Oxidácia nitrotoluénu manganistanom draselným v kyslom prostredí. Fyzikálno-chemické vlastnosti toluénu, reakčné rovnice

Fyzikálne vlastnosti

Benzén a jeho najbližšie homológy sú bezfarebné kvapaliny so špecifickým zápachom. Aromatické uhľovodíky sú ľahšie ako voda a nerozpúšťajú sa v nej, ale sú ľahko rozpustné v organických rozpúšťadlách - alkohol, éter, acetón.

Benzén a jeho homológy sú samy o sebe dobrými rozpúšťadlami pre mnohé organické látky. Všetky arény horia dymovým plameňom kvôli vysokému obsahu uhlíka v ich molekulách.

Fyzikálne vlastnosti niektorých arén sú uvedené v tabuľke.

Tabuľka. Fyzikálne vlastnosti niektorých arén

benzén – nízka teplota varu ( tbalík= 80,1°C), bezfarebná kvapalina, nerozpustná vo vode

Pozor! benzén – jed, pôsobí na obličky, mení zloženie krvi (pri dlhšej expozícii), môže narušiť štruktúru chromozómov.

Väčšina aromatických uhľovodíkov je životu nebezpečná a toxická.

Príprava arénov (benzén a jeho homológy)

V laboratóriu

1. Fúzia solí kyseliny benzoovej s pevnými zásadami

C6H5-COONa + NaOH t → C6H6 + Na2C03

Benzoát sodný

2. Wurtz-Fittingova reakcia: (tu G je halogén)

C 6H 5 -G + 2Na + R-G →C 6 H 5 - R + 2 NaG

S 6 H5-Cl + 2Na + CH3-Cl → C6H5-CH3 + 2NaCl

V priemysle

• izolované z ropy a uhlia frakčnou destiláciou a reformovaním;
• z uhoľného dechtu a koksárenského plynu

1. Dehydrocyklizácia alkánov s viac ako 6 atómami uhlíka:

C6H14 t , kat->C6H6 + 4H2

2. Trimerizácia acetylénu(iba pre benzén) – R. Zelinského:

3С 2 H 2 600°C, zák. uhlia→C6H6

3. Dehydrogenácia cyklohexán a jeho homológy:

Sovietsky akademik Nikolaj Dmitrievič Zelinskij zistil, že benzén vzniká z cyklohexánu (dehydrogenácia cykloalkánov

C6H12 t, kat->C6H6 + 3H2

C6H11-CH3 t , kat->C6H5-CH3 + 3H2

metylcyklohexán

4. Alkylácia benzénu(príprava benzénových homológov) – r Friedel-Crafts.

C6H6 + C2H5-Cl t, AICI3->C6H5-C2H5 + HCl

chlóretán etylbenzén

Chemické vlastnosti arénov

ja. OXIDAČNÉ REAKCIE

1. Spaľovanie (fajčiarsky plameň):

2C6H6 + 1502 t->12C02 + 6H20 + Q

2. Za normálnych podmienok benzén neodfarbuje brómovú vodu a vodný roztok manganistanu draselného

3. Benzénové homológy sú oxidované manganistanom draselným (odfarbujú manganistan draselný):

A) v kyslom prostredí na kyselinu benzoovú

Keď sú homológy benzénu vystavené manganistanu draselnému a iným silným oxidačným činidlám, bočné reťazce sa oxidujú. Bez ohľadu na to, aký zložitý je reťazec substituenta, je zničený, s výnimkou a-uhlíkového atómu, ktorý je oxidovaný na karboxylovú skupinu.

