Oksidacija nitrotoluena sa kalijum permanganatom u kiseloj sredini. Fizičko-hemijska svojstva toluena, jednadžbe reakcija

Fizička svojstva

Benzen i njegovi najbliži homolozi su bezbojne tečnosti sa specifičnim mirisom. Aromatični ugljovodonici su lakši od vode i ne rastvaraju se u njoj, ali se lako rastvaraju u organskim rastvaračima - alkoholu, etru, acetonu.

Benzen i njegovi homolozi su sami po sebi dobri rastvarači za mnoge organske supstance. Sve arene gore dimnim plamenom zbog visokog sadržaja ugljika u njihovim molekulima.

Fizička svojstva nekih arena prikazana su u tabeli.

Table. Fizička svojstva nekih arena

Benzen – slabo ključanje ( tbale= 80,1°C), bezbojna tečnost, nerastvorljiva u vodi

Pažnja! Benzen – otrov, utiče na bubrege, menja formulu krvi (kod dužeg izlaganja), može poremetiti strukturu hromozoma.

Većina aromatičnih ugljikovodika je opasna po život i toksična.

Priprema arena (benzen i njegovi homolozi)

U laboratoriji

1. Fuzija soli benzojeve kiseline sa čvrstim alkalijama

C6H5-COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

natrijum benzoat

2. Wurtz-Fitting reakcija: (ovdje je G halogen)

C 6H 5 -G + 2N / A + R-G →C 6 H 5 - R + 2 N / AG

WITH 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl

U industriji

• izolovani iz nafte i uglja frakcijskom destilacijom i reformingom;
• od katrana ugljena i koksnog gasa

1. Dehidrociklizacija alkana sa više od 6 atoma ugljika:

C6H14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2

2. Trimerizacija acetilena(samo za benzen) – R. Zelinsky:

3S 2 H 2 600°C, Act. ugalj→C 6 H 6

3. Dehidrogenacija cikloheksan i njegovi homolozi:

Sovjetski akademik Nikolaj Dmitrijevič Zelinski ustanovio je da benzen nastaje iz cikloheksana (dehidrogenacija cikloalkana

C6H12 t, kat→C 6 H 6 + 3H 2

C6H11-CH3 t , kat→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

metilcikloheksantoluen

4. Alkilacija benzena(priprema homologa benzena) – r Friedel-Crafts.

C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t, AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

hloroetan etilbenzen

Hemijska svojstva arena

I. REAKCIJE OKSIDACIJE

1. Sagorijevanje (dimeći plamen):

2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. U normalnim uslovima, benzen ne menja boju brom vode i vodenog rastvora kalijum permanganata

3. Homolozi benzena su oksidirani kalijum permanganatom (promjeni boje kalijum permanganata):

A) u kiseloj sredini do benzojeve kiseline

Kada su homolozi benzena izloženi kalijevom permanganatu i drugim jakim oksidantima, bočni lanci se oksidiraju. Bez obzira na to koliko je složen lanac supstituenta, on je uništen, osim atoma a-ugljika, koji se oksidira u karboksilnu grupu.

Homolozi benzena s jednim bočnim lancem daju benzojevu kiselinu:

Homolozi koji sadrže dva bočna lanca daju dvobazne kiseline:

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

Pojednostavljeno :

C6H5-CH3+3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O

B) u neutralnim i slabo alkalnim solima do benzojeve kiseline

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K OH + 2MnO 2 + H 2 O

II. REAKCIJE ADICIJE (tvrđe od alkena)

1. Halogenacija

C 6 H 6 +3Cl 2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (heksaklorocikloheksan - heksahloran)

2. Hidrogenacija

C6H6 + 3H2 t , PtiliNi→C 6 H 12 (cikloheksan)

3. Polimerizacija

III. REAKCIJE ZAMJENE – jonski mehanizam (lakši od alkana)

1. Halogenacija -

a ) benzen

C6H6+Cl2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (klorobenzen)

C6H6 + 6Cl2 t ,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( heksahlorobenzen)

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

b) homolozi benzena nakon zračenja ili zagrijavanja

Hemijska svojstva alkil radikala su slična alkanima. Atomi vodika u njima su zamijenjeni halogenom mehanizmom slobodnih radikala. Stoga, u odsustvu katalizatora, nakon zagrijavanja ili UV zračenja, dolazi do radikalne supstitucijske reakcije u bočnom lancu. Utjecaj benzenskog prstena na alkil supstituente dovodi do toga da Atom vodonika je uvijek zamijenjen na atomu ugljika koji je direktno vezan za benzenski prsten (a-atom ugljika).

1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

c) homolozi benzena u prisustvu katalizatora

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (mješavina orth, par derivata) +HCl

2. Nitracija (sa azotnom kiselinom)

C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

nitrobenzen - miris bademi!

