно оно является комбинацией двух уже расмотренных функциональных групп-корбонильной и корбоксильной. Однако корбоксил не простая сумма двух упомянутых групп, это новая функция, со своими характерными свойствами, в которых ими отдаленно отражаются особенности «составных частей». Находяс в близком соседстве, группировки С=О и ОН друг на друга сильное взаимное влияние, общий харктер которого можно предвидеть на основании того, что нам уже известно о группах С=О и О-Н.
Так становится понятной важнейщая химическая особенность соединении, содержащий карбоксильную функцию, - проявление ими свойств кислот [5].
Экспериментальная часть Для получения соединений корбоновых кислот полученых из смол Узгенского угольного месторождения [3], предварительно сделали качественный и количественный анализ на карбоновых кислот (уксусная кислота).
1. Качественный анализ. а) Взаимодействие растворимых корбоновых кислот с гидрокорбонатом натрия приводит к выделению углекислого газа. Для этого берем 5 мл карбоновой кислоты, туда
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 7. №1. 2021
https://www.bulletennauki.com https://doi.org/10.33619/2414-2948/62
добавляем 0,5 г Na2CO3 бурно выделяется Узгенский газ, на газовую трубку опускаем на водный раствор гашенной извести, образуется мутный белый раствор.
1) Na2Co3+2HCOOH=2HCOONa+CO2Î+H2O
2) Ca(OH)2+CO2=CaCO3 + H2O
б) На карбоновые кислоты опускаем универсальный индикатор, который дает розовый цвет, лакмусовая бумага красный цвет, карбоновые кислоты являются кислотными свойствами.
2) Карбоновые кислоты также можно определить путем идентификации по температуре.
Для этого берем термостойкий стакан туда наливаем 50 мл карбоновой кислоты, ставим на плитку, который соединен терморегулятором ТКП-160-СЧ-М1, тогда увлажненный термометр показывает t пл — 16,75 0С, а температура кипения — t кип = 1180С.
2. Количественный анализ.
Для определения содержания карбоновых кислот титрование в неводных средах проводили с потенциометрическим методом с использованием в качестве индикаторного стеклянного электрода. В качестве электрода (для сравнения) применяли хлор серебряный электрод, и как электролитический мост, заполненный насыщенный раствор калия хлорида (это предотвращает попадание воды в титруемый раствор и возрастание электрического сопротивления моста в процессе титрования). Для эксперимента использовали универсальный рН метр ЭВ-74. Для проведения эксперимента сначала универсальный рН метр калибровали стандартными буферными раствором рН-1,65 и рН-9,18 при 200С температуре [6, 7].
Для анализа берем 25 мл исследуемой пробы и титрируем раствором NaOH до значения рН-8,1, т.е. значение рН метр должен показать рН-8,1, и напишем объем раствора, прошедший на титрование.
Обработка результатов Сделаем расчет по следующей формуле:
У1 • С • М
где VI — объем раствора гидроксида натрия прошедший на титрование, см3; С — точная концентрация раствора гидроксид натрия (№ОН) моль/дм3; Vo — объем пробы образца взятый на титрование (как правило 25 см3) см3; М — Молярная масса г/моль равная для уксусной кислоты (М1/2 СН3 СООН) = 60,50;
V1 • C • M 96 • 1,0 • 60,50 X1 = -=-—-= 232,32 г\л
Х7 =
Vo 25
98 • 1,0 • 60,50
25
= 237,16 г\л
95 • 1,0 • 60,50
=-25-= 229,9 г\л
Хср = 233,11 г\л
£1 ® |
¿Td^HZZ^H Тип лицензии СС: Attribution 4.0 International (СС Bh 4.0)
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.com
Т. 7. №1. 2021 https://doi.org/10.33619/2414-2948/62
1-й эксперимент. Получение ацетата натрия из карбоновых кислот. В пробирку наливаем 0,5 мл из полученных карбоновых кислот [3] и добавляем 0,5 мл 10% раствора гидроксида натрия (№ОН), тогда происходит реакция нейтрализации с легким образованием солей, т.е. замена кислотного водорода на металл.
О
//
СНз- с + NaOH ОН
СНз— С,
//
О
ч
н2о
ONa
Полученный раствор сушили в водяной бане после этого сушили в сушильном шкафе при температуре 110°С [8, 9].
Карбоновая кислота и их соли применяются в медицине для консервирования продукт, и краски для текстильных изделий.
2-й Эксперимент. Получение уксусно-этиловый эфир из карбоновых кислот из бурого угля Узгенского месторождения.
На колбу Вюрса с емкостью 100 мл наливаем 2,5 мл этиловый спирт. Добавляем 2,5 мл концентрированной серной кислоты (Н^04) Хорошо перемешивают, колбу отпускают на водяную баню, закрепляют капельную воронку и соединяют водяной холодильник для перегонки низко кипящих жидкостей, и аллонжи и коническая колба для получения жидкостей. Водяная баня нагревают до 1400С, через капельную воронку медленно капает 20 мл раствор этилового спирта и полученная карбоновая кислота [3] (1:1). Полученный жидкость (этиловый эфир) поступают на коническую колбу. Проверяем излишки карбоновой кислоты лакмусовой бумагой, добавляем раствор соды, чтобы получить чистый этиловый эфир, в водяной бане нагреваются при температуре 77-780С. Сделанный химический процесс называют реакцией этерификация.
,0
СН:
+СгН5ОН
H*so" > СН
зС^"
+н,0
ЮН О С2Н5
Уксусно-этиловый эфир применяются для получения мыла — синтетические моющие средства [9].
Для получения уксусно-этиловый эфир сделана следующая установка, представленная на Рисунке 1 и схема эксперимента — на Рисунке 2.
Рисунок 1. Лабороторная устоновка для получения уксусноэтилового эфира из карбоновых кислот: 1- водяная баня, (электроплитка), 2- колба Вюрца, водяная баня, 3-термометр, 4-капельная воронка, 5-холодильник, 6-аллонж, 7-коническая колба.
£) ® 1
¿Td^HZZ^H Тип лицензии СС: Attribution 4.0 International (СС Bit 4.0)
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 7. №1. 2021
https://www.bulletennauki.com https://doi.org/10.33619/2414-2948/62
Рисунок 2. Технологическая схема получения уксусноэтилового эфира из карбоновых кислот
Выводы:
1. Исследован и получен ацетат натрия из карбоновых кислот из угольной смолы Узгенского бурого угля, методом нейтрализации, сушили и получили кристаллы.
2. Выполнен качественный и количественный анализ по определению уксусной кислоты.
3. Получен уксусно-этиловый эфир из карбоновых кислот из смолы Узгенского бурого угля низкокипящим перегонным методом и экспериментально проверен избыток карбоновых кислот и азеотропных веществ. Выполнена повторная очистка полученных веществ и получен уксусноэтиловый эфир при температурном режиме 77-78°С.
Список литературы:
1. Тюнников Ю. Б. Получение из углей карбоновых кислот. Комплексная химия. Технология-переработка // Фундаментальные исследования. 2015. №9(3). С. 497-501.
2. Рокосов Н. Н., Рокосов Ю. В. Карбонове кислоты в битумоидах сапропелитов // Химия твердого топлива. 2012. №4. С. 15-22.
3. Осекова Г. А., Ташполотов Ы. Т., Ысманов Э. М. Исследование содержания карбоновых кислот в смоле узгенского угля // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №12. С. 242-245. https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/28
4. Ерыгев М. А. Кожевникова И. В. Особенности физико-химического исследования карбоновых кислот // Современные тенденции в науке и образовании. 2017. №4. С. 47-51.
5. Смит М. Органическая химия. М., 2020. 458 с.
6. Васильев В. П. Аналитическая химия. М.: Дрофа, 2002. 384 с.
7. Цитович И. К. Аналитическая химия. М.: Высшая школа, 1985. 319 с.
8. Понамарев С. В., Золотарев А. С., Сачинова Л. Г., Теренин В. И. Практикум по органической химии. М., 1999.
9. Исраилов И., Хакимов Ю. Р. Практикум по органической химии для товароведов, Ташкент. 1983. 208 с.
References:
1. Tyunnikov, Yu. B. (2015). Poluchenie iz uglei karbonovykh kislot. Kompleksnaya khimiya. Tekhnologiya-pererabotka. Fundamental'nye issledovaniya, 9(3). 497-501. (in Russian).
2. Rokosov, N. N., & Rokosov, Yu. V. (2012). Karbonove kisloty v bitumoidakh sapropelitov. Khimiya tverdogo topliva, (4). 15-22. (in Russian).
3. Osekova, G., Tashpolotov, Y., & Ysmanov, E. (2019). The Study of the Content of
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 7. №1. 2021
https://www.bulletennauki.com https://doi.org/10.33619/2414-2948/62
Carboxylic Acids in the Resin of Uzgen Coal. Bulletin of Science and Practice, 5(12), 242-245. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/28
4. Erygev, M. A. & Kozhevnikova, I. V. (2017). Osobennosti fiziko-khimicheskogo issledovaniya karbonovykh kislot. Sovremennye tendentsii v nauke i obrazovanii, (4). 47-51. (in Russian).
5. Smit, M. (2020). Organicheskaya khimiya. Moscow. (in Russian).
6. Vasil'ev, V. P. (2002). Analiticheskaya khimiya. Moscow. (in Russian).
7. Tsitovich, I. K. (1985). Analiticheskaya khimiya. Moscow. (in Russian).
8. Ponamarev, S. V., Zolotarev, A. S., Sachinova, L. G., & Terenin, V. I. (1999). Praktikum po organicheskoi khimii. Moscow. (in Russian).
9. Israilov, I., & Khakimov, Yu. R. (1983). Praktikum po organicheskoi khimii dlya tovarovedov, Tashkent. (in Russian).
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 27.11.2020 г. 02.12.2020 г.
Ссылка для цитирования:
Осекова Г. А., Ташполотов Ы. Исследование и получение соединений карбоновых кислот из cмол узгенских углей // Бюллетень науки и практики. 2021. Т. 7. №1. С. 305-310. https://doi.org/10.33619/2414-2948/62/32
Cite as (APA):
Osekova, G., & Tashpolotov, Y. (2021). Research and Obtaining Compounds of Carbonic Acids From Resins of Uzgen Coals. Bulletin of Science and Practice, 7(1), 305-310. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/62/32
