Referat la : ChimieElev: Guran-Cozariuc Radu AndreiColegiul Naional Ecaterina TeodoroiuTitlu: Metanolul

Profesor ndrumtor:

Dan Ioan Dragomir Talab

Metanolul

Metanoluleste unalcoolcare se sintetizeaz prin substituirea n molecula demetana unui atom dehidrogencu o grupare- OH(hidroxilic) si in natura se intalneste n plante ca:bumbacul,brnca-ursului, ierburi sau semine care conin uleiuri eterice.

Metanolul mai poate fi obinut prin fermentarea siropului produs dinsfecla de zahr. n procesele defermentarea fructelor se poate forma metanol prin descompunereapectinelor. Consumul de metanol poate produce intoxicaii grave, acesta poate lua natere prin distilarea fracionat n mod particular a alcoolului.

Scurt istoric

In procesul demblsmare,egipteniidinAntichitateutilizau un amestec de substane, printre care i metanolul, care era obinut prinpirolizalemnului. ns metanolul pur a fost pentru prima dat izolat n 1661 de ctreRobert Boylecare l-a obinut prindistilarea

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Boxus&action=edit&redlink=1" \o "Boxus pagin inexistent" \t "_parent" boxusului.

Substana a devenit ulterior cunosczt sub denumirea de spirt pirozilic.

n 1834 chimitii franceziJean-Baptiste DumasiEugene Peligoti-au determinat compoziia elemental. Aceti oameni de tiin au fost cei care au introdus cuvntul metil n chimia organic, termen format cu ajutorul etinoamelor greceti methy (nsemnnd vin) i hl (nsemnnd lemn). Prin aceast alturare se dorea ca s se denumeasc compusul ca alcool extras din lemn, ns formularea conine erori, fiind greit utilizarea cuvntului methy pentru traducerea lui bois din francez. Atfel, termenul metil a fost ntrebuinat pentru a denumi alcoolul metilic, care a fost prescurtat la metanol n 1892 de ctreIUPAC.Sufixul-ic a fost folosit din acel moment pentru a denumisubstanele organicece conincarbon.

In 1923 chimitii germani Alwin Mittasch i Mathias Pier, ce erau angajati aiBASF, au pus bazele unei tehnologii care transformagazul de

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Gaz_de_sintez%C4%83&action=edit&redlink=1" \o "Gaz de sintez pagin inexistent" \t "_parent" sintez(un amestec ntremonoxid de carbon,dioxid de

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Dioxid_de_carbon" \t "_parent" carbonihidrogen) n metanol. Invenia a fost patentat la 12 ianuarie 1926. Acest proces era realizat n prezena unorcatalizatoride oxid de magneziu sau de crom i era realizat n condiii de presiune cuprins ntre 50 i 220atmi o temperatur mai mare de 450C..n 1924 erau procesate peste trei milioane detonede lemn, din care se obinea o cantitate de aproximativ 30 000 de tone de metanol la nivel mondial, procesul avnd o eficacitate de aproape 70%.

A. Mittasch i C. Schneider au sintetizat metanol n 1913, ns tehnica utilizat de acetia nu a avut un impact comercial. DupPrimul rzboi

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Primul_r%C4%83zboi_mondial" \o "Primul rzboi mondial" \t "_parent" mondial, echipa de la BASF s-a axat n special pe dezvoltarea cu succes a unui proces de obinere a acestui alcool, dup ce M. Pier s-a alturat companiei. El a produs metanol n februarie 1923 cu o bun selectivitate la o presiune de 1 000 debariutiliznd cromatul dezincpe post de catalizator.

n anii 1940 s-a pus bazele procesului de obinere a metanolului la presiune joas de ctreICI, prima exploatare realizndu-se laBillinghamn 1966.Compusul a fost utilizat pe post decombustibilpentru maini n timpul crizei de petrol din anii 1970 datorit costurilor sczute, produciei ridicate i a efectului mai puinpoluant. Pn la mijlocul anilor 1990, peste 20 000 de vehicule cu combustibil flexibil ce foloseau fie metanol fiebenzinpe post de carburant existau n Statele Unite. n Europa, cantiti mici de metanol erau amestecate cu benzin , fapt realizat ntre anii 1980 pn la mijlocul anilor 1990. Productorii au ncetat fabricarea acestor vehicule la sfritul anilor 1990, axndu-se pe cele ce funcioneaz cuetanol. n timp ce programul bazat pe motoare cu metanol a reprezentat un succes tehnologic, ridicarea preului acestui compus a sczut interesul pentru combustibilul cu metanol.