2,4,6-trinitrotoluen (tol, TNT)

Primjena benzena i njegovih homologa

Benzen C 6 H 6 je dobar rastvarač. Benzen kao aditiv poboljšava kvalitet motornog goriva. Služi kao sirovina za proizvodnju mnogih aromatičnih organskih jedinjenja - nitrobenzena C 6 H 5 NO 2 (otapalo iz kojeg se dobija anilin), hlorobenzena C 6 H 5 Cl, fenola C 6 H 5 OH, stirena itd.

Toluen C 6 H 5 –CH 3 – rastvarač, koji se koristi u proizvodnji boja, medicinskih i eksplozivnih sredstava (TNT (TNT), ili 2,4,6-trinitrotoluen TNT).

Ksileni C6H4(CH3)2. Tehnički ksilen je mješavina tri izomera ( ortho-, meta- I par-ksileni) – koristi se kao rastvarač i polazni proizvod za sintezu mnogih organskih jedinjenja.

izopropilbenzen C 6 H 5 –CH(CH 3) 2 se koristi za proizvodnju fenola i acetona.

Hlorirani derivati ​​benzena koristi se za zaštitu bilja. Dakle, proizvod zamjene H atoma u benzenu atomima hlora je heksahlorobenzen C 6 Cl 6 - fungicid; koristi se za suvo tretiranje sjemena pšenice i raži protiv smuti. Produkt dodavanja hlora benzenu je heksahlorocikloheksan (heksahloran) C 6 H 6 Cl 6 - insekticid; koristi se za suzbijanje štetnih insekata. Pomenute supstance spadaju u pesticide – hemijska sredstva za suzbijanje mikroorganizama, biljaka i životinja.

Stiren C 6 H 5 – CH = CH 2 vrlo lako polimerizira, formirajući polistiren, a pri kopolimerizaciji sa butadienom stiren-butadienske gume.

VIDEO ISKUSTVA

18. Redox reakcije (nastavak 2)

18.9. OVR koji uključuje organske supstance

U ROR-u organskih supstanci sa neorganskim supstancama, organske supstance su najčešće redukcioni agensi. Dakle, kada organska tvar sagorijeva u višku kisika, uvijek nastaju ugljični dioksid i voda. Reakcije su složenije kada se koriste manje aktivni oksidanti. U ovom dijelu razmatraju se samo reakcije predstavnika najvažnijih klasa organskih tvari s nekim neorganskim oksidantima.

Alkeni. Tokom blage oksidacije, alkeni se pretvaraju u glikole (dihidrične alkohole). Redukcioni atomi u ovim reakcijama su atomi ugljika povezani dvostrukom vezom.

Reakcija s otopinom kalijevog permanganata odvija se u neutralnom ili blago alkalnom mediju na sljedeći način:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (hlađenje)

U težim uslovima, oksidacija dovodi do pucanja ugljikovog lanca na dvostrukoj vezi i stvaranja dvije kiseline (u jako alkalnoj sredini - dvije soli) ili kiseline i ugljičnog dioksida (u jako alkalnoj sredini - soli i karbonat):

1) 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (grijanje)

2) 5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (grijanje)

3) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 6KMnO 4 + 10KOH CH 3 KUVANJE + C 2 H 5 KUVANJE + 6H 2 O + 6K 2 MnO 4 (grijanje)

4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH CH 3 KUVANJE + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4 (grijanje)

Kalijev dihromat u mediju sumporne kiseline oksidira alkene slično reakcijama 1 i 2.

Alkine. Alkini počinju oksidirati pod nešto težim uvjetima od alkena, tako da obično oksidiraju razbijanjem ugljičnog lanca na trostrukoj vezi. Kao iu slučaju alkana, redukcijski atomi i ovdje su atomi ugljika, u ovom slučaju povezani trostrukom vezom. Kao rezultat reakcija nastaju kiseline i ugljični dioksid. Oksidacija se može provesti kalijevim permanganatom ili dikromatom u kiseloj sredini, na primjer:

5CH 3 C CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O (grijanje)

Ponekad je moguće izolovati međuprodukte oksidacije. U zavisnosti od položaja trostruke veze u molekulu, to su ili diketoni (R 1 –CO–CO–R 2) ili aldoketoni (R–CO–CHO).

Acetilen se može oksidirati kalijum permanganatom u blago alkalnom mediju u kalijev oksalat:

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 = 3K 2 C 2 O 4 + 2H 2 O + 8MnO 2 + 2KOH

U kiseloj sredini, oksidacija se nastavlja do ugljičnog dioksida:

C 2 H 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Homolozi benzena. Homolozi benzena mogu se oksidirati otopinom kalijevog permanganata u neutralnom okruženju u kalij benzoat:

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 = C 6 H 5 KUVATI + 2MnO 2 + KOH + H 2 O (pri ključanju)

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 = C 6 H 5 KUVATI + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH (kada se zagrije)

Oksidacija ovih supstanci sa kalijevim dihromatom ili permanganatom u kiseloj sredini dovodi do stvaranja benzojeve kiseline.

Alcohols. Direktni produkt oksidacije primarnih alkohola su aldehidi, a produkti oksidacije sekundarnih alkohola su ketoni.