Homológy benzénu s jedným bočným reťazcom poskytujú kyselinu benzoovú:

Homológy obsahujúce dva bočné reťazce poskytujú dvojsýtne kyseliny:

5C6H5-C2H5 + 12KMnO4 + 18H2S04 → 5C6H5COOH + 5CO2 + 6K2S04 + 12MnS04 +28H20

5C6H5-CH3 + 6KMnO4 + 9H2S04 → 5C6H5COOH + 3K2S04 + 6MnS04 + 14H20

Zjednodušené :

C6H5-CH3+30 KMnO4→C6H5COOH + H20

B) v neutrálnych a mierne alkalických soliach kyseliny benzoovej

C6H5-CH3 + 2KMnO4 → C6H5COO K + KOH + 2Mn02 + H20

II. PRIDACIE REAKCIE (tvrdšie ako alkény)

1. Halogenácia

C6H6+3CI2 h ν → C6H6CI6 (hexachlórcyklohexán - hexachlóran)

2. Hydrogenácia

C6H6 + 3H2 t , PtaleboNi→C6H12 (cyklohexán)

3. Polymerizácia

III. SUBSTITUČNÉ REAKCIE - iónový mechanizmus (ľahší ako alkány)

1. Halogenácia -

a ) benzén

C6H6+Cl2 AlCl 3 → C6H5-Cl + HCl (chlórbenzén)

C6H6 + 6CI2 t,AlCl3->C6CI6 + 6HCl( hexachlórbenzén)

C6H6 + Br2 t,FeCl3→ C6H5-Br + HBr( brómbenzén)

b) benzénové homológy po ožiarení alebo zahrievaní

Chemické vlastnosti alkylových radikálov sú podobné alkánom. Atómy vodíka v nich sú nahradené halogénom mechanizmom voľných radikálov. Preto v neprítomnosti katalyzátora pri zahrievaní alebo UV ožiarení dochádza v postrannom reťazci k radikálovej substitučnej reakcii. Vplyv benzénového kruhu na alkylové substituenty vedie k tomu, že Atóm vodíka je vždy nahradený na atóme uhlíka priamo viazanom na benzénový kruh (a-atóm uhlíka).

1) C6H5-CH3 + Cl2 h ν → C6H5-CH2-Cl + HCl

c) homológy benzénu v prítomnosti katalyzátora

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl 3 → (orta zmes, pár derivátov) +HCl

2. Nitrácia (kyselinou dusičnou)

C6H6 + HO-N02 t, H2S04->C6H5-N02 + H20

nitrobenzén - vôňa mandle!

2,4,6-trinitrotoluén (tol, TNT)

Aplikácia benzénu a jeho homológov

benzén C6H6 je dobré rozpúšťadlo. Benzén ako prísada zlepšuje kvalitu motorového paliva. Slúži ako surovina na výrobu mnohých aromatických organických zlúčenín - nitrobenzén C 6 H 5 NO 2 (rozpúšťadlo, z ktorého sa získava anilín), chlórbenzén C 6 H 5 Cl, fenol C 6 H 5 OH, styrén atď.

toluén C 6 H 5 –CH 3 – rozpúšťadlo, používané pri výrobe farbív, liečiv a výbušnín (TNT (TNT), alebo 2,4,6-trinitrotoluén TNT).

xylény C6H4(CH3)2. Technický xylén je zmesou troch izomérov ( orto-, meta- A pár-xylény) – používa sa ako rozpúšťadlo a východiskový produkt pri syntéze mnohých organických zlúčenín.

izopropylbenzén C6H5-CH(CH3)2 sa používa na výrobu fenolu a acetónu.

Chlórované deriváty benzénu používa sa na ochranu rastlín. Produkt nahradenia atómov H v benzéne atómami chlóru - hexachlórbenzén C 6 Cl 6 - je teda fungicíd; používa sa na suché morenie semien pšenice a raže proti sneťovine. Produktom adície chlóru do benzénu je hexachlórcyklohexán (hexachlóran) C 6 H 6 Cl 6 - insekticíd; používa sa na ničenie škodlivého hmyzu. Uvedené látky patria medzi pesticídy – chemické prostriedky na boj proti mikroorganizmom, rastlinám a živočíchom.

styrén C 6 H 5 – CH = CH 2 veľmi ľahko polymerizuje, pričom vzniká polystyrén a pri kopolymerizácii s butadiénom styrén-butadiénové kaučuky.

