فنل (هیدروکسی بنزن،اسید کربولیک) – آی تیOارگانیک. آلیترکیب معطر با فرمولاوهC6H5OH. متعلق به کلاسی با همین نام - فنل ها است.
به نوبه خود، فنل ها- این یک کلاس از ترکیبات آلی از سری معطر است که در آن گروه های هیدروکسیل وجود دارد اوه- به کربن حلقه معطر مرتبط است.
با توجه به تعداد گروه های هیدروکسیل، عبارتند از:
- فنل‌های تک‌هیدریک (آرنول): فنل و همولوگ‌های آن؛
- فنل‌های دی‌هیدریک (آرندیول‌ها): پیروکاتکل، رزورسینول، هیدروکینون.
- فنل های تری هیدریک (آرنتریول ها): پیروگالول، هیدروکسی هیدروکینون، فلوروگلوسینول؛
- فنل های پلی هیدریک
بر این اساس، در واقع فنل،به عنوان یک ماده، ساده ترین نماینده گروه فنل است و دارای یک هسته معطر و یک گروه هیدروکسیل است. او.
خواص فنل
فنل تازه تقطیر شده بلورهای سوزنی بی رنگ با نقطه ذوب است 41 درجه سانتی گرادو نقطه جوش 182 درجه سانتی گراد. هنگام نگهداری به خصوص در فضای مرطوب و در مجاورت مقادیر کمی نمک آهن و مس، به سرعت رنگ قرمز به خود می گیرد. فنل به هر نسبتی با الکل و آب قابل اختلاط است (هنگامی که در بالا گرم شود 60 درجه سانتی گرادآزادانه در اتر، کلروفرم، گلیسرول، دی سولفید کربن محلول است.
با توجه به حضور -اوهگروه هیدروکسیل، فنل دارای خواص شیمیایی مشخصه الکل ها و هیدروکربن های معطر است.
با توجه به گروه هیدروکسیل، فنل وارد واکنش های زیر می شود:
- از آنجایی که فنل دارای خواص اسیدی کمی قوی تر از الکل ها است، تحت تأثیر مواد قلیایی نمک ها - فنولات ها (به عنوان مثال، سدیم فنولات - C 6 H 5 ONa):
C 6 H 5 OH + NaOH -> C 6 H 5 ONa + H 2 O
- در نتیجه برهمکنش فنل با سدیم فلزی، فنولات سدیم نیز به دست می آید:
2C 6 H 5 OH + 2Na -> 2C 6 H 5 ONa + H 2
- فنل مستقیماً با اسیدهای کربوکسیلیک استری نمی شود، استرها از واکنش فنولات ها با انیدریدها یا هالیدهای اسید بدست می آیند:
C 6 H 5 OH + CH 3 COOH -> C6H 5 OCOCH 3 + NaCl
- در طی تقطیر فنل با گرد و غبار روی، واکنش جایگزینی گروه هیدروکسیل با هیدروژن رخ می دهد:
C 6 H 5 OH + Zn -> C 6 H 6 + ZnO
واکنش فنل بر روی حلقه معطر:
- فنل وارد واکنش های جایگزینی الکتروفیل در حلقه معطر می شود. گروه OH که یکی از قوی ترین گروه های دهنده (به دلیل کاهش چگالی الکترون در گروه عاملی) است، واکنش پذیری حلقه را به این واکنش ها افزایش می دهد و جایگزینی را هدایت می کند. ارتو-و جفت-مفاد فنل به آسانی آلکیله، اسیله، هالوژنه، نیترات و سولفونه می شود.
- واکنش کولب اشمیتبرای سنتز اسید سالیسیلیک و مشتقات آن (اسید استیل سالیسیلیک و غیره) کاربرد دارد.
C 6 H 5 OH + CO 2 - NaOH -> C 6 H 4 OH (COONa)
C 6 H 4 OH (COONa) - H2SO4 -> C 6 H 4 OH (COOH)
واکنش های کیفی به فنل:
- در نتیجه برهمکنش با آب برم:
C 6 H 5 OH + 3Br 2 -> C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr
شکل گرفت 2،4،6-تریبروموفنولجامد سفید است.- با اسید نیتریک غلیظ:
C 6 H 5 OH + 3HNO 3 -> C 6 H 2 (NO 2) 3 OH + 3H 2 O
- با کلرید آهن (III) (واکنش کیفی برای فنل):
C 6 H 5 OH + FeCl 3 -> ⌈Fe (C 6 H 5 OH) 6 ⌉Cl 3
واکنش اضافه
- هیدروژناسیون فنل در حضور کاتالیزورهای فلزی Pt/Pd ، Pd/Ni سیکلوهگزیل الکل دریافت کنید:
C 6 H 5 OH -> C 6 H 11 OH
اکسیداسیون فنل
به دلیل وجود گروه هیدروکسیل در مولکول فنل، مقاومت اکسیداسیون بسیار کمتر از بنزن است. بسته به ماهیت عامل اکسید کننده و شرایط واکنش، محصولات مختلفی به دست می آید.
- بنابراین، تحت عمل پراکسید هیدروژن در حضور یک کاتالیزور آهن، مقدار کمی فنل دیاتومیک - پیروکاتکول تشکیل می شود:
C 6 H 5 OH + 2H 2 O 2 - Fe> C 6 H 4 (OH) 2
- هنگام تعامل با عوامل اکسید کننده قوی تر (مخلوط کروم، دی اکسید منگنز در یک محیط اسیدی)، پارا کینون تشکیل می شود.
دریافت فنل
فنل از قطران زغال سنگ (محصول کک سازی) و به صورت مصنوعی به دست می آید.
قطران زغال سنگ تولید کک شامل از 0.01 تا 0.1٪فنل ها در محصولات نیمه کک از 0.5 تا 0.7٪؛در روغن حاصل از هیدروژنه شدن و در فاضلاب با هم - از 0.8 تا 3.7٪.قطران زغال سنگ قهوه ای و فاضلاب نیمه کک شونده حاوی از 0.1 تا 0.4٪فنل ها قطران زغال سنگ تقطیر می شود و بخش فنلی انتخاب می شود که از بین می رود در 160-250 درجه سانتیگراد. ترکیب کسر فنلی شامل فنل و همولوگ های آن (25-40٪)، نفتالین (25-40٪) و بازهای آلی (پیریدین، کینولین) است. نفتالین با فیلتراسیون جدا می شود و بقیه بخش با محلول 10-14 درصد هیدروکسید سدیم تصفیه می شود.
فنولات های حاصل با دمیدن با بخار زنده از روغن های خنثی و پایه های پیریدین جدا شده و سپس با دی اکسید کربن تصفیه می شوند. فنل های خام جدا شده در معرض یکسوسازی قرار می گیرند و به طور متوالی فنل، کرزول و زایلنول انتخاب می شوند.
بیشتر فنل که در حال حاضر در مقیاس صنعتی تولید می شود با روش های مختلف مصنوعی به دست می آید.
روش های مصنوعی برای به دست آوردن فنل
- توسط روش بنزن سولفوناتبنزن با روغن ویتریول مخلوط می شود. محصول به دست آمده با سودا درمان می شود و نمک سدیم بنزن سولفونیک اسید به دست می آید، پس از آن محلول تبخیر می شود، سولفات سدیم رسوب شده جدا می شود و نمک سدیم بنزن سولفونیک اسید با قلیایی ذوب می شود. یا فنولات سدیم حاصل را با دی اکسید کربن اشباع کنید یا اسید سولفوریک را اضافه کنید تا زمانی که دی اکسید گوگرد شروع به تکامل کند و از فنل تقطیر شود.
- روش کلروبنزنعبارت است از کلرزنی مستقیم بنزن با کلر گازی در حضور آهن یا نمک های آن و صابونی سازی کلروبنزن حاصل با محلول هیدروکسید سدیم یا در حین هیدرولیز در حضور کاتالیزور.
