Все что нужно знать про глицерин.
Oct 18, 2017 · 6 min read
Что такое глицерин? Свойства, получение и применение глицерина.
Вкус глицерина напоминает глюкозу. Оба вещества — быстроусваиваемые источники энергии. Оба соединения природного происхождения.
Глицерин можно найти, к примеру, в сале. Впрочем, он входит во все жиры. Они, собственно, являются соединением глицерина с жирными кислотами. Последние известны потребителям под именем «Омега-3».
Все кислоты класса относятся к карбоновым, то есть содержат группу СООН. А вот чего нет в «Омега-3», так это ароматических связей. То есть, жирные кислоты относятся к алифатическим. Остается выяснить, что есть глицерин.
Что такое глицерин?
Глицерин относится к тр е хатомным спиртам. Так именуют органические соединения, в которых 3 группы НО. Они называются гидроксилами. В трехатомных спиртах каждый из них прикреплен к отдельному атому углерода.
«Пропан» — основной алкан. Алканами в химии именуют парафины. То есть, в основе глицерина лежит линейный углеводород с одними лишь простыми связями.
Какой глицерин внешне?
Бесцветный, вязкий. Консистенция напоминает сироп. Аромат отсутствует. О сладком вкусе говорилось. Из физических свойств остается указать хорошую растворимость в воде и гигроскопичность. Последнее свойство обозначает способность вещества впитывать атмосферную влагу. За счет нее он может увеличиваться в объеме на 40%.
Хоть глицерин трехатомный, его химические свойства типичны для одноатомных спиртов. Соединение горюче. При воспламенении глицерина выделяются углекислый газ и вода. Если же идет взаимодействие с активными металлами, выделяется водород.
Последний взрывоопасен при нагреве и контакте с кислородом. Тоже касается тринитроглицерина. Он получается в ходе реакции между глицерином и азотистой кислотой. Тринитроглицерин маслянист, более вязок, нежели предшественник.
Есть и еще одна качественная реакция. Ее проводят с порошком перманганата калия. Вещество насыпают горкой, смачивая парой капель глицерина . Раствор не годится. Нужен безводный спирт. С ним перманганат калия самовоспламеняется и горит фиолетовым. Огонь появляется примерно через минуту после смачивания порошка.
Реакция глицерина с перманганатом калия именуется вулканом Шееле. Взаимодействие названо по фамилии химика, впервые его проведшего. Карл Шееле сравнил реакционный процесс с извержением вулкана не только из-за огня, но и разлетающихся во все стороны «бомбочек».
Продукты реакции разбрасывает от резкого выброса тепла. Активно выделяется и водяной пар. Он похож на столбы дыма, исходящие от извергающихся вулканов.
Привычный в виде жидкости, глицерин бывает и твердым. Почему не видим такой глицерин в домашних условиях? Ответ: из-за комнатных температур.
Трехатомный спирт плавится уже при 16–17-ти градусах Цельсия. При этом, до температуры кипения далеко. Активное парообразование в глицерине начинается почти при 300-от градусах.
Уже упоминалось о Карле Шееле. Шведский химик открыл не только качественную реакцию глицерина с перманганатом калия, но и сам спирт. Произошло это в 1779-ом году. Химик нагревал оливковое масло с оксидом свинца.
Получился сладкий раствор. Шееле выпарил его. Осталась вязкая масса. Уже в начале 19-го века ее научились получать промышленным способом. Им пользуются до сих пор. Жиры омыляют гидроксидами.
Параллельно омылению жиров используют способ их обводнения. Определенное количество влаги при нагреве с жиром провоцирует его распад на жирные кислоты и глицерин. Остается лишь отделить спирт.
На реакцию уходит около 12-ти часов. Если конечный глицерин перегнать с паром, получится очищенный продукт. Его называют дистиллированным и допускают к приему внутрь.
Учитывая объемы производства в 21-ом веке, маски с глицерином и прочая продукция, могут содержать его искусственно синтезированную версию. Ее получают восстанавливая ацетон.
Сначала выходит изопропиловый спирт. От него отнимают воду. Получается глицерин, точнее, глицерол. Так синтетический спирт именуют на Западе, в частности, в Англии. В России отдельного названия нет.
