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令和6年11月21日 (木)

🏫 有機工業化学

山形大学  理工学研究科(工学系)  化学・バイオ工学科  波多野豊平

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  1 【音声テスト】 米沢高等工業学校校歌

1. 石油精製

2. 石油化学工業

3. 石炭化学工業

4. 染料

5. 油脂

6. 界面活性剤

7. 塗料

8. 香料

9. 農薬

2. 石油化学工業


化石燃料

  1 化石燃料
化石燃料 生物 地質年代 場所 特徴
石炭 陸生・水生植物 古生代後期 ・ 🔷 新生代(Cz) 🔷 古第三紀(PG)
石油 小型浮遊性生物・藻類 水素、ガソリン、ガス、灯油、重油
天然ガス

化石燃料を原料とする工業化学を 有機工業化学と言います。 原油から 蒸留ガソリンエンジンの燃料となるガソリンなどを分離します。

燃料は引火、発火しやすいので 消防法危険物 に指定されるものが多いです。

👨‍🏫 石油の精製―ガソリン、水素、ナフサ― 👨‍🏫 石炭と炭素材料

石油精製工業

  2 石油精製工業
説明 用途
ガス分 メタン、エタン、 水素 アンモニア合成 燃料電池
石油ガス( LPG C1~C4留分、沸点35℃以下
軽質ナフサ C5~C9留分、沸点150℃以下 溶媒 ガソリン 自動車エンジンの燃料
重質ナフサ C8~C11留分、沸点180℃以下 接触改質 BTX ガソリン
灯油 C10~C14留分、沸点170℃~250℃ 水素化脱硫 灯油 ファンヒーター、航空機のジェットエンジンの燃料

油田から採掘された原油は、タンクに備蓄されます。 精留塔で分留し、ガソリンや灯油などの燃料にします。 原油は植物の化石なので、 化石燃料と言われます。 燃焼したあとは、 二酸化炭素として大気中に排出されます。


プラスチックの種類と用途

  3 プラスチックの種類と用途
種類 略号 樹脂名 用途
熱可塑性樹脂 PE ポリエチレン 包装材、石油タンク、バケツ
PP ポリプロピレン
PVC ポリ塩化ビニル 水道管
PS ポリスチレン CDケース、食品 容器
PET ポリエチレンテレフタラート ペットボトル
PVdC ポリ塩化ビニリデン
PVdF ポリフッ化ビニリデン 1 ) LIB 正極 バインダー
熱硬化性樹脂 FF フェノール樹脂 プリント基板
MF メラミン樹脂 食卓用品
2 )

プラスチック材料は、 非金属材料です。 非金属材料には、ガラスなどの無機高分子材料、やセルロースやたんぱく質など天然高分子材料があります。 エンジニアリングプラスチックとして、導電性高分子などもあります。

👨‍🏫 有機高分子化学―プラスチック、ゴム―

ゴムの種類と用途

  4 ゴムの種類と用途
略号 ゴム名 用途
天然ゴム
IR イソプレンゴム
BR ブタジエンゴム
SBR スチレンブタジエンゴム LIB 負極 バインダー
NBR アクリロニトリル-ブタジエンゴム O-リング
🔷 ゴムとタイヤの博物館「ブリヂストン TODAY」@東京都小平市 🔷 協和合成株式会社@埼玉県鳩ヶ谷市 👨‍🏫 JSR(株)四日市プラント、(株)イーテック四日市プラント 👨‍🏫 有機高分子化学―プラスチック、ゴム―

3. 石炭化学工業


石炭の乾留

  5 石炭の乾留
説明 用途
石炭ガス 水素 メタン 一酸化炭素 燃料
コールタール 軽油
中油
重油
アントラセン油
ピッチ(残渣) カーボン 、ピレン 電極炭素繊維
コークス 製鉄 、カーバイト

石炭は、産業革命のきっかけとなる蒸気機関の燃料でした。 日本では明治時代から各地で 炭鉱が掘られて、黒いダイヤと呼ばれました。 コストから日本では採掘されなくなりましたが、オーストラリアなどから輸入された石炭は、いまでも 火力発電の燃料です。


炭素材料

  6 炭素材料
分類 細目 説明
天然炭素材料 石炭 3 )
天然黒鉛 (グラファイト、石墨 4 ) 鉛筆、 リチウムイオン二次電池負極
合成炭素材料 木炭 たたら製鉄
人造黒鉛 5 ) ピッチ を加熱して合成します。
活性炭
オイルファーネスブラック
気相合成炭素 アセチレンブラック 🧬
カーボンクラスター フラーレン
カーボンナノチューブ(CNT)
カーボンナノホーン(CNH)
無機工業化学 エネルギー変換特論 有機工業化学 m電池 gt原稿2024

黒鉛は、ダイヤモンド、無定形炭素とともに炭素の同素体である 6 ) 。 無定形炭素は、燃えるが、黒鉛は、燃えない。 だから、製鉄の高炉用炉材として使う。 化学的に安定で、耐熱性もあり、潤滑性もあるので、鉄砲の内張にも使われた。

黒鉛は、面内で高い 導電率を示す。 アルミニウム溶融塩電解アノード食塩電解アノードに使われます。

鉄の 融点  Tm はおよそ 1538 °C 。 とても容器が持たない。 だからコークスと混ぜて高炉に入れる。

👨‍🏫 石炭と炭素材料

界面活性剤・分散剤

  7 界面活性剤・分散剤
種類 構造 特徴 用途
アニオン界面活性剤
(陰イオン界面活性剤)
親油性(非極性)のはじっこがアニオンの親水性(極性) 石鹸 親水基がイオン 洗剤
カチオン界面活性剤
親油性(非極性)のはじっこがカチオンの親水性(極性) (陽イオン界面活性剤)
両性界面活性剤
ノニオン界面活性剤
(非イオン界面活性剤)
高級アルコール系 親水基と疎水基のバランスを変える

界面活性剤は、懸濁液などをつくるときに大きな役割を果たします。

HLB、クラフト点、曇り点などが指標として使われます 7 )


色素材料

  8 色素材料
分類 用途
染料 * *
顔料 炭素 群青( 🏞 アズライト) 緑青(アラカイト)
そのほか ラムネ色 青磁

顔料は、不溶性物質を分散媒に分散させてバインダーなどで固着させます。 9 ) 10 )


肥料

  9 肥料の三要素と単肥の例
含有成分 元素 単肥の例 原料 特徴
🏞 窒素 硫安(硫酸アンモニウム)・尿素・硝安(硝酸アンモニウム)・塩安(塩化アンモニウム)・石灰窒素 🏞 アンモニア 11 ) 12 ) 13 ) 葉肥 *
リン リン酸カルシウム・過リン酸石灰・ リン酸 果肥
カリウム 硫酸カリウム、塩化カリウム 鉱石 根肥

肥料には、肥料の三要素を一成分含む単肥と、二要素以上含む複合肥料に分けられます。また複合肥料は、配合肥料と化成肥料に分けられます。化成肥料は、肥料の三要素のうち、二要素以上を化学合成で作ったものです 14 )

このように肥料は、工業製品であり、その要素は、材料でもあります。

参考文献


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https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/53202/52757.asp
名称: 教育用公開ウェブサービス
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2024年1月21日 松木健三名誉教授がご逝去されました。

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管理運用
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