Aldehidi koji nastaju oksidacijom alkohola lako se oksidiraju u kiseline, pa se aldehidi iz primarnih alkohola dobijaju oksidacijom kalijum dihromatom u kiseloj sredini na tački ključanja aldehida. Kada aldehidi ispare, nemaju vremena za oksidaciju.

3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O (grijanje)

Uz višak oksidacionog sredstva (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) u bilo kojoj sredini, primarni alkoholi se oksidiraju u karboksilne kiseline ili njihove soli, a sekundarni alkoholi oksidiraju u ketone. Tercijarni alkoholi ne oksidiraju pod ovim uvjetima, ali metil alkohol se oksidira u ugljični dioksid. Sve reakcije se javljaju kada se zagreju.

Dihidrični alkohol, etilen glikol HOCH 2 –CH 2 OH, kada se zagrije u kiseloj sredini s otopinom KMnO 4 ili K 2 Cr 2 O 7, lako se oksidira u ugljični dioksid i vodu, ali ponekad je moguće izolovati međuproizvode (HOCH 2 –COOH, HOOC– COOH, itd.).

Aldehidi. Aldehidi su prilično jaki redukcioni agensi, pa se lako oksidiraju raznim oksidantima, na primjer: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH. Sve reakcije se dešavaju kada se zagreju:

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + 2CH 3 KUVATI + 2MnO 2 + H 2 O
3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
CH 3 CHO + 2OH = CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Formaldehid s viškom oksidirajućeg sredstva oksidira se u ugljični dioksid.

18.10. Poređenje redoks aktivnosti različitih supstanci

Iz definicija pojmova “oksidirajući atom” i “reducirajući atom” proizilazi da atomi u najvišem oksidacionom stanju imaju samo oksidirajuća svojstva. Naprotiv, atomi u najnižem oksidacionom stanju imaju samo redukciona svojstva. Atomi u srednjim oksidacionim stanjima mogu biti i oksidanti i redukcioni agensi.

Istovremeno, samo na osnovu stepena oksidacije, nemoguće je nedvosmisleno procijeniti redoks svojstva tvari. Kao primjer, razmotrite veze elemenata VA grupe. Jedinjenja dušika(V) i antimona(V) su manje ili više jaki oksidanti, jedinjenja bizmuta(V) su vrlo jaka oksidacijska sredstva, a jedinjenja fosfora(V) praktično nemaju oksidirajuća svojstva. U ovom i drugim sličnim slučajevima bitno je koliko je dato oksidaciono stanje karakteristično za dati element, odnosno koliko su stabilna jedinjenja koja sadrže atome datog elementa u tom oksidacionom stanju.

Svaka redoks reakcija se odvija u pravcu stvaranja slabijeg oksidacionog agensa i slabijeg redukcionog sredstva. U opštem slučaju, mogućnost pojave bilo koje ORR, kao i bilo koje druge reakcije, može se odrediti predznakom promjene Gibbsove energije. Osim toga, za kvantificiranje redoks aktivnosti supstanci koriste se elektrohemijske karakteristike oksidacijskih sredstava i redukcijskih sredstava (standardni potencijali redoks parova). Na osnovu ovih kvantitativnih karakteristika moguće je konstruisati niz redoks aktivnosti različitih supstanci. Serija metalnih naprezanja koja vam je poznata je konstruisana upravo na ovaj način. Ova serija omogućava poređenje redukcionih svojstava metala u vodenim rastvorima pod standardnim uslovima ( With= 1 mol/l, T= 298,15 K), kao i oksidaciona svojstva jednostavnih akvakacija. Ako stavite ione (oksidirajuće agense) u gornji red ovog reda, a atome metala (reduktore) u donji red, tada će lijeva strana ovog reda (prije vodonika) izgledati ovako:

U ovoj seriji, oksidaciona svojstva jona (gornja linija) rastu s lijeva na desno, a redukcijska svojstva metala (donja linija), naprotiv, s desna na lijevo.

Uzimajući u obzir razlike u redoks aktivnosti u različitim sredinama, moguće je konstruisati slične serije za oksidacione agense. Tako se za reakcije u kiseloj sredini (pH = 0) dobija „nastavak“ niza aktivnosti metala u pravcu povećanja oksidativnih svojstava.

Kao iu seriji aktivnosti metala, i u ovoj seriji oksidacijska svojstva oksidacijskih sredstava (gornja linija) rastu s lijeva na desno. Ali, koristeći ovu seriju, moguće je uporediti redukcijsku aktivnost redukcionih agenasa (donja linija) samo ako se njihov oksidirani oblik poklapa sa onim prikazanim u gornjoj liniji; u ovom slučaju se pojačava s desna na lijevo.

Pogledajmo nekoliko primjera. Da bismo saznali da li je ovaj ORR moguć, koristit ćemo se općim pravilom koje određuje smjer redoks reakcija (reakcije se odvijaju u smjeru stvaranja slabijeg oksidacijskog agensa i slabijeg reducira).