Это смущает потребителей. В безопасности природного глицерина сомнений нет. Относительно пользы синтетики есть вопросы. В частности, утверждается, что спирт из ацетона вызывает аллергические реакции кожи.
Учитывая, что глицерин — частый компонент косметики, вопрос важен. Но, повторимся, на упаковках средств российского производства не указывается природа глицерина. Проще приобретать зарубежные крема да маски. Итак, начнем обсуждение применения спирта со сферы косметологии.
Глицерин имеет важное и обширное значение в технике. Обрабатывая смесью дымящейся азотной и крепкой серной кислот его превращают в эфир азотной кислоты С3 Н 5(NO3)2, называемый нитроглицерином, который обладает чрезвычайно сильными взрывчатыми свойствами и поэтому входит в состав различных взрывчатых веществ, особенно динамита (см.), находящих огромное применение в различных областях промышленности, особенно в горнозаводском деле.
Кроме того, глицерин употребляется в силу своих гигроскопических свойств в качестве прибавки к таким веществам, которые нужно предохранить от высыхания: отсюда обширное применение его в мыловаренном производстве от прибавления его к мылу, последнее долго не сохнет и остается мягким. С этой же целью он прибавляется к скульптурной глине, и ради этого же в растворе его мочат в некоторых случаях кожи при их дублении.
Далее, он употребляется для сдабривания вина, пива, уксуса, ликеров и разных консервов, которым он придает сладкий вкус и предохраняет от скисания. Большое количество его идет для приготовления разных косметиков, смазывания частей машин (особенно часов), приготовления протрав для некоторых красок и т.д.
Глицерин для лица, рук, тела применяется в качестве увлажняющего компонента. Помните о гигроскопичности спирта? Вбирая влагу из атмосферы, он сосредотачивает ее у поверхности кожи.
Клетки с легкостью захватывают воду. В итоге, кожа гладкая, увлажненная, упругая. Не секрет, что вода — основной компонент клеток, в том числе ее каркаса из коллагена и гиалуроновой кислоты.
Глицерин применение в косметологии сыскал еще век назад. За это время пользе вещества нашлись контраргументы. В частности, крема с трехатомным спиртом лишние в помещениях с иссушенным воздухом.
Из глицерина влагу не вытянешь. Спирт начинает вбирать воду из кожи, оказывая вместо увлажняющего иссушающее действие. Если же купить глицерин и применять его во влажных помещениях, к примеру, в ванной после мытья, коже обеспечено увлажнение.
Кстати, увлажняет трехатомный спирт не только кожу, но и волосы. Тонкий слой средства, распределенный по локонам, исключает их ломкость и сухость. К тому же, глицерин — отличный нутриент, то есть проводник полезных веществ. Если примешать к спирту несколько капель витаминов для волос, их клетки получат питание максимально быстро.
В качестве влагоемкого средства применяют и в фармакологии. Таблетки с глицерином проще проглатывать. Компонент всасывается стенками желудка, но не попадает в кровь. Трехатомный спирт растворяет лекарственные составляющие, способствуя их усваиванию.
Так, «Люголь» с глицерином и йодом не сжигает слизистые, а лишь обеззараживает горло. Кстати, обеззараживающие свойства есть не только у йода, но и смягчающего компонента. В этом качестве глицерин применяется медиками при заболеваниях кожи. Трехатомный спирт прописывают как антисептик для ран и язв.
При приеме внутрь инструкция к глицерину содержит несколько рекомендаций. Первая — облегчение последствий инсульта. Он сопровождается отеком мозга, то есть, переизбытком жидкости в нем. Гигроскопичность, кстати, помогает «откачать» часть воды. Однако, существуют более действенные препараты. Глицерин применяют за их неимением.
Вторая рекомендация для приема глицерина внутрь — глаукома. Это заболевание сопровождается периодическим повышением внутриглазного давления. Подобный эффект наблюдается, так же, после операций на органе зрения. Глицерин уменьшает размеры стекловидного тела, уменьшая и давление. В борьбе с ним спирт выбирается с учетом минимальных побочных действий.
Кроме косметологии и медицины глицерин используется в сфере питания. Сладковатый спирт добавляют в кондитерские изделия. Им глицерин придает пышность. К тому же, добавка исключает почернения на булочках и паляницах. Последний термин применяют к лепешкам с начинками.
