Из полезных реакций воды в качестве примера приведем промышленный синтез бутанола-2, освоенный японской фирмой "Idemtsu Petrochemical". Синтез осуществляется каталитически присоединением воды к бутену-2 непосредственно в сверхкритическом бутане. В настоящее время фирма освоила крупномасштабное производство бутанола-2. Сверхкритическая вода Вода является уникальным для Земли и человечества растворителем по своей распространенности, экологической чистоте и практической безопасности при использовании в технологических процессах. Когда вода нагревается до критической точки (Tk = = 374 °C, Pk = 218 атм), она испытывает более сильные изменения, чем большинство других жидкостей. Вода превращается из полярной жидкости в практически неполярную среду. Это изменение происходит в достаточно широком температурном интервале. При 200?С плотность воды падает до 0,8 г/мл, и при Tk она становится смешиваемой как с органическими растворителями, так и с газами. Скорость диффузии возрастает, а ее окисляющая способность увеличивается сильнее, чем можно было ожидать только от повышения температуры. Уместно вспомнить, что в природе существует громадный естественный химический сверхкритический реактор. Это земные недра, в которых вода находится в сверхкритических условиях (на глубине более 50 км) и активно идут химические процессы с участием СК-воды, приводящие к синтезу минералов, - так называемые гидротермальные процессы. Технологические процессы гидротермального синтеза, то есть перекристаллизации или выращивания монокристаллов в условиях, моделирующих физико-химические процессы образования минералов в земных недрах, уже более 30 лет успешно используются в промышленности для синтеза многих соединений. В основе гидротермального синтеза лежит способность СК-воды и ее водных растворов растворять вещества, практически нерастворимые в обычных условиях: силикаты, оксиды, сульфиды, фосфиды. Гидротермальными методами в специальных автоклавах получают такие важные монокристаллы, как SiO2 , GeO2 , ZnO, AlPO4 , Al2O3 и многие другие. Существенно, что гидротермальные процессы позволяют синтезировать крупные монокристаллы исключительно высокого качества, как это, впрочем, часто реализуется и в земных недрах. В последние годы исследователи работают над использованием СК-воды для полного окисления органики (печь без выхлопа) - процесс, имеющий большие перспективы для разложения высокотоксичных отходов и химических отравляющих веществ. Процесс весьма эффективен, однако возникает проблема коррозии металлических материалов реакторов. ________________________________________ Заключение Сверхкритические среды становятся все более привлекательны как экологически чистые заменители органических растворителей для проведения химических реакций и обработки материалов. Авторы статьи надеются привлечь в России внимание к этому направлению, представляющему огромный научный и практический интерес. Это тем более важно, так как после преодоления нынешнего тяжелого кризиса в России новые технологии, которые должны будут внедряться, безусловно, должны стать технологиями завтрашнего дня [2]. Литература 1. Hugh M.A., Krukonis V.J. Supercritical Fluid Extraction: Principles and Practice. 2nd ed. Boston, 1994. 512 p.
2. Поляков М., Баграташвили В.Н. Сверхкритические среды: Растворители для экологически чистой химии // Журн. Рос. хим. о-ва им. Д.И. Меделеева. 1999. Т. 43, № 2. Д. А. Леменовский,
В. Н. Баграташвили
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Дмитрий Анатольевич Леменовский, доктор химических наук, профессор, зав. лабораторией координационных металлоорганических соединений кафедры органической химии МГУ. Область научных интересов - органическая и металлоорганическая химия переходных и непереходных металлов. Автор 150 публикаций. Виктор Николаевич Баграташвили, доктор физическо-математических наук, профессор, зав. лабораторией Института проблем лазерных и информационных технологий РАН. Область научных интересов - лазерная фотофизика и фотохимия и медицина, лазерная технология биоматериалов, физико-химические процессы с участием сверхкритических сред. Автор 200 публикаций и четырех монографий. www.newchemistry.ru |
