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 fizik xususiyatlari jadvalda keltirilgan.

Jadval. Ba'zi arenalarning fizik xususiyatlari

Ism	Formula	t°.pl., °C	t°.bp., °C
Benzol	C 6 H 6	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 \u003d CH 2	30,6	145,2

Benzol - past qaynatish ( tkip= 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 olish (benzol va uning gomologlari)

Laboratoriyada

1. Benzoik kislota tuzlarining qattiq ishqorlar bilan birlashishi

C 6 H 5 -COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

natriy benzoat

2. Wurtz-Fitting reaktsiyasi: (bu erda G halogen)

6 danH 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, 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:

C 6 H 14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2

2. Asetilenning trimerizatsiyasi(faqat benzol uchun) - R. Zelinskiy:

3C 2 H2 600°C, Qonun. ko'mir→C 6 H 6

3. Dehidrogenatsiya siklogeksan va uning gomologlari:

Sovet akademigi Nikolay Dmitrievich Zelinskiy benzol siklogeksandan (sikloalkanlarning dehidrogenatsiyasi) hosil bo'lishini aniqladi.

C 6 H 12 t, mushuk→C 6 H 6 + 3H 2

C 6 H 11 -CH 3 t , kat→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

metiltsiklogeksanetolun

4. Benzolning alkillanishi(benzolning gomologlarini olish) – 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 (tutunli alanga):

2C 6 H 6 + 15O 2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Benzol at normal sharoitlar brom suvini rangsizlantirmaydi va suv eritmasi kaliy permanganat

3. Benzol gomologlari kaliy permanganat bilan oksidlanadi (kaliy permanganat rangi o‘zgaradi):

A) kislotali muhitda benzoy kislotaga

Kaliy permanganat va boshqa kuchli oksidlovchilarning benzol gomologlariga ta'sirida yon zanjirlar oksidlanadi. O'rinbosar zanjiri qanchalik murakkab bo'lmasin, karboksil guruhiga oksidlangan a -uglerod atomi bundan mustasno, u yo'q qilinadi.

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 :

C 6 H 5 -CH 3 + 3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O

B) benzoy kislotaning neytral va ozgina ishqoriy 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 → C 6 H 6 Cl 6 (geksaxlorotsiklogeksan - geksaxloran)

2. Gidrogenlash

C 6 H 6 + 3H 2 t , PtyokiNi→C 6 H 12 (sikloheksan)

3. Polimerlanish

III. ALDIRISH REAKSIYALARI - ion mexanizmi (alkanlardan engilroq)

1. Galogenlash -

a ) benzol

C 6 H 6 + Cl 2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (xlorbenzol)

C 6 H 6 + 6Cl 2 t ,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( geksaxlorbenzol)

C 6 H 6 + Br 2 t,FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( bromobenzol)

b) nurlanish yoki qizdirishda benzol gomologlari

Kimyoviy xossalari bo'yicha alkil radikallari alkanlarga o'xshaydi. Ulardagi vodorod atomlari erkin radikal mexanizm bilan galogenlar bilan almashtiriladi. Shuning uchun katalizator yo'q bo'lganda, qizdirilganda yoki UV nurlanganda, radikal reaktsiya yon zanjirlarni almashtirish. 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 → (orta aralashmasi, juft hosilalar) +HCl

2. Nitrlash (bilan azot kislotasi)

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 O

2,4,6-trinitrotoluol (tol, trotil)

Benzol va uning gomologlaridan foydalanish

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 (eritma, anilin olinadi), 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, dorilar va portlovchi moddalar (trotil (tol) yoki 2,4,6-trinitrotoluen TNT) ishlab chiqarishda ishlatiladigan hal qiluvchi.

Ksilol C 6 H 4 (CH 3) 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 olish uchun xizmat qiladi.

Benzolning xlor 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 javdarni qattiq dog'ga qarshi quritish uchun ishlatiladi. Benzolga xlor qo'shilishi mahsuloti geksaxlorotsiklogeksan (geksaxloran) C 6 H 6 Cl 6 - insektitsid; u zararli hasharotlarga qarshi kurashda ishlatiladi. Bu moddalar pestitsidlarga - mikroorganizmlar, o'simliklar va hayvonlarga qarshi kurashuvchi kimyoviy vositalarga tegishli.

Stirol C 6 H 5 - CH \u003d CH 2 juda oson polimerlanadi, polistirol hosil qiladi va butadien - stirol-butadien kauchuklari bilan kopolimerlanadi.

VIDEO Tajribalar

TA’RIF

Benzol(siklogeksatrien - 1,3,5) - organik moddalar, bir qator aromatik uglevodorodlarning eng oddiy vakili.

Formula - C 6 H 6 ( strukturaviy formula- guruch. 1). 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 tekislikda joylashgan bitta vodorod atomi bilan 3s bog' hosil qiladi. Oltita uglerod atomi muntazam olti burchakli (benzol molekulasining s-skeleti) hosil qiladi. Har bir uglerod atomida bitta gibridlanmagan p-orbital mavjud bo'lib, unda bitta elektron mavjud. Oltita p-elektron bitta p-elektron bulutini (aromatik tizim) hosil qiladi, u olti a'zoli tsikl ichidagi doira shaklida tasvirlangan. Benzoldan olingan uglevodorod radikali C 6 H 5 - - fenil (Ph-) deb ataladi.

