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का रासायनिक सूत्रएसिटाइल फेरोसिन पाउडरC12H12FeO, CAS 1271{8}}55-2 है, जिसका आणविक भार लगभग 228.07 g/mol है (विभिन्न डेटा के आधार पर विशिष्ट मान थोड़ा भिन्न हो सकते हैं, जैसे 228.068 g/mol)। इसका CAS पंजीकरण नंबर 1271-55-2 है, और इसका EINECS नंबर 215-043-2 है। बेंजीन के समान कुछ सुगंध होने के कारण, इसमें बेंजीन की तुलना में इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं की संभावना अधिक होती है, जैसे कि फ्राइड एल-क्राफ्ट्स प्रतिक्रिया। हालाँकि, ऑक्सीकरण के प्रति इसकी संवेदनशीलता संश्लेषण में इसके अनुप्रयोग को सीमित करती है। फेरोसीन की प्रतिक्रिया के लिए आमतौर पर हवा से अलगाव की आवश्यकता होती है और यह सीधे एसिटिक एनहाइड्राइड और फेरोसीन के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है। कमरे के तापमान और दबाव पर, यह ठोस रूप में मौजूद होता है और चमकीले नारंगी सुई के आकार या क्रिस्टलीय पाउडर के रूप में दिखाई देता है। यह चमकीला रंग न केवल इसे पहचानना आसान बनाता है, बल्कि इसके अणुओं के भीतर अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक संरचना और रासायनिक बंधन को भी दर्शाता है। पानी में घुलनशीलता बेहद कम है, पानी में लगभग अघुलनशील है। हालाँकि, यह अल्कोहल जैसे कुछ कार्बनिक सॉल्वैंट्स में थोड़ा घुलनशील हो सकता है। घुलनशीलता में यह अंतर विभिन्न क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, विशिष्ट उद्देश्यों के लिए समाधान तैयार करते समय, उनकी घुलनशीलता और स्थिरता में सुधार के लिए उपयुक्त सॉल्वैंट्स का चयन किया जा सकता है। एक महत्वपूर्ण कार्बनिक धातु यौगिक के रूप में, इसका उपयोग गैसोलीन के लिए शॉक अवशोषक, पराबैंगनी विकिरण के लिए अवशोषक और रॉकेट ईंधन के लिए एक योजक के रूप में किया जाता है।
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सीएफ़ |
C12H12FeO |
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ईएम |
228 |
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मेगावाट |
228 |
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m/z |
228 (100.0%), 229 (13.0%), 226 (6.4%), 229 (2.3%) |
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ईए |
सी, 63.20; एच, 5.30; फ़े, 24.49; ओ, 7.01 |
Melting point 81-83 ° C (lit.), Boiling point 160-163 ° C (3.0004 mmHg), Density >1 ग्राम/सेमी3 (20 डिग्री), फ्लैश पॉइंट 160{14}}163 डिग्री सेल्सियस/4मिमी, सूखे में सील, कमरे का तापमान, क्रिस्टल पाउडर जैसा फॉर्म, रंग नारंगी, पानी में घुलनशीलता, मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों, कम करने वाले एजेंटों, मजबूत एसिड, मजबूत आधारों के साथ स्थिर असंगत। खतरा प्रतीक (जीएचएस), जीएचएस06, चेतावनी शब्द खतरा, खतरा विवरण h310-h300, सावधानियां p264-p301+p310-p262-p280h-p301+p310a-p321-p405-p501a, खतरनाक सामान चिह्न t+, खतरा श्रेणी कोड 28, सुरक्षा निर्देश 28-36/37-45-28ए-1, खतरनाक माल परिवहन संख्या यूएन 2811 6.1/पीजी 2, डब्लूजीके जर्मनी 3, आरटीईसीएस संख्या ओबी3700000, एफ 10, टीएससीए हाँ, हैज़र्डक्लास 6.1, पैकिंगग्रुप II
