الإيثيلين

في الكيمياء اللاعضوية، الإيثرات هي مركبات بسيطة تحتوي على عنصر الأكسجين وعنصر آخر. وهناك العديد من أنواع الإيثرات في الكيمياء اللاعضوية، ومنها:

1- إيثر الإيثيلين: وهو الإيثر الأكثر استخداماً في الصناعة الكيميائية.

2- إيثر البروبيلين: وهو مادة كيميائية استخدمت في السابق كوسيط في صناعة البوليمرات.

3- إيثر الفينول: وهو إيثر مشتق من الفينول، ويستخدم في صناعة الكحول والأدوية.

4- إيثر الأمونياك: وهو إيثر يحتوي على الأمونياك، ويستخدم في صناعة المنظفات والصابون.

5- إيثر البوتيل: وهو إيثر مشتق من البوتان، ويستخدم في صناعة المذيبات والدهانات.

يستخدم الإيثيلين في الكيمياء اللاعضوية لتحضير مركبات كيميائية مختلفة ، مثل البوليمرات والأدوية والمواد المضافة للوقود. كما يستخدم الإيثيلين في عمليات التكسير الكيميائي لتحويل المواد الأكثر ثقلًا إلى مواد أخف وزنًا مثل البنزين والغاز الطبيعي المسال.

تختلف آلية التفاعل في الكيمياء اللاعضوية حسب نوعية المركبات المشاركة في التفاعل وشروط التفاعل، ولكن بشكل عام فإن التفاعل في الكيمياء اللاعضوية يتم عادة عن طريق إجراء تفاعلات كيميائية بين المعادلات الكيميائية والإكساءات بين المواد المشاركة. ويمكن وصف آلية التفاع في الكيمياء اللاعضوية بالتفاعلات التالية:
– تفاعل الاستبدال: يتم فيه تبديل إحدى المجموعات في جزيء المركب بمجموعة أخرى، ويمثل ذلك على سبيل المثال استبدال مجموعة الهيدروكسيل (-OH) بمجموعة الكلور (-Cl).
– تفاعل الإضافة: يتم فيه إضافة ذرة أو جزيء إلى المركب، مثل إضافة جزيء الهيدروجين (H2) إلى مركب الإيثيلين C2H4 لتكوين الإيثان C2H6.
– تفاعل الانتقال: يتم فيه انتقال جزيء من جزيء إلى آخر، مثل تفاعل الفونول – الثيوفونول/ثيوفينتات.
– التجلد: يتم فيه تحويل المركب إلى شكل مختلف دون تغيير الصيغة الكيميائية، مثل التبخر والتنكسر.

تتضمن متطلبات الكيمياء اللاعضوية في صناعة البلاستيك:

1- المواد الأساسية: أملاح البترول والغازات الطبيعية (الإيثان، البروبان، الإيثيلين، البوتادين، البيوتادين).

2- المحفزات: تستخدم لتحفيز التفاعلات الكيميائية، وتشمل السيليكا وأكسيد الألومنيوم وأكسيد التيتانيوم.

3- المذيبات: تستخدم للحد من لزوجة المواد الأساسية وسهولة تشكيلها، وتشمل الإيثانول والبنزين والتولوين.

4- المثبتات: تستخدم لتثبيت البوليمرات، وتشمل الستيريك والترافولين.

5- المضادات للتأكسد: تستخدم لمنع تفاعلات التأكسد التي تؤدي إلى تلف البوليمرات، وتشمل ثاني أكسيد التيتانيوم وروثينول ومشتقاته.

6- الملدنات: تستخدم لتعديل خصائص البوليمرات، وتشمل النايلون والبوليستر والاستيريك.

هناك العديد من التفاعلات اللاعضوية المستخدمة في الكيمياء الصناعية. بعض هذه التفاعلات تشمل:

1. تفاعلات التحويل الحمضي: مثل تفاعلات تحويل الكحول إلى أسترات أو الكاربوكسيلات إلى أملاح.

2. تفاعلات الأكسدة والاختزال: مثل تفاعلات تحويل الكحول إلى الكيتونات أو الألدهيدات.

3. تفاعلات البلمرة: مثل تفاعلات تحويل المونومرات إلى بولمرات ، مثل تفاعلات بلمرة الإيثيلين إلى بولي إيثيلين.

4. تفاعلات التحويل النيوكليوفيلي: مثل تفاعلات تحويل الهاليدات إلى الكحولات أو الأمينات.

5. تفاعلات التحويل الشيميائي: مثل تفاعلات تحويل الأمونيا إلى نترات الأمونيوم أو الأمونيوم إلى نتريت.

هذه مجرد بعض الأمثلة على التفاعلات اللاعضوية المستخدمة في الكيمياء الصناعية ، وهناك العديد من التفاعلات الأخرى التي يمكن استخدامها في مجالات مختلفة مثل تصنيع المواد الكيميائية ، والأدوية ، والبلاستيك ، والألوان ، وغيرها.

تصنف الأسس العضوية في الكيمياء اللاعضوية إلى عدة فئات رئيسية وهي:

1. الألكانات: تشمل المركبات التي تحتوي على سلاسل كربونية متصلة بروابط أحادية (روابط تساهمية) فقط. مثال على ذلك الإيثان والبوتان.

2. الألكينات: تشمل المركبات التي تحتوي على سلاسل كربونية متصلة بروابط ثنائية (روابط مزدوجة) فقط. مثال على ذلك الإيثيلين والبوتيلين.

