Oxydation du nitrotoluène par le permanganate de potassium en milieu acide. Propriétés physico-chimiques du toluène, équations de réaction

Propriétés physiques

Le benzène et ses homologues les plus proches sont des liquides incolores ayant une odeur spécifique. Les hydrocarbures aromatiques sont plus légers que l'eau et ne s'y dissolvent pas, mais ils sont facilement solubles dans les solvants organiques - alcool, éther, acétone.

Le benzène et ses homologues sont eux-mêmes de bons solvants pour de nombreuses substances organiques. Toutes les arènes brûlent avec une flamme enfumée en raison de la teneur élevée en carbone de leurs molécules.

Les propriétés physiques de certaines arènes sont présentées dans le tableau.

Tableau. Propriétés physiques de certaines arènes

Benzène – à faible ébullition ( tballe= 80,1°C), liquide incolore, insoluble dans l'eau

Attention! Benzène – poison, affecte les reins, modifie la formule sanguine (en cas d'exposition prolongée), peut perturber la structure des chromosomes.

La plupart des hydrocarbures aromatiques sont mortels et toxiques.

Préparation des arènes (benzène et ses homologues)

Dans le laboratoire

1. Fusion de sels d'acide benzoïque avec des alcalis solides

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

benzoate de sodium

2. Réaction de Wurtz-Fitting: (ici G est halogène)

C6H 5 -G + 2N / A + R.-G →C 6 H 5 - R. + 2 N / Ag

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

Dans l'industrie

• isolé du pétrole et du charbon par distillation fractionnée et reformage ;
• à partir de goudron de houille et de gaz de cokerie

1. Déshydrocyclisation des alcanes avec plus de 6 atomes de carbone :

C6H14 t , Kat→C6H6 + 4H2

2. Trimérisation de l'acétylène(pour le benzène uniquement) – R. Zélinski:

3С 2 H2 600°C, Acte. charbon→C6H6

3. Déshydrogénation cyclohexane et ses homologues :

L'académicien soviétique Nikolai Dmitrievich Zelinsky a établi que le benzène est formé à partir du cyclohexane (déshydrogénation des cycloalcanes

C6H12 t, Kat→C6H6 + 3H2

C6H11-CH3 t , Kat→C6H5 -CH3 + 3H2

méthylcyclohexantoluène

4. Alkylation du benzène(préparation d'homologues du benzène) – r Friedel-Crafts.

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

chloroéthane éthylbenzène

Propriétés chimiques des arènes

je. RÉACTIONS D'OXYDATION

1. Combustion (flamme fumante) :

2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Dans des conditions normales, le benzène ne décolore pas l'eau bromée et une solution aqueuse de permanganate de potassium

3. Les homologues du benzène sont oxydés par le permanganate de potassium (décoloration du permanganate de potassium) :

A) dans un environnement acide à l'acide benzoïque

Lorsque les homologues du benzène sont exposés au permanganate de potassium et à d’autres agents oxydants puissants, les chaînes latérales sont oxydées. Quelle que soit la complexité de la chaîne du substituant, elle est détruite, à l'exception de l'atome de carbone a, qui est oxydé en un groupe carboxyle.

Les homologues du benzène avec une chaîne latérale donnent l'acide benzoïque :

Les homologues contenant deux chaînes latérales donnent des acides dibasiques :

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

Simplifié :

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

B) dans des sels d'acide neutre et légèrement alcalin à benzoïque

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

II. RÉACTIONS D'ADDITION (plus dur que les alcènes)

1. Halogénation

C 6 H 6 +3Cl 2 h ν → C6H6Cl6 (hexachlorocyclohexane - hexachlorane)

2. Hydrogénation

C6H6 + 3H2 t , PtouNi→C 6 H 12 (cyclohexane)

3. Polymérisation

III. RÉACTIONS DE SUBSTITUTION – mécanisme ionique (plus léger que les alcanes)

1. Halogénation -

un ) benzène

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

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

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

b) homologues du benzène lors d'une irradiation ou d'un chauffage

Les propriétés chimiques des radicaux alkyles sont similaires à celles des alcanes. Les atomes d'hydrogène qu'ils contiennent sont remplacés par des halogènes par un mécanisme de radicaux libres. Par conséquent, en l’absence de catalyseur, lors d’un chauffage ou d’une irradiation UV, une réaction de substitution radicalaire se produit dans la chaîne latérale. L'influence du cycle benzénique sur les substituants alkyle conduit au fait que L'atome d'hydrogène est toujours remplacé par l'atome de carbone directement lié au cycle benzénique (atome de carbone a).

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

c) homologues du benzène en présence d'un catalyseur

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (orta mélange, paire de dérivés) +HCl

2. Nitration (avec acide nitrique)

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

nitrobenzène - odeur amandes!

