مهن ازدهرت ثم شبه بادت
التقطير الاتلافي للخشب Destructive Distillation of Wood
مدخل :
يتركب الخشب من السيليلوز مع 20 – 30 % من مادة اللجينين . ويحتوي اللجينين على مركبات عطرية Aromatic تحمل مجموعة ( O – CH3 -).
بتسخين الخشب بمعزل عن الهواء فوق 350 درجة مئوية يتحلل الخشب إلى :
* فحم
* وغازات : ( غاز أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ، والميثان ، والإيثيلين ، والهيدروجين ) , التي يمكن استخدامها كوقود .
* وجزء متطاير , يتكثف بالتبريد إلى سائل حامضي يطلق عليه اسم ( الحامض البيروليجيني ) Pyro ligneous ويتكون هذا السائل الحامضي من الميثانول وحامض الخل والأسيتون .
يضاف إلى هذا السائل الحمضي هيدروكسيد الكالسيوم الذي يتعادل مع حمض الخل مشكلا معه ملح خلات الكالسيوم ثم يفصل الميثانول عن الاسيتون بالتقطير. ثم بعالج السائل المتبقي عن التقطير بحمض الكبريت حيث تترسب كبريتات الكالسيوم ونحصل على حمض الخل الذي يقطر لرفع تركيزه للحد المطلوب :
2CH3COOH + Ca(OH)2 = (CH3OO)2Ca + 2H2O
Ca SO4 + CH3COOH2 = H2SO4 + (CH3OO)2Ca
* ويرسب القطران ( قطران الخشب ) أصلا في قاع جهاز التكثيف .
أولا – الكحول الميثيلي أو الميثانول . Methanol
1 – ثقديم :
الكحول الميثيلي أو الميثانول سائل عديم اللون والرائحة سريع الالتهاب تبلغ درجة غليانه 65 درجة مئوية . صيغته الجزيئية CH3OH
يتم الحصول عليه سابقا ولا يزال من التقطير الإتلافي للخشب بمعزل عن الهواء . لذا هو يسمى أيضاً بكحول الخشب Wood Alcohol أو روح الخشب ًWood Spirit . يعد الميثانول الفرد الاول والأبسط لأنواع الكحولات .
2 – تحضيره في الصناعة :
يتم تحضيره من غاز الميثان من خلال عدة عمليات كيميائيه معقدة , وبوجود عوامل مساعده وحرارة تصل الى 800 درجة مئوية حيث يتحول الميثان من خلالها الى غازي الهيدروجين واحادي أكسيد الكربون :
CH4 + H2O ——-> CO + 3H2
والتي يترك لها المجال للتفاعل مع بعضها بنسب معينة تحت ضغط عال نسبياً ( 50- 100 ضغط جوي ) وعند درجة حرارة 240 – 260 درجة مئوية بوجود عامل محفز ( وسيط ) مكون من اكسيد النحاس واكسيد التوتياء واكسيد الألومنيوم .
2H2 + CO ——-> CH3OH
3 – استخدامات الميثانول
يعتبر الميتانول من المواد الصناعية الهامة اذ يستعمل كمذيب لمواد عضوية عديدة وكمصدر مهم في انتاج العديد من المواد الكيماوية اللازمة لصناعات مختلفة أهمها :
آ – مثيل ثلاثي بيوتيل الإيثير:
تستخدم هذه المادة كبديل عن الديزل النفطي أو بالخلط مع الديزل النفطي ؛ لتشغيل محركات الديزل , الخلط هو المتبع اعتيادياً لعدم كفاية الكميات المنتجة منها . حيث ينتج الديزل الحيوي من تفاعل الميثانول مع الزيوت النباتية والحيوانية الجديدة والمستخدمة منها ، وفي هذا فائدة مضافة وهي التخلص من زيوت الطهي المستخدمة بأسلوب نافع .
وتستخدم لرفع العدد الأوكتيني لوقود السيارات عند إنتاج وقود خالٍ من الرصاص . كما تستخدم كمذيب وفي الصناعات البتروكيماوية .
ب – الديزل الحيوي ( Biodiesel)
تستخدم هذه المادة كبديل عن الديزل النفطي أو بالخلط مع الديزل النفطي ؛ لتشغيل محركات الديزل , الخلط هو المتبع اعتيادياً لعدم كفاية الكميات المنتجة منها . حيث ينتج الديزل الحيوي من تفاعل الميثانول مع الزيوت النباتية والحيوانية الجديدة والمستخدمة منها ، وفي هذا فائدة مضافة وهي التخلص من زيوت الطهي المستخدمة باسلوب نافع .
ج – الفورمالدهايد
50 % الفورمالدهايد تستخدم في إنتاج الراتنجات والأصماغ و40 % كمادة وسط في التركيب الكيماوي للبولي أسيتال والبولي يورثين . يستخدم المتبقي في صناعات الصبغات ومواد دباغة الجلود والمواد الصيدلانية ومانع تآكل المعادن والمواد الحافظة والمواد المطهرة . تنتج مادة الفورمالدهايد من أكسدة الكحول الميثيلي .