1. Da li je moguće reducirati kobalt iz otopine CoSO 4 magnezijem?
Magnezijum je jači redukcioni agens od kobalta, a ioni Co 2 su jači oksidacioni agensi od Mg 2 iona, stoga je moguće.
2. Da li je moguće oksidirati bakar u CuCl 2 u kiseloj sredini sa rastvorom FeCl 3?
Budući da su ioni Fe 3B jači oksidacijski agensi od Cu 2 iona, a bakar je jači reduktor od Fe 2 iona, moguće je.
3. Da li je moguće dobiti rastvor FeCl 3 duvanjem kiseonika kroz rastvor FeCl 2 zakiseljen hlorovodoničnom kiselinom?
Čini se da nije, jer se u našoj seriji kisik nalazi lijevo od Fe 3 iona i slabije je oksidacijsko sredstvo od ovih jona. Ali u vodenoj otopini kisik se gotovo nikada ne reducira u H 2 O 2, u ovom slučaju se reducira u H 2 O i odvija se između Br 2 i MnO 2; Stoga je takva reakcija moguća, iako se odvija prilično sporo (zašto?).
4. Da li je moguće oksidirati H 2 O 2 u kiseloj sredini sa kalijum permanganatom?
U ovom slučaju, H 2 O 2 je redukcijski agens i jači reduktor od Mn 2B iona, a MnO 4 ioni su jači oksidacijski agensi od kisika koji nastaje iz peroksida. Stoga je moguće.

Slična serija konstruirana za ORR u alkalnom mediju je kako slijedi:

Za razliku od serije "kiselina", ova serija se ne može koristiti zajedno sa serijom aktivnosti metala.

Metoda ravnoteže elektrona-jona (metoda polureakcije), intermolekularni ORR, intramolekularni ORR, dismutacijski ORR (disproporcionalnost, samooksidacija-samoredukcija), ORR komutacija, pasivacija.

1. Metodom ravnoteže elektron-jona sastaviti jednadžbe za reakcije koje nastaju kada se a) rastvor H 2 S (S, tačnije S 8 ) doda rastvoru kalijum permanganata zakiseljenog sumpornom kiselinom; b) KHS; c) K 2 S; d) H 2 SO 3; e) KHSO 3; e) K 2 SO 3; e) HNO 2; g) KNO 2; i) KI (I 2 ); j) FeSO 4; l) C 2 H 5 OH (CH 3 COOH); m) CH 3 CHO; n) (COOH) 2 (CO 2 ); n) K 2 C 2 O 4 . Ovdje i ispod, gdje je potrebno, proizvodi oksidacije su navedeni u vitičastim zagradama.
2. Zapišite jednadžbe za reakcije koje nastaju kada se sljedeći plinovi propuštaju kroz rastvor kalijum permanganata zakiseljenog sumpornom kiselinom: a) C 2 H 2 (CO 2 ); b) C 2 H 4 (CO 2 ); c) C 3 H 4 (propin) (CO 2 i CH 3 COOH); d) C 3 H 6; e) CH 4; e) HCHO.
3. Isti, ali rastvor redukcionog sredstva dodaje se neutralnom rastvoru kalijum permanganata: a) KHS; b) K 2 S; c) KHSO 3; d) K 2 SO 3; e) KNO 2; e) KI.
4. Isto, ali se rastvoru kalijum permanganata prethodno dodaje rastvor kalijum hidroksida: a) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K 2 SO 3; c) KNO 2; d) KI (KIO 3).
5. Zapišite jednačine za sljedeće reakcije koje se odvijaju u otopini: a) KMnO 4 + H 2 S ...;
   b) KMnO 4 + HCl ...;
   c) KMnO 4 + HBr ...;
   d) KMnO 4 + HI ...
6. Sastavite sljedeće jednačine za ORR mangan dioksida:
7. U rastvor kalijum dihromata zakiseljenog sumpornom kiselinom dodani su rastvori sledećih supstanci: a) KHS; b) K 2 S; c) HNO 2; d) KNO 2; e) KI; f) FeSO 4; g) CH 3 CH 2 CHO; i) H 2 SO 3; j) KHSO 3; k) K 2 SO 3. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
8. Isto, ali kroz rastvor prolaze sledeći gasovi: a) H 2 S; b) SO 2.
9. Rešenja a) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K 2 SO 3; c) KNO 2; d) KI (KIO 3). Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
10. U rastvor hrom(III) hlorida dodavan je rastvor kalijum hidroksida dok se prvobitno formirani talog nije rastvorio, a zatim je dodavana bromna voda. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
11. Isto, ali u poslednjoj fazi je dodat rastvor kalijum peroksodisulfata K 2 S 2 O 8, koji je tokom reakcije redukovan u sulfat.
12. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju u otopini:

a) CrCl 2 + FeCl 3; b) CrSO 4 + FeCl 3; c) CrSO 4 + H 2 SO 4 + O 2;

d) CrSO 4 + H 2 SO 4 + MnO 2; e) CrSO 4 + H 2 SO 4 + KMnO 4.