Metode de obtinere

1. Distilarealemnului(carbonizarea) se realizeaz industrial n cuptoare nchise, la o valoare a temperaturii de 500C, procentele de substane rezultate din lemnele uscate fiind: 15%gaze, 25%ap, 2% metanol, 6%acid acetic, 18% gudroane, 34%mangal, acetse valori variind n funcie de esena lemnului folosit i de modul cum a fost realizat distilarea. Gazele ivaporiirezultai sunt trecui ntr-o instalaie de condensare, de unde gazele necondensabile sunt separate. Cele au oputere

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Putere_calorific%C4%83" \t "_parent" calorificde 2000-3000 kcal/m3i pot fi ntrebuinate pentru nclzire a retortelor, a cazanelor cu abur, etc. Condensatul este format dinacid pirolignosi gudroane de lemn. Acidul pirolignos este un amestec de 8-10% acid acetic i omologi, 3& fracie alcoolic, 7% gudroane solubile i 80% ap.

ndeprtarea gudroanelor solubile de condensat se face prin distilare; acestea rmn ca reziduu pe vasele de distilare. Vaporii de acid pirolignos sunt trecui n vase ce coninlapte de var, unde acidul acetic este reinut sub form de acetat de calciu, iar restul produselor volatile (fracia alcoolic) se trece mai departe ncoloanele de fracionarepentru separarea componentelor. Fracia alcoolic are aproximativ urmtoarea compoziie: 65-70% metanol, 10-15%aceton, 10-15% acetat de metil, 1-3%acetaldehid, 0,5-1%alcool alilic. Fraciile de la nceputul distilrii celei alcoolice cum i cele de la sfrit sunt amestecate i comercializate sub denumirea de spirt denaturat

2. Obinerea din gazul de sintez

Materia prim - amestecul format dintr-o parteoxid de carboni dou pri dehidrogen(gazul de sintez) - este trecut subpresiuneade 200-300 atm i o temperatur de 300-400C, peste catalizatori (oxid de zincioxid de crom). Condiiile de reacie trebuie respectate deoarece materia prim, la alte valori ale parametrilor, se treansform nbenzine sintetice(procedeul Fischer-Tropsch). De asemenea, la presiuni i temperaturi mai ridicate, alturi de metanol se mai obinalcooli superiori, ndeosebialcool izobutilic.

Obinerea gazului de sintez prin conversiametanuluise poate realiza catalitic n prezena oxigenului, a vaporilor de ap i dioxid de carbon. Aburul favorizeaz trecerea oxidului de carbon n bioxid de carbon, iar n exces de acest compus,echilibrulse deplaseaz spre formare de CO2, o reacie puternic endoterm.

Gazul de sintez obinut, dup ce sunt ndeprtate urmele de CO2, ap i CH4netransformat, este comprimat la presiunea necesar i trimis la reactorul de sintez a metanului. Metanolul brut obinut trebuie eliberat de impuriti (gaze dizolvate,eter metilic, alcooli superiori, urme de acizi.

Proprietati

1. Structura

Moleculade metanol este alctuit dintr-unatomdecarbon, unul deoxigensi patru dehidrogen. Ca uniti structurale, are o gruparemetilce prezint o simterie trigonal i unahidroxil. Aceasta este constituit dintr-un atom de hidrogen i unul de oxigenhibridizatsp3ce are dou perechi deelectroniliberi. Unghiul dintre carbon, oxigen i atomul de hidrogen este de 108.9 , valoare apropiat de cea existent ntr-untetraedru(109.47 ), iar cel al gruprii metil este de 109 . Lungimea legturii dintre carbon i oxigen este de 1,43 , cea dintre carbon si oxigen este de 1,10 , iar cea dintre oxigen i hidrogen are o valoare mai mic (0,96 ), fapt datoratelectronegativitiiridicate a oxigenului.