VIDEO ZÁŽITKY

18. Redoxné reakcie (pokračovanie 2)

18.9. OVR zahŕňajúce organické látky

V ORR organických látok s anorganickými látkami sú organické látky najčastejšie redukčnými činidlami. Keď teda organická hmota horí v nadbytku kyslíka, vždy vzniká oxid uhličitý a voda. Pri použití menej aktívnych oxidačných činidiel sú reakcie komplikovanejšie. Táto časť rozoberá iba reakcie zástupcov najdôležitejších tried organických látok s niektorými anorganickými oxidačnými činidlami.

alkény. Počas miernej oxidácie sa alkény premieňajú na glykoly (dvojsýtne alkoholy). Redukujúce atómy v týchto reakciách sú atómy uhlíka spojené dvojitou väzbou.

Reakcia s roztokom manganistanu draselného prebieha v neutrálnom alebo mierne alkalickom prostredí takto:

C2H4 + 2KMnO4 + 2H20 CH2OH–CH2OH + 2MnO2 + 2KOH (chladenie)

Pri ťažších podmienkach oxidácia vedie k pretrhnutiu uhlíkového reťazca na dvojitej väzbe a vzniku dvoch kyselín (v silne zásaditom prostredí - dve soli) alebo kyseliny a oxidu uhličitého (v silne zásaditom prostredí - soľ a uhličitan):

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

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

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 (zahrievanie)

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

Dvojchróman draselný v prostredí kyseliny sírovej oxiduje alkény podobne ako pri reakciách 1 a 2.

alkíny. Alkíny sa začínajú oxidovať za mierne ťažších podmienok ako alkény, takže zvyčajne oxidujú prerušením uhlíkového reťazca na trojitej väzbe. Ako v prípade alkánov, aj tu sú redukujúce atómy atómy uhlíka, spojené v tomto prípade trojitou väzbou. V dôsledku reakcií vznikajú kyseliny a oxid uhličitý. Oxidácia sa môže uskutočniť manganistanom draselným alebo dvojchrómanom v kyslom prostredí, napríklad:

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

Niekedy je možné izolovať medziprodukty oxidácie. V závislosti od polohy trojitej väzby v molekule sú to buď diketóny (R 1 –CO–CO–R 2) alebo aldoketóny (R–CO–CHO).

Acetylén možno oxidovať manganistanom draselným v mierne alkalickom prostredí na šťavelan draselný:

3C2H2 + 8KMn04 = 3K2C204 + 2H20 + 8Mn02 + 2KOH

V kyslom prostredí prebieha oxidácia na oxid uhličitý:

C2H2 + 2KMnO4 + 3H2S04 = 2C02 + 2MnS04 + 4H20 + K2S04

Benzénové homológy. Benzénové homológy môžu byť oxidované roztokom manganistanu draselného v neutrálnom prostredí na benzoát draselný:

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

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4 KMnO 4 = C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4 MnO 2 + KOH (pri zahrievaní)

Oxidácia týchto látok dvojchrómanom draselným alebo manganistanom v kyslom prostredí vedie k tvorbe kyseliny benzoovej.

Alkoholy. Produktom priamej oxidácie primárnych alkoholov sú aldehydy a produktmi oxidácie sekundárnych alkoholov sú ketóny.

Aldehydy vznikajúce pri oxidácii alkoholov sa ľahko oxidujú na kyseliny, preto sa aldehydy z primárnych alkoholov získavajú oxidáciou dvojchrómanom draselným v kyslom prostredí pri teplote varu aldehydu. Keď sa aldehydy odparujú, nestihnú oxidovať.