13. Zapišite jednačine za reakcije koje se odvijaju između čvrstog krom trioksida i sljedećih supstanci: a) C; b) CO; c) S (SO 2 ); d) H 2 S; e) NH 3; e) C 2 H 5 OH (CO 2 i H 2 O); g) CH 3 COCH 3 .
14. Zapišite jednačine za reakcije koje nastaju kada se koncentrovanoj dušičnoj kiselini dodaju sljedeće tvari: a) S (H 2 SO 4 ); b) P 4 ((HPO 3) 4 ); c) grafit; d) Se; e) I 2 (HIO 3); f) Ag; g) Cu; i) Pb; j) KF; l) FeO; m) FeS; m) MgO; n) MgS; p) Fe(OH) 2; c) P 2 O 3; t) As 2 O 3 (H 3 AsO 4 ); y) Kao 2 S 3 ; f) Fe(NO 3) 2; x) P 4 O 10; v) Cu 2 S.
15. Isto, ali pri propuštanju sljedećih gasova: a) CO; b) H 2 S; c) N 2 O; d) NH 3; e) NE; e) H 2 Se; g) HI.
16. Reakcije će se odvijati isto ili drugačije u sljedećim slučajevima: a) komadić magnezija stavljen je u visoku epruvetu do dvije trećine napunjenu koncentrovanom dušičnom kiselinom; b) kap koncentrovane azotne kiseline stavljena je na površinu magnezijumske ploče? Zapišite jednadžbe reakcija.
17. Koja je razlika između reakcije koncentrirane dušične kiseline sa sumporovodičnom kiselinom i s plinovitim sumporovodikom? Zapišite jednadžbe reakcija.
18. Hoće li se ORR odvijati na isti način kada se bezvodni kristalni natrijum sulfid i njegov 0,1 M rastvor dodaju u koncentriranu otopinu dušične kiseline?
19. Koncentrovanom azotnom kiselinom tretirana je mješavina sljedećih supstanci: Cu, Fe, Zn, Si i Cr. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
20. Zapišite jednačine za reakcije koje nastaju kada se razrijeđenoj dušičnoj kiselini dodaju sljedeće tvari: a) I 2 ; b) Mg; c) Al; d) Fe; e) FeO; f) FeS; g) Fe(OH) 2; i) Fe(OH) 3 ; j) MnS; l) Cu 2 S; l) CuS; m) CuO; n) Na 2 S cr; p) Na 2 S p; c) P 4 O 10 .
21. Koji će se procesi dogoditi kada se a) amonijak, b) sumporovodik, c) ugljični dioksid propuštaju kroz razrijeđenu otopinu dušične kiseline?
22. Zapišite jednačine za reakcije koje nastaju kada se koncentrovanoj sumpornoj kiselini dodaju sledeće supstance: a) Ag; b) Cu; c) grafit; d) HCOOH; e) C 6 H 12 O 6; f) NaCl cr; g) C 2 H 5 OH.
23. Kada se sumporovodik propušta kroz hladnu koncentriranu sumpornu kiselinu, nastaju S i SO 2, vrući koncentrirani H 2 SO 4 oksidira sumpor u SO 2. Zapišite jednadžbe reakcija. Kako će se odvijati reakcija između vruće koncentrovane H 2 SO 4 i vodonik sulfida?
24. Zašto se hlorovodonik dobija tretiranjem kristalnog natrijum hlorida koncentriranom sumpornom kiselinom, a bromovodonik i jodid vodonik se ne dobijaju ovom metodom?
25. Zapišite jednadžbe za reakcije koje nastaju pri interakciji razrijeđene sumporne kiseline sa a) Zn, b) Al, c) Fe, d) hromom u odsustvu kiseonika, e) hromom u vazduhu.
26. Zapišite reakcijske jednačine koje karakteriziraju redoks svojstva vodikovog peroksida:

U kojoj od ovih reakcija je vodikov peroksid oksidant, a u kojoj redukcijski agens?

27. Koje reakcije nastaju kada se zagrevaju sledeće supstance: a) (NH 4) 2 CrO 4; b) NaNO 3; c) CaCO 3; d) Al(NO 3) 3; e) Pb(NO 3) 3; f) AgNO 3; g) Hg(NO 3) 2; i) Cu(NO 3) 2; j) CuO; l) NaClO 4; m) Ca(ClO 4) 2; n) Fe(NO 3) 2; n) PCl 5; p) MnCl 4; c) H 2 C 2 O 4; r) LiNO 3; y) HgO; f) Ca(NO 3) 2; x) Fe(OH) 3; v) CuCl 2; h) KClO 3; w) KClO 2; y) CrO 3 ?
28. Kada se spoje vrući rastvori amonijum hlorida i kalijum nitrata, dolazi do reakcije praćene oslobađanjem gasa. Napišite jednačinu za ovu reakciju.
29. Zapišite jednadžbe za reakcije koje nastaju kada se a) hlor, b) pare broma propuštaju kroz hladni rastvor natrijum hidroksida. Isto, ali kroz vruću otopinu.
30. U interakciji sa vrućim koncentrisanim rastvorom kalijum hidroksida, selen se dismutira u najbliža stabilna oksidaciona stanja (–II i +IV). Napišite jednačinu za ovaj ORR.
31. Pod istim uslovima, sumpor je podvrgnut sličnoj dismutaciji, ali u ovom slučaju višak sumpora reaguje sa sulfitnim ionima da bi se formirali tiosulfatni joni S 2 O 3 2. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju. ;
32. Zapišite jednadžbe za reakcije elektrolize a) rastvora bakarnog nitrata sa srebrnom anodom, b) rastvora olovnog nitrata sa bakrenom anodom.