Diferena de electronegativitate ntre carbon i oxigen i ntre hidrogen i oxigen determin existena unui deficit dedensitate electronicn jurul gruprii metil i n jurul atomilor de hidrogen i un surplus asociat perechilor de electroni liberi ai oxigenului. Rezult astfel unmoment de dipolmolecular ce are valoarea de 5,67 x 10-30cm(1,7Debye).

n starelichid, metanolul se prezint sub forma unor asociaii moleculare legate ntre ele prin intermediullegturilor de hidrogen, lucru indicat de valori mai mari ale punctelor de fierbe, de topire i aforelor de dispersie Londondect a altor substane cu acelai numr de electroni i cu o structur similar.[15]Rotaia n jurul legturii carbon-oxigen este restricionat. Totui, rezistena la rotaie a acesteia reprezint doar o treime din cea a dou grupri de metil (cum ar fi netan), avnd valoarea de 4,48 kJ / mol.

Proprietati Fizice

La temperatura camerei, metanolul este unlichidcu miros ptrunztor, eterat i estetoxic.Punctul de fierbereeste de 65 C, iar cel detopireeste de -97 C, formnd cristale incolore.Densitatean stare lichid este de 791 kg/m3, iarcldura

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=C%C4%83ldur%C4%83_de_vaporizare&action=edit&redlink=1" \o "Cldur de vaporizare pagin inexistent" \t "_parent" de vaporizareeste de 35278 kJ/kmol.La 25 C, presiunea vaporilor are valoarea de 126 mm Hg, cldura de combustie de 19,930 kj/kg i coeficientul de dipersie a lichidului de 1.65 x 10-9m2/sec.La 30 C,cldura latenteste de 1155 kj/kg,conductivitateatermic de 0,203 W/m

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Grad_Celsius" \o "Grad Celsius" \t "_parent" C,vscozitatealichidului de 0,521 cP, iar cea a vaporilor de 0,98 102cP.Cldura specifica vaporilor este de 1,47 kj/kg C, iar tensiunea de suprafa a lichidului de 2,18*102N/m.Se amestec cu apa n orice proporii.

n stare lichid metanolul este format din asociaii moleculare de forma (CH3-OH)xlegate ntre ele prin legturi de hidrogen, lucru datorat polaritii grupei hidroxil. n timp ce punctul de topire este aproape egal cu cel de clorurii de metilen, punctul de fierbere este relativ ridicat n comparaie cu aceast halogenur.energia de disocierea legturilor de hidrogen este de 20 kJ/mol. Metanolul cristalizeaz n sistemul decristal ortorombiccu parametrii a = 6,43 , b = 7,24 i C = 4.67 . Structura sa poate fi descris i ca unpolimerlegat prin puni de hidrogen. La o rcire semnificativ are loc o pliere a lanului de polimer ntr-un sistem decristal monoclinic. Este solubil nap(0,789) i n ali compui organici, cum ar fiacetonitril,benzen,cloroform,ciclopentan, metacrilat de metil i tetrahidrofuran.

Proprieti chimice

Polaritatea grupriihidroxildetermin amestecarea cu apa n orice proporii, fapt reflectat prin solubilitatea clorurii de calciu i a sulfatului de cupru n metanol. Alcoolul este de asemenea, solubil neter dietilic, nhidrocarburii muli ali solveni organici. Se amestec uor n grsimi vegetale i uleiuri. pKa-ul metanolului are o valoare de 16. n reacie cu acizi puternici, cum ar fiacidul

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Acid_sulfuric" \o "Acid sulfuric" \t "_parent" sulfuric, el se poate protona. Bazele puternice deprotoneaz molecula de alcool. Metanolul arde cu flacr albstruie folosind dioxid de carbon i ap. Poate fioxidatcuK2Cr2O7acid, dicromat de sodiu acid sau cupermangant de

