Toluene : टाल्यूईन बनाने की विधि और इसका उपयोग

Toluene : टाल्यूईन बनाने की विधि और टाल्यूईन का उपयोग :- आज हम यहाँ टाल्यूईन का औद्योगिक उत्पादन व टाल्यूईन के भौतिक गुण, सूत्र, अणुभार, टाल्यूईन के रासायनिक गुण, टाल्यूईन का उपयोग के बारे में अध्ययन करेंगे। यह औद्योगिक क्षेत्र में उपयोग किया जाने वाला महत्वपूर्ण यौगिक है।

Toluene को पहली बार सन्न 1837 में चीड़ के तेल के आसवन से पोलिश रसायनज्ञ फ़िलिप वाल्टर (Filip Walter) द्वारा पृथक किया गया था। उन्होंने इसका नाम रिटिनाफ्ते (retinnaphte) रखा था। सन्न 1841 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी एटियेन सैंट-क्लेयर डेविल (Henri Etienne Sainte-Claire Deville) ने टोलू के बाल्सम (उष्णकटिबंधीय कोलम्बियाई पेड़ मायरोक्सिलॉन बाल्समम से एक सुगंधित अर्क) से एक हाइड्रोकार्बन को अलग किया।

जिसे डेविल ने वाल्टर के रेटिननेफ्ते और बेंजीन के समान पहचान की। उन्होंने इसका नाम हाइड्रोकार्बन बेंजोइन रखा। सन्न 1843 में जोंस जैकब बर्जेलियस ने टोलुइन नाम की सिफारिश की। सन्न 1850 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ अगस्टे काहोर्स ने लकड़ी के एक आसवन से एक हाइड्रोकार्बन को अलग किया। उन्होंने डेविल के बेंजोएन के समान पहचान की और काहोर ने Toluene नाम दिया।

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टाल्यूईन क्या है ?

टाल्यूईन (Toluene) एक रंगहीन, जल में अविलेय द्रव है जिसकी गन्ध पेंट के थिनर जैसी होती है। Toluene को toluol के नाम से भी जाना जाता है। इसका IUPAC नाम ‘मेथिलबेंजिनेल्ट’ है। यह एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन है। यह एक मोनो-प्रतिस्थापित बेंजीन व्युत्पन्न है, जिसमें फिनाइल समूह से जुड़ा मिथाइल समूह (CH3) होता है।

पेंट थिनर, स्थायी मार्कर, संपर्क सीमेंट और गोंद में विलायक के रूप में Toluene को कभी-कभी मनोरंजक इनहेलेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है और इसमें न्यूरोलॉजिकल को नुकसान पहुँचाने की क्षमता होती है। इसका उपयोग औद्योगिक विलायक और फीडस्टॉक (feedstock) के रूप में होता है।

टाल्यूईन के भौतिक गुण-physical properties of Toluene in hindi

यह बेंजीन जैसी गंध के साथ स्पष्ट, रंगहीन, ज्वलनशील द्रव होता है।
इसका अणुभार 92.141 ग्राम/मोल होता है।
इसका रासायनिक सूत्र C7H8 होती है।
इसका क्वथनांक6 °C होता है।
इसका गलनांक -95°C होता है।
इसका घनत्व8669 g/mL (20 °C) होता है।
यह इथेनॉल, बेंजीन, डायथाइल ईथर, एसीटोन, क्लोरोफॉर्म, ग्लेशियल एसिटिक एसिड और कार्बन डाइसल्फ़ाइड में घुलनशील होता है। जबकि पानी में अघुलनशील होता है।