2,4,6-trinitrotoluène (tol, TNT)

Application du benzène et de ses homologues

Benzène C 6 H 6 est un bon solvant. Le benzène en tant qu'additif améliore la qualité du carburant. Il sert de matière première pour la production de nombreux composés organiques aromatiques - nitrobenzène C 6 H 5 NO 2 (solvant à partir duquel l'aniline est obtenue), chlorobenzène C 6 H 5 Cl, phénol C 6 H 5 OH, styrène, etc.

Toluène C 6 H 5 –CH 3 – solvant, utilisé dans la production de colorants, médicinaux et explosifs (TNT (TNT) ou 2,4,6-trinitrotoluène TNT).

Xylènes C6H4(CH3)2. Le xylène technique est un mélange de trois isomères ( ortho-, méta- Et paire-xylènes) – utilisé comme solvant et produit de départ pour la synthèse de nombreux composés organiques.

Isopropylbenzène C 6 H 5 –CH(CH 3) 2 est utilisé pour produire du phénol et de l'acétone.

Dérivés chlorés du benzène utilisé pour la protection des plantes. Ainsi, le produit du remplacement des atomes d'H du benzène par des atomes de chlore - l'hexachlorobenzène C 6 Cl 6 - est un fongicide ; il est utilisé pour le traitement à sec des graines de blé et de seigle contre le charbon. Le produit de l'addition de chlore au benzène est l'hexachlorocyclohexane (hexachlorane) C 6 H 6 Cl 6 - un insecticide ; il est utilisé pour lutter contre les insectes nuisibles. Les substances mentionnées appartiennent aux pesticides - moyens chimiques de lutte contre les micro-organismes, les plantes et les animaux.

Styrène C 6 H 5 – CH = CH 2 polymérise très facilement, formant du polystyrène, et lors de la copolymérisation avec du butadiène, des caoutchoucs styrène-butadiène.

EXPÉRIENCES VIDÉO

18. Réactions redox (suite 2)

18.9. OVR impliquant des substances organiques

Dans l'ORR de substances organiques avec des substances inorganiques, les substances organiques sont le plus souvent des agents réducteurs. Ainsi, lorsque la matière organique brûle avec un excès d’oxygène, du dioxyde de carbone et de l’eau se forment toujours. Les réactions sont plus compliquées lors de l'utilisation d'agents oxydants moins actifs. Cette section traite uniquement des réactions des représentants des classes les plus importantes de substances organiques avec certains agents oxydants inorganiques.

Alcènes. Lors d'une oxydation légère, les alcènes sont convertis en glycols (alcools dihydriques). Les atomes réducteurs dans ces réactions sont des atomes de carbone liés par une double liaison.

La réaction avec une solution de permanganate de potassium se produit en milieu neutre ou légèrement alcalin comme suit :

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

Dans des conditions plus sévères, l'oxydation conduit à la rupture de la chaîne carbonée au niveau de la double liaison et à la formation de deux acides (en milieu fortement alcalin - deux sels) ou d'un acide et de dioxyde de carbone (en milieu fortement alcalin - un sel et un carbonate) :

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 (chauffage)

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 (chauffage)

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

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

Le dichromate de potassium en milieu acide sulfurique oxyde les alcènes de la même manière que les réactions 1 et 2.

Alcynes. Les alcynes commencent à s'oxyder dans des conditions légèrement plus sévères que les alcènes, ils s'oxydent donc généralement en brisant la chaîne carbonée au niveau de la triple liaison. Comme dans le cas des alcanes, les atomes réducteurs sont ici des atomes de carbone, liés ici par une triple liaison. À la suite des réactions, des acides et du dioxyde de carbone se forment. L'oxydation peut être réalisée avec du permanganate ou du bichromate de potassium en milieu acide, par exemple :

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

Parfois, il est possible d'isoler des produits d'oxydation intermédiaires. Selon la position de la triple liaison dans la molécule, il s'agit soit de dicétones (R 1 –CO – CO – R 2), soit d'aldocétones (R – CO – CHO).

L'acétylène peut être oxydé avec du permanganate de potassium en milieu légèrement alcalin en oxalate de potassium :

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

Dans un environnement acide, l'oxydation se transforme en dioxyde de carbone :

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

Homologues du benzène. Les homologues du benzène peuvent être oxydés avec une solution de permanganate de potassium dans un environnement neutre en benzoate de potassium :

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 = C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O (à l'ébullition)

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 = C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH (lorsqu'il est chauffé)

L'oxydation de ces substances avec du bichromate ou du permanganate de potassium dans un environnement acide conduit à la formation d'acide benzoïque.

Alcools. Le produit d'oxydation directe des alcools primaires est les aldéhydes et les produits d'oxydation des alcools secondaires sont les cétones.