3. الألكايينات: تشمل المركبات التي تحتوي على سلاسل كربونية متصلة بروابط ثلاثية (روابط ثلاثية) فقط. مثال على ذلك الإيثاين والبوتاين.

4. الألكوهولات: تشمل المركبات التي تحتوي على مجموعة هيدروكسيل (-OH) مرتبطة بسلسلة كربونية. مثال على ذلك الإيثانول والميثانول.

5. الفينولات: تشمل المركبات التي تحتوي على مجموعة هيدروكسيل (-OH) مرتبطة بحلقة عطرية. مثال على ذلك الفينول.

6. الإسترات: تشمل المركبات التي تحتوي على مجموعة كربوكسيل (-COOH) مرتبطة بمجموعة ألكيل. مثال على ذلك الإثيل أستات.

7. الأمينات: تشمل المركبات التي تحتوي على مجموعة أمين (-NH2) مرتبطة بسلسلة كربونية. مثال على ذلك الأمونيا والميثيل أمين.

8. الأميدات: تشمل المركبات التي تحتوي على مجموعة كربوكساميد (-CONH2) مرتبطة بسلسلة كربونية. مثال على ذلك الأسيتاميد.

هذه فقط بعض الفئات الرئيسية للأسس العضوية في الكيمياء اللاعضوية، وهناك العديد من الفئات الأخرى التي يمكن أن تصنف الأسس العضوية فيها.

الألكينات هي مركبات عضوية غير مشبعة تحتوي على رابطة ثنائية (C=C) بين ذرتي الكربون في السلسلة الكربونية. وتسمى الألكينات أيضًا الأولفينات، وتكون لها الصيغة العامة CnH2n. يعتبر الإيثيلين أحد الألكينات الأساسية، حيث يتألف من ذرتي كربون متصلتين برابطة ثنائية. وتشمل الأمثلة الشائعة للألكينات الميثيلين، البروبيلين، البوتيلين، الهيكسان، والأوكتين. تتميز الألكينات بتفاعلاتها مع الإضافات والبلمرة والتكسير ، وتستخدم في العديد من المجالات الصناعية مثل إنتاج البلاستيك والمطاط والصبغيات والعطور.

تستخدم المركبات العضوية في الصناعة في الكيمياء اللاعضوية بشكل واسع ومتنوع، وتشمل بعض الاستعمالات المهمة الآتية:

1- إنتاج البلاستيك: تعتبر المركبات العضوية أحد المكونات الرئيسية في إنتاج البلاستيك، حيث تتم إضافة المركبات العضوية مثل الإيثيلين لتصلب المادة.

2- إنتاج الصباغ: تستخدم المركبات العضوية في إنتاج الصباغ، حيث تعتبر المادة المساهمة الرئيسية في تحديد اللون والظلال المختلفة للدرجات والأقمشة المختلفة.

3- إنتاج الأدوية: تستخدم المركبات العضوية في إنتاج العديد من الأدوية المختلفة، وتحديدًا الهيدروكربونات الحلقية والميثيلات الأكسجيني.

4- إنتاج المواد الحافظة: تستخدم المركبات العضوية في إنتاج المواد الحافظة الغذائية المختلفة، وتستخدم المركبات التي تحتوي على الكبريت والنتروجين.

5- صناعة المنظفات: تستخدم المركبات العضوية في صناعة المنظفات المختلفة، حيث تعتمد على مجموعة متنوعة من الكحول والإسترات والمواد الأخرى لتحقيق النظافة.

هناك عدة طرق لإنتاج البوليمرات المنخفضة الكثافة، ومن بينها:

1- البلمرة الحرة Free Radical Polymerization: وتتم هذه العملية عن طريق إضافة مادة مبادلة كاشفة الأكسجين Oxygen Scavenger لإزالة الأكسجين من المحلول. يتم إضافة المحفز الذي يبدأ في تفكيك المستحلب ، وقد يشمل هذا المحفز التعرض للحرارة أو الإشعاع أو مادة كيميائية. ومن الممكن استخدام الضغط العالي والحرارة العالية (HDPE) لإيجاد الحرية الكافية لإنتاج البلمرة

2- البلمرة بواسطة سبيل الحادي الأيونياتية: ويتضمن إنتاج داخلية لكاثيون مثبت على ملح أنيونية، مما يؤدي إلى إطلاق حاد للبوليمر.

3- إنتاج بوليمر الإيثيلين من سبيكة كاتيونية: يتضمن هذا الإجراء إنتاج سبيكة الكاثيون بشكل متزامن مع بلمرة الإيثيلين.

4- بلمرة تفاعلية متراصة: وتتم هذه العملية عن طريق إضافة تبادل السكري لعمليات نشطة أخرى من خلال إضافة مادة محفزة للرؤوس المنبعثة.

5- بلمرة الإيثيلين الحرج: وتتمثل هذه الطريقة في استخدام ضغط عالي وحرارة عالية مع حفاظ الإيثيلين على نقاوة عالية ودرجة حرارة منخفضة.

تركيب البوليمر يتكون من وحدات صغيرة متكررة يسمى بالمجموعة الوظيفية، حيث تتكون هذه الوحدات من عدة مونومرات (مثلاً الإيثيلين والبروبيلين والستايرين والفينول والإسيتيلين) وتربط هذه المونومرات معاً بواسطة روابط تسمى الرابط الكيميائي. تتكون البوليمرات عادةً من سلاسل طويلة ومتناسقة من المونومرات المتكررة، وهذا يجعلها قوية ودائمة.