التوليف الكيميائي

التوليف الكيميائي بناء المجمع مركبات كيميائية من أبسط. إنها العملية التي يتم من خلالها الحصول على العديد من المواد المهمة للحياة اليومية. يتم تطبيقه على جميع أنواع المواد الكيميائية مجمعات سكنية ، ولكن معظم التوليفات من جزيئات عضوية.

يصنع الكيميائيون المركبات الكيميائية التي تحدث في الطبيعة من أجل اكتساب فهم أفضل لهياكلها. يمكّن التخليق أيضًا الكيميائيين من إنتاج مركبات لا تتشكل بشكل طبيعي لأغراض البحث. في الصناعة ، يستخدم التوليف لصنع منتجات بكميات كبيرة.



تتكون المركبات الكيميائية من ذرات من عناصر مختلفة ، مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية. عادة ما ينطوي التركيب الكيميائي على كسر الروابط الموجودة وتشكيل روابط جديدة. قد يتضمن تخليق جزيء معقد عددًا كبيرًا من التفاعلات الفردية التي تؤدي في تسلسل من مواد البدء المتاحة إلى المنتج النهائي المطلوب. تتضمن كل خطوة عادةً تفاعلًا عند رابطة كيميائية واحدة فقط في الجزيء.



عند التخطيط لمسار التخليق الكيميائي ، عادة ما يتخيل الكيميائيون المنتج النهائي ويعملون إلى الوراء نحو مركبات أبسط بشكل متزايد. بالنسبة للعديد من المركبات ، من الممكن إنشاء لبديل اصطناعي الطرق. تعتمد العوامل المستخدمة فعليًا على العديد من العوامل ، مثل التكلفة وتوافر مواد البدء ، وكمية الطاقة اللازمة لجعل التفاعل يتقدم بمعدل مرضٍ ، وتكلفة فصل المنتجات النهائية وتنقيتها. علاوة على ذلك ، تساعد معرفة آلية التفاعل ووظيفة التركيب الكيميائي (أو سلوك المجموعات الوظيفية) على التحديد الدقيق للمسار الأكثر تفضيلًا والذي يؤدي إلى منتج التفاعل المطلوب.

الهدف من التخطيط للتوليف الكيميائي هو إيجاد تفاعلات تؤثر على جزء واحد فقط من الجزيء ، مع ترك الأجزاء الأخرى دون تغيير. الهدف الآخر هو إنتاج عوائد عالية من المنتج المطلوب في أقصر وقت ممكن. في كثير من الأحيان ، تتنافس التفاعلات في التوليف ، مما يقلل من عائد المنتج المطلوب. يمكن أن تؤدي المنافسة أيضًا إلى تكوين منتجات جانبية يصعب فصلها عن المنتجات الرئيسية. في بعض التركيبات الصناعية ، يمكن أن يكون تكوين المنتج الثانوي موضع ترحيب إذا كانت المنتجات الثانوية مفيدة تجاريًا. يعتبر ثنائي إيثيل الأثير ، على سبيل المثال ، منتجًا ثانويًا لتخليق واسع النطاق للإيثانول (كحول الإيثيل) من الإيثيلين. كل من الكحول و الأثير ذات قيمة ويمكن فصلها بسهولة.



كيف تعمل مكبس الحفر

التفاعلات التي تدخل في التوليفات الكيميائية عادة ، ولكن ليس دائمًا ، تشتمل على مادتين مختلفتين على الأقل. ستتغير بعض الجزيئات إلى جزيئات أخرى فقط تحت تأثير الحرارة ، على سبيل المثال ، بينما يتفاعل البعض الآخر عند التعرض للإشعاع (مثل الضوء فوق البنفسجي) أو التيار الكهربائي . ومع ذلك ، عندما تتفاعل مادتان مختلفتان أو أكثر ، يجب تقريبهما من بعضهما البعض. يتم ذلك عادةً عن طريق إجراء التوليفات مع العناصر أو المركبات في حالتها السائلة أو الغازية. عندما تكون المواد المتفاعلة مواد صلبة غير متطايرة ، يتم إجراء التفاعل غالبًا في محلول.

كم عمر زوجة دونالد ترامب

يزيد معدل التفاعل الكيميائي بشكل عام مع زيادة درجة الحرارة ؛ وبالتالي ، غالبًا ما يتم إجراء التوليفات الكيميائية في درجات حرارة مرتفعة. التوليف الصناعي لـ حمض النيتريك من الأمونيا والأكسجين ، على سبيل المثال ، عند حوالي 900 درجة مئوية (1650 درجة فهرنهايت). في كثير من الأحيان ، سيزيد التسخين من معدل التفاعل بشكل غير كافٍ أو أن عدم استقرار واحد أو أكثر من المواد المتفاعلة يمنع التطبيق. في حالات كهذه المحفزات يتم استخدام - المواد التي تسرع أو تبطئ التفاعل. تتضمن معظم العمليات الصناعية استخدام المحفزات.

تتفاعل بعض المواد بسرعة وعنف لدرجة أن التحكم الدقيق في الظروف فقط سيؤدي إلى المنتج المطلوب. عندما يتم تصنيع غاز الإيثيلين إلى البولي إيثيلين ، وهو أحد أكثر أنواع البلاستيك شيوعًا ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. إذا لم يتم التحكم في هذا الإطلاق بطريقة ما - على سبيل المثال ، عن طريق تبريد وعاء المفاعل - تتحلل جزيئات الإيثيلين إلى الكربون والهيدروجين.



تم تطوير العديد من التقنيات لفصل منتجات التخليق الكيميائي. هذه غالبا ما تنطوي على تغيير المرحلة. على سبيل المثال ، قد لا يذوب ناتج تفاعل تخليقي في مذيب معين ، بينما تنحل المواد الأولية. في هذه الحالة ، سوف يترسب المنتج كمادة صلبة ويمكن فصله عن الخليط بالترشيح. بدلاً من ذلك ، إذا كانت كل من مواد البداية والمنتجات متطايرة ، فقد يكون من الممكن فصلها عن طريق التقطير.

تفسح بعض التركيبات الكيميائية نفسها بسهولة لاستخدام التقنيات الآلية. على سبيل المثال ، تُستخدم أجهزة تصنيع الحمض النووي الأوتوماتيكية (حمض الديوكسي ريبونوكليك) على نطاق واسع لإنتاج تسلسلات بروتينية محددة.