Les aldéhydes formés lors de l'oxydation des alcools sont facilement oxydés en acides, c'est pourquoi les aldéhydes d'alcools primaires sont obtenus par oxydation avec du bichromate de potassium en milieu acide au point d'ébullition de l'aldéhyde. Lorsque les aldéhydes s'évaporent, ils n'ont pas le temps de s'oxyder.

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 (chauffage)

Avec un excès d'agent oxydant (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) dans n'importe quel environnement, les alcools primaires sont oxydés en acides carboxyliques ou leurs sels, et les alcools secondaires sont oxydés en cétones. Les alcools tertiaires ne s'oxydent pas dans ces conditions, mais l'alcool méthylique est oxydé en dioxyde de carbone. Toutes les réactions se produisent lorsqu'elles sont chauffées.

L'alcool dihydrique, l'éthylène glycol HOCH 2 –CH 2 OH, lorsqu'il est chauffé dans un environnement acide avec une solution de KMnO 4 ou K 2 Cr 2 O 7, s'oxyde facilement en dioxyde de carbone et en eau, mais il est parfois possible d'isoler des produits intermédiaires (HOCH 2 –COOH, HOOC– COOH, etc.).

Aldéhydes. Les aldéhydes sont des agents réducteurs assez puissants et sont donc facilement oxydés par divers agents oxydants, par exemple : KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH. Toutes les réactions se produisent lorsqu'elles sont chauffées :

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + 2CH 3 CUISSON + 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

Le formaldéhyde avec un excès d'agent oxydant est oxydé en dioxyde de carbone.

18.10. Comparaison de l'activité redox de diverses substances

Des définitions des concepts « atome oxydant » et « atome réducteur », il résulte que les atomes à l'état d'oxydation le plus élevé n'ont que des propriétés oxydantes. Au contraire, les atomes au degré d’oxydation le plus bas n’ont que des propriétés réductrices. Les atomes dans des états d'oxydation intermédiaires peuvent être à la fois des agents oxydants et des agents réducteurs.

Dans le même temps, sur la base uniquement du degré d'oxydation, il est impossible d'évaluer sans ambiguïté les propriétés rédox des substances. A titre d'exemple, considérons les connexions des éléments du groupe VA. Les composés d'azote (V) et d'antimoine (V) sont des agents oxydants plus ou moins puissants, les composés de bismuth (V) sont des agents oxydants très puissants et les composés de phosphore (V) n'ont pratiquement aucune propriété oxydante. Dans ce cas et dans d'autres cas similaires, ce qui compte est la caractéristique d'un état d'oxydation donné pour un élément donné, c'est-à-dire la stabilité des composés contenant des atomes d'un élément donné dans cet état d'oxydation.

Toute réaction redox se déroule dans le sens de la formation d'un agent oxydant plus faible et d'un agent réducteur plus faible. Dans le cas général, la possibilité qu'un ORR se produise, comme toute autre réaction, peut être déterminée par le signe du changement de l'énergie de Gibbs. De plus, pour quantifier l'activité rédox des substances, les caractéristiques électrochimiques des agents oxydants et réducteurs (potentiels standards des paires rédox) sont utilisées. Sur la base de ces caractéristiques quantitatives, il est possible de construire des séries d'activités redox de diverses substances. La série de contraintes métalliques que vous connaissez est construite exactement de cette manière. Cette série permet de comparer les propriétés réductrices des métaux dans des solutions aqueuses dans des conditions standards ( Avec= 1 mole/l, T= 298,15 K), ainsi que les propriétés oxydantes des aquacations simples. Si vous placez les ions (agents oxydants) dans la rangée supérieure de cette rangée et les atomes métalliques (agents réducteurs) dans la rangée du bas, alors le côté gauche de cette rangée (avant l'hydrogène) ressemblera à ceci :

Dans cette série, les propriétés oxydantes des ions (ligne du haut) augmentent de gauche à droite, et les propriétés réductrices des métaux (ligne du bas), au contraire, de droite à gauche.

Compte tenu des différences d'activité redox dans différents environnements, il est possible de construire des séries similaires pour les agents oxydants. Ainsi, pour les réactions en milieu acide (pH = 0), on obtient une « poursuite » de la série d'activités métalliques dans le sens d'augmentation des propriétés oxydantes.

Comme dans la série sur l'activité des métaux, dans cette série, les propriétés oxydantes des agents oxydants (ligne du haut) augmentent de gauche à droite. Mais, en utilisant cette série, il n'est possible de comparer l'activité réductrice des agents réducteurs (ligne du bas) que si leur forme oxydée coïncide avec celle indiquée sur la ligne du haut ; dans ce cas, elle s'intensifie de droite à gauche.

Regardons quelques exemples. Pour savoir si cet ORR est possible, nous utiliserons une règle générale qui détermine le sens des réactions redox (les réactions se déroulent dans le sens de la formation d'un oxydant plus faible et d'un réducteur plus faible).