- روش Raschig اصلاح شدهبر اساس کلرزنی اکسیداتیو بنزن با کلرید هیدروژن و هوا و به دنبال آن هیدرولیز کلروبنزن و جداسازی فنل با تقطیر.
- روش کیومنشامل آلکیلاسیون بنزن، اکسیداسیون ایزوپروپیل بنزن حاصل به هیدروپراکسید کومن و تجزیه بعدی آن به فنل و استون است:
ایزوپروپیل بنزن از تیمار بنزن با پروپیلن خالص یا کسر پروپان-پروپیلن کراکینگ نفت، خالص شده از سایر ترکیبات غیراشباع، رطوبت، مرکاپتان ها و سولفید هیدروژن که کاتالیزور را مسموم می کند، به دست می آید. به عنوان مثال، تری کلرید آلومینیوم محلول در پلی آلکیل بنزن به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. در دی ایزوپروپیل بنزن آلکیلاسیون در دمای 85 درجه سانتیگراد و فشار اضافی انجام می شود 0.5 مگاپاسکال، که جریان فرآیند را در فاز مایع تضمین می کند. ایزوپروپیل بنزن با اکسیژن اتمسفر یا اکسیژن فنی به هیدروپراکسید اکسید می شود. 110-130 درجه سانتیگراددر حضور نمکهای فلزات با ظرفیت متغیر (آهن، نیکل، کبالت، منگنز) هیدروپراکسید را با اسیدهای رقیق (سولفوریک یا فسفریک) یا مقادیر کمی اسید سولفوریک غلیظ تجزیه کنید. در 30-60 درجه سانتیگراد. پس از تقطیر، فنل، استون و مقدار معینی از α-متیل استایرن. روش کومن صنعتی توسعه یافته در اتحاد جماهیر شوروی در مقایسه با روش های دیگر برای تولید فنل از نظر اقتصادی سودمندترین است. تولید فنل از طریق بنزن سولفونیک اسید با مصرف مقادیر زیادی کلر و قلیایی همراه است. کلرزنی اکسیداتیو بنزن با بزرگی همراه است مصرف بخار 3-6 برابر بیشتر از هنگام استفاده از روش های دیگر. علاوه بر این، خوردگی شدید تجهیزات در هنگام کلرزنی رخ می دهد که نیاز به استفاده از مواد خاص دارد. روش cumene در طراحی سخت افزاری ساده است و به شما این امکان را می دهد که به طور همزمان دو محصول از نظر فنی ارزشمند را به دست آورید: فنل و استون
- در طی دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو بنزوئیک اسیدابتدا یک اکسیداسیون کاتالیزوری فاز مایع تولوئن به اسید بنزوئیک انجام می شود که در حضور Сu 2+به اسید بنزنسالیسیلیک تبدیل می شود. این فرآیند را می توان با نمودار زیر شرح داد:
اسید بنزوئیل سالیسیلیک با بخار آب به اسیدهای سالیسیلیک و بنزوئیک تجزیه می شود. فنل در نتیجه دکربوکسیلاسیون سریع اسید سالیسیلیک تشکیل می شود.
کاربرد فنل
فنل به عنوان ماده خام برای تولید پلیمرها استفاده می شود: پلی کربنات و (ابتدا بیسفنول A سنتز می شود و سپس اینها)، رزین های فنل فرمالدئید، سیکلوهگزانول (با تولید بعدی نایلون و نایلون).
در فرآیند تصفیه روغن با کمک فنل، روغن ها از مواد رزینی، ترکیبات حاوی گوگرد و هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای خالص می شوند.
علاوه بر این، فنل به عنوان یک ماده خام برای تولید یونول، نئونول ()، کرئوسول ها، آسپرین، ضد عفونی کننده ها و آفت کش ها عمل می کند.
فنل یک نگهدارنده و ضد عفونی کننده خوب است. برای ضدعفونی در دامپروری، پزشکی و آرایشی و بهداشتی استفاده می شود.
خواص سمی فنل
فنل سمی است (کلاس خطر II). استنشاق فنل باعث اختلال در عملکرد می شود سیستم عصبی. گرد و غبار، بخارات و محلول فنل در صورت تماس با غشاهای مخاطی چشم، مجاری تنفسی، پوست باعث سوختگی شیمیایی می شود. پس از تماس با پوست، فنل در عرض چند دقیقه جذب می شود و شروع به تأثیر بر سیستم عصبی مرکزی می کند. در دوزهای زیاد می تواند باعث فلج مرکز تنفسی شود در صورت مصرف دوز کشنده برای انسان 1-10 گرم، برای بچه ها 0.05-0.5 گرم.
کتابشناسی - فهرست کتب:
آلبوم Kuznetsov E. V. Prokhorova I. P طرح های فناورانهتولید پلیمرها و پلاستیک بر اساس آنها. اد. 2. م.، شیمی، 1975. 74 ص.
Knop A., Sheib V. رزین های فنلی و مواد بر اساس آنها. م.، شیمی، 1983. 279 ص.
Bachman A., Muller K. Phenoplasts. م.، شیمی، 1978. 288 ص.
Nikolaev A.F. Technology of plastics, L., Chemistry, 1977. 366 p.
بر پایه بنزن در شرایط عادیمواد سمی جامد با عطر خاصی هستند. در صنعت مدرن، این ترکیبات شیمیایی نقش مهمی دارند. از نظر کاربرد، فنل و مشتقات آن جزو بیست ترکیب شیمیایی مورد تقاضا در جهان هستند. آنها به طور گسترده در صنایع شیمیایی و سبک، داروسازی و انرژی استفاده می شوند. بنابراین تولید فنل در مقیاس صنعتی یکی از وظایف اصلی صنایع شیمیایی است.
نامگذاری فنل
نام اصلی فنل اسید کربولیک است. بعدها این ترکیب نام "فنول" را یاد گرفت. فرمول این ماده در شکل نشان داده شده است:
اتم های فنل از اتم کربنی که به گروه هیدروکسو OH متصل است، شماره گذاری می شوند. دنباله به ترتیبی ادامه می یابد که سایر اتم های جایگزین کمترین اعداد را دریافت کنند. مشتقات فنل به عنوان سه عنصر وجود دارند که ویژگی های آنها با تفاوت در ایزومرهای ساختاری آنها توضیح داده می شود. پاراکرسول های مختلف ارتو، متا، فقط اصلاح ساختار پایه ترکیب حلقه بنزن و گروه هیدروکسیل هستند که ترکیب اصلی آن فنل است. فرمول این ماده در نماد شیمیایی شبیه C 6 H 5 OH است.
خواص فیزیکی فنل
از نظر ظاهری، فنل یک کریستال جامد بی رنگ است. در هوای آزاد، آنها اکسید می شوند و به ماده رنگ صورتی مشخص می دهند. در شرایط عادی، فنل نسبتاً ضعیف در آب حل می شود، اما با افزایش دما تا 70 درجه سانتیگراد، این رقم به شدت افزایش می یابد. در محلول های قلیایی این ماده در هر مقدار و در هر دمایی محلول است.
این خواص در ترکیبات دیگری نیز حفظ می شود که جزء اصلی آن ها فنل ها هستند.
خواص شیمیایی
خواص منحصر به فرد فنل با ساختار داخلی آن توضیح داده می شود. در مولکول این شیمیاییاوربیتال p اکسیژن یک سیستم p واحد را با حلقه بنزن تشکیل می دهد. این برهمکنش تنگ چگالی الکترون حلقه معطر را افزایش می دهد و اتم اکسیژن را کاهش می دهد. در این حالت، قطبیت پیوندهای گروه هیدروکسو به طور قابل توجهی افزایش می یابد و هیدروژن موجود در ترکیب آن به راحتی با هر فلز قلیایی جایگزین می شود. به این ترتیب فنولات های مختلف تشکیل می شوند. این ترکیبات مانند الکل ها با آب تجزیه نمی شوند، اما محلول های آنها بسیار شبیه نمک های بازهای قوی و اسیدهای ضعیف است، بنابراین واکنش قلیایی نسبتاً مشخصی دارند. فنولات ها با اسیدهای مختلف برهم کنش دارند، در نتیجه واکنش، فنل ها کاهش می یابد. خواص شیمیایی این ترکیب به آن اجازه می دهد تا با اسیدها تعامل داشته باشد و در نتیجه استرها را تشکیل دهد. به عنوان مثال، برهمکنش فنل و اسید استیک منجر به تشکیل فنیل استر (فنی استات) می شود.