د – ثنائي مثيل ترفثاليت :
الاستخدام الاكبر لثنائي مثيل ترفثاليت هو إنتاج ألياف البولي استر وفي صناعات عبوات ( قناني ) الأغذية والمشروبات , وفي إنتاج رقائق البولي استر وبعض الراتنجات . وتنتج هذه المادة من مفاعلة الكحول الميثيلي مع الزايلين المؤكسد .
هـــــ – كلوريد الميثيل
المستخدم في صناعة مطاط البيوتيل وسيليلوز الميثيل . تنتج هذه المادة من تفاعل الكلور مع الميثان , أو تفاعل الكحول الميثيلي مع كلوريد الهيدروجين.
و – أمينات الميثانول :
المستخدمة في إنتاج مبيدات الحشرات ومبيدات الفطريات وفي دباغة الجلود وفي المنظفات وفي صناعة الصبغات والمفرقعات وفي صناعة بعض المواد الصيدلانية وكمانع لتآكل المعادن وفي صناعة المعقمات والبدائل الصناعية للسكر والمبادلات الأيونية . تنتج هذه الأمينات من مفاعلة الأمونيا مع الكحول الميثيلي .
ز – سيانيد الهيدروجين :
الذي يحضر بتفاعل الميثانول مع غاز CO ثم تفاعل المركب الناتج مع الأمونيا لينتج فورمأميد الذي ينتزع منه الماء بواسطة الحرارة والعامل المحفز ليتحول الى سيانيد الهيدروجين المادة الضرورية لإنتاج عدد من المواد الكيميائية كالاكريلو نيتريل والميثيل ميث اكريلات اللازمتين لصناعة الألياف الصناعية واللدائن .
4 – الأثار السمية للميثانول :
يعتبر الميثانول من المواد شديدة السمية للإنسان عند تناوله بمقدار 4 ملليترات ( أقل من ملعقة الشاي الصغيرة ) فإن هذه الكمية كافية لإحداث العمى لدى بعض الأشخاص . بينما تناول 15 ملليتر ( ملئ ملعقة أكل ) تعتبر قاتلة للشخص .
الأعراض التسممية لتناول الميثانول تشمل اضطراب في الإدراك والوعي confusion ، ترنح ataxia ، صداع ، طرش ، مغص شديد والآم بالبطن ، يتبعها تغير في احساس النظر visual changes . المرحلة الأخيرة وخاصة إذا لم يعالج المتسمم تتطور الى فقدان الوعي coma ثم إحمضاض شديد في الدم Anion gap metabolic acidosis والعمى blindness , شلل رعاشي Parkinsonism وأخيراً توقف التنفس والدورة الدموية . ثم الوفاة إذا لم يعالج .
ولهذا السبب فإن الكحول الذي يحصل عليه من تخمر العنب , يقطر ثلاث مرات قبل تحويله إلى عرق ( عرق مثلث ) للتخلص من أية آثار ولو ضئيلة للكحول الميتيلي المتكون عرضا في التخمر .
ثانيا – حمض الخل ( الأسيتيك ) Acetic acid
1 – تقديم
هو حمض عضوي كربوكسيلي ، اسمه النظامي حمض الايثانويك وصيغته CH3COOH .
* حمض الخل في الحالة اللامائية مادة متبلورة وتشبه الجليد ، لذا يطلق على حمض الخل ذي التركيز 100 % اسم حمض الخل الثلجي .
* يحتوي حمض الخل التجاري على 70 – 80 % من حمض الخل .
* أما خل الطعام فهو عبارة عن محلول مخفف لحمض الخل تركيزه 3 – 5 % يعرف بالخل . وهو معروف منذ القدم ويحضر من التخمر الخلي للعنب والتفاح ،
* يستعمل حمض الخل في المأكولات وفي التعليب ، وفي تصنيع الكثير من المواد العطرية والمذيبات وخاصة أسيتات الايتيل ، وفي دباغة الجلود وصناعة النسيج . وفي صناعة اللدائن مثل :
Tere Phthalic Acid (TPA), & Poly Ethylene Terephthalate (PET) .
* من أملاح حمض الخل : خلات الرصاص CH3COO)2Pb) المسماة بسكر الرصاص ، التي تستعمل لإنتاج أبيض الرصاص ( الاسفيداج ) ، خلات النحاس القاعدية ( الزنجار ) CH3COO)2Cu) التي تستعمل كصبغة دهان خضراء .
2 – تحضيره في الصناعة :
يحضر من تخمر المواد السكرية بواسطة بكتيريا خاصة تعرف ببكتريا الخل Aceto bacterium التي تحول السكر إلى كحول إيتيلي ، وتتكاثر هذه البكتيريا على سطح الكحول وتؤكسده بأكسجين الجو محولة إياه الى حمض الخل :
C6H12O6 = 2 CH3CHOH + 2 CO2
2CH3CHOH + 3O = 2CH3COOH + H2O