Toluen je bezbojna tečnost specifičnog mirisa. Toluen je lakši od vode i ne rastvara se u njoj, ali se lako rastvara u organskim rastvaračima - alkoholu, etru, acetonu. Toluen je dobar rastvarač za mnoge organske supstance. Gori dimnim plamenom zbog visokog sadržaja ugljika u njegovoj molekuli.

Fizička svojstva toluena prikazana su u tabeli.

Table. Fizička svojstva toluena.

Hemijska svojstva toluena

I. Reakcija oksidacije.

1. Sagorijevanje (dimeći plamen):

2C 6 H 5 CH 3 + 16O 2 t→ 14CO 2 + 8H 2 O + Q

2. Toluen se oksidira kalijum permanganatom (kalijev permanganat je promijenio boju):

A) u kiseloj sredini do benzojeve kiseline

Kada je toluen izložen kalijevom permanganatu i drugim jakim oksidantima, bočni lanci se oksidiraju. Bez obzira na to koliko je složen lanac supstituenta, on je uništen, osim atoma a-ugljika, koji se oksidira u karboksilnu grupu. Toluen daje benzojevu kiselinu:

B) u neutralnim i slabo alkalnim solima do benzojeve kiseline

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 KUVATI + KOH + 2MnO 2 + H 2 O

II. REAKCIJE ADICIJE

1. Halogenacija

WITH 6 N 5 CH 3 + Vg 2  WITH 6 N 5 CH 2 Vg + NVg

C 6 H 5 CH 3 +Cl 2 h ν →C 6 H 5 CH 2 Cl+HCl

2. Hidrogenacija

C6H5CH3 + 3H2 t , Pt ili Ni→C 6 H 11 CH 3 (metilcikloheksan)

III. REAKCIJE ZAMJENE– jonski mehanizam (lakši od alkana)

1. Halogenacija -

Hemijska svojstva alkil radikala su slična alkanima. Atomi vodika u njima su zamijenjeni halogenom mehanizmom slobodnih radikala. Stoga, u odsustvu katalizatora, nakon zagrijavanja ili UV zračenja, dolazi do radikalne supstitucijske reakcije u 4 bočnom lancu. Utjecaj benzenskog prstena na alkil supstituente dovodi do činjenice da se atom vodika na atomu ugljika koji je direktno vezan za benzenski prsten (a-ugljični atom) uvijek zamjenjuje.

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

u prisustvu katalizatora

C 6 H 5 -CH 3 +Cl 2 AlCl 3 → (mješavina orth, par derivata) +HCl

2. Nitracija (sa azotnom kiselinom)

C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t , H 2 SO 4 → CH 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-trinitrotoluen (tol, TNT)

Upotreba toluena.

Toluen C 6 H 5 –CH 3 – rastvarač, koji se koristi u proizvodnji boja, medicinskih i eksplozivnih sredstava (TNT (TNT), ili 2,4,6-trinitrotoluen TNT).

2.2. Biti u prirodi

Toluen je prvi put dobio destilacijom borove smole 1835. godine od strane Peltiera P., a kasnije je izolovan iz tolu balzama (smole iz kore drveta Myraxylo, koje raste u Centralnoj Americi). Ova supstanca je dobila ime po gradu Tolu (Kolumbija).

2.3. Antropogeni izvori toluena koji ulaze u biosferu.

Glavni izvori su destilacija uglja i niz petrokemijskih procesa, posebno katalitička reforma, destilacija sirove nafte i alkilacija nižih aromatičnih ugljovodonika. Policiklični ugljovodonici prisutni su u dimu koji se nalazi u atmosferi gradova.

Izvor zagađenja vazduha može biti metalurška industrija i motorna vozila.

Osnovni nivo toluena u atmosferi je 0,75 μg/m 3 (0,00075 mg/m 3).

Također, glavni izvori ulaska toluena u okoliš su hemijska proizvodnja eksploziva, epoksidnih smola, lakova i boja itd.

Toluen je metilbenzen, koji je bezbojna tečnost koja pripada klasi arena, koji su organska jedinjenja sa aromatičnim sistemom u svom sastavu.

Ključna karakteristika ove supstance može se smatrati njenim specifičnim mirisom. Međutim, ovo nije jedina „karakteristična karakteristika“ supstance. Toluen ima mnoga svojstva i karakteristike i o svim njima vrijedi ukratko govoriti.