واکنش نیتراسیون به طور گسترده ای شناخته شده است، که در آن، تحت تأثیر 20٪ اسید نیتریک، فنل مخلوطی از پارا و ارتونی تروفنول ها را تشکیل می دهد. اگر فنل با اسید نیتریک غلیظ درمان شود، 2،4،6-ترینیتروفنول به دست می آید که گاهی به آن اسید پیکریک نیز می گویند.
فنل در طبیعت
فنل به عنوان یک ماده مستقل در طبیعت در قطران زغال سنگ و در درجه های خاصی از نفت یافت می شود. اما برای نیازهای صنعتی این مقدار نقشی ندارد. بنابراین، به دست آوردن فنل روش مصنوعیبرای بسیاری از نسل های دانشمندان به اولویت تبدیل شده است. خوشبختانه این مشکل حل شد و در نتیجه فنل مصنوعی به دست آمد.
خواص، گرفتن
استفاده از هالوژن های مختلف امکان به دست آوردن فنولات ها را فراهم می کند که از آنها، چه زمانی پردازش بیشتربنزن تشکیل می شود. به عنوان مثال، حرارت دادن هیدروکسید سدیم و کلروبنزن باعث تولید فنولات سدیم می شود که با قرار گرفتن در معرض اسید به نمک، آب و فنل تجزیه می شود. فرمول این واکنش در اینجا آورده شده است:
C 6 H 5 -CI + 2NaOH -> C 6 H 5 -ONa + NaCl + H 2 O
اسیدهای سولفونیک معطر نیز منبعی برای تولید بنزن هستند. واکنش شیمیاییبا ذوب همزمان قلیایی و اسید سولفونیک انجام می شود. همانطور که از واکنش مشاهده می شود، ابتدا فن اکسیدها تشکیل می شوند. هنگامی که با اسیدهای قوی درمان می شوند، آنها به فنل های پلی هیدریک تبدیل می شوند.
فنل در صنعت
در تئوری، به دست آوردن فنل به ساده ترین و امیدوارکننده ترین راه به این صورت است: با استفاده از یک کاتالیزور، بنزن با اکسیژن اکسید می شود. اما تاکنون کاتالیزور این واکنش پیدا نشده است. بنابراین در حال حاضر روش های دیگری در صنعت استفاده می شود.
یک روش صنعتی پیوسته برای تولید فنل شامل برهمکنش کلروبنزن و محلول هیدروکسید سدیم 7 درصد است. مخلوط حاصل از یک سیستم لوله های یک و نیم کیلومتری عبور داده می شود که تا دمای 300 درجه سانتیگراد گرم شده است. تحت تأثیر دما و حفظ فشار بالا، مواد اولیه برای به دست آوردن 2،4-دی نیتروفنل و سایر محصولات واکنش نشان می دهند.
چندی پیش، یک روش صنعتی برای به دست آوردن مواد حاوی فنل با روش کومین توسعه یافت. این فرآیند شامل دو مرحله است. ابتدا ایزوپروپیل بنزن (کومن) از بنزن به دست می آید. برای انجام این کار، بنزن با پروپیلن آلکیله می شود. واکنش به این شکل است:
پس از آن، کومین با اکسیژن اکسید می شود. خروجی واکنش دوم فنل و محصول مهم دیگر استون است.
تولید فنل در مقیاس صنعتی از تولوئن امکان پذیر است. برای انجام این کار، تولوئن بر روی اکسیژن موجود در هوا اکسید می شود. واکنش در حضور یک کاتالیزور انجام می شود.
نمونه هایی از فنل ها
نزدیک ترین همولوگ فنل ها کرزول نام دارند.
سه نوع کرزول وجود دارد. متا کرزول در شرایط عادی مایع است، پارا کرزول و ارتو کرزول جامد هستند. همه کرزول ها در آب کم محلول هستند و از نظر خواص شیمیایی تقریباً شبیه فنل هستند. کرسول ها به طور طبیعی در قطران زغال سنگ یافت می شوند، از آنها در صنعت در تولید رنگ و برخی از انواع پلاستیک استفاده می شود.
نمونه هایی از فنل های دی هیدریک پارا، ارتو و متا هیدروبنزن ها هستند. همه آنها جامد هستند و به راحتی در آب حل می شوند.
تنها نماینده فنل تری هیدریک، پیروگالول (1،2،3-تری هیدروکسی بنزن) است. فرمول آن در زیر نشان داده شده است.
پیروگالول یک عامل احیا کننده نسبتاً قوی است. به راحتی اکسید می شود، بنابراین برای به دست آوردن گازهای خالص شده از اکسیژن استفاده می شود. این ماده برای عکاسان به خوبی شناخته شده است، از آن به عنوان توسعه دهنده استفاده می شود.
بسته به تعداد گروه های OH در مولکول، فنل های یک، دو، سه اتمی وجود دارد (شکل 1).
برنج. یکی فنل های تک، دو و سه اتمی
مطابق با تعداد چرخه های آروماتیک ذوب شده در مولکول، (شکل 2) خود فنل ها (یک حلقه معطر - مشتقات بنزن)، نفتول ها (2 حلقه ذوب شده - مشتقات نفتالین)، آنترانول ها (3 حلقه ذوب شده - مشتقات آنتراسن) وجود دارد. و فنانترول ها (شکل 2).
برنج. 2. فنول های تک و چند هسته ای
نامگذاری الکل ها
برای فنل ها، نام های بی اهمیتی که در طول تاریخ ایجاد شده اند، به طور گسترده استفاده می شود. پیشوندها نیز در نام فنل های تک هسته ای جایگزین استفاده می شوند ارتو-,متاو جفت -،در نامگذاری ترکیبات معطر استفاده می شود. برای ترکیبات پیچیده تر، اتم هایی که بخشی از چرخه های آروماتیک هستند شماره گذاری می شوند و موقعیت جانشین ها با استفاده از شاخص های دیجیتال نشان داده می شود (شکل 3).
برنج. 3. نامگذاری فنولها. گروه های جایگزین و شاخص های عددی مربوطه برای وضوح در رنگ های مختلف برجسته می شوند.
خواص شیمیایی فنل ها
هسته بنزن و گروه OH ترکیب شده در مولکول فنل بر یکدیگر تأثیر می گذارند و به طور قابل توجهی واکنش پذیری یکدیگر را افزایش می دهند. گروه فنیل جفت الکترون تنها را از اتم اکسیژن در گروه OH می کشد (شکل 4). در نتیجه، بار مثبت جزئی اتم H این گروه افزایش می‌یابد (با d+ نشان داده می‌شود)، قطبیت پیوند O-H افزایش می‌یابد که خود را در افزایش خواص اسیدی این گروه نشان می‌دهد. بنابراین، در مقایسه با الکل ها، فنل ها اسیدهای قوی تری هستند. بار منفی جزئی (که با d- مشخص می شود) که به گروه فنیل منتقل می شود، در موقعیت ها متمرکز می شود. ارتو-و جفت-(با توجه به گروه OH). این مکان‌های واکنش می‌توانند توسط معرف‌هایی که به مراکز الکترونگاتیو گرایش دارند، به اصطلاح معرف‌های الکتروفیلیک ("الکترون دوستدار") مورد حمله قرار گیرند.
برنج. 4. توزیع چگالی الکترون در فنل
در نتیجه، دو نوع تبدیل برای فنل ها امکان پذیر است: جایگزینی اتم هیدروژن در گروه OH و جایگزینی هسته H-اتوموبنزن. یک جفت الکترون از اتم O که به حلقه بنزن کشیده می شود، استحکام پیوند C-O را افزایش می دهد، بنابراین واکنش هایی که با شکستن این پیوند رخ می دهد، که مشخصه الکل ها است، برای فنل ها معمول نیست.
