Hemijska formulaacetil ferocen prahje C12H12FeO, sa molekulskom težinom od približno 228,07 g/mol (specifične vrijednosti mogu neznatno varirati ovisno o različitim podacima, kao što je 228,068 g/mol). Njegov CAS registracioni broj je 1271-55-2, a EINECS broj je 215-043-2. Imajući neku aromatičnost sličnu benzenu, skloniji je reakcijama elektrofilne supstitucije od benzena, kao što je Fride l-Craftsova reakcija. Međutim, njegova osjetljivost na oksidaciju ograničava njegovu primjenu u sintezi. Reakcija ferocena obično zahtijeva izolaciju od zraka i direktno se priprema kemijskom reakcijom između anhidrida octene kiseline i ferocena. Na sobnoj temperaturi i pritisku, postoji u čvrstom obliku i izgleda kao svetlo narandžasti igličasti ili kristalni prah. Ova živopisna boja ne samo da olakšava identifikaciju, već i odražava jedinstvenu elektronsku strukturu i hemijsku vezu unutar njenih molekula. Rastvorljivost u vodi je izuzetno niska, gotovo nerastvorljiva u vodi. Međutim, može biti slabo rastvorljiv u određenim organskim rastvaračima, kao što su alkoholi. Ova razlika u rastvorljivosti je od velikog značaja za njenu primenu u različitim oblastima. Na primjer, kada se pripremaju otopine za posebne namjene, mogu se odabrati odgovarajuća otapala kako bi se poboljšala njihova rastvorljivost i stabilnost. Kao važno organsko jedinjenje metala, koristi se kao amortizer za benzin, apsorber za ultraljubičasto zračenje i aditiv za raketno gorivo.
|
|
|
|
|
CF |
C12H12FeO |
|
EM |
228 |
|
MW |
228 |
|
m/z |
228 (100.0%), 229 (13.0%), 226 (6.4%), 229 (2.3%) |
|
EA |
C, 63,20; H, 5,30; Fe, 24,49; O, 7.01 |
Synthesis ofacetil ferocen prah: Dodajte 1g ferocena i 10ml anhidrida sirćetne kiseline u tikvicu sa okruglim dnom od 50ml i polako dodajte 2ml 85% fosforne kiseline koristeći kapaljku pod oscilacijom. Nakon dodavanja sastojaka, zatvorite otvor boce cevčicom za sušenje koja sadrži bezvodni kalcijum hlorid, zagrevajte u ključaloj vodenoj kupelji 10 minuta, a sastojke povremeno dodajte i protresite. Sipajte reaktante u čašu od 400 ml koja sadrži 40 g usitnjenog leda, isperite tikvicu sa 10 ml hladne vode i dodajte rastvor za ispiranje u čašu. Dodajte čvrsti natrijum bikarbonat u serijama uz mešanje dok rastvor ne postane neutralan (da biste izbegli prelivanje rastvora i višak natrijum bikarbonata). Neutralizirane reaktante ohladite u ledenoj kupelji 15 minuta, filtrirajte i sakupite odvojenu narandžastu čvrstu supstancu, isperite dva puta sa po 40 ml ledene vode svaki put, osušite i osušite na zraku.
Konkretni koraci su sljedeći:
Priprema materijala: Precizno izmeriti 1 g ferocena (C10H10Fe, MW ≈ 186,04 g/mol) i izmeriti 10 ml anhidrida sirćetne kiseline (CH3COOCOCH3, MW ≈ 102,09 g/ml). U međuvremenu pripremite 2 ml 85% rastvora fosforne kiseline (H3PO4) za katalitičku reakciju.
Pažnja: Sve radnje treba obavljati u dimovodnoj komori i nositi odgovarajuću ličnu zaštitnu opremu (kao što su zaštitne naočare, laboratorijski mantili, rukavice, itd.).
Pomiješani reaktanti: Dodati ferocen i anhidrid sirćetne kiseline u suhu tikvicu sa okruglim dnom od 50 ml, lagano promiješati magnetnom miješalicom da se ravnomjerno pomiješa. Ovaj korak je uglavnom fizički proces miješanja i ne uključuje kemijske jednadžbe.
Dodajte katalizator: Polako dodajte 2 ml 85% rastvora fosforne kiseline uz neprekidno mešanje pomoću kapaljke. Fosforna kiselina, kao katalizator, može potaknuti reakciju adicije acetilnih grupa na ferocen. Ne postoji direktna hemijska jednadžba za ovaj korak, ali dodavanje katalizatora mijenja energetsku barijeru reakcionog puta.
Reakcija zagrijavanja: Stavite tikvicu s okruglim dnom u kipuću vodenu kupelj i zagrijte je na temperaturi blizu 100 stepeni C. Zagrijavanje podstiče kretanje i učestalost sudara molekula reaktanta, čime se ubrzava reakcija acetilacije acetilnih grupa na ferocenu. Ova reakcija je tipična Friedel Craftsova reakcija acilacije, a njen opći oblik se može izraziti kao:
R-Fe+CH3COOOCH3+H3PO4 → R-Fe-COOCH3+CH3COOH
Među njima, R predstavlja preostali dio ferocena (tj. C9H9-). Međutim, treba napomenuti da zbog prisutnosti dvije ciklopentadienil grupe u ferocenu, stvarna reakcija može biti složenija, uključujući dodavanje dvije acetil grupe ili selektivnu reakciju jedne ciklopentadienil grupe. Međutim, da bismo pojednostavili objašnjenje, pretpostavljamo da je samo jedna acetilna grupa dodana ferocenu.