1. Est-il possible de réduire le cobalt d'une solution de CoSO 4 avec du magnésium ?
Le magnésium est un agent réducteur plus puissant que le cobalt et les ions Co 2 sont des agents oxydants plus puissants que les ions Mg 2, c'est donc possible.
2. Est-il possible d'oxyder le cuivre en CuCl 2 dans un environnement acide avec une solution de FeCl 3 ?
Étant donné que les ions Fe 3B sont des agents oxydants plus puissants que les ions Cu 2 et que le cuivre est un agent réducteur plus puissant que les ions Fe 2, cela est possible.
3. Est-il possible d'obtenir une solution de FeCl 3 en soufflant de l'oxygène à travers une solution de FeCl 2 acidifiée avec de l'acide chlorhydrique ?
Il semblerait que non, puisque dans notre série l'oxygène se trouve à gauche des ions Fe 3 et est un oxydant plus faible que ces ions. Mais dans une solution aqueuse, l'oxygène n'est presque jamais réduit en H 2 O 2 ; dans ce cas, il est réduit en H 2 O et a lieu entre Br 2 et MnO 2. Par conséquent, une telle réaction est possible, même si elle se déroule assez lentement (pourquoi ?).
4. Est-il possible d'oxyder H 2 O 2 dans un environnement acide avec du permanganate de potassium ?
Dans ce cas, H 2 O 2 est un agent réducteur et un agent réducteur plus puissant que les ions Mn 2B, et les ions MnO 4 sont des agents oxydants plus puissants que l'oxygène formé à partir du peroxyde. C’est donc possible.

Une série similaire construite pour l'ORR en milieu alcalin est la suivante :

Contrairement à la série « acide », cette série ne peut pas être utilisée conjointement avec la série activité métal.

Méthode de balance électron-ion (méthode de demi-réaction), ORR intermoléculaire, ORR intramoléculaire, ORR de dismutation (disproportionation, auto-oxydation-auto-réduction), commutation ORR, passivation.

1. À l'aide de la méthode de la balance électron-ion, composez des équations pour les réactions qui se produisent lorsque a) une solution de H 2 S (S, plus précisément, S 8 ) est ajoutée à une solution de permanganate de potassium acidifiée avec de l'acide sulfurique ; b) KHS ; c) K 2 S ; d) H2SO3; e) KHSO 3 ; e) K 2 SO 3 ; e) HNO2; g) KNO2 ; i) KI (I 2 ); j) FeSO4; l) C 2 H 5 OH (CH 3 COOH); m) CH3CHO; n) (COOH) 2 (CO 2 ); n) K2C2O4. Ici et ci-dessous, si nécessaire, les produits d'oxydation sont indiqués entre accolades.
2. Écrivez les équations des réactions qui se produisent lorsque les gaz suivants traversent une solution de permanganate de potassium acidifiée avec de l'acide sulfurique : a) C 2 H 2 (CO 2 ) ; b) C 2 H 4 (CO 2 ); c) C 3 H 4 (propyne) (CO 2 et CH 3 COOH); d) C3H6; e) CH4; e)HCHO.
3. De même, mais une solution d'agent réducteur est ajoutée à une solution neutre de permanganate de potassium : a) KHS ; b) K 2 S ; c) KHSO 3 ; d) K 2 SO 3 ; e) KNO2 ; e) KI.
4. De même, mais une solution d'hydroxyde de potassium est préalablement ajoutée à la solution de permanganate de potassium : a) K 2 S (K 2 SO 4 ) ; b) K 2 SO 3 ; c) KNO2 ; d) KI (KIO 3).
5. Écrivez les équations des réactions suivantes se produisant en solution : a) KMnO 4 + H 2 S ... ;
   b) KMnO 4 + HCl... ;
   c) KMnO 4 + HBr... ;
   d) KMnO 4 + HI...
6. Composez les équations suivantes pour l’ORR du dioxyde de manganèse :
7. Des solutions des substances suivantes ont été ajoutées à une solution de bichromate de potassium acidifiée avec de l'acide sulfurique : a) KHS ; b) K 2 S ; c) HN02 ; d) KNO2 ; e) KI ; f) FeSO4; g) CH3CH2CHO; i) H 2 SO 3 ; j) KHSO 3 ; k) K 2 SO 3. Écrivez les équations des réactions qui ont lieu.
8. De même, mais les gaz suivants traversent la solution : a) H 2 S ; b) DONC 2.
9. Solutions de a) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K 2 SO 3 ; c) KNO2 ; d) KI (KIO 3). Écrivez les équations des réactions qui ont lieu.
10. Une solution d'hydroxyde de potassium a été ajoutée à la solution de chlorure de chrome (III) jusqu'à ce que le précipité initialement formé soit dissous, puis de l'eau bromée a été ajoutée. Écrivez les équations des réactions qui ont lieu.
11. La même chose, mais à la dernière étape, une solution de peroxodisulfate de potassium K 2 S 2 O 8 a été ajoutée, qui a été réduite en sulfate au cours de la réaction.
12. Écrivez les équations des réactions se produisant dans la solution :