1. واکنش های جانشینی اتم هیدروژن در گروه OH. هنگامی که فنل ها با مواد قلیایی تیمار می شوند، فنولات ها تشکیل می شوند (شکل 5A)، واکنش کاتالیزوری با الکل ها منجر به اترها می شود (شکل 5B) و در نتیجه واکنش با انیدریدها یا کلریدهای اسید کربوکسیلیک اسیدها، استرها تشکیل می شوند. شکل 5C). هنگام تعامل با آمونیاک ( تبو فشار)، گروه OH با NH 2 جایگزین می شود، آنیلین تشکیل می شود (شکل 5D)، معرف های احیا کننده فنل را به بنزن تبدیل می کنند (شکل 5E)
2. واکنش های جانشینی اتم های هیدروژن در حلقه بنزن.
در طول هالوژناسیون، نیتراسیون، سولفوناسیون و آلکیلاسیون فنل، مراکز با چگالی الکترون افزایش یافته مورد حمله قرار می گیرند (شکل 4)، به عنوان مثال. جایگزینی عمدتا در ارتو-و جفت-موقعیت ها (شکل 6).
با یک واکنش عمیق تر، دو و سه اتم هیدروژن در حلقه بنزن جایگزین می شوند.
واکنش های تراکم فنل ها با آلدهیدها و کتون ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است، در اصل، این آلکیلاسیون است که به راحتی و در شرایط ملایم (در دمای 40 تا 50 درجه سانتیگراد، یک محیط آبی در حضور کاتالیزورها) انجام می شود، در حالی که کربن اتم به شکل یک گروه متیلن CH 2 یا گروه متیلن جایگزین (CHR یا CR 2) بین دو مولکول فنل قرار می گیرد. چنین تراکمی اغلب منجر به تشکیل محصولات پلیمری می شود (شکل 7).
فنل دیاتومیک (نام تجاری بیسفنول A، شکل 7)، به عنوان یک جزء در آماده سازی استفاده می شود. رزین های اپوکسی. چگالش فنل با فرمالدئید زمینه ساز تولید رزین های فنل فرمالدئید پرمصرف (پلاستیک های فنولی) است.
روشهای بدست آوردن فنل
فنل ها از قطران زغال سنگ و همچنین از محصولات پیرولیز زغال سنگ قهوه ای و چوب (قاران) جدا می شوند. روش صنعتیتولید فنل C 6 H 5 OH خود مبتنی بر اکسیداسیون کیومن هیدروکربن آروماتیک (ایزوپروپیل بنزن) با اکسیژن اتمسفر و به دنبال آن تجزیه هیدروپراکسید حاصله رقیق شده با H2SO4 است (شکل 8A). این واکنش با عملکرد بالا ادامه می یابد و از این جهت جذاب است که به فرد امکان می دهد دو محصول فنی ارزشمند - فنل و استون - را به طور همزمان بدست آورد. روش دیگر هیدرولیز کاتالیزوری بنزن های هالوژنه است (شکل 8B).
برنج. هشت روشهای به دست آوردن فنل
استفاده از فنل ها
محلول فنل به عنوان ضدعفونی کننده (اسید کربولیک) استفاده می شود. فنل های دیاتومیک - پیروکاتکل، رزورسینول (شکل 3)، و همچنین هیدروکینون ( جفت-دی هیدروکسی بنزن) به عنوان ضد عفونی کننده (ضدعفونی کننده های ضد باکتری)، وارد شده به عوامل دباغی برای چرم و خز، به عنوان تثبیت کننده برای روغن های روان کننده و لاستیک، و همچنین برای پردازش مواد عکاسی و به عنوان معرف در شیمی تحلیلی استفاده می شود.
در قالب ترکیبات منفرد، فنل ها به میزان محدودی استفاده می شوند، اما مشتقات مختلف آنها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. فنل ها به عنوان ترکیبات اولیه برای تولید محصولات پلیمری مختلف مانند رزین های فنل آلدهیدی (شکل 7)، پلی آمیدها و پلی اپوکسیدها عمل می کنند. بر اساس فنل ها، داروهای متعددی به دست می آید، به عنوان مثال، آسپرین، سالول، فنل فتالئین، علاوه بر این، رنگ، عطر، نرم کننده برای پلیمرها و محصولات محافظت از گیاهان.
میخائیل لویتسکی
1. فنل ها- مشتقات هیدروکربن های معطر، که در مولکول های آنها گروه هیدروکسیل (-OH) به طور مستقیم به اتم های کربن در حلقه بنزن متصل است.
2. طبقه بندی فنل ها
بسته به تعداد گروه های OH در مولکول، فنل های یک، دو، سه اتمی وجود دارد:
مطابق با تعداد چرخه های آروماتیک ذوب شده در مولکول، خود فنل ها (یک حلقه معطر - مشتقات بنزن)، نفتول ها (2 حلقه ذوب شده - مشتقات نفتالین)، آنترانول ها (3 حلقه ذوب شده - مشتقات آنتراسن: و phen) متمایز می شوند.
3. ایزومریسم و نامگذاری فنل ها
دو نوع ایزومر وجود دارد:
- ایزومری موقعیت جانشین ها در حلقه بنزن
- ایزومریسم زنجیره جانبی (ساختار رادیکال آلکیل و تعداد رادیکال ها)
برای فنل ها، نام های بی اهمیتی که در طول تاریخ ایجاد شده اند، به طور گسترده استفاده می شود. پیشوندها نیز در نام فنل های تک هسته ای جایگزین استفاده می شوند ارتو-,متاو جفت -،در نامگذاری ترکیبات معطر استفاده می شود. برای ترکیبات پیچیده تر، اتم های تشکیل دهنده حلقه های معطر شماره گذاری می شوند و موقعیت جانشین ها با استفاده از شاخص های دیجیتال نشان داده می شود.
4. ساختار مولکول
گروه فنیل C 6 H 5 - و هیدروکسیل - OH متقابلا بر یکدیگر تأثیر می گذارند
- جفت الکترون تنها اتم اکسیژن توسط ابر 6 الکترونی حلقه بنزن جذب می شود که به همین دلیل پیوند O-H حتی قطبی تر می شود. فنل اسیدی قوی تر از آب و الکل است.
- در حلقه بنزن، تقارن ابر الکترونی شکسته شده است، چگالی الکترون در موقعیت‌های 2، 4، 6 افزایش می‌یابد. این باعث واکنش بیشتر آن می‌شود. اتصالات S-Nدر موقعیت های 2، 4، 6 و پیوندهای حلقه بنزن هستند.
بیشتر فنل‌های تک هیدریک در شرایط عادی، مواد کریستالی بی‌رنگ با نقطه ذوب پایین و بوی مشخص هستند. فنل ها در آب کم محلول هستند، به راحتی در حلال های آلی محلول هستند، سمی هستند و در اثر اکسیداسیون در هوا ذخیره می شوند به تدریج تیره می شوند.
فنل C 6 H 5 OH (اسید کربولیک ) - یک ماده کریستالی بی رنگ در هوا اکسید می شود و صورتی می شود، در دمای معمولی به قدری در آب حل می شود، بالاتر از 66 درجه سانتیگراد با آب به هر نسبت قابل اختلاط است. فنل یک ماده سمی است، باعث سوختگی پوست می شود، ضد عفونی کننده است.
6. خواص سمی
فنل سمی است. باعث اختلال در عملکرد سیستم عصبی می شود. گرد و غبار، بخارات و محلول فنل باعث تحریک غشاهای مخاطی چشم، مجاری تنفسی و پوست می شود. هنگامی که فنل وارد بدن می شود، حتی از طریق نواحی دست نخورده پوست بسیار سریع جذب می شود و پس از چند دقیقه شروع به اثر بر روی بافت مغز می کند. ابتدا یک تحریک کوتاه مدت و سپس فلج مرکز تنفسی وجود دارد. حتی در صورت قرار گرفتن در معرض حداقل دوز فنل، عطسه، سرفه، سردرد، سرگیجه، رنگ پریدگی، حالت تهوع و از دست دادن قدرت مشاهده می شود. موارد شدید مسمومیت با بیهوشی، سیانوز، تنگی نفس، عدم حساسیت قرنیه، نبض سریع، به سختی قابل درک، عرق سرد، اغلب تشنج مشخص می شود. اغلب فنل عامل سرطان است.
7. کاربرد فنل ها
1. تولید رزین های مصنوعی، پلاستیک، پلی آمید
2. داروها
3. رنگ
4. سورفکتانت ها
5. آنتی اکسیدان ها
6. ضد عفونی کننده ها
7. مواد منفجره
8. بدست آوردن فنل v صنعت
یک). روش Cumene برای تولید فنل (اتحاد جماهیر شوروی، سرگئیف پی.جی.، اودریس آر.یو.، کروژالوف بی. دی.، 1949). مزایای روش: فناوری بدون زباله (بازده محصولات مفید> 99٪ و اقتصاد. در حال حاضر روش کومن به عنوان اصلی ترین روش در تولید جهانی فنل استفاده می شود.
2). از قطران زغال سنگ (به عنوان محصول جانبی - بازده کم):
C 6 H 5 ONa + H 2 SO 4 (razb) → C 6 H 5 - OH + NaHSO 4
سدیم فنولات
(تصویر محصولچکمه های رزینیسود سوزآور)
3). از هالوبنزن ها :
از 6 H 5 -Cl + NaOH تی , پ→ C 6 H 5 - OH + NaCl
4). ادغام نمک های اسیدهای سولفونیک معطر با مواد قلیایی جامد :
C 6 H 5 -SO 3 Na + NaOH تی → Na 2 SO 3 + C 6 H 5 - OH
نمک سدیم
اسیدهای بنزن سولفونیک
9. خواص شیمیایی فنل (اسید کربولیک)
من . خواص گروه هیدروکسیل
خواص اسیدی- از الکل های اشباع بارزتر هستند (رنگ نشانگرها تغییر نمی کند):
- با فلزات فعال-
2C 6 H 5 -OH + 2Na → 2C 6 H 5 -ONa + H 2
سدیم فنولات
- با مواد قلیایی-
C 6 H 5 -OH + NaOH (محلول آبی)↔ C 6 H 5 -ONa + H 2 O
! فنولات ها - نمک های اسید کربولیک ضعیف، تجزیه شده توسط اسید کربنیک -
C 6 H 5 -ONa + H 2 O +باO 2 → C 6 H 5 -OH + NaHCO 3
از نظر خواص اسیدی، فنل 10 برابر اتانول برتری دارد. در عین حال، به همان میزان از اسید استیک پایین تر است. برخلاف اسیدهای کربوکسیلیک، فنل نمی تواند اسید کربنیک را از نمک های خود جابجا کند.
سی 6 اچ 5 - اوه + NaHCO 3 = واکنش انجام نمی شود - کاملاً در آن حل می شود محلول آبیقلیایی، در واقع در محلول آبی بی کربنات سدیم حل نمی شود.
خواص اسیدی فنل تحت تأثیر گروه های الکترون گیر مرتبط با حلقه بنزن افزایش می یابد. نه 2 - , برادر - )
2،4،6-ترینیتروفنول یا اسید پیکریک قوی تر از کربنیک است
II . خواص حلقه بنزن
1). تأثیر متقابل اتم ها در مولکول فنل نه تنها در رفتار گروه هیدروکسی (به بالا نگاه کنید)، بلکه در واکنش پذیری بیشتر حلقه بنزن نیز آشکار می شود. گروه هیدروکسیل چگالی الکترون را در حلقه بنزن افزایش می دهد، به ویژه در ارتو-و جفت-مفاد (+ م-اثر گروه OH):
بنابراین، فنل در واکنش‌های جایگزینی الکتروفیلیک در حلقه معطر بسیار فعال‌تر از بنزن است.
- نیتراسیون. تحت تاثیر 20% اسید نیتریک HNO 3، فنل به راحتی به مخلوط تبدیل می شود ارتو-و جفت-نیتروفنول ها:
هنگام استفاده از HNO 3 غلیظ، 2،4،6-ترینیتروفنول تشکیل می شود. اسید پیکریک):
- هالوژناسیون. فنل به راحتی با آب برم در دمای اتاق تعامل می کند و رسوب سفیدی از 2،4،6-تریبروموفنل را تشکیل می دهد (واکنش کیفی برای فنل):
- تراکم با آلدهیدها. برای مثال:
2). هیدروژناسیون فنل
C 6 H 5 -OH + 3H 2 نی، 170 درجهسی→ C 6 H 11 - OH سیکلوهگزیل الکل (سیکلوهگزانول)
سوال 2. فنل، ساختار، خواص و کاربرد آن.
پاسخ.فنل ها ترکیبات آلی مشتق شده از هیدروکربن های معطر هستند که در آنها یک یا چند گروه هیدروکسیل به یک حلقه بنزن متصل می شوند.
ساده ترین نماینده این گروه از مواد فنل یا اسید کربولیک C 6 H 5 OH است. در مولکول فنل، الکترون‌های π حلقه بنزن، جفت‌های تک الکترون اتم اکسیژن گروه هیدروکسیل را جذب می‌کنند که در نتیجه تحرک اتم هیدروژن این گروه افزایش می‌یابد.
مشخصات فیزیکی
ماده کریستالی بی رنگ جامد، با بوی تند مشخصه، در هنگام نگهداری در هوا اکسید می شود و به دست می آید. رنگ صورتی، کم محلول در آب سرداما خوب حل می شود آب گرم. نقطه ذوب - 43 درجه سانتیگراد، نقطه جوش - 182 درجه سانتیگراد. ضد عفونی کننده قوی، بسیار سمی.
خواص شیمیایی
خواص شیمیایی به دلیل تأثیر متقابل گروه هیدروکسیل و حلقه بنزن است.
واکنش های روی حلقه بنزن
1. بروماسیون:
C 6 H 5 OH + 3Br 2 \u003d C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr.
2،4،6-تریبروموفنول (رسوب سفید)
2. تعامل با اسید نیتریک:
C 6 H 5 OH + 3HNO 3 \u003d C 6 H 2 (NO 2) 3 OH + 3H 2 O.
2،4،6-ترینیتروفنول (پیکریک اسید)
این واکنش ها در شرایط عادی (بدون حرارت و کاتالیزور) انجام می شود، در حالی که نیتراسیون بنزن نیاز به دما و کاتالیزور دارد.
واکنش های گروه هیدروکسی
1. مانند الکل ها، با فلزات فعال تعامل دارد:
2C 6 H 5 OH + 2Na \u003d 2C 6 H 5 ONa + H 2.
سدیم فنولات
2. برخلاف الکل ها، با قلیاها تعامل دارد:
C 6 H 5 OH + NaOH \u003d C 6 H 5 ONa + H 2 O.
فنولات ها به راحتی توسط اسیدهای ضعیف تجزیه می شوند:
الف) C 6 H 5 ONa + H 2 O + CO 2 \u003d C 6 H 5 OH + NaHCO 3.
ب) C 6 H 5 ONa + CH 3 I + CO 2 \u003d C 6 H 5 OCH 3 + NaI.
متیل فنیل اتر
3. تعامل با مشتقات هالوژن:
C 6 H 5 OH + C 6 H 5 I \u003d C 6 H 5 OC 2 H 5 + HI
اتیل فنیل اتر
4. تداخل با الکل ها:
C 6 H 5 OH + HOC 2 H 5 \u003d C 6 H 5 OC 2 H 5 + H 2 O.
5. واکنش کیفی:
3C 6 H 5 OH + FeCl 3 \u003d (C 6 H 5 O) 3 Fe ↓ + 3HCl.