Так же его добавляют и в жевательные резинки. В газировках, кстати, они тоже присутствуют.Есть глицерин и во многих макаронах. В них он выступает в роли съедобного клея, скрепляя компоненты. На упаковках трехатомный спирт отображается как «Е422».
Требование к добавке — минимум 99% глицерина. То есть, в пищевую промышленность допускают чистое соединение. В аптечном, техническом и специальном спиртах содержаниеменьше, а примесей больше.
Глицерин не только добавляется внутрь продуктов, но и наносится на их поверхность. Это придает пище лоск. Глицерином, к примеру, смазывают сухофрукты и фрукты, некоторые овощи. Шкурки начинают сиять, при этом, остаются безвредными.
В бытовой сфере глицерин — главный компонент электронных сигарет. Применяют глицерин и к обычному табаку. Герой статьи поглощает его запах и не дает пересыхать.Без глицерина сигареты меньше хранятся.
Не дает пересыхать глицерин, так же, семенам. Поэтому, препарат полюбился аграриям и дачникам. Они смазывают спиртом посевной материал. Глицерин начинает вбирать влагу из почвы, ускоряя прорастание. Если же трехатомным спиртом обмазать кору деревьев, он выступит в роли антисептика, защищая от вредителей.
Лоснение глицерина видно в ряде кремов для обуви. Правда, добавка его в них делает смеси клейкими. К обуви начинает прилипать пыль. Зато, крема с глицерином бюджетны и годятся для смазки ботинок, если в планах нет прогулки по улице.
Источник
Глицерин
Характеристики и физические свойства глицерина
Его температуры плавления и кипения равны 18 o С и 290 o С соответственно. Глицерин гигроскопичен, хорошо смешивается с водой и этанолом. Абсолютно чистый безводный глицерин затвердевает при +18 o С, но получить его в твердом виде чрезвычайно сложно. Строение молекулы глицерина представлено на рис. 1.
Рис. 1. Строение молекулы глицерина.
Глицерин широко распространен в живой природе. Он играет важную роль в процессах обмена в организмах животных, входит в состав большинства липидов – жиров и других веществ, содержащихся в животных и растительных тканях и выполняющих в живых организмах важнейшие функции.
Получение глицерина
Старейший способ производства глицерина – гидролиз жиров и масел:
В настоящее время глицерин получают синтетическим путем из пропилена, образующегося при крекинге нефти. При этом используют разные пути превращения пропилена в глицерин. Наиболее перспективный способ – окисление пропилена кислородом воздуха в присутствии катализатора и при высокой температуре (kat = Cu, t 0 = 370). Процесс идет в несколько стадий.
Химические свойства глицерина
Глицерин является представителем трехатомных спиртов, для которых, как для гидроксилсодержащих соединений характерны те же реакции, что и для одноатомных спиртов.
Глицерин реагирует с активными металлами (калием, натрием и др.), замещающими водород во всех гидроксильных группах, вступают в реакции с галогеноводородами (HCl, HBr и др.), в реакции дегидратации, образуя различные эфиры.
Глицерин имеет и специфические свойства, отличающие его от одноатомных спиртов: он вступает в реакцию, не только со щелочными металлами, но и с некоторыми основаниями, в том числе нерастворимыми, например с гидроксидом меди (II):
Результатом реакции глицерина с гидроксидом меди (II) является глицерат меди (сложное комплексное соединение ярко-синего цвета). Эта реакция – качественная реакция на многоатомные спирты.
Важнейшей в практическом отношении является реакция нитрования глицерина, в результате которой образуется тринитроглицерин C3H5(ONO2)3:
Применение глицерина
Глицерин является компонентом многих пищевых продуктов, кремов и косметических средств.
Примеры решения задач
| Задание | С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения: |
Хлорэтан→ Этилен → 1,2-Дибромэтан → Этиленгликоль.
Реакция бромирования этилена, протекающая в среде неполярного инертного растворителя (наиболее часто для этой цели используют тетрахлорметан) по механизму электрофильного присоединения позволяет получить 1,2-дибромэтан:
При взаимодействии 1,2-дибромэтана с водным раствором щелочи происходит образование двухатомного спирта этиленгликоля:
| Задание | С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения: |
Глицерин → 1,2,3-Трихлорпропан → Глицерин → Нитроглицерин.