एसिटाइल फेरोसिन पाउडरएक महत्वपूर्ण धातु कार्बनिक यौगिक के रूप में, रॉकेट ईंधन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
कार्रवाई की प्रणाली:
ठोस रॉकेट ईंधन के त्वरक के रूप में, यह मुख्य रूप से अपने अद्वितीय रासायनिक गुणों के माध्यम से ईंधन की दहन प्रतिक्रिया को बढ़ावा देता है। रॉकेट इंजन में, ठोस ईंधन को ऑक्सीडाइज़र के साथ मिलाया जाता है और दहन शुरू करने के लिए एक इग्निशन डिवाइस के माध्यम से प्रज्वलित किया जाता है। यह ईंधन दहन की सक्रियण ऊर्जा को कम कर सकता है, जिससे दहन प्रतिक्रिया को अंजाम देना आसान हो जाता है, जिससे दहन दर और दक्षता में सुधार होता है। इसके अलावा, यह ईंधन की दहन स्थिरता में सुधार कर सकता है और दहन प्रक्रिया के दौरान उतार-चढ़ाव और अस्थिरता को कम कर सकता है।
आवेदन उदाहरण:
ठोस रॉकेट इंजनों में, दहन प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए इसे अक्सर ईंधन फॉर्मूलेशन में जोड़ा जाता है। इसकी अतिरिक्त मात्रा को सटीक रूप से नियंत्रित करके, रॉकेट उड़ान के दौरान विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए दहन दर का सटीक समायोजन प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, रॉकेट प्रक्षेपण के प्रारंभिक चरण में, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाने के लिए उच्च जोर की आवश्यकता होती है, और दहन दर में सुधार के लिए इस पदार्थ की मात्रा को बढ़ाया जा सकता है; स्थिर उड़ान के बाद, स्थिर दहन स्थिति बनाए रखने के लिए एडिटिव्स की मात्रा को उचित रूप से कम किया जा सकता है।
पूर्ण दहन को बढ़ावा देना:
यह रॉकेट ईंधन और ऑक्सीडेंट में हाइड्रोकार्बन जैसे दहनशील घटकों के बीच पूर्ण प्रतिक्रिया को बढ़ावा दे सकता है, जिससे अपूर्ण दहन उत्पादों की पीढ़ी कम हो सकती है। इससे न केवल ईंधन की उपयोग दर और रॉकेट के थ्रस्ट प्रदर्शन में सुधार हो सकता है, बल्कि दहन के दौरान उत्पन्न हानिकारक पदार्थों के उत्सर्जन में भी कमी आ सकती है और पर्यावरण प्रदूषण भी कम हो सकता है।
कैलोरी मान बढ़ाएँ:
दहन प्रतिक्रियाओं को तेज करके और दहन दक्षता में सुधार करके, यह रॉकेट ईंधन के समग्र कैलोरी मान को बढ़ाने में मदद करता है।
एसिटाइल फेरोसिन पाउडरईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा की मात्रा है, और रॉकेट के लिए, उच्च कैलोरी मान का मतलब मजबूत जोर और लंबी दूरी है।
स्थिरता बढ़ाएँ:
विस्फोट जैसी खतरनाक स्थितियों से बचने के लिए रॉकेट ईंधन को दहन के दौरान एक निश्चित डिग्री की स्थिरता बनाए रखने की आवश्यकता होती है। यह ईंधन की दहन स्थिरता में सुधार कर सकता है, दहन प्रक्रिया के दौरान उतार-चढ़ाव और अस्थिरता को कम कर सकता है, जिससे रॉकेट इंजन की सुरक्षा और विश्वसनीयता बढ़ सकती है।
तरलता में सुधार:
ठोस रॉकेट ईंधन में, इसे ईंधन की प्रवाह क्षमता में सुधार के लिए एक योजक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। अच्छी तरलता ईंधन को दहन कक्ष में समान रूप से वितरित करने और तेजी से जलाने में मदद करती है, जिससे दहन दक्षता और जोर प्रदर्शन में सुधार होता है।
घनत्व बढ़ाएँ:
ईंधन के घनत्व को बढ़ाकर, प्रति इकाई आयतन में ईंधन के द्रव्यमान में सुधार किया जा सकता है, जिससे रॉकेट का जोर बढ़ जाता है। एक उच्च-घनत्व वाले यौगिक के रूप में, यह कुछ हद तक ईंधन के घनत्व और ऊर्जा घनत्व को बढ़ा सकता है।
कोकिंग और कार्बन जमाव को कम करें:
उच्च तापमान और उच्च दबाव वाले दहन वातावरण में, ईंधन में कोकिंग और कार्बन जमा होने का खतरा होता है, जो दहन दक्षता और इंजन के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है। यह कोकिंग और कार्बन जमा के गठन को दबा सकता है, दहन कक्ष की सफाई और चिकनाई बनाए रख सकता है, और इस प्रकार इंजन की सेवा जीवन को बढ़ा सकता है।
रॉकेट ईंधन में एक प्रमुख योज्य के रूप में लोहा, दहन प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने, दहन प्रदर्शन में सुधार और ईंधन की गुणवत्ता बढ़ाने जैसे विभिन्न माध्यमों से रॉकेट के जोर प्रदर्शन, स्थिरता और सुरक्षा पर सकारात्मक प्रभाव डालता है। एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, रॉकेट ईंधन के प्रदर्शन की आवश्यकताएं भी बढ़ रही हैं, और उच्च प्रदर्शन वाले एडिटिव्स के अनुसंधान और अनुप्रयोग को तेजी से महत्व दिया जाएगा। भविष्य में, नई सामग्रियों और प्रौद्योगिकियों के निरंतर उद्भव के साथ, रॉकेट ईंधन के क्षेत्र में एसिटाइल फेरोसीन के अनुप्रयोग की संभावनाएं और भी व्यापक होंगी।
का संश्लेषणएसिटाइल फेरोसिन पाउडर: 50 मिलीलीटर गोल तले वाले फ्लास्क में 1 ग्राम फेरोसिन और 10 मिलीलीटर एसिटिक एनहाइड्राइड डालें, और दोलन के तहत एक ड्रॉपर का उपयोग करके धीरे-धीरे 2 मिलीलीटर 85% फॉस्फोरिक एसिड डालें। सामग्री जोड़ने के बाद, बोतल के मुंह को निर्जल कैल्शियम क्लोराइड युक्त सुखाने वाली ट्यूब से बंद करें, उबलते पानी के स्नान में 10 मिनट तक गर्म करें, और सामग्री को रुक-रुक कर डालें और हिलाएं। अभिकारकों को 400 मिलीलीटर बीकर में डालें जिसमें 40 ग्राम कुचली हुई बर्फ हो, फ्लास्क को 10 मिलीलीटर ठंडे पानी से धोएँ, और बीकर में धोने का घोल डालें। जब तक घोल तटस्थ न हो जाए तब तक हिलाते हुए ठोस सोडियम बाइकार्बोनेट को बैचों में मिलाएं (समाधान के अतिप्रवाह और अतिरिक्त सोडियम बाइकार्बोनेट से बचने के लिए)। निष्क्रिय अभिकारकों को बर्फ के स्नान में 15 मिनट तक ठंडा करें, अलग किए गए नारंगी ठोस को छानकर इकट्ठा करें, हर बार 40 मिलीलीटर बर्फ के पानी से दो बार धोएं, सुखाएं और हवा में सुखाएं।
विशिष्ट चरण इस प्रकार हैं:
सामग्री की तैयारी: 1 ग्राम फेरोसीन (C10H10Fe, MW ≈ 186.04 g/mol) का सटीक वजन करें और 10ml एसिटिक एनहाइड्राइड (CH3COOCOCH3, MW ≈ 102.09 g/ml) मापें। इस बीच, उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के लिए 85% फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4) समाधान का 2 मिलीलीटर तैयार करें।