فنولات آهن (III).
فنولات آهن (III) دارای رنگ قهوه ای مایل به بنفش با بوی جوهر (جوهر) است.
6. هدف گذاری:
C 6 H 5 OH + CH 3 COOH \u003d C 6 H 5 OCOCH 3 + H 2 O.
7. کوپلی تراکم:
C 6 H 5 OH + CH 2 O + ... → - n. –.
رزین فنل فرمالدئید متانال -H2O
اعلام وصول
1. از قطران زغال سنگ.
2. بدست آوردن از مشتقات کلردار:
C 6 H 5 Cl + NaOH \u003d C 6 H 5 ONa + HCl،
2C 6 H 5 ONa + H 2 SO 4 \u003d 2C 6 H 5 OH + Na 2 SO 4.
3. روش کومول:
C 6 H 6 + CH 2 CHCH 3 C 6 H 5 CH (CH 3) 2،
C 6 H 5 CH (CH 3) 2 + O 2 C 6 H 5 C (CH 3) 2 OOH C 6 H 5 OH +CH 3 COCH 3.
فنل استون
کاربرد
1. به عنوان یک ضد عفونی کننده به عنوان یک ضد عفونی کننده استفاده می شود.
2. در تولید پلاستیک (رزین فنل فرمالدئید).
3. در تولید مواد منفجره (ترینیتروفنول).
4. در تولید واکنشگرهای نوری (توسعه دهندگان برای سیاه و سفیدکاغذ).
5. در تولید داروها.
6. در تولید رنگ (گواش).
7. در تولید مواد مصنوعی.
سوال 3. پس از 200 گرم از محلول 40% KOH، 1.12 لیتر CO 2 عبور داده شد. نوع و جرم نمک تشکیل شده را تعیین کنید.
پاسخ.
داده شده: پیدا کنید: نوع و جرم نمک.
V (CO 2) \u003d 1.12 لیتر.
راه حل
m(KOH بی آب)= 200*0.4=80 گرم.
x 1 گرم 1.12 لیتر x 2 گرم
2KOH + CO 2 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O.
v: 2 mol 1 mol 1 mol
M: 56 گرم در مول - 138 گرم در مول
متر: 112 گرم - 138 گرم
x 1 \u003d متر (KOH) \u003d (1.12 * 112) / 22.4 \u003d 5.6 گرم،
x 2 \u003d متر (K 2 CO 3) \u003d 138 * 1.12 / 22.4 \u003d 6.9 گرم.
از آنجایی که KOH بیش از حد مصرف می شود، نمک متوسط K 2 CO 3 تشکیل شد و KHCO 3 اسیدی نیست.
پاسخ: m(K 2 CO 3) \u003d 6.9 گرم.
بلیط شماره 3
سوال 1.نظریه ساختار ترکیبات آلی. ارزش نظریه برای توسعه علم.
پاسخ.در سال 1861، دانشمند روسی الکساندر میخائیلوویچ باتلروف مفاد اصلی تئوری ساختار مواد آلی را تدوین کرد.
1. مولکولهای ترکیبات آلی متشکل از اتمهایی هستند که با توجه به ظرفیتشان در یک توالی مشخص به هم متصل شده اند (C-IV، H-I، O-II، N-III، S-II).
2. خواص فیزیکی و شیمیایی یک ماده نه تنها به ماهیت اتم ها و نسبت کمی آنها در مولکول بستگی دارد، بلکه به ترتیب اتصال اتم ها، یعنی به ساختار مولکول نیز بستگی دارد.
3. خواص شیمیایی یک ماده را می توان با دانستن ساختار مولکولی آن مشخص کرد. برعکس، ساختار یک مولکول یک ماده را می توان به طور تجربی با مطالعه تبدیلات شیمیایی یک ماده مشخص کرد.
4. در مولکول ها، تأثیر متقابل اتم ها یا گروه هایی از اتم ها بر یکدیگر وجود دارد:
CH 3 - CH 3 (t جوش = 88.6 0 C)، CH 3 - CH 2 - CH 3 (t جوش، \u003d 42.1 0 C)
اتان پروپان
بر اساس نظریه خود، باتلروف وجود ایزومرهای ترکیبات، به عنوان مثال، دو ایزومر بوتان (بوتان و ایزوبوتان) را پیش بینی کرد:
CH 3 -CH 2 - CH 2 -CH 3 (t جوش = 0.5 0 C)،
CH 3 -CH (CH 3) - CH 3 (t kip \u003d -11.7 0 C).
2- متیل پروپان یا ایزوبوتان
ایزومرها موادی هستند که دارای ترکیب مولکولی یکسان اما متفاوت هستند ساختار شیمیاییو بنابراین دارای خواص متفاوتی هستند.
وابستگی خواص مواد به ساختار آنها یکی از ایده های زیربنای نظریه ساختار مواد آلی توسط A.M. باتلروف.
ارزش نظریه A.M. Butlerov
1. به "تضادهای" اصلی شیمی آلی پاسخ داد:
الف) تنوع ترکیبات کربنی
ب) اختلاف ظاهری بین ظرفیت و مواد آلی:
ج) خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف ترکیبات دارای فرمول مولکولی یکسان (C 6 H 12 O 6 - گلوکز و فروکتوز).
2. امکان پیش بینی وجود مواد آلی جدید و همچنین نشان دادن راه های بدست آوردن آنها را فراهم کرد.
3. پیش بینی موارد مختلف ایزومریسم، پیش بینی جهت های احتمالی واکنش ها را ممکن ساخت.
سوال 2. انواع پیوندهای شیمیایی در ترکیبات آلی و آلی.
پاسخ:نیروی محرکه اصلی که منجر به تشکیل پیوند شیمیایی می شود، تلاش اتم ها برای تکمیل سطح انرژی خارجی است.
پیوند یونی- یک پیوند شیمیایی که به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی بین یون ها ایجاد می شود. تشکیل پیوندهای یونی فقط بین اتم هایی که مقادیر الکترونگاتیوی آنها بسیار متفاوت است امکان پذیر است.
ترکیبات یونی شامل هالیدها و اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی (NAI, KF, CACI 2, K 2 O, LI 2 O ) می باشد.
یونها همچنین می توانند از چندین اتم تشکیل شده باشند که پیوندهای بین آنها یونی نیستند:
NaOH \u003d Na + + OH -،
Na 2 SO 4 \u003d 2Na + + SO 4 2-.
لازم به ذکر است که خواص یون ها به طور قابل توجهی با خواص اتم ها و مولکول های مربوط به مواد ساده متفاوت است: Na فلزی است که به شدت با آب واکنش می دهد، یون Na + در آن حل می شود. H 2 - در آن حل می شود. H 2 - گازی بدون رنگ، طعم و بو، یون H + به محلول طعم ترش می دهد، رنگ تورنسل را تغییر می دهد (به قرمز).
خواص ترکیبات یونی
1. ترکیبات یونی الکترولیت هستند. جریان الکتریکی فقط توسط محلول ها و مذاب ها هدایت می شود.
2. شکنندگی زیاد مواد کریستالی.
پیوند کووالانسی-یک پیوند شیمیایی که با تشکیل جفت الکترونی مشترک (پیوندی) انجام می شود.
پیوند کووالانسی غیر قطبیپیوندی بین اتم هایی که الکترونگاتیوی یکسانی دارند تشکیل می شود. با پیوند کووالانسی غیر قطبی، چگالی الکترون یک جفت الکترون مشترک به طور متقارن با توجه به هسته اتم های مشترک در فضا توزیع می شود (H2, I2, O2, N2).
پیوند قطبی کووالانسی - پیوند کووالانسی بین اتم ها با الکترونگاتیوی متفاوت (اما نه خیلی متفاوت از یکدیگر) (H 2 S ، H 2 O ، NH 3).
