Benzolning siklik tuzilishini birinchi marta F.A. Kekule 1865 yil
Fridrix Avgust Kekule fon Stradonitz - 19-asrning taniqli nemis kimyogari. 1854 yilda u oltingugurtni o'z ichiga olgan birinchi organik birikma - tioasetik kislotani (tioetanik kislota) kashf etdi. Bundan tashqari, u diazo birikmalarining tuzilishini o'rnatdi. Biroq, uning kimyo rivojiga eng mashhur hissasi benzolning tuzilishini o'rnatishdir (1866). Kekule benzolning qo'sh bog'lari halqa atrofida almashinishini ko'rsatdi (bu fikr birinchi marta tushida paydo bo'lgan). Keyinchalik u ikkita mumkin bo'lgan qo'sh bog'lanish tartibi bir xil ekanligini va benzol halqasi bu ikki tuzilma o'rtasidagi gibrid ekanligini ko'rsatdi. Shunday qilib, u 1930-yillarning boshlarida kimyoviy bog'lanish nazariyasida paydo bo'lgan rezonans (mezomerizm) g'oyasini kutgan.
Agar benzol haqiqatan ham shunday tuzilishga ega bo'lsa, uning 1,2-o'rinbosar hosilalari ikkita izomerga ega bo'lishi kerak. Masalan,
Biroq, 1,2-almashtirilgan benzollarning hech birini ikkita izomerga ajratib bo'lmaydi.
Shu sababli, Kekule keyinchalik benzol molekulasi tezda bir-biriga aylanadigan ikkita tuzilma sifatida mavjudligini taklif qildi:
E'tibor bering, benzol molekulalari va ularning hosilalarining bunday sxematik tasvirlari odatda benzol halqasining uglerod atomlariga biriktirilgan vodorod atomlarini ko'rsatmaydi.
Zamonaviy kimyoda benzol molekulasi ushbu ikkita cheklovchi rezonans shakllarining rezonansli gibridi sifatida qaraladi (2.1-bo'limga qarang). Benzol molekulasining yana bir tavsifi uning molekulyar orbitallarini ko'rib chiqishga asoslangan. Sektda. 3.1 -bog'lovchi orbitallarda joylashgan elektronlar benzol halqasining barcha uglerod atomlari orasida delokalizatsiyalanib, -elektron bulutini hosil qilishi ko'rsatilgan. Ushbu ko'rinishga muvofiq, benzol molekulasi an'anaviy tarzda quyidagicha tasvirlanishi mumkin:
Eksperimental ma'lumotlar benzolda aynan shunday strukturaning mavjudligini tasdiqlaydi. Agar benzol dastlab Kekule taklif qilgan tuzilishga ega bo'lsa, uchta konjugatsiyalangan qo'sh bog'lar bo'lsa, u holda benzol alkenlar kabi qo'shilish reaktsiyalariga kirishishi kerak. Biroq, yuqorida aytib o'tilganidek, benzol qo'shilish reaktsiyalariga duch kelmaydi. Bundan tashqari, benzol uchta izolyatsiyalangan qo'sh aloqaga ega bo'lganidan ko'ra barqarorroqdir. Sektda. 5.3-bandda siklogeksan hosil qilish uchun benzolni gidrogenlash entalpiyasi kattaroq manfiyga ega ekanligi ko'rsatilgan.
18.3-jadval. Turli xil uglerod-uglerod aloqalarining uzunligi
Guruch. 18.6. Benzol molekulasining geometrik tuzilishi.
qiymati siklogeksenning gidrogenlanish entalpiyasidan uch baravar yuqori. Bu miqdorlar orasidagi farq odatda benzolning delokalizatsiya entalpiyasi, rezonans energiyasi yoki stabilizatsiya energiyasi deb ataladi.
Benzol halqasidagi barcha uglerod-uglerod bog'lari bir xil uzunlikka ega, bu alkanlardagi C-C bog'larining uzunligidan qisqaroq, lekin alkenlardagi C=C bog'larining uzunligidan uzunroqdir (18.3-jadval). Bu benzoldagi uglerod-uglerod bog'lari bir va qo'sh bog'lar o'rtasidagi gibrid ekanligini tasdiqlaydi.
Benzol molekulasi tekis tuzilishga ega bo'lib, u rasmda ko'rsatilgan. 18.6.
Jismoniy xususiyatlar
Oddiy sharoitda benzol 5,5 °C da muzlab, 80 °C da qaynaydigan rangsiz suyuqlikdir. U xarakterli yoqimli hidga ega, ammo yuqorida aytib o'tilganidek, juda zaharli. Benzol suv bilan aralashmaydi va benzol tizimida suv ikki qatlamning yuqori qismini hosil qiladi. Biroq, u qutbsiz organik erituvchilarda eriydi va o'zi boshqa organik birikmalar uchun yaxshi erituvchi hisoblanadi.
Kimyoviy xossalari
Garchi benzol ma'lum qo'shilish reaktsiyalariga duchor bo'lsa ham (pastga qarang), u alkenlarga xos reaktivlikni ko'rsatmaydi. Misol uchun, u brom suvi yoki -ion eritmasining rangini o'zgartirmaydi. Bundan tashqari, benzol emas
xlorid yoki sulfat kislota kabi kuchli kislotalar bilan qo'shilish reaktsiyalariga kiradi.
Shu bilan birga, benzol bir qator elektrofil almashtirish reaktsiyalarida ishtirok etadi. Ushbu turdagi reaktsiya mahsulotlari aromatik birikmalardir, chunki bu reaktsiyalarda benzolning delokalizatsiyalangan elektron tizimi saqlanadi. Benzol halqasidagi vodorod atomini elektrofil bilan almashtirishning umumiy mexanizmi bo'limda tasvirlangan. 17.3. Benzolning elektrofil o'rnini bosishiga uning nitrlanishi, galogenlanishi, sulfonlanishi va Fridel-Krafts reaksiyalari misol bo'la oladi.
Nitrlash. Benzolni konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar aralashmasi bilan ishlov berish orqali nitratlash mumkin (unga qo'shilgan guruh):
Nitrobenzol
Ushbu reaktsiyaning shartlari va uning mexanizmi bo'limda tasvirlangan. 17.3.
Nitrobenzol o'ziga xos bodom hidli och sariq suyuqlikdir. Benzolni nitratlanganda nitrobenzoldan tashqari 1,3-dinitrobenzol kristallari ham hosil bo'ladi, bu esa quyidagi reaksiya hosilasi hisoblanadi:
Galogenlash. Agar siz qorong'ida benzolni xlor yoki brom bilan aralashtirsangiz, hech qanday reaktsiya bo'lmaydi. Biroq, Lyuis kislotalarining xossalariga ega bo'lgan katalizatorlar ishtirokida, bunday aralashmalarda elektrofil almashtirish reaktsiyalari sodir bo'ladi. Bu reaksiyalar uchun tipik katalizatorlar temir (III) bromid va alyuminiy xloriddir. Ushbu katalizatorlarning ta'siri shundan iboratki, ular halogen molekulalarida qutblanish hosil qiladi, keyinchalik ular katalizator bilan kompleks hosil qiladi:
garchi bu holda erkin ionlar hosil bo'lishi haqida to'g'ridan-to'g'ri dalil yo'q. Ion tashuvchisi sifatida temir (III) bromid yordamida benzolni bromlash mexanizmi quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Sulfonatsiya. Benzolning aralashmasini konsentrlangan sulfat kislota bilan bir necha soat davomida qayta oqimlash orqali uni sulfonlash (vodorod atomini sulfoguruh bilan almashtirish) mumkin. Buning o'rniga, benzolni dumanli sulfat kislota bilan aralashmada ehtiyotkorlik bilan isitish mumkin. Fuming sulfat kislota tarkibida oltingugurt trioksidi mavjud. Ushbu reaktsiyaning mexanizmi diagramma bilan ifodalanishi mumkin
Fridel-Crafts reaktsiyalari. Fridel-Krafts reaktsiyalari dastlab suvsiz alyuminiy xlorid katalizatori ishtirokida aromatik birikmalar va alkilgalogenidlar o'rtasidagi kondensatsiya reaktsiyalari deb ataladi.
Kondensatsiya reaksiyalarida reagentlarning ikki molekulasi (yoki bitta reagent) bir-biri bilan birlashib, yangi birikma molekulasini hosil qiladi, shu bilan birga, suv yoki vodorod xlorid kabi oddiy birikmaning molekulasi ulardan ajralib chiqadi (yo‘q qiladi). .
Hozirgi vaqtda Friedel-Crafts reaktsiyasi aromatik birikmaning har qanday elektrofil o'rnini bosish deb ataladi, bunda elektrofil rolini karbokation yoki musbat zaryadlangan uglerod atomiga ega yuqori polarizatsiyalangan kompleks o'ynaydi. Elektrofil agent, qoida tariqasida, alkil halidi yoki ba'zi karboksilik kislotaning xlorididir, garchi u, masalan, alken yoki spirt bo'lishi mumkin. Odatda bu reaksiyalar uchun katalizator sifatida suvsiz alyuminiy xlorid ishlatiladi. Fridel-Krafts reaktsiyalari odatda ikki turga bo'linadi: alkillanish va asillanish.
Alkillanish. Fridel-Krafts reaksiyasining bu turida benzol halqasidagi bir yoki bir nechta vodorod atomlari alkil guruhlari bilan almashtiriladi. Masalan, benzol va xlorometan aralashmasi suvsiz alyuminiy xlorid ishtirokida yumshoq qizdirilganda metilbenzol hosil bo'ladi. Xlorometan bu reaktsiyada elektrofil agent rolini o'ynaydi. U alyuminiy xlorid bilan halogen molekulalari kabi qutblanadi:
Ko'rib chiqilayotgan reaksiya mexanizmini quyidagicha ko'rsatish mumkin:
Shuni ta'kidlash kerakki, benzol va xlorometan o'rtasidagi bu kondensatsiya reaktsiyasida vodorod xlorid molekulasi yo'q qilinadi. Shuni ham yodda tutingki, erkin ion ko'rinishidagi metall karbokatining haqiqiy mavjudligi shubhali.
Benzolni xlorometan bilan katalizator - suvsiz alyuminiy xlorid ishtirokida alkillash natijasida metilbenzol hosil bo'lmaydi. Ushbu reaksiyada benzol halqasining keyingi alkillanishi sodir bo'lib, 1,2-dimetilbenzol hosil bo'lishiga olib keladi:
Asillanish. Fridel-Krafts reaksiyasining bu turida benzol halqasidagi vodorod atomi asil guruhi bilan almashtiriladi, natijada aromatik keton hosil bo‘ladi.
Asil guruhi umumiy formulaga ega
Asil birikmaning sistematik nomi shu asil birikma hosilasi boʻlgan tegishli karboksilik kislota nomidagi -ova qoʻshimchasi va oxirini -(o) yl qoʻshimchasi bilan almashtirish orqali hosil boʻladi. Masalan
Benzolning asillanishi katalizator, suvsiz alyuminiy xlorid ishtirokida har qanday karboksilik kislotaning xlorid yoki angidridi yordamida amalga oshiriladi. Masalan
Bu reaktsiya kondensatsiya bo'lib, unda vodorod xlorid molekulasi yo'q qilinadi. Shuni ham yodda tutingki, "fenil" nomi ko'pincha benzol asosiy guruh bo'lmagan birikmalarda benzol halqasiga murojaat qilish uchun ishlatiladi:
Qo'shilish reaktsiyalari. Benzol eng ko'p elektrofil almashtirish reaktsiyalari bilan tavsiflangan bo'lsa-da, u ba'zi qo'shilish reaktsiyalariga ham uchraydi. Biz ulardan biri bilan allaqachon tanishganmiz. Gap benzolning gidrogenatsiyasi haqida ketmoqda (5.3-bo'limga qarang). 150-160 °C haroratda mayda maydalangan nikel katalizatorining yuzasiga benzol va vodorod aralashmasi o'tkazilganda, siklogeksan hosil bo'lishi bilan yakunlanadigan reaktsiyalarning butun ketma-ketligi sodir bo'ladi. Ushbu reaksiya uchun umumiy stoxiometrik tenglamani quyidagicha ifodalash mumkin:
Ultraviyole nurlanish yoki to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari ta'sirida benzol xlor bilan ham reaksiyaga kirishadi. Bu reaktsiya murakkab radikal mexanizm orqali sodir bo'ladi. Uning yakuniy mahsuloti 1,2,3,4,5,6-geksaxlorotsiklogeksan:
Xuddi shunday reaktsiya ultrabinafsha nurlanish yoki quyosh nuri ta'sirida benzol va brom o'rtasida sodir bo'ladi.
Oksidlanish. Boshqa aromatik birikmalardagi benzol va benzol halqasi, umuman olganda, hatto kaliy permanganatning kislotali yoki ishqoriy eritmasi kabi kuchli oksidlovchi moddalar bilan ham oksidlanishga chidamli. Biroq, benzol va boshqa aromatik birikmalar havoda yoki kislorodda yonib, juda tutunli alanga hosil qiladi, bu nisbiy uglerod miqdori yuqori bo'lgan uglevodorodlarga xosdir.
Ximiya xonim nihoyat va qaytarib bo'lmaydigan tarzda benzol kabi birikmani faqat 1833 yilda qo'lga kiritdi. Benzol - bu qizg'in, hatto portlovchi xususiyatga ega bo'lgan birikma. Qanday bildingiz?
Hikoya
Iogann Glauber 1649 yilda kimyogar ko'mir smolasini qayta ishlaganda muvaffaqiyatli hosil bo'lgan birikmaga e'tiborini qaratdi. Ammo u inkognito bo'lib qolishni xohladi.
Taxminan 170 yil o'tgach, aniqrog'i, 19-asrning 20-yillari o'rtalarida, tasodifan, yorug'lik gazidan, aniqrog'i, chiqarilgan kondensatdan benzol olindi. Insoniyat bunday sa’y-harakatlari uchun ingliz olimi Maykl Faradayga qarzdor.
Benzolni olish estafetasini nemis Eylgard Mitscherlix oldi. Bu benzoy kislotasining suvsiz kaltsiy tuzlarini qayta ishlash jarayonida sodir bo'ldi. Ehtimol, shuning uchun birikmaga bunday nom berildi - benzol. Shu bilan bir qatorda, olim uni benzin deb atagan. Agar arab tilidan tarjima qilingan bo'lsa, tutatqi.
Benzol go'zal va yorqin yonadi, bu kuzatishlar bilan bog'liq holda, Auguste Laurent uni "fen" yoki "benzol" deb atashni tavsiya qildi. Yorqin, porloq - agar yunon tilidan tarjima qilingan bo'lsa.
Olim elektron aloqaning tabiati va benzolning sifatlari haqidagi kontseptsiyaga asoslanib, birikmaning molekulasini quyidagi rasm shaklida taqdim etdi. Bu olti burchakli. Unda doira chizilgan. Yuqoridagilar shuni ko'rsatadiki, benzol to'liq elektron bulutiga ega bo'lib, u tsiklning oltita (istisnosiz) uglerod atomlarini xavfsiz qamrab oladi. Hech qanday mahkamlangan ikkilik aloqalar kuzatilmaydi.
Ilgari benzol erituvchi sifatida ishlatilgan. Lekin asosan, ular aytganidek, a'zo bo'lmagan, qatnashmagan, aralashmagan. Ammo bu 19-asrda. 20-asrda sezilarli o'zgarishlar yuz berdi. Benzolning xususiyatlari uning mashhur bo'lishiga yordam bergan eng qimmatli fazilatlarni ifodalaydi. Yuqori bo'lib chiqqan oktan soni uni avtomobillarga yonilg'i quyish uchun yoqilg'i elementi sifatida ishlatish imkonini berdi. Bu harakat benzolni keng miqyosda olib qo'yish uchun turtki bo'ldi, uni qazib olish kokslangan po'lat ishlab chiqarishning ikkilamchi mahsuloti sifatida amalga oshiriladi.
Qirqinchi yillarga kelib, benzol kimyoviy sohada tez portlovchi moddalar ishlab chiqarishda qo'llanila boshlandi. 20-asr neftni qayta ishlash sanoati shu qadar ko'p benzol ishlab chiqarganligi sababli kimyo sanoatini etkazib bera boshlaganligi bilan tojlandi.
Benzolning xususiyatlari
To'yinmagan uglevodorodlar benzolga juda o'xshaydi. Misol uchun, etilen uglevodorodlar qatori o'zini to'yinmagan uglevodorod sifatida tavsiflaydi. Bu qo'shilish reaktsiyasi bilan tavsiflanadi. Benzol bularning barchasiga bir tekislikdagi atomlar tufayli osongina kiradi. Va haqiqat sifatida - konjugat elektron buluti.
Agar formulada benzol halqasi mavjud bo'lsa, u benzol degan elementar xulosaga kelishimiz mumkin, uning strukturaviy formulasi aynan shunday ko'rinadi.
Jismoniy xususiyatlar
Benzol rangga ega bo'lmagan, ammo afsuslanadigan hidga ega suyuqlikdir. Benzol harorat 5,52 daraja Selsiyga yetganda eriydi. 80,1 da qaynatiladi. Zichligi 0,879 g/sm 3, molyar massasi 78,11 g/mol. Yonayotganda u juda ko'p tutun qiladi. Havo kirganda portlovchi birikmalar hosil qiladi. jinslar (benzin, efir va boshqalar) tasvirlangan modda bilan muammosiz birlashadi. Suv bilan azeotrop birikma hosil qiladi. Bug'lanishdan oldin isitish 69,25 darajadan boshlanadi (91% benzol). 25 daraja Selsiyda 1,79 g/l suvda erishi mumkin.
Kimyoviy xossalari
Benzol sulfat va nitrat kislota bilan reaksiyaga kirishadi. Shuningdek, alkenlar, galogenlar, xloroalkanlar bilan. Uning o'ziga xos xususiyati - almashtirish reaktsiyasi. Bosim harorati juda og'ir sharoitlarda yuzaga keladigan benzol halqasining sinishiga ta'sir qiladi.
Har bir benzol reaktsiyasi tenglamasini batafsilroq ko'rib chiqishimiz mumkin.
1. Elektrofil almashtirish. Brom katalizator ishtirokida xlor bilan reaksiyaga kirishadi. Natijada biz xlorobenzolni olamiz:
S6H6+3Cl2 → C6H5Cl + HCl
2. Fridel-Krafts reaksiyasi yoki benzolning alkillanishi. Alkilbenzollarning paydo bo'lishi halogen hosilalari bo'lgan alkanlar bilan birikma tufayli yuzaga keladi:
C6H6 + C2H5Br → C6H5C2H5 + HBr
3. Elektrofil almashtirish. Bu erda nitrlanish va sulfonlanish reaktsiyasi sodir bo'ladi. Benzol uchun tenglama quyidagicha ko'rinadi:
C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H + H2O
C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O
4. Benzol yonganda:
2C6H6 + 15O2 → 12CO2 + 6H2O
Muayyan sharoitlarda u to'yingan uglevodorodlarga xos xususiyatni namoyon qiladi. Ko'rib chiqilayotgan moddaning tuzilishida joylashgan P-elektron buluti bu reaktsiyalarni tushuntiradi.
Benzolning har xil turlari maxsus texnologiyaga bog'liq. Bu erda neft benzollari etiketlanadi. Masalan, sintez uchun tozalangan va yuqori darajada tozalangan. Benzol gomologlarini, aniqrog'i, ularning kimyoviy xossalarini alohida qayd etishni istardim. Bu alkilbenzollar.
Benzol gomologlari ancha oson reaksiyaga kirishadi. Ammo benzolning yuqoridagi reaktsiyalari, ya'ni gomologlar, ba'zi farqlar bilan sodir bo'ladi.
Alkilbenzollarning galogenlanishi
Tenglamaning shakli quyidagicha:
C6H5-CH3 + Br = C6H5-CH2Br + HBr.
Bromning benzol halqasiga moyilligi kuzatilmaydi. U yon tomondan zanjirga chiqadi. Ammo Al(+3) tuz katalizatori tufayli brom halqaga osongina kiradi.
Alkilbenzollarni nitrlash
Sulfat va nitrat kislotalar tufayli benzollar va alkilbenzollar nitratlanadi. Reaktiv alkilbenzollar. Taqdim etilgan uchta mahsulotdan ikkitasi olinadi - bular para- va orto-izomerlar. Siz formulalardan birini yozishingiz mumkin:
C6H5 - CH3 + 3HNO3 → C6H2CH3 (NO2)3.
Oksidlanish
Bu benzol uchun qabul qilinishi mumkin emas. Lekin alkilbenzollar oson reaksiyaga kirishadi. Masalan, benzoy kislotasi. Formula quyida keltirilgan:
C6H5CH3 + [O] → C6H5COOH.
Alkilbenzol va benzol, ularning gidrogenlanishi
Kuchaytirgich mavjud bo'lganda, vodorod benzol bilan reaksiyaga kirisha boshlaydi, natijada yuqorida aytib o'tilganidek, siklogeksan hosil bo'ladi. Xuddi shunday, alkilbenzollar osonlik bilan alkiltsiklogeksanlarga aylanadi. Alkiltsiklogeksanni olish uchun kerakli alkilbenzolni gidrogenlash kerak. Bu, asosan, sof mahsulotni ishlab chiqarish uchun zaruriy protsedura. Va bu benzol va alkilbenzolning barcha reaktsiyalari emas.
Benzol ishlab chiqarish. Sanoat
Bunday ishlab chiqarishning asosi komponentlarni qayta ishlashga asoslangan: toluol, nafta, ko'mirni yorilish paytida ajralib chiqadigan smola va boshqalar. Shuning uchun benzol neft-kimyo va metallurgiya korxonalarida ishlab chiqariladi. Turli darajadagi tozalikdagi benzolni qanday olish kerakligini bilish juda muhim, chunki ishlab chiqarish printsipi va maqsadi bevosita ushbu moddaning markasiga bog'liq.
Arslonning ulushi kaustobiolit qismini termokatalitik reformatsiya qilish, 65 gradusda qaynatish, ekstrakt effektiga ega, dimetilformamid bilan distillash orqali ishlab chiqariladi.
Etilen va propilen ishlab chiqarishda noorganik va organik birikmalarning issiqlik ta'sirida parchalanishi paytida hosil bo'ladigan suyuq mahsulotlar olinadi. Ulardan benzol ajratib olinadi. Ammo, afsuski, benzolni olish uchun ushbu variant uchun juda ko'p manba materiallari mavjud emas. Shuning uchun bizni qiziqtirgan modda isloh qilish yo'li bilan olinadi. Bu usul bilan benzol hajmi ortadi.
Plyus belgisi bilan 610-830 daraja haroratda dekilkillash orqali suv va vodorodning qaynashi natijasida hosil bo'lgan bug' ishtirokida toluoldan benzol olinadi. Yana bir variant bor - katalitik. 227-627 daraja harorat rejimiga rioya qilgan holda, zeolitlar yoki muqobil ravishda oksidli katalizatorlar mavjudligi kuzatilganda.
Benzolni ishlab chiqarishning yana bir qadimgi usuli mavjud. Organik kelib chiqadigan absorbentlar tomonidan so'rilishdan foydalanib, u kokslangan ko'mirning yakuniy natijasidan ajratiladi. Mahsulot bug'-gaz mahsuloti bo'lib, oldindan sovutilgan. Masalan, neft ishlatiladi, uning manbai neft yoki ko'mirdir. Distillash bug 'bilan amalga oshirilganda, absorbent ajratiladi. Gidrotreating xom benzoldan ortiqcha moddalarni olib tashlashga yordam beradi.
Ko'mir xom ashyosi
Metallurgiyada ko'mirdan foydalanganda yoki aniqrog'i quruq distillashda koks olinadi. Ushbu protsedura davomida havo ta'minoti cheklangan. Shuni unutmangki, ko'mir 1200-1500 Selsiy haroratgacha qizdiriladi.
Ko'mirning kimyoviy benzolini yaxshilab tozalash kerak. Metil siklogeksan va uning do'sti n-geptandan qutulish juda muhimdir. ham musodara qilinishi kerak. Benzol bir necha marta amalga oshiriladigan ajratish va tozalash jarayoniga duch keladi.
Yuqorida tavsiflangan usul eng qadimgi hisoblanadi, ammo vaqt o'tishi bilan u yuqori mavqeini yo'qotadi.
Neft fraktsiyalari
0,3-1,2% - bu bizning qahramonimizning xom neft tarkibidagi ko'rsatkichlari. Pul va kuch sarflash uchun kam ko'rsatkichlar. Neft fraktsiyalarini qayta ishlash uchun sanoat usulidan foydalanish yaxshidir. Ya'ni katalitik reforming. Alyuminiy-platina-renium kuchaytirgichi mavjud bo'lganda, aromatik uglevodlar ulushi ortadi va yoqilg'ining siqilish paytida o'z-o'zidan yonib ketmaslik qobiliyatini aniqlaydigan ko'rsatkich ortadi.
Piroliz qatronlari
Agar biz neft mahsulotimizni qattiq bo'lmagan xomashyodan, ya'ni ishlab chiqarish jarayonida paydo bo'ladigan propilen va etilenning pirolizi orqali olsak, bu yondashuv eng maqbul bo'ladi. Aniqroq aytganda, pirokondensatdan benzol ajralib chiqadi. Muayyan nisbatlarning parchalanishi gidrotexnikani talab qiladi. Tozalash vaqtida oltingugurt va to'yinmagan aralashmalar chiqariladi. Dastlabki natijada ksilen, toluol va benzol mavjud edi. Ekstraktiv bo'lgan distillash yordamida BTK guruhi benzol ishlab chiqarish uchun ajratiladi.
Toluolning gidrodealkillanishi
Jarayonning asosiy belgilari, vodorod oqimi va toluolning kokteyli reaktorga qizdirilgan holda beriladi. Toluol katalizator qatlamidan o'tadi. Bu jarayonda metil guruhi ajratilib, benzol hosil bo‘ladi. Bu erda tozalashning ma'lum bir usuli mos keladi. Natijada juda toza modda (nitrlash uchun) olinadi.
Toluolning nomutanosibligi
Metil sinfining rad etilishi natijasida benzol hosil bo'ladi va ksilen oksidlanadi. Bu jarayonda transalkillanish kuzatilgan. Katalitik ta'sir alyuminiy oksidida joylashgan palladiy, platina va neodimiy tufayli yuzaga keladi.
Taluol va vodorod barqaror katalizatorli qatlam bilan reaktorga beriladi. Uning maqsadi uglevodorodlarning katalizator tekisligiga cho'kishiga yo'l qo'ymaslikdir. Reaktordan chiqadigan oqim sovutiladi va vodorod qayta ishlash uchun xavfsiz tarzda qayta tiklanadi. Qolgan narsa uch marta distillanadi. Dastlabki bosqichda aromatik bo'lmagan birikmalar chiqariladi. Ikkinchidan benzol olinadi va oxirgi bosqich ksilenlarni ajratishdir.
Asetilenning trimerizatsiyasi
Fransuz fizik-kimyogari Marselin Bertelotning ishi tufayli asetilendan benzol ishlab chiqarila boshlandi. Ammo ko'plab boshqa elementlarning og'ir kokteyli ko'zga tashlandi. Savol reaktsiya haroratini qanday tushirish edi. Javob faqat 20-asrning 40-yillari oxirida olingan. V.Reppe tegishli katalizatorni topdi, u nikel bo'lib chiqdi. Trimerizatsiya atsetilendan benzol olishning yagona variantidir.
Benzol faollashtirilgan uglerod yordamida hosil bo'ladi. Yuqori issiqlik darajasida asetilen ko'mirdan o'tadi. Agar harorat kamida 410 daraja bo'lsa, benzol chiqariladi. Shu bilan birga, turli xil aromatik uglevodorodlar ham tug'iladi. Shuning uchun, asetilenni samarali tozalashga qodir yaxshi uskuna kerak. Trimerizatsiya kabi mehnat talab qiladigan usul bilan ko'p asetilen iste'mol qilinadi. 15 ml benzol olish uchun 20 litr asetilen olinadi. Uning qanday ko'rinishini ko'rishingiz mumkin va reaktsiya uzoq davom etmaydi.
3C2H2 → C6H6 (Zelinskiy tenglamasi).
3CH → CH = (t, kat) = C6H6.
Benzol qayerda ishlatiladi?
Benzol - kimyoning juda mashhur miyasi. Ayniqsa, kumen, siklogeksan va etilbenzol ishlab chiqarishda benzoldan qanday foydalanilganligi tez-tez qayd etilgan. Stirolni yaratish uchun siz etilbenzolsiz qilolmaysiz. Kaprolaktam ishlab chiqarish uchun boshlang'ich material siklogeksan hisoblanadi. Termoplastik qatronlar tayyorlashda kaprolaktam ishlatiladi. Ta'riflangan modda turli xil bo'yoq va laklar ishlab chiqarishda ajralmas hisoblanadi.
Benzol qanchalik xavfli?
Benzol zaharli moddadir. Ko'ngil aynishi va og'ir bosh aylanishi bilan kechadigan bezovtalik tuyg'usining namoyon bo'lishi zaharlanish belgisidir. Hatto o'limni ham inkor etib bo'lmaydi. Ta'riflab bo'lmaydigan zavq hissi - bu benzol bilan zaharlanish uchun qo'ng'iroqlar.
Suyuq shakldagi benzol terining tirnash xususiyati keltirib chiqaradi. Benzol bug'lari buzilmagan teriga ham osonlikcha kirib boradi. Kichik dozada modda bilan juda qisqa muddatli aloqalar bilan, lekin muntazam ravishda, noxush oqibatlar uzoq kutilmaydi. Bu suyak iligi shikastlanishi va har xil turdagi o'tkir leykemiya bo'lishi mumkin.
Bundan tashqari, modda odamlarda giyohvandlikka sabab bo'ladi. Benzol doping kabi harakat qiladi. Tamaki tutuni smolaga o'xshash mahsulot hosil qiladi. Ular uni o'rganib, uning tarkibi odamlar uchun xavfli degan xulosaga kelishdi. Nikotin borligidan tashqari, benzopiren kabi aromatik uglevodlarning mavjudligi ham aniqlangan. Benzopirenning o'ziga xos xususiyati shundaki, u kanserogendir. Ular juda zararli ta'sirga ega. Masalan, ular saraton kasalligini keltirib chiqaradi.
Yuqoridagilarga qaramay, benzol turli dori-darmonlar, plastmassalar, sintetik kauchuk va, albatta, bo'yoqlar ishlab chiqarish uchun boshlang'ich xom ashyo hisoblanadi. Bu kimyoning eng keng tarqalgan miyasi va aromatik birikma.
Jismoniy xususiyatlar
Benzol va uning eng yaqin gomologlari o'ziga xos hidli rangsiz suyuqliklardir. Aromatik uglevodorodlar suvdan engilroq va unda erimaydi, lekin ular organik erituvchilarda - spirt, efir, asetonda oson eriydi.
Benzol va uning gomologlari ko'plab organik moddalar uchun yaxshi erituvchilardir. Barcha arenalar molekulalarida yuqori uglerod miqdori tufayli tutunli alanga bilan yonadi.
Ba'zi arenalarning jismoniy xususiyatlari jadvalda keltirilgan.
Jadval. Ba'zi arenalarning fizik xususiyatlari
|
Ism |
Formula |
t°.pl., |
t°.b.p., |
|
Benzol |
C6H6 |
5,5 |
80,1 |
|
Toluol (metilbenzol) |
C 6 H 5 CH 3 |
95,0 |
110,6 |
|
Etilbenzol |
C 6 H 5 C 2 H 5 |
95,0 |
136,2 |
|
Ksilen (dimetilbenzol) |
C 6 H 4 (CH 3) 2 |
||
|
orto- |
25,18 |
144,41 |
|
|
meta- |
47,87 |
139,10 |
|
|
juft- |
13,26 |
138,35 |
|
|
Propilbenzol |
C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3 |
99,0 |
159,20 |
|
Kumen (izopropilbenzol) |
C 6 H 5 CH(CH 3) 2 |
96,0 |
152,39 |
|
Stirol (vinilbenzol) |
C 6 H 5 CH=CH 2 |
30,6 |
145,2 |
Benzol - past qaynatish ( tbalya= 80,1 ° C), rangsiz suyuqlik, suvda erimaydi
Diqqat! Benzol - zahar, buyraklarga ta'sir qiladi, qon formulasini o'zgartiradi (uzoq vaqt davomida ta'sir qilish bilan), xromosomalarning tuzilishini buzishi mumkin.
Aksariyat aromatik uglevodorodlar hayot uchun xavfli va zaharli hisoblanadi.
Arenlarni tayyorlash (benzol va uning gomologlari)
Laboratoriyada
1. Benzoik kislota tuzlarining qattiq ishqorlar bilan birlashishi
C6H5-COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3
natriy benzoat
2. Wurtz-Fitting reaktsiyasi: (bu erda G halogen)
C 6H 5 -G + 2Na + R-G →C 6 H 5 - R + 2 NaG
BILAN 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl
Sanoatda
- fraksiyonel distillash va isloh qilish yo'li bilan neft va ko'mirdan ajratilgan;
- ko'mir smolasidan va koks gazidan
1. Alkanlarning degidrotsikllanishi 6 dan ortiq uglerod atomiga ega:
C6H14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2
2. Asetilenning trimerizatsiyasi(faqat benzol uchun) - R. Zelinskiy:
3S 2 H 2 600°C, Qonun. ko'mir→C 6 H 6
3. Dehidrogenatsiya sikloheksan va uning gomologlari:
Sovet akademigi Nikolay Dmitrievich Zelinskiy benzol siklogeksandan (sikloalkanlarning degidrogenatsiyasi) hosil bo'lishini aniqladi.
C6H12 t, kat→C 6 H 6 + 3H 2
C6H11-CH3 t , kat→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2
metiltsiklogeksantoluol
4. Benzolning alkillanishi(benzol gomologlarini tayyorlash) – r Fridel-Crafts.
C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t, AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl
xloroetan etilbenzol
Arenalarning kimyoviy xossalari
I. OKSIDALANISH REAKSIYALARI
1. Yonish (chekuvchi olov):
2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q
2. Oddiy sharoitda benzol bromli suv va kaliy permanganatning suvdagi eritmasini rangsizlantirmaydi.
3. Benzol gomologlari kaliy permanganat bilan oksidlanadi (kaliy permanganat rangi o‘zgaradi):
A) kislotali muhitda benzoy kislotaga
Benzol gomologlari kaliy permanganat va boshqa kuchli oksidlovchi moddalar ta'sirida yon zanjirlar oksidlanadi. O'rinbosar zanjiri qanchalik murakkab bo'lmasin, u vayron bo'ladi, karboksil guruhiga oksidlangan a-uglerod atomi bundan mustasno.
Bir yon zanjirli benzolning gomologlari benzoy kislotasini beradi:
Ikki yon zanjirni o'z ichiga olgan gomologlar ikki asosli kislotalarni beradi:
5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 6K 2 SO 4 + 12MnSO 4 +28H 2 O
5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 +14H 2 O
Soddalashtirilgan :
C6H5-CH3+3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O
B) neytral va ozgina ishqoriy-benzoy kislota tuzlarida
C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K OH + 2MnO 2 + H 2 O
II. QO'SHIMCHA REAKSIYALARI (alkenlardan qattiqroq)
1. Galogenlash
C 6 H 6 +3Cl 2 h ν → C6H6Cl6 (geksaxlorotsiklogeksan - geksaxloran)
2. Gidrogenlash
C6H6 + 3H2 t , PtyokiNi→C 6 H 12 (siklogeksan)
3. Polimerlanish
III. ALDIRISH REAKSIYALARI - ion mexanizmi (alkanlardan engilroq)
b) nurlanish yoki qizdirishda benzol gomologlari
Alkil radikallarining kimyoviy xossalari alkanlarga o'xshaydi. Ulardagi vodorod atomlari erkin radikal mexanizm bilan galogen bilan almashtiriladi. Shuning uchun katalizator bo'lmasa, isitish yoki UV nurlanishida yon zanjirda radikal almashtirish reaktsiyasi paydo bo'ladi. Benzol halqasining alkil o'rnini bosuvchi moddalarga ta'siri bunga olib keladi Vodorod atomi doimo benzol halqasi (a-uglerod atomi) bilan bevosita bog'langan uglerod atomida almashtiriladi.
1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl
v) katalizator ishtirokida benzol gomologlari
C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (orth aralashmasi, juft hosilalar) +HCl
2. Nitrlash (azot kislotasi bilan)
C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O
nitrobenzol - hid bodom!
C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t, H2SO4→ BILAN H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O2,4,6-trinitrotoluol (tol, TNT)
Benzol va uning gomologlarini qo'llash
Benzol C 6 H 6 yaxshi erituvchi hisoblanadi. Benzol qo'shimcha sifatida motor yoqilg'isi sifatini yaxshilaydi. U ko'plab aromatik organik birikmalar - nitrobenzol C 6 H 5 NO 2 (anilin olinadigan erituvchi), xlorbenzol C 6 H 5 Cl, fenol C 6 H 5 OH, stirol va boshqalarni olish uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi.
Toluol C 6 H 5 -CH 3 - bo'yoqlar, dorivor va portlovchi moddalar (TNT (TNT) yoki 2,4,6-trinitrotoluen TNT) ishlab chiqarishda ishlatiladigan erituvchi.
Ksilenlar C6H4(CH3)2. Texnik ksilen uchta izomerning aralashmasidir ( orto-, meta- Va juft-ksilenlar) - ko'plab organik birikmalarni sintez qilish uchun erituvchi va boshlang'ich mahsulot sifatida ishlatiladi.
Izopropilbenzol C 6 H 5 –CH(CH 3) 2 fenol va aseton ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Benzolning xlorli hosilalari o'simliklarni himoya qilish uchun ishlatiladi. Shunday qilib, benzoldagi H atomlarini xlor atomlari bilan almashtirish mahsuloti geksaxlorbenzol C 6 Cl 6 - fungitsid; bug'doy va javdar urug'larini smutga qarshi quruq davolash uchun ishlatiladi. Benzolga xlor qo'shilgan mahsulot geksaxlorotsiklogeksan (geksaxloran) C 6 H 6 Cl 6 - insektitsid; u zararli hasharotlarga qarshi kurashda ishlatiladi. Ko'rsatilgan moddalar pestitsidlarga tegishli - mikroorganizmlar, o'simliklar va hayvonlarga qarshi kurashuvchi kimyoviy vositalar.
Stirol C 6 H 5 – CH = CH 2 juda oson polimerlanadi, polistirol hosil qiladi va butadien bilan sopolimerlashda stirol-butadien kauchuklari.
VIDEO TAJRIBASI
TA'RIF
Benzol(siklogeksatrien - 1,3,5) - organik modda, bir qator aromatik uglevodorodlarning eng oddiy vakili.
Formula - C 6 H 6 (tuzilish formulasi - 1-rasm). Molekulyar og'irligi - 78,11.
Guruch. 1. Benzolning strukturaviy va fazoviy formulalari.
Benzol molekulasidagi barcha oltita uglerod atomi sp 2 gibrid holatidadir. Har bir uglerod atomi boshqa ikkita uglerod atomi va bitta vodorod atomi bilan bir xil tekislikda joylashgan 3s bog' hosil qiladi. Oltita uglerod atomi muntazam olti burchakli (benzol molekulasining s-skeleti) hosil qiladi. Har bir uglerod atomida bitta elektronni o'z ichiga olgan gibridlanmagan p orbital mavjud. Oltita p-elektron bitta p-elektron bulutini (aromatik tizim) hosil qiladi, u olti a'zoli halqa ichidagi doira shaklida tasvirlangan. Benzoldan olingan uglevodorod radikali C 6 H 5 - - fenil (Ph-) deb ataladi.