ध्यान दें: सभी कार्य धूआं हुड में किए जाने चाहिए और उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (जैसे सुरक्षा चश्मा, प्रयोगशाला कोट, दस्ताने, आदि) पहने जाने चाहिए।
मिश्रित अभिकारक: एक सूखे 50 मिलीलीटर गोल तले वाले फ्लास्क में फेरोसीन और एसिटिक एनहाइड्राइड डालें, समान रूप से मिश्रण करने के लिए चुंबकीय स्टिरर से धीरे से हिलाएं। यह चरण मुख्य रूप से एक भौतिक मिश्रण प्रक्रिया है और इसमें रासायनिक समीकरण शामिल नहीं हैं।
उत्प्रेरक जोड़ें: एक ड्रॉपर का उपयोग करके लगातार हिलाते हुए धीरे-धीरे 85% फॉस्फोरिक एसिड घोल का 2 मिलीलीटर डालें। उत्प्रेरक के रूप में फॉस्फोरिक एसिड, एसिटाइल समूहों की फेरोसीन में अतिरिक्त प्रतिक्रिया को बढ़ावा दे सकता है। इस चरण के लिए कोई प्रत्यक्ष रासायनिक समीकरण नहीं है, लेकिन उत्प्रेरक को जोड़ने से प्रतिक्रिया पथ की ऊर्जा बाधा बदल जाती है।
तापन प्रतिक्रिया: गोल तल वाले फ्लास्क को उबलते पानी के स्नान में रखें और इसे 100 डिग्री सेल्सियस के करीब तापमान पर गर्म करें। तापन प्रतिक्रियाशील अणुओं की गति और टकराव की आवृत्ति को बढ़ावा देता है, जिससे फेरोसीन पर एसिटाइल समूहों की एसिटिलेशन प्रतिक्रिया तेज हो जाती है। यह प्रतिक्रिया एक विशिष्ट फ़्रीडेल क्राफ्ट्स एसाइलेशन प्रतिक्रिया है, और इसका सामान्य रूप इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
R-Fe+CH3COOCOCH3+H3PO4 → R-Fe-COOCH3+CH3COOH
उनमें से, R फेरोसीन के शेष भाग (यानी C9H9-) का प्रतिनिधित्व करता है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि फेरोसीन में दो साइक्लोपेंटैडिएनिल समूहों की उपस्थिति के कारण, वास्तविक प्रतिक्रिया अधिक जटिल हो सकती है, जिसमें दो एसिटाइल समूहों को शामिल करना या एक साइक्लोपेंटैडिएनिल समूह की चयनात्मक प्रतिक्रिया शामिल हो सकती है। हालाँकि, स्पष्टीकरण को सरल बनाने के लिए, हम मानते हैं कि फेरोसीन में केवल एक एसिटाइल समूह जोड़ा जाता है।
इसके अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि फॉस्फोरिक एसिड न केवल यहां उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, बल्कि मध्यवर्ती के गठन में भी भाग ले सकता है, लेकिन विशिष्ट तंत्र जटिल है और आमतौर पर विस्तृत नहीं है।
शमन प्रतिक्रिया: प्रतिक्रिया को बुझाने और तापमान कम करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण को तुरंत कुचली हुई बर्फ वाले बीकर में डालें। यह चरण मुख्य रूप से प्रतिक्रिया से निकलने वाली गर्मी को अवशोषित करने के लिए बर्फ के पानी के मिश्रण का उपयोग करता है और इसे संभालना आसान बनाने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण को पतला करता है।
उदासीनीकरण और धुलाई: प्रतिक्रिया में शेष अम्लीय पदार्थों (जैसे एसिटिक एसिड और फॉस्फोरिक एसिड) को निष्क्रिय करने के लिए धीरे-धीरे हिलाते हुए ठोस सोडियम बाइकार्बोनेट (NaHCO3) मिलाएं। इस चरण के लिए मुख्य प्रतिक्रिया समीकरण अम्ल-क्षार उदासीनीकरण प्रतिक्रिया है:
CH3COOH+NaHCO3 → CH3COONa+H2O+CO2↑
H3PO4 + 3NaHCO3 → Na3PO4 + 3H2O + 3CO2
सोडियम बाइकार्बोनेट मिलाने से, घोल धीरे-धीरे तटस्थ हो जाता है और पीएच परीक्षण स्ट्रिप्स या पीएच मीटर द्वारा इसकी निगरानी की जाती है।
निस्पंदन और धुलाई: तटस्थ मिश्रण को बर्फ के स्नान में रखें और कुछ समय के लिए ठंडा करें ताकि ठोस एसिटाइलफेरोसिन पूरी तरह से अवक्षेपित हो सके। फिर ठोस उत्पाद को छानकर इकट्ठा करें और ठोस सतह से जुड़ी अशुद्धियों को दूर करने के लिए इसे बर्फ के पानी से दो बार धोएं। धोने की प्रक्रिया में कोई प्रत्यक्ष रासायनिक समीकरण नहीं होता है, लेकिन यह उत्पाद को शुद्ध करने में एक महत्वपूर्ण कदम है।
सुखाना: धुले हुए एसिटाइलफेरोसिन सॉलिड को ओवन में रखें और उचित तापमान पर स्थिर वजन तक सुखाएं। ठोस के पिघलने या सड़ने से बचने के लिए सुखाने का तापमान उसके गलनांक से कम होना चाहिए। सुखाने की प्रक्रिया के दौरान मुख्य निष्कासन ठोस सतह पर नमी है, जिसमें रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल नहीं होती हैं।
भंडारण: सूखे ठोस एसिटाइलफेरोसीन को एक सीलबंद कंटेनर में रखें और इसे ठंडी, सूखी और अंधेरी जगह पर रखें। उनकी गिरावट या खतरनाक प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए ऑक्सीडेंट, मजबूत एसिड, मजबूत आधार और अन्य पदार्थों के संपर्क से बचें।
की खोज का इतिहासएसिटाइल फेरोसिन पाउडरई: फेरोसीन की खोज पूरी तरह से आकस्मिक है। 1951 में, ड्यूक विश्वविद्यालय के पॉसन और केली ने डायन ऑक्सीडेटिव युग्मन के उत्पाद फुलवेलीन को प्राप्त करने के लिए साइक्लोपेंटैडिएनिल मैग्नीशियम ब्रोमाइड के साथ फेरिक क्लोराइड का इलाज किया, लेकिन अप्रत्याशित रूप से एक बहुत ही स्थिर नारंगी ठोस प्राप्त हुआ। उस समय, उनका मानना था कि फेरोसीन की संरचना सैंडविच नहीं थी, और इसकी स्थिरता के लिए सुगंधित साइक्लोपेंटैडिएनिल आयन को जिम्मेदार ठहराया। उसी समय, मिलर, टेबोथ और ट्रेमाइन ने भी साइक्लोपेंटैडीन और नाइट्रोजन के मिश्रण को एक कम करने वाले लौह उत्प्रेरक के माध्यम से पारित करने पर नारंगी ठोस प्राप्त किया।
रॉबर्टबर्न्स वुडवर्ड, जेफरी विल्किंसन और अर्न्स्ट ओटो फिशर ने अकेले फेरोसीन की सैंडविच संरचना की खोज की, और बाद में इस आधार पर निकल और कोबाल्ट फेरोसीन को संश्लेषित करना भी शुरू कर दिया। एनएमआर और एक्स रे क्रिस्टलोग्राफी के परिणामों ने भी फेरोसीन की सैंडविच संरचना की पुष्टि की। फेरोसीन की खोज ने साइक्लोपेंटैडिएनिल और संक्रमण धातुओं के बीच कई π परिसरों के रसायन विज्ञान की शुरुआत की, और ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान के लिए एक नया पर्दा भी खोला।
1973 में म्यूनिख विश्वविद्यालय के अर्न्स्ट ओटो फिशर और इंपीरियल कॉलेज लंदन के सर जेफरी विल्किंसन को ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में उनके उत्कृष्ट योगदान के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
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