Malo istorije

Hemijska svojstva toluena počela su se proučavati prije nešto manje od 200 godina, kada je prvi put dobiven. Supstancu je 1835. godine otkrio francuski farmaceut i hemičar Pierre Joseph Pelletier. Naučnik je dobio toluen destilacijom borove smole.

A tri godine kasnije, francuski fizikalni hemičar Henri Saint-Clair Deville izolovao je ovu supstancu iz melema koji je doneo iz kolumbijskog grada Tolua. U čast ovog pića, u stvari, kompleks je i dobio ime.

Opće informacije

Šta se može reći o karakteristikama i hemijskim svojstvima toluena? Supstanca je hlapljiva pokretna tečnost oštrog mirisa. Ima blago narkotično dejstvo. Reaguje sa neograničenim brojem ugljovodonika, reaguje sa eterima i estrima, sa alkoholima. Ne miješa se sa vodom.

Karakteristike su sljedeće:

• Supstanca je označena formulom C 7 H 8.
• Njegova molarna masa je 92,14 g/mol.
• Gustina je 0,86694 g/cm³.
• Tačke topljenja i ključanja su -95 ℃ i 110,6 ℃, respektivno.
• Specifična toplota isparavanja je 364 kJ/kg.
• Kritična temperatura faznog prijelaza je 320 °C.

Ova supstanca je takođe zapaljiva. Gori dimnim plamenom.

Osnovna hemijska svojstva

Toluen je tvar koju karakteriziraju reakcije elektrofilne supstitucije. Javljaju se u takozvanom aromatičnom prstenu, koji pokazuje abnormalno visoku stabilnost. Ove reakcije se odvijaju uglavnom u para- i orto-položajima u odnosu na metilnu grupu -CH 3 .

Pogledajte hemijska svojstva toluena na reakcije ozonolize i dodavanja (hidrogenacije). Pod uticajem određenih oksidacionih sredstava, metilna grupa postaje karboksilna. Najčešće, alkalna otopina kalijevog permanganata ili nekoncentrirana Azotna kiselina.

Također je vrijedno napomenuti da je toluen sposoban za spontano sagorijevanje. Za to je potrebna temperatura od 535 °C. Bljesak se javlja na 4 °C.

Formiranje benzojeve kiseline

Sposobnost supstance o kojoj se raspravlja da učestvuje u ovom procesu takođe je posledica njenih hemijskih svojstava. Toluen, reagirajući s jakim oksidantima, stvara najjednostavniju jednobazičnu benzojevu karboksilnu kiselinu, koja pripada aromatičnoj seriji. Njegova formula je C 6 H 5 COOH.

Kiselina ima oblik bijelih kristala koji su lako rastvorljivi u dietil eteru, hloroformu i etanolu. Dobija se sledećim reakcijama:

• Toluen i kalijum permanganat koji reagiraju u kiseloj sredini. Formula je sljedeća: 5C 6 H 5 CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 14H 2 O.
• Toluen i kalijum permanganat u interakciji u neutralnom okruženju. Formula je: C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 SOOC + 2MnO 2 + KOH + H 2 O.
• Toluen reagira na svjetlosti sa halogenima, energetskim oksidantima. Javlja se prema formuli: C 6 H 5 CH 3 + X 2 → C 6 H 5 CH 2 X + HX.

Benzojeva kiselina dobijena kao rezultat ovih reakcija koristi se u mnogim oblastima. Uglavnom se koristi za proizvodnju reagensa - benzoil hlorida, benzoatnih plastifikatora, fenola.

Koristi se i za konzerviranje. Aditivi E213, E212, E211 I E210 su napravljeni posebno na bazi benzojeve kiseline. Blokira enzime i usporava metabolizam, inhibirajući rast kvasca, plijesni i bakterija.

Benzojeva kiselina se također koristi u medicini za liječenje kožnih bolesti i kao ekspektorans.

Dobijanje supstance

Gore predstavljene reakcione jednačine koje pokazuju hemijska svojstva toluena nisu sve što bismo želeli da razmotrimo. Važno je govoriti o procesu dobijanja ove supstance.

Toluen je proizvod industrijske prerade benzinskih frakcija nafte. Ovo se također naziva katalitičko reformiranje. Supstanca se izoluje selektivnom ekstrakcijom, nakon čega se vrši rektifikacija - smjesa se odvaja protustrujnom izmjenom topline i mase između tekućine i pare.

Ovaj proces se često zamjenjuje katalitičkom dehidrogenacijom heptana. To je organski alkan formule CH 3 (CH 2) 5 CH 3. Dehidrogenacija se odvija preko metilcikloheksana - cikloalkana formule C 7 H 14. To je monociklični ugljovodonik u kojem je jedan atom vodika zamijenjen metil grupom.

Toluen se pročišćava na isti način kao i benzen. To je samo ako je primjenjivo sumporna kiselina, Potrebno je uzeti u obzir da se ova tvar lakše sulfonira. To znači da je pri prečišćavanju toluena potrebno održavati nižu temperaturu. Ispod 30°C, tačnije.