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. Écrivez les équations des réactions se produisant entre le trioxyde de chrome solide et les substances suivantes : a) C ; b) CO ; c) S (SO 2 ); d) H2S; e) NH3; e) C 2 H 5 OH (CO 2 et H 2 O); g) CH3COCH3.
14. Écrivez les équations des réactions qui se produisent lorsque les substances suivantes sont ajoutées à l'acide nitrique concentré : a) S (H 2 SO 4 ); b) P4 ((HPO3)4); c) graphite ; 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) P2O3; t) As 2 O 3 (H 3 AsO 4 ); y) Comme 2 S 3 ; f) Fe(NO 3) 2; x) P4O10; v) Cu 2 S.
15. De même, mais lors du passage des gaz suivants : a) CO ; b) H2S; c) N2O; d) NH3; e) NON ; e) H 2 Se; g) SALUT.
16. Les réactions se dérouleront de la même manière ou différemment dans les cas suivants : a) un morceau de magnésium a été placé dans un grand tube à essai rempli aux deux tiers d'acide nitrique concentré ; b) une goutte d'acide nitrique concentré a été déposée sur la surface de la plaque de magnésium ? Écrivez les équations de réaction.
17. Quelle est la différence entre la réaction de l'acide nitrique concentré avec l'acide sulfurique d'hydrogène et avec le sulfure d'hydrogène gazeux ? Écrivez les équations de réaction.
18. L'ORR se déroulera-t-il de la même manière lorsque du sulfure de sodium cristallin anhydre et sa solution 0,1 M sont ajoutés à une solution concentrée d'acide nitrique ?
19. Un mélange des substances suivantes a été traité avec de l'acide nitrique concentré : Cu, Fe, Zn, Si et Cr. Écrivez les équations des réactions qui ont lieu.
20. Écrivez les équations des réactions qui se produisent lorsque les substances suivantes sont ajoutées pour diluer l'acide nitrique : 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) P4O10.
21. Quels processus se produiront lorsque a) l'ammoniac, b) le sulfure d'hydrogène, c) le dioxyde de carbone passeront à travers une solution diluée d'acide nitrique ?
22. Écrivez les équations des réactions qui se produisent lorsque les substances suivantes sont ajoutées à l'acide sulfurique concentré : a) Ag ; b) Cu; c) graphite ; d) HCOOH ; e) C6H12O6; f) NaCl cr; g) C2H5OH.
23. Lorsque le sulfure d'hydrogène passe à travers de l'acide sulfurique concentré froid, du S et du SO 2 se forment, le H 2 SO 4 concentré à chaud oxyde le soufre en SO 2. Écrivez les équations de réaction. Comment se déroulera la réaction entre le H 2 SO 4 concentré chaud et le sulfure d'hydrogène ?
24. Pourquoi le chlorure d'hydrogène est-il obtenu en traitant le chlorure de sodium cristallin avec de l'acide sulfurique concentré, mais le bromure d'hydrogène et l'iodure d'hydrogène ne sont pas obtenus par cette méthode ?
25. Écrivez les équations des réactions qui se produisent lors de l'interaction de l'acide sulfurique dilué avec a) Zn, b) Al, c) Fe, d) le chrome en l'absence d'oxygène, e) le chrome dans l'air.
26. Notez les équations de réaction qui caractérisent les propriétés rédox du peroxyde d'hydrogène :

Dans laquelle de ces réactions le peroxyde d’hydrogène est-il un agent oxydant et dans laquelle est-il un agent réducteur ?

27. Quelles réactions se produisent lorsque les substances suivantes sont chauffées : a) (NH 4) 2 CrO 4 ; b) NaN03; c) CaCO 3 ; d) Al(N03)3; e) Pb(N03)3; f) AgNO3; g) Hg(N03)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) LiNO3; y) HgO ; f) Ca(N03)2; x) Fe(OH)3; v) CuCl2; h) KClO 3 ; w) KClO 2 ; y) CrO3 ?
28. Lorsque des solutions chaudes de chlorure d'ammonium et de nitrate de potassium sont combinées, une réaction se produit accompagnée d'un dégagement de gaz. Écrivez une équation pour cette réaction.
29. Écrivez les équations des réactions qui se produisent lorsque a) du chlore, b) des vapeurs de brome traversent une solution froide d'hydroxyde de sodium. La même chose, mais via une solution chaude.
30. Lorsqu'il interagit avec une solution concentrée chaude d'hydroxyde de potassium, le sélénium subit une dismutation vers les états d'oxydation stables les plus proches (-II et +IV). Écrivez une équation pour cet ORR.
31. Dans les mêmes conditions, le soufre subit une dismutation similaire, mais dans ce cas, l'excès de soufre réagit avec les ions sulfite pour former des ions thiosulfate S 2 O 3 2. Écrivez les équations des réactions qui ont lieu. ;
32. Écrivez les équations des réactions d'électrolyse de a) une solution de nitrate de cuivre avec une anode en argent, b) une solution de nitrate de plomb avec une anode en cuivre.

