Пропиленгликоль - что это такое? Химические свойства, применение

Одним из самых распространенных в косметической, парфюмерной, пищевой промышленности, а также технической сфере является органическое вещество, относящее к спиртам. Его название - пропиленгликоль. Что это такое? Рассмотрим свойства, строение молекулы и области использования данного соединения в ходе статьи.

Пропиленгликоль - что это такое?

Этот двухатомный спирт люди начали использовать сразу, как только выяснили, какими полезными и важными свойствами он обладает. Внешне он мало чем отличается от этанола или глицерина, ведь также является прозрачной жидкостью. Правда, вязкость его выше, чем у этанола, но ниже, чем у глицерина. По своей токсичности он сильно уступает ближайшему соседу по гомологическому ряду - этиленгликолю.

Если этандиол - это сильнейший яд, то пропиленгликоль - нет. Использование данного вещества основано на его физических и химических свойствах. Если же коротко охарактеризовать основные отрасли, в которых имеется пропиленгликоль, применение будет выражаться несколькими отраслями хозяйства.

1. Химическая промышленность.
2. Авиационное и автомобильное строительство.
3. Нефтегазовая отрасль.
4. Лакокрасочная промышленность.
5. Косметическая и парфюмерная отрасль.
6. Пищевое производство.
7. Техническая сфера деятельности.
8. Медицина.

Очевидно, что рассматриваемое нами вещество является ценным химическим сырьем и важным объектом для нормального производства и функционирования различных структур. Именно поэтому производство данного продукта исчисляется тоннами ежегодно. Его экспорт и импорт между странами также осуществляется достаточно активно. Практически каждая сфера деятельности и производства затрагивает возможность использования такого вещества, как пропиленгликоль. Что это такое? Каково его химическое строение, формула и свойства? Будем разбираться дальше.

Формула и состав молекулы

Существует несколько вариантов формул, при помощи которых можно отобразить не только качественный и количественный состав молекулы, но и порядок соединения атомов в ней, то есть строение вещества.

1. Молекулярная, или эмпирическая. По данной формуле можно судить о составе соединения. Пропиленгликоль будет выглядеть, как С₃Н₈О₂. Но такая запись не даст возможности спрогнозировать свойства вещества, ведь порядок соединения атомов неизвестен.
2. Сокращенная структурная формула. В этом случае пропиленгликоль состав имеет такой же, однако формула может иметь два вида: 1,2 - пропандиол СН₂ОН-СНОН-СН₃ и 1,3-пропандиол СН₂ОН-СН₂-СН₂ОН. Положение функциональной группы влияет на химическую активность вещества. Между собой обе структуры - изомеры.
   
3. Полная структурная формула. Она показывает каждую связь в молекуле, включая соединения между углеродом и водородом. В пропиленгликоле все связи одинарные, сигма-типа, поэтому изображать полную структуру смысла не имеет.

Как простое вещество пропиленгликоль - жидкость, которая представляет собой рацемическую смесь из двух оптических изомерных структур. Это объясняется ассиметричным атомом углерода в составе цепи. Поэтому один вращает плоскость поляризации света вправо, другой влево. Однако на свойствах данного вещества в целом это практически никак не сказывается.

Видео: Изучаем химические свойства концентрированной серной кислоты!

Физические свойства вещества

С точки зрения физических параметров, 100 % пропиленгликоль обладает следующими характеристиками.

Видео: Стальная вата, что это такое? Химические эксперименты и опыты!

1. Бесцветная жидкость, густая, вязкая, обладает средним значением плотности.
2. На вкус сладковатая, запах специфический.
3. Является хорошим растворителем для представителей практически всех классов веществ.
4. Сам пропиленгликоль растворяется в воде и спирте, плохо - в бензоле и эфире.
5. Температура кипения - 45,5 ⁰С при обычном давлении. При повышении давления показатель возрастает.
6. Обладает высокой степенью гигроскопичности.
7. Проявляет низкую коррозионную способность.

Подобные физические свойства и определяют основные области применения данного вещества. Ведь пропандиол способен смягчать твердые среды, улавливать влагу воздуха и связывать ее, понижать температуру веществ, диспергировать окружающие соединения. Поэтому и используется он и в пищевой промышленности.