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 (zahrievanie)

Pri prebytku oxidačného činidla (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) v akomkoľvek prostredí sa primárne alkoholy oxidujú na karboxylové kyseliny alebo ich soli a sekundárne alkoholy sa oxidujú na ketóny. Terciárne alkoholy za týchto podmienok neoxidujú, ale metylalkohol sa oxiduje na oxid uhličitý. Všetky reakcie prebiehajú pri zahrievaní.

Dvojsýtny alkohol, etylénglykol HOCH 2 –CH 2 OH, sa pri zahrievaní v kyslom prostredí s roztokom KMnO 4 alebo K 2 Cr 2 O 7 ľahko oxiduje na oxid uhličitý a vodu, niekedy je však možné izolovať medziprodukty (HOCH 2 –COOH, HOOC– COOH atď.).

Aldehydy. Aldehydy sú dosť silné redukčné činidlá, a preto sa ľahko oxidujú rôznymi oxidačnými činidlami, napríklad: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH. Všetky reakcie prebiehajú pri zahrievaní:

3CH 3 CHO + 2 KMnO 4 = CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2 MnO 2 + H 2 O
3CH3CHO + K2Cr207 + 4H2SO4 = 3CH3COOH + Cr2(SO4)3 + 7H20
CH 3 CHO + 2OH = CH 3 COONH 4 + 2Ag + H20 + 3NH 3

Formaldehyd s prebytkom oxidačného činidla sa oxiduje na oxid uhličitý.

18.10. Porovnanie redoxnej aktivity rôznych látok

Z definícií pojmov „oxidačný atóm“ a „redukujúci atóm“ vyplýva, že atómy v najvyššom oxidačnom stave majú iba oxidačné vlastnosti. Naopak, atómy v najnižšom oxidačnom stave majú iba redukčné vlastnosti. Atómy v stredných oxidačných stavoch môžu byť oxidačné aj redukčné činidlá.

Zároveň len na základe stupňa oxidácie nie je možné jednoznačne posúdiť redoxné vlastnosti látok. Ako príklad uvažujme spojenia prvkov skupiny VA. Zlúčeniny dusíka (V) a antimónu (V) sú viac-menej silné oxidačné činidlá, zlúčeniny bizmutu (V) sú veľmi silné oxidačné činidlá a zlúčeniny fosforu (V) nemajú prakticky žiadne oxidačné vlastnosti. V tomto a ďalších podobných prípadoch je dôležité, ako charakteristický je daný oxidačný stav pre daný prvok, teda ako stabilné sú zlúčeniny obsahujúce atómy daného prvku v tomto oxidačnom stave.

Akákoľvek redoxná reakcia prebieha v smere tvorby slabšieho oxidačného činidla a slabšieho redukčného činidla. Vo všeobecnom prípade môže byť možnosť výskytu akejkoľvek ORR, ako aj akejkoľvek inej reakcie, určená znakom zmeny Gibbsovej energie. Okrem toho sa na kvantifikáciu redoxnej aktivity látok používajú elektrochemické charakteristiky oxidačných činidiel a redukčných činidiel (štandardné potenciály redoxných párov). Na základe týchto kvantitatívnych charakteristík je možné zostaviť sériu redoxných aktivít rôznych látok. Séria kovových napätí, ktoré poznáte, je skonštruovaná presne týmto spôsobom. Táto séria umožňuje porovnávať redukčné vlastnosti kovov vo vodných roztokoch za štandardných podmienok ( s= 1 mol/l, T= 298,15 K), ako aj oxidačné vlastnosti jednoduchých akvakácií. Ak umiestnite ióny (oxidačné činidlá) do horného radu tohto radu a atómy kovov (redukčné činidlá) do spodného radu, potom bude ľavá strana tohto radu (pred vodíkom) vyzerať takto:

V tejto sérii sa oxidačné vlastnosti iónov (horná čiara) zvyšujú zľava doprava a redukčné vlastnosti kovov (spodná čiara) naopak sprava doľava.