टाल्यूईन के रासायनिक गुण-Chemical properties of Toluene in hindi

Toluene इलेक्ट्रोफिलिक एरोमेटिक प्रतिस्थापन में एक सामान्य एरोमेटिक हाइड्रोकार्बन के रूप में अभिक्रिया करता है। क्योंकि मिथाइल समूह में एक ही स्थिति में हाइड्रोजन परमाणु की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन-विमोचन गुण होते हैं। टाल्यूईन बेंजीन की तुलना में इलेक्ट्रोफाइल की ओर अधिक प्रतिक्रियाशील होता है।
यह p-toluenesulfonic एसिड देने के लिए सल्फोनेशन से गुजरता है और FeCl3 की उपस्थिति में Cl2 द्वारा क्लोरीनीकरण क्लोरोटाल्यूईन के ऑर्थो और पैरा आइसोमर्स देने के लिए करता है।
टाल्यूईन में मिथाइल साइड चेन ऑक्सीकरण के लिए अतिसंवेदनशील होता है। टाल्यूईन पोटेशियम परमैंगनेट के साथ अभिक्रिया करके बेंजोइक एसिड बनता है और क्रोमिल क्लोराइड के साथ अभिक्रिया करके बेंजाल्डिहाइड ((Etard reaction) बनता है।
Toluene में मिथाइल समूह के C-H बांड बेंजाइलिक (benzylic) होते हैं। इससे यह अर्थ निकलता है कि वे साधारण एल्केन्स में C-H बांड से दुर्बल होते हैं। इस कमजोरी को दर्शाने के लिए टाल्यूईन में मिथाइल समूह मुक्त मूलक परिस्थितियों में हलोजन से गुजरता है। जैसे जब AIBN की उपस्थिति में N-bromosuccinimide (NBS) के साथ गर्म किया जाता है, तो टाल्यूईन बेंजाइल ब्रोमाइड में परिवर्तित हो जाता है। UV किरण या सूरज की रोशनी की उपस्थिति में elemental Bromine के साथ एक ही रूपांतरण को प्रभावित किया जा सकता है।
Toluene को प्रकाश की उपस्थिति में HBr और H2O2 से उपचारित करके ब्रोमिनेट भी किया जा सकता है।

C6H5CH3 + Br2 → C6H5CH2Br + HBr

C6H5CH2Br + Br2 → C6H5CHBr2 + HBr

टाल्यूईन में मिथाइल समूह केवल बहुत दुर्बल क्षारो के साथ अवक्षेपण से गुजरता है। टाल्यूईन का पूर्ण हाइड्रोजनीकरण होने से मिथाइलसाइक्लोहेक्सेन प्राप्त होता है। इस अभिक्रिया के लिए हाइड्रोजन और उत्प्रेरक के उच्च दाब की आवश्यकता होती है।

टाल्यूईन बनाने की विधि

Toluene कच्चे तेल (crude oil) में प्राकृतिक रूप से निम्न स्तर पर होता है और एक उत्प्रेरक सुधारक या एथिलीन क्रैकर द्वारा गैसोलीन के उत्पादन में एक उपोत्पाद होता है।
यह कोयले से कोक के उत्पादन का भी उपोत्पाद है। अंतिम पृथक्करण और शुद्धिकरण BTX एरोमेटिक्स (बेंजीन, टाल्यूईन और ज़ाइलीन आइसोमर्स) के लिए उपयोग किए जाने वाले किसी भी आसवन या विलायक निष्कर्षण प्रक्रिया द्वारा किया जाता है।
टाल्यूईन विभिन्न तरीकों से तैयार किया जा सकता है। जैसे टाल्यूईन बनाने के लिए बेंजीन एक ठोस एसिड की उपस्थिति में मेथनॉल के साथ अभिक्रिया करता है।

C6H5H + CH3OH → C6H5CH3 + H2O

टाल्यूईन का औद्योगिक उत्पादन -industrial production of toluene in hindi

टाल्यूईन का उत्पादन पेट्रोलियम शोधन कार्यों के दौरान सीधे स्टाइरीन उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में और अप्रत्यक्ष रूप से कोक-ओवन संचालन के उप-उत्पाद के रूप में किया जाता है। आज के समय में Toluene के उत्पादन के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधि से एरोमेटिक मिश्रण को अलग कर रही है। बेंजीन, टाल्यूईन और जाइलीन को अलग करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधियों को इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है।

1. भिन्नात्मक आसवन (Fractional distillation)

कच्चे तेल के विभिन्न घटकों के अलग-अलग आकार, भार और क्वथनांक होते हैं। अतः पहला चरण इन घटकों को अलग करना होता है। चूँकि इन घटकों के अलग-अलग क्वथनांक होते हैं, इसलिए उन्हें भिन्नात्मक आसवन प्रक्रिया द्वारा आसानी से पृथक किया जा सकता है। टाल्यूईन को विभिन्न क्वथनांक पर उबलते घटकों से अलग किया जाता है।