Химические свойства

С точки зрения химической активности, 1,3-пропиленгликоль является более реакционноспособным изомером. К тому же именно он способен полимеризоваться. В целом же можно выделить несколько основных реакций, в которые способен вступать данный двухатомный спирт.

1. Этерификация. С органическими и неорганическими кислотами взаимодействует с образованием сложных эфиров.
2. При реакции с щелочами дает гликоляты, тоже самое происходит при взаимодействии с щелочными металлами.
3. Способен к дегидратации с образованием альдегидов, аллиловых спиртов, диметилдиоксанов и прочих продуктов.
4. Реакции дегидрирования приводят к образованию ацетолов, альдегидов, кислот.
5. Окисление сопровождается формированием молекул ацетона, пропионового альдегида, молочной кислоты, формальдегида и прочих соединений.

Использование данного вещества в промышленности считается безопасным для окружающей среды. Ведь в результате ступенчатого распада молекулы образуется просто вода и диоксид углерода. Процесс происходит так:

• пропиленгликоль;
• молочная кислота;
• ПВК (пировиноградная кислота);
• вода;
• углекислый газ.

Именно поэтому считается возможным использовать это соединение в разных целях: как технических, так и пищевых и косметических.

Видео: Агроперлит - свойства, сферы применения полный обзор

Токсичность и влияние на организм

Пропиленгликоль - что это такое с точки зрения влияния на организм человека? Многочисленные исследования и эксперименты показали, что прямого негативного воздействия на живые ткани и органы данное соединение не оказывает. Не вызывает раздражения и покраснения кожных покровов, не накапливается в печени и почках, так как распадается еще по пути к ним.

Эксперименты на мышах, которые употребляли ежедневно пропиленгликоль, доказали, что он никак не отражается на здоровье и жизни живых существ. Однако, если долгое время использовать продукты и препараты, содержащие большое количество этого вещества, могут пострадать почки, будет нарушена их работа и целостность. Но для этого следует употреблять большое количество практически чистого 100 % пропиленгликоля, что, конечно, невозможно.

Поэтому применение этого спирта в косметической, парфюмерной и пищевой промышленности допускается по всем правилам и нормам. Единственное негативное влияние он может оказывать на тех людей, которые страдают кожными заболеваниями, дерматитами, экземами и сложными формами аллергии. В этом случае не рекомендуется использовать кремы, мази, шампуни и прочие средства, содержащие данное вещество.

Производство в промышленности

Химические свойства пропиленгликоля позволяют получать его из оксида пропилена при определенных температурных условиях (около 200 ⁰С) и давлении (1,6 МПа). При этом продуктами являются сразу три вещества:

• пропиленгликоль;
• дипропиленгликоль;
• трипропиленгликоль.

Для дальнейшей обработки и разделения применяют метод ректифицирования на специальной колонне. Готовый продукт обладает высоким значением чистоты (99 %), поэтому сразу готов к использованию. Пищевой пропиленгликоль проходит дополнительную обработку, его срок хранения достигает двух лет.

Видео: МАРГАНЦОВКА И ГЛИЦЕРИН - химические опыты

Использование как антифриза

В первую очередь этот спирт используется в промышленности как теплоноситель. Пропиленгликоль можно использовать в теплоустановках в интервале температур от -40 ⁰С до +108 ⁰С. При этом его низкая коррозионная способность позволяет сохранять оборудование. Поэтому пропандиол применяют для:

• систем отопления;
• кондиционирования всех видов зданий;
• вентиляции;
• охлаждения пищевых продуктов.

Применение в косметологии

Способность данного вещества улавливать и связывать воду, диспергировать, улучшать консистенцию, проводить молекулы запаха лежит в основе использования его в косметических и парфюмерных производствах. К тому же низкая химическая активность и безопасность с точки зрения экологии, медицины также определяют выбор именно этого компонента при создании кремов, шампуней, паст, мазей и прочих продуктов.

Существует много организаций, которые предлагают купить пропиленгликоль. Цена зависит от концентрации продукта и от объема заказа. Колеблется в пределах от 150 до 170 рублей за килограмм.

Использование в пищевой промышленности

В пищевой отрасли пропиленгликоль известен, как Е1520. Он входит в состав многих продуктов, имеющих пастообразную, кремообразную консистенцию, а также твердых кондитерских изделий. Его роль - диспергирование, смягчение, охлаждение, консервирование.