Le toluène est un liquide incolore avec une odeur spécifique. Le toluène est plus léger que l'eau et ne s'y dissout pas, mais se dissout facilement dans les solvants organiques - alcool, éther, acétone. Le toluène est un bon solvant pour de nombreuses substances organiques. Il brûle avec une flamme enfumée en raison de la forte teneur en carbone de sa molécule.

Les propriétés physiques du toluène sont présentées dans le tableau.

Tableau. Propriétés physiques du toluène.

Propriétés chimiques du toluène

I. Réaction d'oxydation.

1. Combustion (flamme fumante) :

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

2. Le toluène est oxydé par le permanganate de potassium (le permanganate de potassium est décoloré) :

A) dans un environnement acide à l'acide benzoïque

Lorsque le toluène est exposé au permanganate de potassium et à d’autres agents oxydants puissants, les chaînes latérales sont oxydées. Quelle que soit la complexité de la chaîne du substituant, elle est détruite, à l'exception de l'atome de carbone a, qui est oxydé en un groupe carboxyle. Le toluène donne de l'acide benzoïque :

B) dans des sels d'acide neutre et légèrement alcalin à benzoïque

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

II. RÉACTIONS D'ADDITION

1. Halogénation

AVEC 6 N 5 CH 3 +Vg 2  AVEC 6 N 5 CH 2 Vg + VNg

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

2. Hydrogénation

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

III. RÉACTIONS DE SUBSTITUTION– mécanisme ionique (plus léger que les alcanes)

1. Halogénation -

Les propriétés chimiques des radicaux alkyles sont similaires à celles des alcanes. Les atomes d'hydrogène qu'ils contiennent sont remplacés par des halogènes par un mécanisme de radicaux libres. Par conséquent, en l’absence de catalyseur, lors d’un chauffage ou d’une irradiation UV, une réaction de substitution radicalaire se produit dans la chaîne latérale 4. L'influence du cycle benzénique sur les substituants alkyle conduit au fait que l'atome d'hydrogène au niveau de l'atome de carbone directement lié au cycle benzénique (atome de carbone a) est toujours remplacé.

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

en présence d'un catalyseur

C 6 H 5 -CH 3 +Cl 2 AlCl 3 → (orta mélange, paire de dérivés) +HCl

2. Nitration (avec acide nitrique)

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

2,4,6-trinitrotoluène (tol, TNT)

Utilisation de toluène.

Toluène C 6 H 5 –CH 3 – solvant, utilisé dans la production de colorants, médicinaux et explosifs (TNT (TNT) ou 2,4,6-trinitrotoluène TNT).

2.2. Être dans la nature

Le toluène a été obtenu pour la première fois par distillation de résine de pin en 1835 par Peltier P., puis il a été isolé du baume de Tolu (résine de l'écorce de l'arbre Myraxylo, poussant en Amérique centrale). Cette substance doit son nom à la ville de Tolu (Colombie).

2.3. Sources anthropiques de toluène entrant dans la biosphère.

Les principales sources sont la distillation du charbon et un certain nombre de procédés pétrochimiques, en particulier le reformage catalytique, la distillation du pétrole brut et l'alkylation des hydrocarbures aromatiques inférieurs. Les hydrocarbures polycycliques sont présents dans les fumées contenues dans l'atmosphère des villes.

La source de pollution atmosphérique peut être l’industrie métallurgique et les véhicules automobiles.

Le niveau de fond de toluène dans l'atmosphère est de 0,75 μg/m 3 (0,00075 mg/m 3).

De plus, les principales sources de toluène entrant dans l'environnement sont la production chimique d'explosifs, de résines époxy, de vernis et de peintures, etc.

Le toluène est le méthylbenzène, qui est un liquide incolore appartenant à une classe d'arènes, qui sont composés organiques avec un système aromatique dans sa composition.

La caractéristique clé de cette substance peut être considérée comme son odeur spécifique. Cependant, ce n’est pas la seule « particularité » de la substance. Le toluène possède de nombreuses propriétés et caractéristiques, et elles méritent toutes d’être évoquées brièvement.

Un peu d'histoire

Les propriétés chimiques du toluène ont commencé à être étudiées il y a un peu moins de 200 ans, lorsqu'il a été obtenu pour la première fois. La substance a été découverte en 1835 par le pharmacien et chimiste français Pierre Joseph Pelletier. Le scientifique a obtenu du toluène en distillant de la résine de pin.