Osim toga, treba napomenuti da fosforna kiselina ovdje ne djeluje samo kao katalizator, već može također sudjelovati u formiranju međuproizvoda, ali je specifični mehanizam složen i obično nije detaljan.
Reakcija gašenja: Reakcionu smjesu brzo sipajte u čašu koja sadrži drobljeni led da ugasite reakciju i snizite temperaturu. Ovaj korak uglavnom koristi mješavinu ledene vode da apsorbira toplinu oslobođenu iz reakcije i razrijedi reakcijsku smjesu kako bi se olakšalo rukovanje.
Neutralizacija i pranje: Polako dodajte čvrsti natrijum bikarbonat (NaHCO3) uz mešanje da neutrališete preostale kisele supstance (kao što su sirćetna kiselina i fosforna kiselina) u reakciji. Glavna jednadžba reakcije za ovaj korak je reakcija kiselo-bazne neutralizacije:
CH3COOH+NaHCO3 → CH3COONa+H2O+CO2↑
H3PO4 + 3NaHCO3 → Na3PO4 + 3H2O + 3CO2
Uz dodatak natrijum bikarbonata, otopina postepeno postaje neutralna i prati se pH test trakama ili pH metrima.
Filtriranje i ispiranje: Neutraliziranu smjesu stavite u ledenu kupelj i ohladite neko vrijeme da se čvrsti acetilferocen potpuno istaloži. Zatim sakupite čvrsti proizvod filtracijom i dvaput ga isperite ledenom vodom kako bi se uklonile nečistoće vezane za čvrstu površinu. Proces pranja nema direktnu hemijsku jednačinu, ali je važan korak u prečišćavanju proizvoda.
Sušenje: Opranu čvrstu supstancu acetilferocena stavite u pećnicu i osušite je do konstantne težine na odgovarajućoj temperaturi. Temperatura sušenja treba da bude niža od tačke topljenja kako bi se izbeglo topljenje ili raspadanje čvrste supstance. Glavno uklanjanje tokom procesa sušenja je vlaga na čvrstoj površini, koja ne uključuje hemijske reakcije.
Čuvanje: Osušeni čvrsti acetilferocen stavite u zatvorenu posudu i čuvajte na hladnom, suvom i tamnom mestu. Izbjegavajte kontakt sa oksidansima, jakim kiselinama, jakim bazama i drugim supstancama kako biste spriječili njihovo propadanje ili opasne reakcije.
acetil ferocen prah, kao važno organsko jedinjenje metala, igra ključnu ulogu u raketnom gorivu.
1. Akcelerator za proces čvrstog sagorevanja rakete
Mehanizam djelovanja:
Kao akcelerator za čvrsto raketno gorivo, on uglavnom promoviše reakciju sagorevanja goriva kroz svoja jedinstvena hemijska svojstva. U raketnim motorima, čvrsto gorivo se miješa sa oksidantom i pali kroz uređaj za paljenje kako bi se pokrenulo sagorijevanje. Može smanjiti energiju aktivacije sagorevanja goriva, čineći reakciju sagorevanja lakšom za izvođenje, čime se poboljšava brzina sagorevanja i efikasnost. Osim toga, može poboljšati stabilnost sagorijevanja goriva i smanjiti fluktuacije i nestabilnost tokom procesa sagorijevanja.
Primjer primjene:
U čvrstim raketnim motorima, često se dodaje formulacijama goriva radi optimizacije performansi sagorevanja. Preciznom kontrolom količine dodavanja može se postići precizno podešavanje brzine sagorevanja kako bi se ispunili različiti zahtevi tokom leta rakete. Na primjer, u početnoj fazi lansiranja rakete, potreban je veći potisak da bi se savladala Zemljina gravitacija, a količina dodane tvari može se povećati kako bi se poboljšala brzina sagorijevanja; Nakon stabilnog leta, količina aditiva se može na odgovarajući način smanjiti kako bi se održalo stabilno stanje sagorijevanja.
2. Poboljšati performanse sagorevanja raketnog goriva
Promovirajte potpuno sagorijevanje:
Može promovirati potpunu reakciju između zapaljivih komponenti kao što su ugljikovodici u raketnom gorivu i oksidansi, smanjujući stvaranje produkata nepotpunog izgaranja. Ovo ne samo da može poboljšati stopu iskorišćenja goriva i performanse potiska raketa, već i smanjiti emisiju štetnih materija koje nastaju tokom sagorevanja i smanjiti zagađenje životne sredine.