Berúc do úvahy rozdiely v redoxnej aktivite v rôznych prostrediach, je možné skonštruovať podobné série pre oxidačné činidlá. Pre reakcie v kyslom prostredí (pH = 0) sa teda získa „pokračovanie“ série aktivít kovu v smere zvyšovania oxidačných vlastností.

Rovnako ako v sérii aktivít kovov, aj v tejto sérii sa oxidačné vlastnosti oxidačných činidiel (horný riadok) zvyšujú zľava doprava. Ale pomocou tohto radu je možné porovnať redukčnú aktivitu redukčných činidiel (spodný riadok) len vtedy, ak sa ich oxidovaná forma zhoduje s tou uvedenou v hornom riadku; v tomto prípade sa zintenzívňuje sprava doľava.

Pozrime sa na pár príkladov. Na zistenie, či je tento ORR možný, použijeme všeobecné pravidlo, ktoré určuje smer redoxných reakcií (reakcie prebiehajú v smere tvorby slabšieho oxidačného činidla a slabšieho redukčného činidla).

1. Je možné redukovať kobalt z roztoku CoSO 4 horčíkom?
Horčík je silnejšie redukčné činidlo ako kobalt a ióny Co2 sú silnejšie oxidačné činidlá ako ióny Mg2, preto je to možné.
2. Je možné oxidovať meď na CuCl 2 v kyslom prostredí roztokom FeCl 3?
Pretože ióny Fe3B sú silnejšie oxidačné činidlá ako ióny Cu2 a meď je silnejšie redukčné činidlo ako ióny Fe2, je to možné.
3. Je možné získať roztok FeCl 3 prefukovaním kyslíka cez roztok FeCl 2 okyslený kyselinou chlorovodíkovou?
Zdá sa, že nie, pretože v našej sérii je kyslík naľavo od iónov Fe3 a je slabším oxidačným činidlom ako tieto ióny. Ale vo vodnom roztoku sa kyslík takmer nikdy neredukuje na H202, v tomto prípade sa redukuje na H20 a prebieha medzi Br2 a Mn02. Preto je takáto reakcia možná, hoci prebieha dosť pomaly (prečo?).
4. Je možné oxidovať H 2 O 2 v kyslom prostredí manganistanom draselným?
V tomto prípade je H202 redukčné činidlo a silnejšie redukčné činidlo ako ióny Mn2B a ióny Mn04 sú silnejšie oxidačné činidlá ako kyslík vytvorený z peroxidu. Preto je to možné.

Podobná séria vytvorená pre ORR v alkalickom médiu je nasledovná:

Na rozdiel od série "kyselina" sa táto séria nemôže použiť v spojení so sériou aktivity kovov.

Metóda elektrón-iónovej rovnováhy (metóda polovičnej reakcie), intermolekulárna ORR, intramolekulárna ORR, dismutačná ORR (disproporcionácia, autooxidácia-samoredukcia), ORR komutácia, pasivácia.