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Permangant_de_potasiu&action=edit&redlink=1" \o "Permangant de potasiu pagin inexistent" \t "_parent" potasiupentru a formaformaldehid. Dac agentul de oxidare este n exces, atunci formaldehida se va oxida mai departe laacid formici mai apoi la dioxid de carbon i ap. O alt modalitate de a obine formaldehida este de a trece vaporii de alcool pestecuprunroit adus la 300C. Doi atomi de hidrogen sunt eliminai din fiecare molecul, obinndu-se i hidrogen gazos, realizndu-se astfel dehidrogenarea metanoulului. Alcoolul nu poate da reacii de dehidratare. n schimb, n reacie cuacidul sulfuricse formeaz dimetil sulfat. Formeaz cu acizii organiciesteri, iar cusodiuelibereaz hidrogen. Reaciile de substituie se pot realiza cupentaclorura

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Pentaclorur%C4%83_de_fosfor&action=edit&redlink=1" \o "Pentaclorur de fosfor pagin inexistent" \t "_parent" de fosforsau cu acidul clorhidric.Rspndire n natur

Metanolul este ntalnit in fructe, unde este produs de ctre metilestaraza prin atacul pectinei metoxilate,existand in concentratii diferite in functie de fruct.

Aplicaii practice

n industria chimic, metanolul servete ca materie prim sau ca furnizor de energie. Recuperarea sa necesit utilizarea unor compui de o puritate nalt. Alcoolul poate fi folosit pe post de combustibil, fiind posibil adugarea sa la carburanii convenionali sau utilizarea de metanol pur, fr sulf. n celulele de combustie reprezint un furnizor de hidrogen.

Materie prim

n 2003, n SUA i Canada, s-au obinut cinci milioane de tone de formaldehid n valoare de 1,5 miliarde de dolari americani, devenind a cincea important producie n Statele Unite. Substana este folosit pentru fabricarea de uree, fenol i melamin. Aproximativ 50% din totalul de formaldehid este consumat la fabricarea produselor din lemn. n 2005, China a fost cel mai mare productor mondial, avnd o capacitate de 11 milioane de tone.

Reactii ale metanolului

n 1970, compania Monsanto pune bazele unei linii tehnologice de producere a acidului acetic utiliznd pe post de catalizator cis[Rh(CO)2I2]i acid iodhidric. Procesul este eficient i la presiuni mici, decurgnd aproape fr obinere de produi secundari.

Rolul acidului iodhidric este de a forma iodura de metil, specie ce urmeaz a reaciona cu complexul de rodiu. n ciclul catalitic, are loc o adiie oxidativ a [Rh(CO)2I2]la iodura de metil, urmat de coordinarea i introducerea monoxidului de carbon n molecul, formndu-se un complex acil.

Apoi se elimin acidul iodhidric prin reducerea complexului. Iodura de acil este ulterior hidrolizat, obinndu-se acidul acetic.Prin modificarea condiiilor de reacie se poate obine anhidrida acetic pe aceeai linie de producie.

Metanol poate fi dehidorgenatt folosind catalizatori de cupru-dopat pentru a formaformiat de metil.

Prinesterificarese pot obine un numr mare de produse derivate.

Clormetanuleste unul dintre cei mai importani, fiind obinut la o scar mailarg datorit costurilor mai mici de producie ale acidului clorhidric.

Esterii metilici ai acizilor grai pot fi produi prin procesul de transesterificare convenional. Prin oxidare n dou etape ale p-xilenului se formeaz un terftalat de dimetil. Prin reacia metanoululi cuamoniacutiliznd pe post de catalizator un amestec de silicat de aluminiu i amine de metil se realizeaz un intermediar cu aplicaii pentru vopsele, medicamente i pesticide. Reaia alcoolului pezeoliide tipul ZSM-5 n metanol ce conduce la olefine gestioneaz procesul de producie a unor compui chimici cu caten mic cum ar fi eten, propen sau buten.

Utilizarile metanolului

Metanolul este folsit ca:

agent de denaturare pentru alcoolul provenit din cereale

antigel

solvent pentru cauciuc si diferite tipuri de lacuri

sinteza mai multor compusi organici.

Cand ajunge in interorul organismului uman, fie ca este inhalat sau baut, are o serie de caracteristici distructive asupra celulelor din corp. Metanolul este extrem de otravitor.

Metanolul se topeste la 97.8 grade Celsius, fierbe la 64.7 grade Celsius si are o gravitate specifica de 0.7915 la 20 de grade Celsius.