2. एज़ोट्रोपिक आसवन (Azeotropic distillation)

एज़ोट्रोपिक आसवन को आसवन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इसमें जोड़ा गया पदार्थ एज़ोट्रोप बनाता है। एज़ोट्रोपिक आसवन का उपयोग करके टाल्यूईन को अलग करने के लिए दो व्यावसायिक विधियाँ विकसित की गई हैं। पहली विधि में मिथाइल एथिल कीटोन और जल के जलीय विलयन का उपयोग करके पृथक कर सकते है। दूसरी विधि में मेथनॉल का उपयोग करके पृथक किया जाता है। दोनों प्रक्रियाएँ एक संकीर्ण क्वथनांक सीमा सांद्रता ढाल पर कार्य करती हैं।

3. निष्कर्षण आसवन (Extractive distillation)

निकालने वाले आसवन को ऐसे पदार्थ की उपस्थिति में आसवन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो अलग किए जाने वाले घटकों की तुलना में अपेक्षाकृत गैर-वाष्पशील होता है। इसलिए अंशांकित टावर के शीर्ष के पास लगातार चार्ज किया जाता है, ताकि एक सराहनीय इसके प्रवेश के नीचे टावर में सभी प्लेटों पर एकाग्रता बनाए रखी जाती है।

निष्कर्षण आसवन में तरल-तरल निष्कर्षण के लिए एक विलायक का उपयोग शामिल होता है। सल्फोलेन (C4H8O2S), फुरफुरल (C5H4O2), टेट्राएथिलीन ग्लाइकॉल (C8H18O5), डाइमिथाइलसल्फॉक्साइड (C2H6OS), और N-मिथाइल-2-पाइरोलिडोन (C5H9NO) सहित कई अलग-अलग सॉल्वैंट्स उपयुक्त हैं।

4. विलायक निष्कर्षण (Solvent extraction)

एक विलायक निष्कर्षण प्रक्रिया में विलायक के लिए सबसे महत्वपूर्ण आवश्यकता यह है कि गैर-एरोमेटिक्स पदार्थों के विरुद्ध एरोमेटिक पदार्थों के लिए इसकी उच्च चयनात्मकता होनी चाहिए। दो-चरण प्रणाली (two-phase system) तापमान की एक उचित सीमा में प्राप्त की जाती है और यह चरणों को तापमान की एक उचित सीमा के भीतर अलग चाहिए। यह गैर-संक्षारक, गैर-प्रतिक्रियाशील और थर्मली स्थिर भी होना चाहिए।

टाल्यूईन का उपयोग- uses of toluene in hindi

पृथक Toluene का सबसे बड़ा एकल उपयोग हाइड्रो-डीमेथिलेशन प्रक्रिया के माध्यम से बेंजीन के उत्पादन में होता है। जिसमें टाल्यूईन और हाइड्रोजन बेंजीन व मीथेन उत्पन्न करने के लिए उच्च तापमान पर अभिक्रिया करते हैं। इस प्रक्रिया का उपयोग बेंजीन की आपूर्ति और मांग को संतुलित करने के लिए किया गया है।