Toluen i benzol

Budući da su te dvije tvari slične, vrijedno je usporediti kemijska svojstva. I benzol i toluen prolaze kroz supstitucijske reakcije. Međutim, njihove stope se razlikuju. Pošto metilna grupa u molekulu toluena utiče na aromatični prsten, on brže reaguje.

Ali benzen, zauzvrat, pokazuje otpornost na oksidaciju. Tako, na primjer, kada je pod utjecajem kalijum permanganat, Ništa se ne događa. Ali toluen u ovoj reakciji formira benzojevu kiselinu, kao što je ranije spomenuto.

Istovremeno, poznato je da zasićeni ugljikovodici ne reagiraju s otopinom kalijevog permanganata. Dakle, oksidacija toluena se objašnjava uticajem koji benzenski prsten vrši na metilnu grupu. Ovu tvrdnju potvrđuje Butlerovljeva teorija. U skladu s tim, atomi i njihove grupe u molekulima međusobno utiču.

Friedel-Craftsova reakcija

Mnogo je gore rečeno o formuli i hemijskim svojstvima toluena. Ali još nije spomenuto da je ovu tvar sasvim moguće dobiti iz benzena ako izvedete Friedel-Craftsovu reakciju. Ovo je naziv metode acilacije i alkilacije aromatičnih spojeva pomoću kiselih katalizatora. To uključuje bor trifluorid (BF 3), cink hlorid (ZnCl 2), aluminijum (AlCl 3) i željezo (FeCI 3).

Ali u slučaju toluena, može se koristiti samo jedan katalizator. A ovo je željezni tribromid, koji je složeno binarno jedinjenje neorganske prirode sa formulom FeBr 3. A reakcija izgleda ovako: C 6 H 6 + CH 3 Br à FeBr 3 C 6 H 5 CH 3 + HBr. Dakle, ne samo da benzol i toluen kombinuju hemijska svojstva, već i sposobnost dobijanja jedne supstance od druge.

Opasnost od požara

Nemoguće je to ne spomenuti kada se govori o hemijskim i fizičkim svojstvima toluena. Uostalom, ovo je vrlo zapaljiva supstanca.

Spada u klasu 3.1 zapaljivih tečnosti. Ova kategorija takođe uključuje dizel gorivo, gasno ulje i desenzibilizovana eksplozivna jedinjenja.

Ne dozvolite da se u blizini toluena pojave otvoreni plamen, pušenje ili varnice. Čak je i mješavina para ove tvari sa zrakom eksplozivna. Ako se provode operacije odvodnje i punjenja, tada poštivanje pravila zaštite od statičkog elektriciteta postaje od najveće važnosti.

Proizvodne prostorije namijenjene za rad u vezi sa toluenom imaju dovodnu i izduvnu ventilaciju, a opremu usisnu. Zabranjeno je koristiti alate koji mogu izazvati iskru pri udaru. A ako se neka tvar zapali, onda je treba ugasiti samo fino raspršenom vodom, zračno-mehaničkom ili kemijskom pjenom. Prosuti toluen neutralizira se pijeskom.

Opasnost za ljude

Karakteristike i hemijska svojstva toluena određuju njegovu toksičnost. Kao što je već pomenuto, njegove pare imaju narkotički efekat. Posebno je jak u visokim koncentracijama. Osoba koja udiše paru doživljava teške halucinacije. Malo ljudi zna, ali do 1998. ova supstanca je bila dio ljepila Momenta. Zato je bio toliko popularan među ovisnicima.

Visoke koncentracije ove supstance negativno utiču i na nervni sistem, sluzokožu očiju i kožu. Funkcija hematopoeze je poremećena, jer je toluen veoma toksičan otrov. Zbog toga mogu nastati bolesti poput hipoksije i cijanoze.

Postoji čak i koncept zloupotrebe supstanci toluena. Takođe ima kancerogeno dejstvo. Na kraju krajeva, para, koja ulazi u ljudsko tijelo kroz kožu ili respiratorni sistem, utječe na nervni sistem. Ponekad se ovi procesi ne mogu preokrenuti.

Osim toga, pare mogu uzrokovati inhibiciju i poremetiti funkcioniranje vestibularnog sistema. Stoga ljudi koji rade s ovom supstancom rade u dobro prozračenim prostorima, uvijek pod vučom, i koriste posebne gumene rukavice.

Aplikacija

Da bismo završili temu fizičko-hemijskih svojstava toluena, vrijedi razmotriti područja u kojima je ova tvar aktivno uključena.

Ovo jedinjenje je takođe efikasan rastvarač za mnoge polimere (amorfne kristalne visokomolekularne supstance). I često se dodaje u sastav komercijalnih rastvarača za boje i lakove, te nekim medicinskim lijekovima. Ovo jedinjenje je čak primenjivo u proizvodnji eksploziva. Njegovim dodatkom nastaju trinitrotoluen i TNT.