1. Pomocou metódy elektrón-iónovej rovnováhy zostavte rovnice pre reakcie, ktoré nastanú, keď sa a) roztok H 2 S (S, presnejšie S 8 ) pridá do roztoku manganistanu draselného okysleného kyselinou sírovou; b) KHS; c) K2S; d) H2S03; e) KHS03; e) K2S03; e) HN02; g) KN02; i) KI (I2); j) FeS04; 1) C2H5OH (CH3COOH); m) CH3CHO; n) (COOH)2(C02); n) K2C204. Tu a nižšie sú v prípade potreby oxidačné produkty označené v zložených zátvorkách.
2. Napíšte rovnice reakcií, ku ktorým dochádza pri prechode nasledujúcich plynov cez roztok manganistanu draselného okysleného kyselinou sírovou: a) C 2 H 2 (CO 2 ); b) C2H4 (C02); c) C3H4 (propín) (C02 a CH3COOH); d) C3H6; e) CH4; e) HCHO.
3. K neutrálnemu roztoku manganistanu draselného sa pridá rovnaký, ale roztok redukčného činidla: a) KHS; b) K2S; c) KHS03; d) K2S03; e) KN02; e) KI.
4. To isté, ale roztok hydroxidu draselného sa predtým pridá k roztoku manganistanu draselného: a) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K2S03; c) KN02; d) KI (KIO 3).
5. Napíšte rovnice pre nasledujúce reakcie prebiehajúce v roztoku: a) KMnO 4 + H 2 S ...;
   b) KMn04 + HCl...;
   c) KMn04 + HBr ...;
   d) KMnO 4 + HI ...
6. Zostavte nasledujúce rovnice pre ORR oxidu manganičitého:
7. K roztoku dvojchrómanu draselného okysleného kyselinou sírovou sa pridali roztoky nasledujúcich látok: a) KHS; b) K2S; c) HN02; d) KN02; e) KI; f) FeS04; g) CH3CH2CHO; i) H2S03; j) KHS03; k) K2SO3. Napíšte rovnice reakcií, ktoré prebiehajú.
8. Roztokom prechádzajú rovnaké, ale tieto plyny: a) H 2 S; b) SO 2.
9. Roztoky a) K2S (K2S04); b) K2S03; c) KN02; d) KI (KIO 3). Napíšte rovnice reakcií, ktoré prebiehajú.
10. K roztoku chloridu chromitého sa pridával roztok hydroxidu draselného, ​​kým sa pôvodne vytvorená zrazenina nerozpustila, a potom sa pridala brómová voda. Napíšte rovnice reakcií, ktoré prebiehajú.
11. To isté, ale v poslednom stupni sa pridal roztok peroxodisíranu draselného K2S208, ktorý sa počas reakcie zredukoval na síran.
12. Napíšte rovnice reakcií, ktoré sa vyskytujú v riešení:

a) CrCl2 + FeCl3; b) CrS04 + FeCl3; c) CrS04 + H2S04 + 02;

d) CrS04 + H2S04 + Mn02; e) CrSO4 + H2S04 + KMn04.

13. Napíšte rovnice reakcií medzi tuhým oxidom chrómovým a nasledujúcimi látkami: a) C; b) CO; c) S (S02); d) H2S; e) NH3; e) C2H5OH (C02 a H20); g) CH3COCH3.
14. Napíšte rovnice reakcií, ktoré nastanú, keď sa do koncentrovanej kyseliny dusičnej pridajú nasledujúce látky: a) S (H 2 SO 4 ); b) P4((HP03)4); c) grafit; d) Se; e) I2(HIO3); f) Ag; g) Cu; i) Pb; j) KF; 1) FeO; m) FeS; m) MgO; n) MgS; p) Fe(OH)2; c) P203; t) As203 (H3As04); y) ako 2S3; f) Fe(N03)2; x) P4010; v) Cu2S.
15. To isté, ale pri prechode nasledujúcich plynov: a) CO; b) H2S; c) N20; d) NH3; e) NO; f) H2Se; g) HI.
16. Reakcie budú prebiehať rovnako alebo odlišne v nasledujúcich prípadoch: a) kúsok horčíka sa umiestnil do vysokej skúmavky naplnenej do dvoch tretín koncentrovanou kyselinou dusičnou; b) kvapka koncentrovanej kyseliny dusičnej bola umiestnená na povrch horčíkovej platne? Napíšte reakčné rovnice.
17. Aký je rozdiel medzi reakciou koncentrovanej kyseliny dusičnej s kyselinou sírovodíkom a s plynným sírovodíkom? Napíšte reakčné rovnice.
18. Bude ORR postupovať rovnako, keď sa do koncentrovaného roztoku kyseliny dusičnej pridá bezvodý kryštalický sulfid sodný a jeho 0,1 M roztok?
19. