מגנזיום אתוקסיד, הידוע גם בשם מגנזיום אתנול בסינית, הוא מלח מגנזיום אורגני. זהו חומר אבקתי שנראה לבן עד אפור בהיר. הנוסחה המולקולרית היא C4H10MgO2, עם משקל מולקולרי של 114.43. מספר ה-CAS שלו הוא 2414-98-4. יציב בטמפרטורת החדר ובלחץ, אך עלול לעבור תגובות אלימות במגע עם מים, לחות, חומצות חזקות או חומרים מחמצנים. הימנע ממגע עם תחמוצות ומים. קשה להמסה באתרים ופחמימנים, מסיס מעט במים, ומסיס באתנול. משמש כנשא זרז לפילמור אולפינים של פוליפרופילן, פוליאתילן בצפיפות גבוהה ופוליאתילן בצפיפות נמוכה. חומרי גלם לקרמיקה מדויקת. היישום בתחום הגנת הסביבה מכוון בעיקר לטיפול ביוני מתכות כבדות בשפכים תעשייתיים. בשל המבנה הייחודי שלו, הוא יכול לשלב ביעילות עם יוני מתכות כבדות כדי להפריד אותם מהשפכים, ובכך להשיג את המטרה של טיהור איכות המים.
(קישור למוצר: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/magnesium-ethoxide-cas-2414-98-4.html)
שיטה 1:
משוואת תגובה:
Mg + C2H5Br → Mg(C2H5)בר
Mg(C2H5)בר + 2ג2H5OH → Mg(C2H5O)2 + C2H5בר
ביניהם, Mg מייצג מגנזיום מתכתי, C2H5Br מייצג הלידים אלקיל (כגון אתיל מגנזיום ברומיד), C2H5OH מייצג אתנול, Mg (C2H5) Br מייצג תרכובות אלקיל מגנזיום, ו-Mg (C2H5O) 2 מייצג מגנזיום אתוקסיד. התגובה מחולקת לשני שלבים. ראשית, מתכת מגנזיום מגיבה עם אלקיל הלידים כדי ליצור תרכובות מגנזיום אלקיל מקבילות, ולאחר מכן מגיבה עם אתנול כדי ליצור אתוקסיד מגנזיום. זוהי שיטת סינתזה אורגנית נפוצה, המתאימה להכנת סוגים שונים של תרכובות מגנזיום אורגניות ותרכובות מתכות אורגניות אחרות.
השלבים להכנת אתוקסיד מגנטיום באמצעות תגובת אלקילציה הם כדלקמן:
שלבי ניסוי:
1. הכנת ציוד מעבדה: יבש יריעות מגנזיום מתכת במייבש, והכין מכשירי זכוכית (כגון צלוחיות או כוסות עם תחתית עגולה) ומיכלי תגובה.
2. הכנת אלקיל הלידים: הוסף אלקיל הלידים לאתנול נטול מים כדי להמיס אותם לחלוטין. ודא שהאלקילידים נקיים מלחות כדי למנוע השפעה על התגובה.
3. שמירה על סביבה נטולת מים במהלך הפעולה: בניסוי, יש צורך לשלוט בקפדנות על הסביבה החסרה של מערכת התגובה כדי להבטיח שהתגובה תתנהל כרגיל. ניתן להשתמש בגזים אינרטיים (כגון חנקן) כדי להגן על כלי התגובה וסביבת ההפעלה, ולמנוע ללחות מהאוויר להיכנס למערכת התגובה.
4. הרכבת התקן תגובה: הכנס יריעות מתכת יבשות של מגנזיום לתוך מכשיר זכוכית, כגון בקבוק או כוס עם תחתית עגולה.
5. הוספת אלקיל הלידים: יוצקים באיטיות אתנול נטול מים המכיל אלקיל הלידים לתוך מכשיר זכוכית המכיל יריעות מתכת מגנזיום עד לכיסוי מלא.
6. התקדמות התגובה: מחממים את התערובת של מתכת מגנזיום והלידים אלקיל בכלי התגובה תחת הגנה על גז אינרטי. ניתן להשתמש בצלחות חימום או להבות לחימום. טמפרטורת התגובה נשלטת בדרך כלל בין 30-50 מעלות צלזיוס כדי לקדם את התקדמות התגובה.
7. לאחר סיום התגובה, מצננים את כלי התגובה ומשיגים תמיסה של מגנזיום אתוקסיד. בהתאם לצרכים הניסויים, ניתן להפיק מוצרי מגנזיום אתוקסיד טהורים על ידי סינון או אידוי ממס.
שיטה 2:
שיטת הממס לסינתזה אתתוקסיד מגנזיום היא שיטת סינתזה כימית נפוצה.
משוואת תגובה:
Mg + 2C2H5OH → Mg(C2H5)2O + H2
Mg + C4H8O2→ Mg(C4H7O2)2
ביניהם, Mg מייצג מגנזיום מתכתי, C2H5OH מייצג אתנול, C4H8O2 מייצג אתיל אצטט, Mg (C2H5) 2O מייצג מגנזיום אתוקסיד, ו-Mg (C4H7O2) 2 מייצג צורה אחרת של מגנזיום אתוקסיד. שלב המפתח של התגובה הוא התגובה של מתכת מגנזיום עם אתנול ואתיל אצטט ליצירת מגנזיום אתוקסיד. ניתן להשתמש בשיטה זו להכנת אתוקסיד מגנזיום טהור כמגיב חשוב בסינתזה אורגנית.
שלבי ניסוי:
1. הכנת ציוד מעבדה: יבש יריעות מגנזיום מתכת במייבש, והכין מכשירי זכוכית (כגון צלוחיות או כוסות עם תחתית עגולה) ומיכלי תגובה.
2. הכן תמיסה א': יוצקים אתנול נטול מים למיכל יבש. ודא שהאתנול נקי מלחות וניתן לטפל בו בחומרי ייבוש (כגון נפות מולקולריות) כדי להסיר לחות.
3. הכנת תמיסה ב': הוסף אתיל אצטט למיכל יבש אחר. באופן דומה, ודא שהאתיל אצטט נקי מלחות.
4. שמירה על סביבה נטולת מים במהלך הפעולה: בניסוי, יש צורך לשלוט בקפדנות על הסביבה החסרת מים של מערכת התגובה כדי להבטיח שהתגובה תתנהל כרגיל. ניתן להשתמש בגזים אינרטיים (כגון חנקן) כדי להגן על כלי התגובה וסביבת ההפעלה, ולמנוע ללחות מהאוויר להיכנס למערכת התגובה.
5. הרכבת התקן תגובה: הנח את יריעת המגנזיום המתכתית לתוך מכשיר זכוכית, כגון בקבוק או כוס עם תחתית עגולה.
6. הוסף תמיסה A: יוצקים לאט תמיסה A לתוך מכשיר זכוכית המכיל יריעות מתכת מגנזיום עד לכיסוי מלא.
7. מוסיפים תמיסה ב': יוצקים באיטיות תמיסה ב' לכלי זכוכית המכיל יריעות מתכת מגנזיום ותמיסה א', תוך כדי ערבוב התערובת בעזרת מוט זכוכית. ערבוב התערובת יכול לקדם את התקדמות התגובה.
8. תהליך תגובה: תחת הגנה על גז אינרטי, המגנזיום המתכתי בכלי התגובה מגיב עם אתנול ואתיל אצטט. ניתן להשתמש בצלחות חימום או להבות לחימום. טמפרטורת התגובה נשלטת בדרך כלל בין 30-50 מעלות צלזיוס כדי לקדם את התקדמות התגובה.
לאחר השלמת התגובה, מצננים את כלי התגובה ומשיגים תמיסה של מגנזיום אתוקסיד. בהתאם לצרכים הניסויים, ניתן להפיק מוצרי מגנזיום אתוקסיד טהורים על ידי סינון או אידוי ממס.
תגובה 3:
משוואת תגובה:
MgCl2 · 6H2O + 4C2H5OH → Mg (C2H5) 2O + 2HCl + 6H2O
ביניהם, MgCl2 · 6H2O מייצג מלח מגנזיום hydrated (מגנזיום כלוריד hexahydrate), C2H5OH מייצג אתנול, Mg (C2H5) 2O מייצג מגנזיום אתוקסיד, ו-HCl מייצג חומצה הידרוכלורית. שלב המפתח של התגובה הוא התגובה בין מלח מגנזיום hydrated ואתנול ליצירת מגנזיום אתוקסיד. תגובה זו מבוצעת בדרך כלל בתנאים הידרותרמיים כדי לשפר את קצב התגובה וטוהר המוצר.
שלבי ניסוי:
1. הכן ציוד מעבדה: הכן כלי תגובה (כגון צלוחיות עם תחתית עגולה) ומכשירי חימום.
2. טיפול מקדים בכלי תגובה וריאגנטים: נקו את כלי התגובה ביסודיות ופוצצו אותם בחנקן יבש כדי להבטיח סביבה נטולת אבק ונטול מים. ניתן לטפל באתנול באמצעות חומרי ייבוש (כגון נפות מולקולריות) כדי להסיר לחות.
3. הרכבת מכשיר התגובה: הוסף מלח מגנזיום לחות לכלי התגובה.
4. הוספת אתנול: הוסיפו לאט אתנול לכלי התגובה עד לכיסוי מלא של מלח המגנזיום המולח.
5. התקדמות התגובה: בתנאי חימום, אוטמים את כלי התגובה ומניחים אותו באמבט טמפרטורה קבוע או בכלי בלחץ גבוה. בחירת טמפרטורת התגובה והזמן היא קריטית ליצירת תוצרי תגובה.
6. קירור כלי התגובה: לאחר השלמת התגובה, הוציאו את כלי התגובה מאמבט הטמפרטורה הקבוע או מכלי הלחץ הגבוה והניחו לו להתקרר לטמפרטורת החדר.
7. הפרדת מוצרים: הפרידו את המוצרים בשיטות מתאימות (כגון סינון או צנטריפוגה).
8. מוצר ייבוש: את מגנזיום אתוקסיד המופרדים ניתן לייבש על ידי ייבוש ואקום או בטמפרטורות נמוכות.