При взаимодействии 1,2,3-трихлорпропана с водным раствором щелочи происходит образование трехатомного спирта глицерина:
Взаимодействие глицерина с азотной кислотой в присутствии серной кислоты приводит к образованию нитроглицерина, являющегося основой динамита:
Источник
Глицерин
Глицерин (пропантриол-1,2,3). Наиболее важным из трехатомных спиртов является простейший, называемый просто глицерином; он имеет строение СН2ОН—СНОН—СН2ОН. Глицерин был открыт в 1779 г. Шееле; его состав был установлен Пелузом в 1836 г., а для уяснения его строения богатые данные дали работы Бертело (1854) и Вюрца (1855—1857). В свободном состоянии глицерин в небольших количествах содержится в крови животных.
Как уже было указано, природные жиры и масла состоят из сложных эфиров глицерина и высших жирных предельных и непредельных кислот, из которых главнейшими являются пальмитиновая C15H31COOH, стеариновая C17H35COOH и олеиновая C17H33COOH. Омыление жиров производится обычно под действием различных катализаторов (кислот, щелочей, энзимов), причем жиры расщепляются на глицерин и жирные кислоты, например:
Полный синтез глицерина был произведен Фриделем (1873) следующим путем. Восстановлением ацетона был получен изопропиловый спирт СН3—СНОН—СН3, при отнятии воды дающий пропилен СН3—СН=СН2, который, присоединяя хлор, превращается в хлористый пропилен СН3—СНСl—СН2Сl; при действии на него хлора получается трихлорпропан (трихлоргидрин глицерина) СН2Сl—СНСl—СН2Сl, при нагревании с водой дающий глицерин:
Глицерин может быть получен также осторожным окислением аллилового спирта перманганатом в щелочной среде (Е. Е. Вагнер):
Глицерин образуется в небольшом количестве при спиртовом брожении; в особых условиях он может быть получен путем брожения и в промышленном масштабе.
В настоящее время осуществлено промышленное производство синтетического глицерина из непищевого сырья (на основе пропилена, выделяемого из газов нефтепереработки).
Синтез глицерина из пропилена включает следующие стадии:
Возможен и другой, более короткий путь — присоединение элементов хлорноватистой кислоты к хлористому аллилу
и последующее омыление дихлоргидринов глицерина:
Третий способ, основанный на окислении пропилена, состоит из следующих стадий:
2. Присоединение перекиси водорода к акролеину в присутствии четырехокиси осмия:
Глицерин — сиропообразная бесцветная жидкость сладкого вкуса; смешивается с водой и спиртом, нерастворим в эфире и хлороформе; способен растворять многие органические, а также и неорганические соединения (многие соли, например гипс). Он может быть получен в виде кристаллов, плавящихся при 17° С. Получение глицерина в кристаллическом виде представляет, однако, значительную трудность вследствие его большой склонности к переохлаждению и медленной кристаллизации. Глицерин кипит со слабым разложением при 290° С; относительная плотность d4 20 =1,260.
Химические свойства глицерина определяются наличием в его молекуле трех гидроксильных групп, благодаря чему он может давать три ряда производных, причем моно- и дипроизводные могут существовать в двух структурно-изомерных формах. Монопроизводные глицерина типа СН2Х—СНОН—СН2ОН и дипроизводные СН2Х—СНХ—СН2ОН содержат асимметрический атом углерода, и потому для них возможна оптическая изомерия.
Глицерин дает три ряда металлических производных — глицератов, которые могут получаться даже при действии на глицерин окислов тяжелых металлов, например окиси меди. Это свидетельствует о том, что кислотные свойства у глицерина выражены значительно сильнее, чем у одноатомных спиртов.
Действием галоидоводородных кислот или галоидных соединений фосфора можно получить ряд галоидгидринов глицерина, например монохлоргидрины
и, наконец, трихлорпропан:
При действии иода и фосфора на безводный глицерин получается иодистый аллил, который, вероятно, образуется в результате отщепления иода от непрочного трииодпропана:
Действием иода и фосфора на водный глицерин получается иодистый изопропил. Возможно, что он образуется при неполном восстановлении трииодпропана иодистым водородом:
При недостаточном содержании иодистого водорода в реакционной смеси в качестве побочного продукта получается пропилен СН3—СН=СН2.