با توجه به مکانیسم دهنده-گیرنده، NH + 4، H 3، O +، SO 3، NO 2 تشکیل می شود. در مورد ظاهر یون NH + 4، اتم نیتروژن یک دهنده است که برای استفاده عمومی یک جفت الکترون مشترک را فراهم می کند و یک یون هیدروژن یک پذیرنده است که این جفت را می پذیرد و اوربیتال خود را برای این کار فراهم می کند. در این صورت پیوند دهنده-پذیرنده (هماهنگی) تشکیل می شود. اتم گیرنده بار منفی زیادی به دست می آورد و اتم دهنده بار مثبت.
ترکیبات با پیوند قطبی کووالانسی دارای نقطه جوش و ذوب بالاتری نسبت به مواد با پیوند کووالانسی غیرقطبی هستند.
در مولکول های ترکیبات آلی، پیوند اتم ها قطبی کووالانسی است.
در این گونه مولکول ها هیبریداسیون (اختلاط اوربیتال ها و تراز کردن آنها بر اساس فرمول و انرژی) اوربیتال های ظرفیتی (خارجی) اتم های کربن رخ می دهد.
اوربیتال های هیبریدی روی هم قرار می گیرند و پیوندهای شیمیایی قوی تشکیل می شود.
کراوات فلزی -پیوندی که توسط الکترون های نسبتاً آزاد بین یون های فلزی در یک شبکه کریستالی انجام می شود. اتم های فلز به راحتی الکترون اهدا می کنند و به یون های دارای بار مثبت تبدیل می شوند. الکترون های جدا شده آزادانه بین یون های فلزی مثبت حرکت می کنند، یعنی. آنها توسط یون های فلزی اجتماعی می شوند، یعنی. آنها اجتماعی هستند و در اطراف کل قطعه فلزی که عموماً از نظر الکتریکی خنثی است حرکت می کنند.
خواص فلزات
1. هدایت الکتریکی. این به دلیل وجود الکترون های آزاد است که قادر به ایجاد جریان الکتریکی هستند.
2. هدایت حرارتی. با توجه به همین.
3. چکش خواری و انعطاف پذیری. یونها و اتم‌های فلزی در یک شبکه فلزی مستقیماً به یکدیگر متصل نیستند و لایه‌های فلزی جداگانه می‌توانند نسبت به یکدیگر آزادانه حرکت کنند.
پیوند هیدروژنی-می تواند بین مولکولی و درون مولکولی باشد.
پیوند هیدروژنی بین مولکولیبین اتم های هیدروژن یک مولکول و اتم های یک عنصر به شدت الکترونگاتیو (F، O، N) یک مولکول دیگر تشکیل می شود. چنین ارتباطی به طور غیرعادی تعیین می شود دمای بالاجوشاندن و ذوب برخی از ترکیبات (HF, H 2 O). در طی تبخیر این مواد، پیوندهای هیدروژنی شکسته می شود که نیاز به صرف انرژی اضافی دارد.
دلیل پیوند هیدروژنی: هنگامی که یک الکترون منفرد به اتم "خود" یک عنصر الکترونگاتیو اهدا می شود، هیدروژن بار مثبت نسبتا قوی پیدا می کند، که سپس با یک جفت الکترون مشترک از یک اتم "خارجی" یک عنصر الکترونگاتیو برهمکنش می کند. .
پیوند هیدروژنی درون مولکولیدر داخل مولکول صورت می گیرد. این پیوند ساختار اسیدهای نوکلئیک (مارپیچ دوگانه) و ساختار ثانویه (مارپیچ) پروتئین را تعیین می کند.
پیوند هیدروژنی بسیار ضعیف تر از پیوند یونی یا کووالانسی است، اما قوی تر از برهمکنش بین مولکولی است.
سوال 3. برای حل تکلیف. 20 گرم نیتروبنزن تحت یک واکنش احیا قرار گرفت. اگر بازده واکنش 50 درصد باشد، جرم آنیلین را بیابید.
پاسخ.
داده شده: پیدا کنید: m(C 6 H 6 NH 2).
متر (C 6 H 6 NO 2) \u003d 20 گرم،
راه حل
(C 6 H 6 NO 2) + 3H 2 = C 6 H 6 NH 2 + 2H 2 0.
v: 1 mol 1 mol
M: 123g/mol 93g/mol
نظریه x \u003d m (C 6 H 6 NH 2) \u003d 20 * 93 / 123 \u003d 15 گرم،
m عملی \u003d 15 * 0.5 \u003d 7.5 گرم.
پاسخ: 7.5 گرم
بلیط شماره 4
| خواص فلز | Li، K، Rb، Ba، Sr، Ca، Na، Mg، Al، منگنز، روی، کروم، آهن، نیکل، Sn، Pb، (H)، مس، جیوه، نقره، پلاتین، طلا | |||
| قابلیت بازیابی (الکترون اهدایی) | در حال افزایش است | |||
| تعامل با اکسیژن اتمسفر | در دمای معمولی به سرعت اکسید می شود | به آرامی در دمای معمولی یا هنگام گرم شدن اکسید می شود | اکسید نشود | |
| تعامل با آب | H 2 آزاد می شود و هیدروکسید تشکیل می شود | هنگامی که گرم می شود، هیدروژن آزاد می شود و هیدروکسید تشکیل می شود | هیدروژن را از آب جابجا نمی کند | |
| تعامل با اسیدها | هیدروژن را از اسیدهای رقیق جابجا می کند | هیدروژن را از اسیدهای رقیق جابجا نمی کند | ||
| قابلیت اکسیداسیون (اتصال الکترون) | در حال افزایش است | |||
سوال 1. خواص عمومی فلزات ویژگی های ساختار اتم ها .
پاسخ. اتم های فلزی الکترون های ظرفیت را نسبتاً آسان اهدا می کنند و به یون های دارای بار مثبت تبدیل می شوند. بنابراین فلزات عامل کاهنده هستند. این اصلی ترین و عمومی ترین خاصیت شیمیایی فلزات است. در ترکیبات، فلزات فقط نشان می دهند درجه مثبتاکسیداسیون توانایی بازیابی فلزات مختلفیکسان نیست و در سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلزات از طلا به لی افزایش می یابد.
مشخصات فیزیکی
1. هدایت الکتریکی. این به دلیل وجود الکترون های آزاد در فلزات است که جریان الکتریکی (حرکت هدایت شده الکترون ها) را تشکیل می دهند.
2. هدایت حرارتی.
3. چکش خواری و انعطاف پذیری.
فلزات با ρ<5 г /см 3 – легкие, c ρ >5 گرم / سانتی متر 3 - سنگین.
فلزات کم ذوب: c t pl< 1000 0 C ,тугоплавкие – c t пл >10000 درجه سانتیگراد
طرح های برهمکنش فلزات با اسید سولفوریک.
رقیق H 2 SO 4 فلزات واقع در یک سری پتانسیل الکترود استاندارد (سری فعالیت فلز) را به هیدروژن حل می کند:
M + H 2 SO 4 (تجزیه) → نمک + H 2
(M = (Li → Fe) در سری فعالیت های فلزی).
در این حالت نمک و آب مربوطه تشکیل می شود.
با نیکل، H 2 SO 4 رقیق بسیار آهسته واکنش می دهد، با کلسیم، منگنز و سرب، اسید واکنش نشان نمی دهد. تحت تأثیر اسید، یک فیلم PbSO 4 بر روی سطح سرب تشکیل می شود که از برهمکنش بیشتر با اسید محافظت می کند.
متمرکز شده است H 2 SO 4 در دمای معمولی با بسیاری از فلزات تعامل ندارد. با این حال، هنگامی که گرم می شود، اسید غلیظ تقریبا با تمام فلزات (به جز پلاتین، طلا و برخی دیگر) واکنش می دهد. در این مورد، اسید به H 2 S یا SO 2 کاهش می یابد:
M + H 2 SO 4 ( متمرکز ) → نمک + H 2 O + H 2 S (S ، SO 2).
در این واکنش ها هیدروژن آزاد نمی شود، بلکه آب تشکیل می شود.
طرح های برهمکنش فلزات با اسید نیتریک.