Et trois ans plus tard, le physicien-chimiste français Henri Saint-Clair Deville isolait cette substance d'un baume qu'il avait rapporté de la ville colombienne de Tolu. En l’honneur de cette boisson, le complexe tire son nom.

informations générales

Que peut-on dire des caractéristiques et des propriétés chimiques du toluène ? La substance est un liquide mobile volatil avec une odeur âcre. A un léger effet narcotique. Réagit avec un nombre illimité d'hydrocarbures, interagit avec les éthers et les esters, avec les alcools. Ne mélange pas avec l'eau.

Les caractéristiques sont les suivantes :

• La substance est désignée par la formule C 7 H 8.
• Sa masse molaire est de 92,14 g/mol.
• La densité est de 0,86694 g/cm³.
• Les points de fusion et d'ébullition sont respectivement de −95 ℃ et 110,6 ℃.
• La chaleur spécifique d'évaporation est de 364 kJ/kg.
• La température critique de transition de phase est de 320 °C.

Cette substance est également inflammable. Brûle avec une flamme enfumée.

Propriétés chimiques de base

Le toluène est une substance caractérisée par des réactions de substitution électrophile. Ils se trouvent dans ce qu’on appelle le cycle aromatique, qui présente une stabilité anormalement élevée. Ces réactions se produisent principalement en positions para et ortho par rapport au groupe méthyle -CH 3 .

Les réactions d'ozonolyse et d'addition (hydrogénation) concernent les propriétés chimiques du toluène. Sous l'influence de certains agents oxydants, le groupe méthyle devient carboxyle. Le plus souvent, une solution alcaline de permanganate de potassium ou non concentrée Acide nitrique.

Il convient également de noter que le toluène est capable de s'enflammer spontanément. Cela nécessite une température de 535 °C. Le flash se produit à 4 °C.

Formation d'acide benzoïque

La capacité de la substance en question à participer à ce processus est également due à ses propriétés chimiques. Le toluène, réagissant avec des agents oxydants puissants, forme l'acide carboxylique benzoïque monobasique le plus simple, qui appartient à la série aromatique. Sa formule est C 6 H 5 COOH.

L'acide se présente sous la forme de cristaux blancs facilement solubles dans l'éther diéthylique, le chloroforme et l'éthanol. Il est obtenu grâce aux réactions suivantes :

• Toluène et permanganate de potassium réagissant dans un environnement acide. La formule est la suivante : 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.
• Toluène et permanganate de potassium interagissant dans un environnement neutre. La formule est : C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 SOOC + 2MnO 2 + KOH + H 2 O.
• Le toluène réagit à la lumière avec les halogènes, agents oxydants énergétiques. Se produit selon la formule : C 6 H 5 CH 3 + X 2 → C 6 H 5 CH 2 X + HX.

L'acide benzoïque obtenu à la suite de ces réactions est utilisé dans de nombreux domaines. Il est principalement utilisé pour produire des réactifs - chlorure de benzoyle, plastifiants benzoate, phénol.

Il est également utilisé pour la mise en conserve. Les additifs E213, E212, E211 ET E210 sont fabriqués spécifiquement à base d'acide benzoïque. Il bloque les enzymes et ralentit le métabolisme, inhibant ainsi la croissance des levures, des moisissures et des bactéries.

L'acide benzoïque est également utilisé en médecine pour traiter les maladies de la peau et comme expectorant.

Obtention de la substance

Les équations de réaction présentées ci-dessus démontrant les propriétés chimiques du toluène ne sont pas toutes celles que nous aimerions considérer. Il est important de parler du processus d'obtention de cette substance.

Le toluène est un produit du traitement industriel des fractions essence du pétrole. C'est ce qu'on appelle également le reformage catalytique. La substance est isolée par extraction sélective, après quoi une rectification est effectuée : le mélange est séparé par chaleur à contre-courant et transfert de masse entre le liquide et la vapeur.

Ce processus est souvent remplacé par la déshydrogénation catalytique de l'heptane. C'est un alcane organique de formule CH 3 (CH 2) 5 CH 3. La déshydrogénation se produit via le méthylcyclohexane - un cycloalcane de formule C 7 H 14. C'est un hydrocarbure monocyclique dans lequel un atome d'hydrogène est remplacé par un groupe méthyle.

Le toluène est purifié de la même manière que le benzène. C'est seulement si cela s'applique acide sulfurique, Il faut tenir compte du fait que cette substance est plus facilement sulfonée. Cela signifie que lors de la purification du toluène, il est nécessaire de maintenir une température plus basse. En dessous de 30°C pour être exact.

Toluène et benzène

Puisque les deux substances sont similaires, il vaut la peine de comparer leurs propriétés chimiques. Le benzène et le toluène subissent tous deux des réactions de substitution. Cependant, leurs tarifs diffèrent. Parce que le groupe méthyle dans la molécule de toluène affecte le cycle aromatique, il réagit plus rapidement.

Mais le benzène, à son tour, présente une résistance à l’oxydation. Ainsi, par exemple, lorsqu'il est affecté par le permanganate de potassium, Il ne se passe rien. Mais le toluène dans cette réaction forme de l'acide benzoïque, comme mentionné précédemment.

Parallèlement, on sait que les hydrocarbures saturés ne réagissent pas avec une solution de permanganate de potassium. Ainsi l’oxydation du toluène s’explique par l’influence exercée par le cycle benzénique sur le groupe méthyle. Cette affirmation est confirmée par la théorie de Butlerov. Conformément à cela, les atomes et leurs groupes dans les molécules exercent une influence mutuelle.

Réaction de Friedel-Crafts

On a beaucoup parlé ci-dessus de la formule et des propriétés chimiques du toluène. Mais il n'a pas encore été mentionné qu'il est tout à fait possible d'obtenir cette substance à partir du benzène si l'on effectue la réaction de Friedel-Crafts. C'est le nom de la méthode d'acylation et d'alkylation de composés aromatiques utilisant des catalyseurs acides. Il s'agit notamment du trifluorure de bore (BF 3), du chlorure de zinc (ZnCl 2), de l'aluminium (AlCl 3) et du fer (FeCI 3).

Mais dans le cas du toluène, un seul catalyseur peut être utilisé. Et il s'agit du tribromure de fer, qui est un composé binaire complexe de nature inorganique de formule FeBr 3. Et la réaction ressemble à ceci : C 6 H 6 + CH 3 Br à FeBr 3 C 6 H 5 CH 3 + HBr. Ainsi, non seulement le benzène et le toluène combinent des propriétés chimiques, mais également la capacité d’obtenir une substance à partir de l’autre.

Risque d'incendie

Il est impossible de ne pas le mentionner lorsqu’on parle des propriétés chimiques et physiques du toluène. Après tout, c'est une substance très inflammable.

Il appartient à la classe 3.1 des liquides inflammables. Cette catégorie comprend également le carburant diesel, le gazole et les composés explosifs désensibilisés.

Ne laissez pas de flammes nues, de fumée ou d'étincelles se produire à proximité du toluène. Même un mélange de vapeurs de cette substance avec de l'air est explosif. Si des opérations de vidange et de chargement sont effectuées, le respect des règles de protection contre l'électricité statique devient alors primordial.

Les locaux de production destinés aux travaux liés au toluène sont dotés d'une ventilation d'alimentation et d'extraction, et les équipements sont dotés d'une aspiration. Il est interdit d'utiliser des outils pouvant produire une étincelle lors d'un impact. Et si une substance s'enflamme, elle ne doit être éteinte qu'avec de l'eau finement pulvérisée, de la mousse aéromécanique ou chimique. Le toluène déversé est neutralisé avec du sable.

Danger pour les humains

Les caractéristiques et propriétés chimiques du toluène déterminent sa toxicité. Comme déjà mentionné, ses vapeurs ont un effet narcotique. Il est particulièrement puissant à des concentrations élevées. Une personne qui inhale la vapeur éprouve de graves hallucinations. Peu de gens le savent, mais jusqu'en 1998, cette substance faisait partie de la colle Moment. C’est pourquoi il était si populaire parmi les toxicomanes.

Des concentrations élevées de cette substance affectent également négativement le système nerveux, les muqueuses des yeux et la peau. La fonction de l'hématopoïèse est altérée car le toluène est un poison hautement toxique. Pour cette raison, des maladies telles que l'hypoxie et la cyanose peuvent survenir.

Il existe même un concept d'abus de substances toluène. Il a également un effet cancérigène. Après tout, la vapeur qui pénètre dans le corps humain par la peau ou le système respiratoire affecte le système nerveux. Parfois, ces processus ne peuvent pas être inversés.

De plus, les vapeurs peuvent provoquer une inhibition et perturber le fonctionnement du système vestibulaire. Par conséquent, les personnes travaillant avec cette substance travaillent dans des zones bien ventilées, toujours sous traction, et utilisent des gants en caoutchouc spéciaux.

Application

Pour compléter le sujet des propriétés physicochimiques du toluène, il convient de considérer les domaines dans lesquels cette substance est activement impliquée.

Ce composé est également un solvant efficace pour de nombreux polymères (substances cristallines amorphes de haut poids moléculaire). Et il est souvent ajouté à la composition de solvants commerciaux pour peintures et vernis, ainsi que de certains médicaments. Ce composé est même applicable dans la production d'explosifs. Avec son ajout, du trinitrotoluène et du TNT sont produits.