C6H5CH3 + H2 → C6H6 + CH4

Toluene का दूसरा सबसे बड़ा उपयोग विलायक अनुप्रयोगों के रूप में है। विशेष रूप से पेंट और कोटिंग उद्योग में इसका उपयोग किया जाता है। जैसे पेंट, पेंट थिनर, सिलिकॉन सीलेंट, कई रासायनिक अभिकारकों, रबर, मुद्रण स्याही, गोंद, लाख, कीटाणुनाशक के लिए, चमड़ा उद्योग, फार्मास्यूटिकल्स और अन्य तैयार उत्पादों में भी इसका उपयोग किया जाता है।
पृथक टाल्यूईन का उपयोग कई उपभोक्ता उत्पादों में भी किया जाता है। जैसे सैनिटाइजिंग एजेंट, घरेलू एरोसोल, पेंट और वार्निश, पेंट थिनर और एंटीरस्ट प्रिजर्वेटिव।
बेंजीन-टाल्यूईन-ज़ाइलीन मिश्रण में अधिकांश Toluene (जो कभी अलग नहीं होता है और विभिन्न रिफाइनरी धाराओं में रहता है) का उपयोग गैसोलीन सम्मिश्रण में किया जाता है।
गैसोलीन में सम्मिश्रण एजेंट के रूप में टाल्यूईन के कई फायदे हैं। उच्च ओकटाइन संख्या और कम अस्थिरता के कारण यह अन्य सस्ती सामग्री जैसे N-ब्यूटेन के साथ आसानी से मिश्रित होती है, जो कि अत्यधिक अस्थिर होता है।
Toluene का नाइट्रेशन मोनो-, डाई- और ट्राईनाइट्रोटाल्यूईन देता है। ये सभी रूप व्यापक से उपयोग किए जाते हैं। Dinitrotoluene टाल्यूईन डाईआईसोसायनेट का अग्रदूत है। जिसका उपयोग पॉलीयुरेथेन फोम के उत्पादन में किया जाता है। Trinitrotoluene विस्फोटक आमतौर पर संक्षिप्त TNT है।
इसका उपयोग बेंजोएट और बेंजाइल एस्टर के निर्माण में उपयोग के लिए बेंजोइक एसिड और खाद्य परिरक्षकों व कॉस्मेटिक उत्पादों जैसे साबुन, इत्र, क्रीम और लोशन्स के लिए उपयोग किया जाता है।
लोशन टाल्यूईन के उत्प्रेरक अनुपातहीनता का उपयोग बेंजीन और पैरा-ज़ाइलीन के उत्पादन के लिए किया गया है। जिसमें एथिलबेनज़ीन या ऑर्थो- या मेटा-ज़ाइलिन बहुत कम या बिल्कुल नहीं होता है। विनाइल Toluene जो एथिलीन के साथ टाल्यूईन के क्षारीकरण द्वारा निर्मित होता है। उसके बाद एथिल-टाल्यूईन के डिहाइड्रोजनीकरण द्वारा असंतृप्त पॉलिएस्टर रेजिन में एक संशोधक के रूप में उपयोग किया जाता है।
टाल्यूईन से बने अन्य महत्वपूर्ण रासायनिक उत्पादों में ट्राईनाइट्रोटोल्यूइन और संबंधित विस्फोटक बेंजाल्डिहाइड (एक महत्वपूर्ण रासायनिक मध्यवर्ती) और सैकरीन शामिल हैं।
पैरा-क्रेसोल के निर्माण के लिए टाल्यूईन की थोड़ी-सी मात्रा का उपयोग किया जाता है। जिसका उपयोग मुख्य रूप से ब्यूटाइलेटेड हाई-ड्रोक्सीटोल्यूइन के निर्माण के लिए किया जाता है।
बेंजोइक एसिड और बेंजाल्डिहाइड का ऑक्सीजन के साथ Toluene के आंशिक ऑक्सीकरण द्वारा व्यावसायिक रूप से उत्पादन किया जाता है। यह प्रक्रिया विशिष्ट उत्प्रेरक कोबाल्ट या मैंगनीज नैफ्थेनेट की उपस्थिति में किया जाता हैं।

1. ईंधन में टाल्यूईन का उपयोग

टाल्यूईन का उपयोग आंतरिक दहन इंजनों के साथ-साथ जेट ईंधन के लिए गैसोलीन ईंधन में एक ओकटाइन बूस्टर के रूप में किया जा सकता है। 86% टाल्यूईन 1980 के दशक में फॉर्मूला वन में सभी टर्बोचार्ज्ड इंजनों में ईंधन के रूप में प्रयुक्त किया गया था। यह पहले हौंडा टीम द्वारा काम में लिया गया था।

फॉर्मूला वन ईंधन प्रतिबंधों को पूरा करने के लिए ओकटाइन रेटिंग को कम करने के लिए शेष 14% एन-हेप्टेन का “भराव” था। 100% टाल्यूईन का उपयोग दो-स्ट्रोक और चार-स्ट्रोक इंजन में ईंधन के रूप में किया जा सकता है। हालांकि ईंधन के घनत्व और अन्य कारकों के कारण ईंधन आसानी से वाष्पीकृत नहीं होता है। जब तक कि इसे 70 °C से पहले गर्म नहीं किया जाता है। होंडा ने अपनी फॉर्मूला वन कारों में एक हीट एक्सचेंजर के माध्यम से ईंधन लाइनों को रूट करके ईंधन को गर्म करने के लिए शीतलन प्रणाली में पानी से ऊर्जा खींचकर इस समस्या को हल किया।