Можно предполагать образование также следующих продуктов:
При действии кислот, хлорангидридов или ангидридов на глицерин могут получиться три ряда сложных эфиров.
Сложные эфиры глицерина с органическими одноосновными кислотами получают названия по входящим в их состав кислотам: эфиры пальмитиновой кислоты называются пальмитинами, стеариновой — стеаринами, олеиновой — олеинами и т. д. Три ряда сложных эфиров обозначают, пользуясь приставками моно-, ди- и три-, например:
При действии на глицерин безводной щавелевой кислоты НООС—СООН можно получить аллиловый спирт. Если безводную щавелевую кислоту нагревать с избытком глицерина до 150° С, то сначала образуется двузамещенный щавелевоглицериновый эфир, который при дальнейшем нагревании распадается на углекислоту и аллиловый спирт:
Под действием новой порции щавелевой кислоты в результате омыления получается муравьиная кислота, которая при нагревании отгоняется, а глицерин и щавелевая кислота снова вступают в реакцию и т. д. Таким образом с помощью небольшого количества глицерина можно превратить в муравьиную кислоту неограниченное количество щавелевой кислоты.
При действии водоотнимающих средств (KHSO4, H3BO3, безводный MgSO4) из глицерина получается акролеин.
При действии более слабых водоотнимающих средств могут образоваться полиглицериновые алкоголи, например
Из производных глицерина, содержащих окисное кольцо, наибольший интерес представляют соединения типа
Глицидный спирт (глицидол) — бесцветная, слабо пахнущая жидкость, смешивающаяся с водой, спиртом и эфиром; т. кип. 180° С. Подобно окиси этилена, он может быть получен действием едкого кали на монохлоргидрин глицерина. Аналогичное ему хлорпроизводное — эпихлоргидрин может быть получено действием едкого кали на дихлоргидрины, например:
Эпихлоргидрин — нерастворимая в воде жидкость с т. кип. 118° С. В настоящее время он приобрел важное значение как исходный полупродукт для получения эпоксидных смол. Эти полимеры получаются поликонденсацией эпихлоргидрина с ароматическими диоксисоединениями, чаще всего с бис-фенолами.
Глицерин находит значительное практическое применение. В больших количествах он расходуется для изготовления полиэфирных, так называемых алкидных смол, в частности глифталевых, широко применяемых в лакокрасочной промышленности. Он употребляется также для подслащивания ликеров и других напитков, для предохранения материалов от высыхания (на этом основано применение его в текстильной промышленности для аппретуры и шлихтования), как средство смягчения кожи и составная часть различных косметических препаратов. Значительные количества глицерина идут на приготовление нитроглицерина.
получающийся при осторожном смешении глицерина с охлажденной смесью концентрированных серной и азотной кислот. Нитроглицерин — маслообразная, тяжелая (относительная плотность 1,601 при 15° С) жидкость, нерастворимая в воде, легкорастворимая в спирте, смешивающаяся с эфиром, хлороформом и бензолом. При охлаждении он кристаллизуется (две полиморфные модификации: неустойчивая с т. пл. 2,2° С и устойчивая с т. пл. 12,2°С). Пары нитроглицерина довольно ядовиты.
Нитроглицерин — чрезвычайно взрывчатое вещество. Он взрывает, особенно в твердом состоянии, с исключительной силой, иногда от простого прикосновения. Растворы его не взрывают. Жидкий нитроглицерин вследствие слишком легкой взрываемости не применяется для подрывных работ. Сравнительно безопасна в обращении смесь 75% нитроглицерина с 25% инфузорной земли (трепела), называемая динамитом. Динамит «бризантен», т. е. разложение его носит характер мгновенного взрыва; поэтому динамит не может быть использован для стрельбы из огнестрельного оружия, а применяется лишь для подрывных работ. Так как в твердом состоянии тринитрат глицерина весьма чувствителен к механическим воздействиям, температуру замерзания динамитов понижают, применяя различные добавки, например добавляют к нитроглицерину динитрат гликоля.
Нитроглицерин в смеси с нитратом целлюлозы образует желатинообразную массу («взрывчатый желатин», или «гремучий студень»), которая горит сравнительно медленно и применяется для изготовления бездымных порохов.
Источник
detector