Tìm kiếm khái niệm hóa học

Hãy nhập vào khái niệm bất kỳ để bắt đầu tìm kiếm

CO2 siêu tới hạn là gì?

CO2 ở trạng thái lỏng hoặc trạng thái siêu tới hạn là một trong những môi trường phản ứng được lựa chọn để thay thế cho các dung môi hữu cơ thông thường, bên cạnh các dung môi là chất lỏng ion và các hệ dung môi chưa nước. Việc sử dụng môi trường phản ứng mới này khoog những chỉ với mục đích giải quyết vấn đề độc hại và ô nhiễm môi trường, mà còn liên quan đến việc điều khiển ảnh hưởng của dung môi lên quá trình phản ứng.


CO2 ở trạng thái lỏng hoặc trạng thái siêu tới hạn là một trong những môi trường phản ứng được lựa chọn để thay thế cho các dung môi hữu cơ thông thường, bên cạnh các dung môi là chất lỏng ion và các hệ dung môi chưa nước. Việc sử dụng môi trường phản ứng mới này khoog những chỉ với mục đích giải quyết vấn đề độc hại và ô nhiễm môi trường, mà còn liên quan đến việc điều khiển ảnh hưởng của dung môi lên quá trình phản ứng. Thật ra việc sử dụng CO2 siêu tới hạn trong công nghệ đã được khởi xướng từ lâu, và tổng hợp hữu cơ trong CO2 siêu tới hạn ra đời muộn hơn các ứng dụng khác của CO2 siêu tới hạn. Một cách tổng quát, việc sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi sẽ cho phép thực hiện quá trình tổng hợp hữu cơ xanh hơn ở ba khía cạnh: (i) thay thế dung môi hiện tại bằng dung môi xanh hơn, (ii) cải tiến hiệu suất, cải tiến độ chọn lọc cho phản ứng, kết hợp với hạn chế đến mức thấp nhất năng lượng sử dụng, và (iii) đồng thời sử dụng luôn CO2 làm tác chất cho phản ứng. Cụ thể hơn, dưới góc độ Hóa học xanh, việc sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi cho tổng hợp hữu cơ sẽ mang lại những thuận lợi như sau (2):

- Dung môi trên cơ sở CO2 siêu tới hạn không độc hại, không gây cháy nổ, và có chi phí thấp hơn so với các dung môi hữu cơ thông thường. Do đó, việc sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi cho tổng hợp hữu cơ sẽ hạn chế đến mức thấp nhất những vấn đề liên quan đến độc hại, cháy nổ, ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, dung môi chưa phải là động lực hoàn toàn cho quá trình, mà việc sử dụng CO2 siêu tới hạn sẽ có thêm những thuận lợi được trình bày tiếp theo đây.

- Các chất khí như H2, O2, CO... thường rất ít tan trong dung môi hữu cơ thông thường. Tuy nhiên, chúng lại có khả năng tan tốt hơn nhiều lần trong CO2 siêu tới hạn. Ví dụ, ở nhiệt độ 50oC, nồng độ H2 trong một hỗn hợp siêu tới hạn gồm có H2 ở áp suất 85 bar và CO2 ở áp suất 120 bar là 3,2 M; trong khi nồng độ H2 trong tetrahydrofuran (THF) ở cùng áp suất chỉ vào khoảng 0,4M. Khả năng hòa tan khí cao như vậy sẽ thúc đẩy các phản ứng có sử dụng khí như hydrogen hóa, oxy hóa, carbonyl hóa... xảy ra nhanh hơn.

- Sử dụng CO2 siêu tới hạn sẽ tăng cường quá trình truyền khối trong hệ phản ứng. Thật vậy, lưu chất siêu tới hạn nói chung và CO2 siêu tới hạn nói riêng có nhiều tính chất vật lý tương tự như trường hợp các chất khí, ví dụ như có độ nhớt thấp, khả năng khuếch tán cao hơn đáng kể so với các dung môi hữu cơ thông thường khác. Do đó, CO2 siêu tới hạn có khả năng tăng cường tốc độ phản ứng, đặc biệt là các phản ứng thuộc khuếch tán khống chế. 