2. प्रयोगशाला में टाल्यूईन का उपयोग

प्रयोगशाला में टाल्यूईन का उपयोग नैनोट्यूब और फुलरीन सहित कार्बन नैनोमटेरियल्स के लिए विलायक के रूप में किया जाता है और इसे फुलरीन संकेतक के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। C₆₀के टाल्यूईन विलयन का रंग चमकीला बैंगनी होता है।
टाल्यूईन का उपयोग fine polystyrene kits (विघटन और फिर फ़्यूज़िंग सतहों द्वारा) के लिए सीमेंट के रूप में किया जाता है। इसे ब्रश द्वारा बहुत आसानी से काम में लिया जा सकता है और इसमें कोई भी चिपकने वाला नहीं होता है।
जैव रसायन प्रयोगों में हीमोग्लोबिन निकालने के लिए टाल्यूईन का उपयोग खुली लाल रक्त कोशिकाओं को तोड़ने के लिए किया जा सकता है।
परमाणु रिएक्टर सिस्टम लूप में उपयोग किए जाने वाले सोडियम कोल्ड ट्रैप में इसकी अच्छी गर्मी हस्तांतरण क्षमताओं के लिए टाल्यूईन को शीतलक के रूप में भी इस्तेमाल किया गया है। कोका-कोला सिरप के उत्पादन में कोका के पत्तों से कोकीन निकालने की प्रक्रिया में भी टाल्यूईन का उपयोग किया गया था।

टाल्यूईन की विषाक्ता

Toluene के पर्यावरणीय और विषैले प्रभावों का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है। निम्न स्तर से मध्यम स्तर में टाल्यूईन की साँस लेने से थकान, भ्रम, कमजोरी, नशे की तरह की क्रियाएं, यादाश्त कमजोर होना, मतली, भूख न लगना, बहरापन और रंग दृष्टि हानि हो सकती है। इनमे से कुछ लक्षण अल्प समय के लिए होते है।

Toluene की अधिक मात्रा अंदर लेने से चक्कर, मतली या नींद आना, बेहोशी और यहां तक कि मृत्यु भी हो सकती है। हालांकि टाल्यूईन बेंजीन की तुलना में बहुत कम विषाक्त होता है। और इसके परिणामस्वरूप chemical preparation में इसे बड़े पैमाने पर एक एरोमेटिक विलायक के रूप में बदल दिया गया है। अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी का कहना है कि अपर्याप्त जानकारी के कारण टाल्यूईन की कैंसरकारी क्षमता का मूल्यांकन नहीं किया जा सकता है। 2013 में Toluene की दुनिया भर में बिक्री लगभग 24.5 बिलियन अमेरिकी-डॉलर थी।

Cladophialophora, Exophiala, Leptodontidium (syn. Leptodontium), Pseudeurotium zonatum, and Cladosporium sphaerospermum, and certain species of bacteria कार्बन और ऊर्जा के स्रोत के रूप में इसका उपयोग करके टाल्यूईन का मान कम कर सकता है।

FAQ

Q : टाल्यूईन क्या होता है ?
Ans : टाल्यूईन (Toluene) एक रंगहीन, जल में अविलेय द्रव है जिसकी गन्ध पेंट के थिनर जैसी होती है। यह एक मोनो-प्रतिस्थापित बेंजीन व्युत्पन्न है, जिसमें फिनाइल समूह से जुड़ा मिथाइल समूह (CH3) होता है।

Q : टाल्यूईन का IUPAC नाम क्या है ?
Ans : मेथिलबेंजिनेल्ट

Q : टाल्यूईन का रासायनिक सूत्र क्या है ?
Ans : C7H8 or C6H5CH3

Q : टाल्यूईन का अणुभार कितना होता है ?
Ans : 92.141 ग्राम/मोल

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Govind Prajapat

मेरा नाम गोविन्द प्रजापत है। मैं talentkiduniya.com का फाउंडर हूँ। मुझे स्कूल के समय से ही हिंदी में लेख लिखने और अपने अनुभव को लोगो से शेयर करने में रूचि रही है। मैं इस ब्लॉग के माध्यम से अपनी नॉलेज को हिंदी में लोगो के साथ शेयर करता हूँ।