هنگامی که فلزات با HNO 3 برهمکنش می کنند، هیدروژن آزاد نمی شود. اکسید می شود و آب را تشکیل می دهد. بسته به فعالیت فلز، اسید را می توان به ترکیبات کاهش داد.
5 +4 +2 +1 0 -3 -3
HNO 3 → NO 2 → NO → N 2 O → N 2 → NH 3 (NH 4 NO 3).
در این حالت نمک اسید نیتریک نیز تشکیل می شود.
رقیق شده HNO 3 با بسیاری از فلزات (به استثنای: Ca، Cr، Pb، Au) اغلب با تشکیل NH 3، NH 4 NO 3، N 2 یا NO واکنش می دهد:
M + HNO 3 (رزب.) → نمک + H 2 O + NH 3 (NH 4 NO 3، N 2، NO).
متمرکز شده است HNO 3 عمدتاً با فلزات سنگین تعامل می کند تا N 2 O یا NO 2 را تشکیل دهد:
M + HNO 3 (conc.) → نمک + H 2 O + N 2 O (NO 2).
در دمای معمولی، این اسید (یک عامل اکسید کننده قوی) با Al، Cr، Fe و Ni واکنش نمی دهد. به راحتی آنها را به حالت غیرفعال تبدیل می کند (یک فیلم اکسید محافظ متراکم روی سطح فلز تشکیل می شود که از تماس فلز با محیط جلوگیری می کند).
سوال 2. نشاسته و سلولز ساختار و خواص آنها را مقایسه کنید. کاربرد آنها.
پاسخ.ساختار نشاسته: پیوند ساختاری - بقیه مولکول
α-گلوکز ساختار سلولز: واحد ساختاری باقیمانده مولکول β-گلوکز.
مشخصات فیزیکی
نشاسته پودری سفید و ترد است که در آب سرد نامحلول است. در آب گرم یک محلول - خمیر کلوئیدی تشکیل می شود.
سلولز یک ماده فیبری سخت است که در آب و حلال های آلی نامحلول است.
خواص شیمیایی
1. سلولز نشاسته تحت هیدرولیز قرار می گیرد:
(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O \u003d nC 6 H 12 O 6.
هیدرولیز نشاسته آلفا گلوکز تولید می کند، در حالی که هیدرولیز سلولز باعث تولید بتا گلوکز می شود.
2. نشاسته با ید رنگ آبی می دهد (بر خلاف سلولز).
3. نشاسته در دستگاه گوارش هضم می شود سیستم انسانی،سلولز هضم نمی شود.
4. سلولز با واکنش استری شدن مشخص می شود:
[(C 6 H 7 O 2) (OH) 3 ] n + 3nHONO 2 (مجموع) [(C 6 H 7 O 2) (ONO 2) 3 ] n + 3nH 2 O.
تری نیتروسلولز
5. مولکول های نشاسته دارای ساختار خطی و شاخه ای هستند. از طرف دیگر مولکول های سلولز ساختاری خطی دارند (یعنی منشعب نیست) به همین دلیل سلولز به راحتی الیاف را تشکیل می دهد و این تفاوت اصلی بین نشاسته و سلولز است.
6. احتراق نشاسته و سلولز:
(C 6 H 10 O 5) n + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O + Q.
بدون دسترسی به هوا، تجزیه حرارتی رخ می دهد. CH 3 O، CH 3 COOH، (CH 3) 2 CO و غیره تشکیل می شوند.
کاربرد
1. با هیدرولیز به جریان و گلوکز تبدیل می شوند.
2. به عنوان یک محصول با ارزش و مغذی (کربوهیدرات اصلی غذای انسان نان، غلات، سیب زمینی است).
3. در تولید رب.
4. در تولید رنگ (ضخیم کننده)
5. در طب (برای تهیه مرهم، پودر).
6. برای نشاسته کردن کتانی.
سلولز:
1. در تولید الیاف استات، پلکسی گلاس، فیلم ضد شعله (سلفون).
2. در ساخت پودر بدون دود (ترینیتروسلولز).
3. در تولید سلولوئید و کلودیت (دی نیترو سلولز).
سوال 3. به 500 گرم محلول 10 درصد NACL 200 گرم محلول 5 درصد از همان ماده و سپس 700 گرم آب دیگر اضافه شد. درصد غلظت محلول حاصل را بیابید.
پاسخ.پیدا کنید: m 1 (NaCl) \u003d 500 گرم
داده شده:
ω 1 (NaCl) \u003d 10%
m 2 (NaCl) \u003d 200 گرم
راه حل
m 1 (NaCl، بی آب) \u003d 500 * 10\u003d 50 گرم،
m 2 (NaCl، بی آب) \u003d 200 * 5 \ 100 \u003d 10 گرم،
m (r-ra) \u003d 500 + 200 + 700 \u003d 1400 گرم،
متر کل (NaCl)=50+10=60g،
ω 3 (NaCl) \u003d 60 \ 1400 * 100٪ \u003d 4.3٪
پاسخ: ω 3 (NaCl) \u003d 4.3٪
بلیط شماره 5
سوال 1. استیلن. ساختار، خواص، آماده سازی و کاربرد آن.
پاسخ.استیلن از دسته آلکین ها است.
هیدروکربن‌های استلن یا آلکین‌ها، هیدروکربن‌های غیراشباع (غیراشباع) با فرمول کلی هستند که در مولکولهای آن پیوند سه‌گانه بین اتم‌های کربن وجود دارد.
ساختار الکترونیکی
کربن موجود در مولکول استیلن در حالت است sp- هیبریداسیون اتم های کربن در این مولکول یک پیوند سه گانه تشکیل می دهند که از دو پیوند و یک پیوند σ تشکیل شده است.
فرمول مولکولی: .
فرمول گرافیکی: H-C≡ C-H
مشخصات فیزیکی
گاز، سبکتر از هوا، کمی محلول در آب، به شکل خالص، تقریباً بی بو، بی رنگ، = - 83.6. (در سری آلکین، با افزایش وزن مولکولی آلکین، نقطه جوش و ذوب افزایش می یابد.)
خواص شیمیایی
1. احتراق:
2. اتصال:
الف) هیدروژن:
ب) هالوژن:
C 2 H 2 + 2Cl 2 \u003d C 2 H 2 Cl 4 .
1،1،2،2-تتروکلرواتان
ج) هالید هیدروژن:
HC≡CH + HCl = CHCl
وینیل کلرید
CH 2 \u003d CHCl + HCl \u003d CH 3 -CHCl 2
1،1-دی کلرو اتان
(طبق قانون مارکوفنیکف)؛
د) آب (واکنش کوچروف):
HC \u003d CH + H 2 O \u003d CH 2 \u003d CH-OH CH 3 -CHO
وینیل الکل استالدئید
3. تعویض:
HC≡CH + 2AgNO 3 + 2NH 4 = AgC≡CAg↓+ 2NH 4 NO 3 + 2H 2 O.
استیلنید نقره
4. اکسیداسیون:
HC≡CH + + H 2 O → HOOC-COOH (-KMnO 4).
اسید اگزالیک
5. Trimerization:
3HC≡CH t، گربه
6. دیمریزاسیون:
HC≡CH + HC≡CH CAT. HC≡C - HC=CH 2
وینیل استیلن
اعلام وصول
1. هیدروژن زدایی آلکان ها (ترک خوردگی فراکسیون های نفت مایع):
C 2 H 6 \u003d C 2 H 2 + 2H 2.
2. از گاز طبیعی(ترک حرارتی متان):
2CH 4 C 2 H 2 + 3H 2
3. راه کاربید:
CaC 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2
کاربرد
1. در تولید وینیل کلرید، استالدهید، وینیل استات، کلروپرن، اسید استیک و سایر مواد آلی.
2. در سنتز لاستیک و رزین های پلی وینیل کلرید.
3. در تولید پلی وینیل کلراید (چرم).
4. در تولید لاک، داروها.
5. در ساخت مواد منفجره (استیلیدها).