Dung môi CO2 có các chất vật lý có thể điều chỉnh được theo yêu cầu. Khả năng nén cao của lưu chất siêu tới hạn đã cho phép yêu cầu. Khả năng nén cao của lưu chất siêu tới hạn đã cho phép điều chỉnh được tỷ trọng của nó. Do đó, có thể điều chỉnh được các thông số vật lý phụ thuộc vào tỷ trọng như hằng số điện môi, độ nhớt, hay cũng có thể nói điều chỉnh được tính chất dung môi bằng cách chỉ cần thay đổi nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp. Từ đó, có thể khống chế phản ứng theo hướng tăng hiệu suất cũng như tăng độ chọn lọc bằng cách chỉ cần thay đổi một ít điều kiện vận hành. 

- CO2 siêu tới hạn có độ bền với các tác nhân oxy hóa do CO2 không thể nào tiếp tục bị oxy hóa thành các sản phẩm ở trạng thái có số oxy hóa cao hơn. Do đó, nó là dung môi lý tưởng cho các phản ứng oxy hóa xúc tác. Bên cạnh đó, khả năng dẫn nhiệt của CO2 siêu tới hạn tốt hơn một cách đáng kể so với các dung môi hữu cơ thông thường. Vì vậy, CO2 siêu tới hạn cũng là dung môi lý tưởng cho các phản ứng tỏa nhiệt mạnh. 

- Một ưu điểm nổi bật của CO2 siêu tới hạn là khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân riêng sản phẩm, thu hồi và tái sử dụng xúc tác - đặc biệt là các xúc tác phức kim loại chuyển tiếp đắt tiền. Có thể thực hiện các quá trình phân riêng dễ dàng bằng cách giảm áp suất hoặc nhiệt độ để đưa CO2 về dạng khí. Bằng cách điều khiển quá trình giảm áp suất thích hợp, có thể tách lần lượt sản phẩm phản ứng, tác chất dư chưa tham gia phản ứng, xúc tác. Nhờ đó, quá trình phân riêng đơn giản, ít tốn kém, và ít chất thải hơn so với các quá trình phân riêng truyền thống.

- Một ưu điểm khác của việc sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi phản ứng là khả năng kéo dài tuổi thọ của xúc tác, đặc biệt là các xúc tác trên cơ sở kim loại chuyển tiếp. Nguyên nhân của điều này là do CO2 siêu tới hạn có khả năng hòa tan các chất có khả năng đầu độc xúc tác dễ dàng, từ đó giúp cho xúc tác giữ được hoạt tính lâu hơn và tuổi thọ xúc tác được kéo dài. 

 

Tổng số đánh giá:

Xếp hạng: / 5 sao

Các khái niệm hoá học liên quan

Amoni nitrat (AN)

Amoni nitrat hay còn gọi ammonium nitrate là một hợp chất hóa học, có công thức hóa học là NH4NO3, là một tinh thể màu trắng và hòa tan cao trong nước trong nhiệt độ bình thường và áp suất tiêu chuẩn. Nó thường được dùng trong nông nghiệp làm phân bón và cũng được sử dụng làm chất ôxi hóa trong thuốc nổ phục vụ mục đích khai thác đá và xây dựng dân dụng, phổ biến nhất là dùng làm thiết bị nổ tự tạo.

Xem chi tiết

Nhôm

Nhôm là nguyên tố hóa học ở ô thứ 13, chu kì 3, nhóm IIIA trong bảng hệ thống tuần hoàn. Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất. Nhôm là một kim loại có tỷ trọng thấp và có khả năng chống ăn mòn hiện thụ động. Nhôm và các hợp kim từ nhôm đóng vai trò rất quan trọng cho các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, các lĩnh vực khác của giao thông vận tải và vật liệu cấu trúc.

Xem chi tiết

Nhôm oxit

Ôxít nhôm hay nhôm ôxít là một hợp chất hóa học của nhôm và ôxy với công thức hóa học Al2O3. Nó còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng đồng các ngành khai khoáng, gốm sứ, và khoa học vật liệu. Nó có hệ số giãn nở nhiệt 0.063, nhiệt độ nóng chảy cao 2054°C.