Povećajte kalorijsku vrijednost:
Ubrzavanjem reakcija sagorevanja i poboljšanjem efikasnosti sagorevanja, pomaže da se poveća ukupna kalorična vrednost raketnog goriva. Kalorična vrijednost je količina energije koja se oslobađa tokom sagorijevanja goriva, a za rakete, veća kalorijska vrijednost znači jači potisak i veći domet.
Povećajte stabilnost:
Raketno gorivo treba da održi određeni stepen stabilnosti tokom sagorevanja kako bi se izbegle opasne situacije kao što su eksplozije. Može poboljšati stabilnost sagorijevanja goriva, smanjiti fluktuacije i nestabilnost tokom procesa sagorijevanja, čime se povećava sigurnost i pouzdanost raketnih motora.
3. Kao aditiv za poboljšanje kvaliteta goriva
Poboljšajte likvidnost:
U čvrstom raketnom gorivu, može se koristiti kao aditiv za poboljšanje protočnosti goriva. Dobra fluidnost pomaže da se gorivo ravnomjerno rasporedi i brzo sagorijeva u komori za sagorijevanje, čime se poboljšava efikasnost sagorijevanja i učinak potiska.
Povećati gustinu:
Povećanjem gustine goriva može se poboljšati masa goriva po jedinici zapremine, čime se povećava potisak rakete. Kao jedinjenje visoke gustine, može u određenoj mjeri povećati gustinu i gustoću energije goriva.
Smanjite koksovanje i taloženje ugljika:
U okruženjima sa sagorevanjem pri visokim temperaturama i visokim pritiskom, gorivo je sklono koksovanju i taloženju ugljenika, što može uticati na efikasnost sagorevanja i performanse motora. Može suzbiti stvaranje koksovanja i naslaga ugljika, održati čistoću i glatkoću komore za sagorijevanje, a time i produžiti vijek trajanja motora.
Gvožđe, kao ključni aditiv u raketnom gorivu, ima pozitivan uticaj na performanse potiska, stabilnost i sigurnost raketa kroz različite načine kao što su promicanje reakcija sagorevanja, poboljšanje performansi sagorevanja i poboljšanje kvaliteta goriva. Kontinuiranim razvojem vazduhoplovne tehnologije povećavaju se i zahtjevi za performansama raketnih goriva, a istraživanje i primjena aditiva visokih performansi sve će se više cijeniti. U budućnosti, uz kontinuiranu pojavu novih materijala i tehnologija, izgledi za primjenu acetil ferocena u oblasti raketnog goriva bit će još širi.
Melting point 81-83 ° C (lit.), Boiling point 160-163 ° C (3.0004 mmHg), Density >1 g/cm3 (20 stepeni), Tačka paljenja 160-163 stepen c/4mm, Zapečaćeno na suvom, sobnoj temperaturi, Potreban oblik kao kristalni prah, Boja narandžasta, Rastvorljivost u vodi, Stabilno Nekompatibilno sa jakim oksidantima, redukcionim agensima, jake kiseline, jake baze. Simbol opasnosti (GHS), GHS06, Riječ upozorenja opasnost, Opis opasnosti h310-h300, Mjere opreza p264-p301+p310-p262-p280h-p 301+p310a-p321-p405-p501a, znak opasne robe t+, šifra kategorije opasnosti 28, Sigurnosna uputstva 28-36/37-45-28a-1 , Transport opasnih materija br. UN 2811 6.1/pg 2, WGK Njemačka 3, RTECS br. ob3700000, F 10, TSCA Da, klasa opasnosti 6.1, grupa pakovanja II
Istorija otkrićaacetil ferocen prahe: otkriće ferocena je čisto slučajno. Godine 1951, Pauson i Kealy sa Univerziteta Duke tretirali su željezni hlorid ciklopentadienil magnezijum bromidom da bi pokušali da dobiju fulvalen, proizvod oksidativnog spajanja diena, ali su neočekivano dobili vrlo stabilnu narandžastu čvrstu supstancu. U to vrijeme su vjerovali da struktura ferocena nije sendvič, a njegovu stabilnost pripisivali su aromatičnom ciklopentadienil anionu. U isto vrijeme, Miller, Tebboth i Tremaine su također dobili narandžastu čvrstu supstancu propuštanjem mješavine ciklopentadiena i dušika kroz redukcijski željezni katalizator.
Robertburns Woodward, Jeffrey Wilkinson i Ernst Otto Fischer otkrili su sendvič strukturu samog ferocena, a potonji su također počeli sintetizirati nikl i kobalt ferocen na ovoj osnovi. Rezultati NMR i rendgenske kristalografije također su potvrdili sendvič strukturu ferocena. Otkriće ferocena pokrenulo je hemiju mnogih π kompleksa između ciklopentadienila i prijelaznih metala, a također je otvorilo novu zavjesu za organometalnu hemiju.
Godine 1973. Ernst Otto Fischer sa Univerziteta u Minhenu i Sir Jeffrey Wilkinson sa Imperial College London dobili su Nobelovu nagradu za hemiju za njihov izuzetan doprinos u oblasti organometalne hemije.
Popularni tagovi: acetil ferocen prah kas 1271-55-2, dobavljači, proizvođači, fabrika, veleprodaja, kupovina, cijena, rasuti, na prodaju