Benzolning kimyoviy xossalari

Benzol elektrofil mexanizmga muvofiq sodir bo'ladigan almashtirish reaktsiyalari bilan tavsiflanadi:

- galogenlanish (benzol katalizatorlar ishtirokida xlor va brom bilan o'zaro ta'sir qiladi - suvsiz AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)

C 6 H 6 + Cl 2 \u003d C 6 H 5 -Cl + HCl;

- nitrlash (benzol nitratlovchi aralashma bilan oson reaksiyaga kirishadi - konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar aralashmasi)

- alkenlar bilan alkillanish

C 6 H 6 + CH 2 \u003d 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 davom etadi:

- gidrogenlash (reaksiya qizdirilganda davom etadi, 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 kabi organik birikma benzol reaktsiya mahsulotlari sifatida hosil bo'lishi bilan yonish reaktsiyasiga kiradi karbonat angidrid va suv (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 harorati - 80,1C, erish nuqtasi - 5,5C. Toksik, kanserogen (ya'ni saraton rivojlanishiga hissa qo'shadi).

Benzolni olish 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 gidrogenatsiyasi (reaksiya qizdirilganda davom etadi, katalizator Pt dir)

C 6 H 12 → C 6 H 6 + 4H 2;

- asetilenning trimerizatsiyasi (reaksiya 600C ga qizdirilganda davom etadi, katalizator faol ugleroddir)

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, endi uning yuqori toksikligi tufayli yoqilg'i tarkibidagi benzolning tarkibi qat'iy tartibga solinadi. Ba'zida benzol erituvchi sifatida ishlatiladi.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Mashq qilish

Quyidagi o'zgarishlarni amalga oshirishingiz 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 benzolni 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 xlorbenzolni olish 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	39 g benzolga temir (III) xlorid ishtirokida 1 mol bromli suv qo'shildi. Bu moddaning qancha miqdori va qancha gramm qanday mahsulotlarga olib keldi?
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. Molyar massa jadval yordamida hisoblangan benzol kimyoviy elementlar DI. Mendeleyev - 78 g/mol. Benzol moddasining miqdorini toping: 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 shartiga ko'ra, benzol 1 mol brom bilan reaksiyaga kirishdi. Binobarin, benzol yetishmaydi va benzol uchun keyingi hisob-kitoblar amalga oshiriladi. Reaksiya tenglamasiga ko'ra n (C 6 H 6): n (C 6 H 5 Br) : n (HBr) \u003d 1: 1: 1, shuning uchun n (C 6 H 6) \u003d n (C 6 H 5) Br) \u003d: 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. 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 x 81 = 40,5 g.
Javob	Reaksiya mahsulotlari bromobenzol va vodorod bromiddir. Bromobenzol va vodorod bromidning massalari mos ravishda 78,5 va 40,5 g.

C6H6 + Cl2 → C6H6Cl + HCl

Bunda katalizator sifatida odatda temir xlorid yoki bromid (III) ishlatiladi. AlCl3, SbCl3, SbCl5 kabi boshqa metall xloridlar, shuningdek, yod ham katalizator sifatida ishlatilishi mumkin.

Katalizatorning roli benzol halqasida elektrofil almashtirishni amalga oshiradigan halogenni faollashtirish (qutblanish) dir. FeCl3 borligida

xlorlash, masalan, sxema bo'yicha ketadi:

FeCl3 + :Cl::Cl: ↔ FeCl-4 + Cl:+

۠۠۠ ۠ ۠۠۠۠۠ ۠ ۠ ۠۠

C6H6 + Cl+ → C6H5Cl + H+;

H+ + Cl2 → HCl + Cl+ va boshqalar.

Galogen yon zanjirga katalizatorlar bo'lmaganda yorug'likda yoki qizdirilganda kiritilishi mumkin. Bu holda almashtirish mexanizmi radikaldir. Toluol uchun bu o'zgarishlarni quyidagi sxema bilan ifodalash mumkin:

Galogenlar birinchi turdagi o'rnini bosuvchi moddalardir, shuning uchun benzol galogenlanganda ikkinchi halogen atomi asosan n-holatida birinchisiga kiradi. Biroq, galogenlar, birinchi turdagi boshqa o'rinbosarlardan farqli o'laroq, almashtirishni qiyinlashtiradi (benzolga nisbatan).

n-ftorxlorbenzol xlorlanganda uchinchi galogen atomi ftorga emas, balki xlorga o'tadi. Shuning uchun galogenning induktiv ta'siri o'rin almashish tartibiga hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadi (ftor atomining o-pozitsiyasi katta musbat zaryadga ega, chunki –IF > -ICl): AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

2. Diazo birikmalarini oraliq hosil qilish orqali aminokislotalarni galogen bilan almashtirish. Bu usul har qanday halogen hosilalarini, shu jumladan ftor hosilalarini olish imkonini beradi:

───→ C6H5Cl + N2

C6H5NH2───→ C6H5N2Cl ────→ C6H5I + KCl +N2

───→ C6H5Br + Cu2Cl2 + N2

BF4 → C6H5F + N2 + BF3

2.2 Adamantan

Adamantanning strukturaviy xususiyatlari uning g'ayrioddiy jismoniy va xususiyatlarini aniqlaydi Kimyoviy xossalari. Adamantan uglevodorodlar uchun eng yuqori erish nuqtasi 269 ° C va zichligi 1,07 g / sm3 ni tashkil qiladi. 660 ° S gacha qizdirilganda kislorod yo'qligida termal barqarordir. 20 kilobar bosim va 480 ° S va undan yuqori haroratda u asta-sekin grafitlanadi. Adamantan agressiv kimyoviy muhitga juda chidamli va hatto yuqori haroratlarda ham kaliy permanganat, xrom va konsentrlangan nitrat kislotasi bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.

1-jadvalda ishlatiladigan katalizatorga bog'liq odamantan unumi ko'rsatilgan.

1-jadval. TMNB ning adamantanga suyuqlik fazali izomerlanishi natijalari

Reaktsiya shartlari	Adamantan unumi, %
BF3, HF, H2 da 23, 50°S
SbF5, HF, 120 ° C, 5 soat
A1C13, HC1.40 da H2, 120 ° S
A1C13, HC1, tert-C4H9Cl
A1Br3, tert-C4H9Br

TMNBning adamantanga izomerlanishi quyidagi sxema bo'yicha amalga oshiriladi:

Fazoviy mulohazalar tufayli faqat endo-izomer odamantanga qayta joylashishga qodir va uning muvozanat konsentratsiyasi taxminan 0,5 wt ni tashkil qiladi. %.

Kinetik nuqtai nazardan, endo-TMNB izomerizatsiyasi bu sharoitda to'yingan uglevodorodlarning eng sekin qayta tashkil etilishidan biridir: geometrik TMNB izomerizatsiyasi (Vagner-Meerwein qayta tashkil etilishi) taxminan 10 000 marta tezroq davom etadi.

Ushbu sintez usuli adamantanning sanoat texnologiyasi uchun asos bo'ldi. Bunday qayta tartibga solishning qulayligi adamantanning yuqori termodinamik barqarorligi bilan izohlanadi, shuning uchun barcha ma'lum bo'lgan C10H16 izomerlarini Lyuis kislotalari bilan davolash muqarrar ravishda ushbu politsiklik ramka uglevodorodiga olib keladi.

Adamantankarboksilik kislotalarning sintezi

Adamantan qatoridagi kislotalarni olish uchun Kox-Haaf reaksiyasidan keng foydalaniladi. Boshlang'ich material sifatida Adamantan, 1-bromo-, 1-gidroksiadamantan va 1-gidroksiadamantan nitrat ishlatiladi.

Adamantan-1-karboksilik kislota 1-bromo- yoki 1-gidroksiadamantanni sulfat kislotadagi chumoli kislotasi yoki adamantani chumoli yoki sulfat kislota bilan tert-butil spirti ishtirokida reaksiyaga kiritish orqali olingan.

Adamantan-1-karboksilik kislotaning maksimal unumiga AdOH:HCOOH:H2SO4 = 1:1:24 nisbatda erishilishi ko'rsatilgan. Formik kislota etishmasligi bilan hosil kamayadi.

Adamantan-1-karboksilik kislotani 20% oleumdagi adamantandan olish mumkin. Reaksiya odamantil kationining hosil bo'lishi orqali boradi deb taxmin qilinadi

Adamantandan karboksilik kislotalarni olish uchun uning sulfat kislota yoki oleumdagi CO2 bilan reaksiyasidan foydalaniladi (avtoklav, 90-160ºS). . Bunda 1:6 nisbatda adamantan-1-karboksilik va adamantan-1,3-dikarboksilik kislota aralashmasi hosil bo'ladi.

1-bromo yoki 1-gidroksiadamantan va dikloretilendan (1-adamantil)sirka kislotasini sintez qilish 0-15ºS da BF3 ishtirokida 80-100% H2SO4 da amalga oshiriladi.

Adamantan va uning hosilalari trikloretilen bilan 90% li sulfat kislota ishtirokida reaksiyaga kirishganda, tegishli a-xlorosirka kislotalar hosil bo‘ladi.

3-alkiladamantan-1-karboksilik kislotalar sulfat kislotadagi alkiladamantanlardan tert-butil spirti va 95% li chumoli kislotasi ishtirokida olinadi.

Adamantan nitratlar.

Adamantanning 96-98% dan ortiq nitrat kislotasi bilan reaktsiyasi asosiy reaktsiya mahsuloti 1,3-dinitroxiadamantan sifatida 1-nitroksiadamantanga olib keladi.

Adamantan nitrat va sirka kislotalar aralashmasi bilan nitrat kislotaga qaraganda sekinroq reaksiyaga kirishadi va nitratning maksimal 80% hosildorligiga 3 soat ichida erishiladi. Reaksiyaning yagona qo'shimcha mahsuloti - adamantol-1.