Xem chi tiết

Đisaccarit

Disaccarit là nhóm cacbohidrat mà khi thủy phân sinh ra 2 phân tử monosaccarit. Saccarose và matose thuộc nhóm disaccarit.

Xem chi tiết

Sự sôi

Sự sôi là quá trình chuyển trạng thái của một chất từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng. Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất trên mặt thoáng (áp suất khí càng lớn, nhiệt độ sôi càng cao và ngược lại), bản chất của chất lỏng. Trong suốt thời gian sôi nhiệt độ chất lỏng không thay đổi.

Xem chi tiết
Xem tất cả khái niệm hoá học

Một số định nghĩa cơ bản trong hoá học.

Mol là gì?

Trong hóa học, khái niệm mol được dùng để đo lượng chất có chứa 6,022.10²³ số hạt đơn vị nguyên tử hoặc phân tử chất đó. Số 6,02214129×10²³ - được gọi là hằng số Avogadro.

Xem thêm

Độ âm điện là gì?

Độ âm điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron (liên kết) về phía mình.

Xem thêm

Kim loại là gì?

Kim loại (tiếng Hy Lạp là metallon) là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation) và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử.

Xem thêm

Nguyên tử là gì?

Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hóa học không thể chia nhỏ hơn được nữa về mặt hóa học.

Xem thêm

Phi kim là gì?

Phi kim là những nguyên tố hóa học dễ nhận electron; ngoại trừ hiđrô, phi kim nằm bên phải bảng tuần hoàn.

Xem thêm

Những sự thật thú vị về hoá học có thể bạn chưa biết

Sự thật thú vị về Hidro

Hydro là nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn. Nó là nguyên tử đơn giản nhất có thể bao gồm một proton trong hạt nhân được quay quanh bởi một electron duy nhất. Hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong số các nguyên tố và là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ.

Xem thêm

Sự thật thú vị về heli

Heli là một mặt hàng công nghiệp có nhiều công dụng quan trọng hơn bong bóng tiệc tùng và khiến giọng nói của bạn trở nên vui nhộn. Việc sử dụng nó là rất cần thiết trong y học, khí đốt cho máy bay, tên lửa điều áp và các tàu vũ trụ khác, nghiên cứu đông lạnh, laser, túi khí xe cộ, và làm chất làm mát cho lò phản ứng hạt nhân và nam châm siêu dẫn trong máy quét MRI. Các đặc tính của heli khiến nó trở nên không thể thiếu và trong nhiều trường hợp không có chất nào thay thế được heli.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Lithium

Lithium là kim loại kiềm rất hoạt động về mặt hóa học, là kim loại mềm nhất. Lithium là một trong ba nguyên tố được tạo ra trong BigBang! Dưới đây là 20 sự thật thú vị về nguyên tố Lithium - một kim loại tuyệt vời!

Xem thêm

Sự thật thú vị về Berili

Berili (Be) có số nguyên tử là 4 và 4 proton trong hạt nhân của nó, nhưng nó cực kỳ hiếm cả trên Trái đất và trong vũ trụ. Kim loại kiềm thổ này chỉ xảy ra tự nhiên với các nguyên tố khác trong các hợp chất.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Boron

Boron là nguyên tố thứ năm của bảng tuần hoàn, là một nguyên tố bán kim loại màu đen. Các hợp chất của nó đã được sử dụng hàng nghìn năm, nhưng bản thân nguyên tố này vẫn chưa bị cô lập cho đến đầu thế kỉ XIX.

Xem thêm

So sánh các chất hoá học phổ biến.

F3TmF3W

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Thuli triflorua và chất Tungsten triflorua

Xem thêm

F3YF3Yb

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Yttri triflorua và chất Yterbi(III) florua

Xem thêm

F3ZrF4Ge

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Zirconi triflorua và chất Germani(IV) tetraflorua

Xem thêm

F4Ge2F4Hf

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Digermani tetraflorua và chất Hafni tetraflorua

Xem thêm

Nhà Tài Trợ