Benzolning kimyoviy xossalari
Benzol elektrofil mexanizm orqali sodir bo'ladigan almashtirish reaktsiyalari bilan tavsiflanadi:
- galogenlanish (benzol katalizatorlar ishtirokida xlor va brom bilan reaksiyaga kirishadi - suvsiz AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)
C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 -Cl + HCl;
- nitrlash (benzol nitratlash aralashmasi - konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar aralashmasi bilan oson reaksiyaga kirishadi)
- alkenlar bilan alkillanish
C 6 H 6 + CH 2 = CH-CH 3 → C 6 H 5 -CH (CH 3) 2;
Benzolga qo'shilish reaktsiyalari aromatik tizimning yo'q qilinishiga olib keladi va faqat og'ir sharoitlarda sodir bo'ladi:
- gidrogenlash (reaksiya qizdirilganda sodir bo'ladi, katalizator Pt dir)
- xlor qo'shilishi (UV nurlanishi ta'sirida qattiq mahsulot - geksaxlorotsiklogeksan (geksaxloran) - C 6 H 6 Cl 6 hosil bo'lishi bilan yuzaga keladi)
Har qanday organik birikma singari, benzol ham reaktsiya mahsuloti sifatida karbonat angidrid va suv hosil bo'lishi bilan yonish reaktsiyasiga uchraydi (tutunli olov bilan yonadi):
2C 6 H 6 +15O 2 → 12CO 2 + 6H 2 O.
Benzolning fizik xossalari
Benzol rangsiz suyuqlikdir, lekin o'ziga xos o'tkir hidga ega. Suv bilan azeotrop aralashma hosil qiladi, efirlar, benzin va turli organik erituvchilar bilan yaxshi aralashadi. Qaynash nuqtasi - 80,1C, erish nuqtasi - 5,5C. Toksik, kanserogen (ya'ni saraton rivojlanishiga yordam beradi).
Benzolni tayyorlash va ishlatish
Benzolni olishning asosiy usullari:
- geksanning degidrotsikllanishi (katalizatorlar - Pt, Cr 3 O 2)
CH 3 –(CH 2) 4 -CH 3 → C 6 H 6 + 4H 2;
— siklogeksanning gidrogenlanishi (reaksiya qizdirilganda sodir bo'ladi, katalizator Pt dir)
C 6 H 12 → C 6 H 6 + 4H 2;
— asetilenning trimerizatsiyasi (reaksiya 600C ga qizdirilganda sodir boʻladi, katalizator faollashgan uglerod boʻladi)
3HC≡CH → C 6 H 6.
Benzol gomologlar (etilbenzol, kumen), siklogeksan, nitrobenzol, xlorbenzol va boshqa moddalarni olish uchun xom ashyo sifatida xizmat qiladi. Ilgari, benzinning oktan sonini oshirish uchun benzinga qo'shimcha sifatida benzin ishlatilgan bo'lsa, hozirda uning yuqori toksikligi tufayli yoqilg'i tarkibidagi benzol miqdori qat'iy tartibga solinadi. Benzol ba'zan erituvchi sifatida ishlatiladi.
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
| Mashq qilish | Quyidagi o'zgarishlarni amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan tenglamalarni yozing: CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl. |
| Yechim | Metandan asetilen olish uchun quyidagi reaksiyadan foydalaniladi: 2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2 (t = 1400C). Asetilendan benzol olish asetilenning trimerizatsiya reaktsiyasi orqali mumkin, bu qizdirilganda (t = 600C) va faol uglerod ishtirokida sodir bo'ladi: 3C 2 H 2 → C 6 H 6. Mahsulot sifatida xlorbenzol hosil qilish uchun benzolni xlorlash reaksiyasi temir (III) xlorid ishtirokida amalga oshiriladi: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl. |
2-MISA
| Mashq qilish | Temir (III) xlorid ishtirokida 39 g benzolga 1 mol bromli suv qo'shildi. Qancha miqdorda modda va necha gramm qanday mahsulotlar ishlab chiqarilgan? |
| Yechim | Temir (III) xlorid ishtirokida benzolning bromlanishi reaksiyasi tenglamasini yozamiz: C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr. Reaksiya mahsulotlari bromobenzol va vodorod bromiddir. D.I. tomonidan kimyoviy elementlar jadvali yordamida hisoblangan benzolning molyar massasi. Mendeleyev - 78 g/mol. Benzol miqdorini topamiz: n (C 6 H 6) = m (C 6 H 6) / M (C 6 H 6); n (C 6 H 6) = 39 / 78 = 0,5 mol. Masala shartlariga ko'ra, benzol 1 mol brom bilan reaksiyaga kirishdi. Binobarin, benzol yetishmaydi va keyingi hisob-kitoblar benzol yordamida amalga oshiriladi. Reaksiya tenglamasiga ko'ra n(C 6 H 6): n (C 6 H 5 Br) : n (HBr) = 1: 1: 1, shuning uchun n (C 6 H 6) = n (C 6 H 5 Br) =: n(HBr) = 0,5 mol. Keyin bromobenzol va vodorod bromidning massalari teng bo'ladi: m (C 6 H 5 Br) = n (C 6 H 5 Br) × M (C 6 H 5 Br); m(HBr) = n(HBr)×M(HBr). D.I. tomonidan kimyoviy elementlar jadvali yordamida hisoblangan bromobenzol va vodorod bromidning molyar massalari. Mendeleyev - mos ravishda 157 va 81 g / mol. m (C 6 H 5 Br) = 0,5 × 157 = 78,5 g; m (HBr) = 0,5 × 81 = 40,5 g. |
| Javob | Reaksiya mahsulotlari bromobenzol va vodorod bromiddir. Bromobenzol va vodorod bromidning massalari mos ravishda 78,5 va 40,5 g. |
Reaksiyalarning birinchi guruhi o'rin almashish reaktsiyalaridir. Biz aytdikki, arenlar molekula tuzilishida bir nechta bog'larga ega emas, lekin oltita elektrondan iborat konjugatsiyalangan tizimni o'z ichiga oladi, bu juda barqaror va benzol halqasiga qo'shimcha kuch beradi. Shuning uchun kimyoviy reaktsiyalarda benzol halqasini yo'q qilish emas, balki birinchi navbatda vodorod atomlarini almashtirish sodir bo'ladi.
Alkanlar haqida gapirganda, biz allaqachon almashtirish reaktsiyalariga duch kelganmiz, ammo ular uchun bu reaktsiyalar radikal mexanizmga ega, arenlar esa almashtirish reaktsiyalarining ion mexanizmi bilan tavsiflanadi.
Birinchidan kimyoviy xossa galogenlash. Vodorod atomini galogen atomi, xlor yoki brom bilan almashtirish.
Reaksiya qizdirilganda va har doim katalizator ishtirokida sodir bo'ladi. Xlor bo'lsa, u alyuminiy xlorid yoki temir xlorid uchta bo'lishi mumkin. Katalizator halogen molekulasini qutblantiradi, bu esa geterolitik bog'lanishning parchalanishiga va ionlar hosil bo'lishiga olib keladi.
Xlor musbat zaryadlangan ion bo'lib, benzol bilan reaksiyaga kirishadi.
Agar reaksiya brom bilan sodir bo'lsa, unda katalizator temir bromidi yoki alyuminiy bromiddir.
Shuni ta'kidlash kerakki, reaktsiya bromli suv bilan emas, balki molekulyar brom bilan sodir bo'ladi. Benzol bromli suv bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Benzol gomologlarini galogenlash o'ziga xos xususiyatlarga ega. Toluol molekulasida metil guruhi halqadagi almashtirishni osonlashtiradi, reaktivlik kuchayadi va reaksiya engilroq sharoitda, ya'ni xona haroratida sodir bo'ladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, almashtirish har doim orto va para pozitsiyalarida sodir bo'ladi, shuning uchun izomerlar aralashmasi olinadi.
Ikkinchi benzolning xossali nitrlanishi, benzol halqasiga nitroguruhning kiritilishi.
Achchiq bodom hidi bilan og'ir sarg'ish suyuqlik nitrobenzol hosil bo'ladi, shuning uchun reaktsiya benzolga sifatli bo'lishi mumkin. Nitrlash uchun konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalarning nitratlovchi aralashmasi ishlatiladi. Reaktsiya isitish orqali amalga oshiriladi.
Eslatib o'taman, Konovalov reaksiyasida alkanlarni nitrlash uchun sulfat kislota qo'shmasdan suyultirilgan nitrat kislota ishlatilgan.
Toluolni nitrlash jarayonida, shuningdek, galogenlash jarayonida orto- va para-izomerlar aralashmasi hosil bo'ladi.
Uchinchi benzolni halolalkanlar bilan alkillanish xossasi.
Bu reaksiya benzol halqasiga uglevodorod radikalini kiritish imkonini beradi va uni benzol gomologlarini olish usuli deb hisoblash mumkin. Alyuminiy xlorid katalizator sifatida ishlatiladi, bu haloalkan molekulasining ionlarga parchalanishiga yordam beradi. Isitish ham kerak.
To'rtinchi benzolni alkenlar bilan alkillanish xossasi.
Shu tarzda, masalan, kumen yoki etilbenzolni olishingiz mumkin. Katalizator alyuminiy xlorid.
2. Benzolga qo'shilish reaksiyalari
Reaksiyalarning ikkinchi guruhi qo'shilish reaktsiyalaridir. Biz bu reaktsiyalar tipik emasligini aytdik, lekin ular pi-elektron bulutining yo'q qilinishi va olti sigma aloqalarining shakllanishi bilan juda qattiq sharoitlarda mumkin.
Beshinchi umumiy ro'yxatdagi xususiyat gidrogenlash, vodorod qo'shilishi.
Harorat, bosim, katalizator nikel yoki platina. Toluol ham xuddi shunday reaksiyaga kirishishi mumkin.
Oltinchi xossani xlorlash. E'tibor bering, biz xlor bilan o'zaro ta'sir qilish haqida gapiramiz, chunki brom bu reaktsiyaga kirmaydi.
Reaktsiya qattiq ultrabinafsha nurlanish ostida sodir bo'ladi. Geksaxloranning boshqa nomi geksaxlorotsiklogeksan, qattiq modda hosil bo'ladi.
Benzol uchun buni eslash muhim mumkin emas vodorod galogenidlarining qo'shilish reaktsiyalari (gidrogalogenlash) va suv qo'shilishi (gidratlanish).
3. Benzol gomologlarining yon zanjirida almashinish
Reaktsiyalarning uchinchi guruhi faqat benzol gomologlariga tegishli - bu yon zanjirdagi almashtirish.
Ettinchi umumiy ro'yxatdagi xususiyat yon zanjirdagi alfa uglerod atomida halogenlanish.
Reaktsiya qizdirilganda yoki nurlanganda va har doim faqat alfa-uglerodda sodir bo'ladi. Galogenlanish davom etar ekan, ikkinchi halogen atomi alfa holatiga qaytadi.
4. Benzol gomologlarining oksidlanishi
Reaksiyalarning to'rtinchi guruhi - oksidlanish.
Benzol halqasi juda kuchli, shuning uchun benzol oksidlanmaydi kaliy permanganat uning eritmasini rangsizlantirmaydi. Buni eslash juda muhim.
Ammo benzol gomologlari qizdirilganda kaliy permanganatning kislotali eritmasi bilan oksidlanadi. Va bu sakkizinchi kimyoviy xususiyatdir.
Bu benzoik kislota hosil qiladi. Eritmaning rangsizlanishi kuzatiladi. Bunday holda, o'rinbosarning uglerod zanjiri qancha uzun bo'lishidan qat'i nazar, u birinchi uglerod atomidan keyin doimo uziladi va alfa atomi benzoik kislota hosil bo'lishi bilan karboksil guruhiga oksidlanadi. Molekulaning qolgan qismi tegishli kislotaga yoki agar u faqat bitta uglerod atomi bo'lsa, karbonat angidridga oksidlanadi.
Agar benzol gomologida aromatik halqada bir nechta uglevodorod o'rnini bosuvchi bo'lsa, u holda oksidlanish bir xil qoidalarga muvofiq sodir bo'ladi - alfa holatida joylashgan uglerod oksidlanadi.
Ushbu misol ftalik kislota deb ataladigan ikki asosli aromatik kislota hosil qiladi.
Ayniqsa, kumen, izopropilbenzolning sulfat kislota ishtirokida atmosfera kislorodi bilan oksidlanishini ta'kidlashni istardim.
Bu fenol ishlab chiqarish uchun kumen usuli deb ataladi. Qoida tariqasida, fenol ishlab chiqarish bilan bog'liq masalalarda bu reaktsiyaga duch keladi. Bu sanoat usuli.
To‘qqizinchi mulkning yonishi, kislorod bilan to'liq oksidlanish. Benzol va uning gomologlari yonib karbonat angidrid va suvga aylanadi.
Benzolning yonish tenglamasini umumiy shaklda yozamiz.
Massaning saqlanish qonuniga ko'ra, o'ng tomonda qancha atom bo'lsa, chap tomonda ham shuncha atom bo'lishi kerak. Chunki kimyoviy reaksiyalarda atomlar yo'qolmaydi, balki ular orasidagi bog'lanish tartibi shunchaki o'zgaradi. Shunday qilib, aren molekulasida uglerod atomlari qancha bo'lsa, shuncha ko'p karbonat angidrid molekulalari bo'ladi, chunki molekulada bitta uglerod atomi mavjud. Ya'ni, n CO 2 molekulalari. Suv molekulalari vodorod atomlariga qaraganda ikki baravar kam bo'ladi, ya'ni (2n-6)/2, bu n-3 degan ma'noni anglatadi.
Chap va o'ng tomonda bir xil miqdordagi kislorod atomlari mavjud. O'ng tomonda karbonat angidriddan 2n bor, chunki har bir molekulada ikkita kislorod atomi, suvdan n-3, jami 3n-3 bor. Chap tomonda bir xil miqdordagi kislorod atomlari 3n-3 mavjud, ya'ni molekulalar ikki baravar kam, chunki molekulada ikkita atom mavjud. Ya'ni (3n-3)/2 kislorod molekulasi.
Shunday qilib, biz umumiy shaklda benzol gomologlarining yonishi uchun tenglama tuzdik.
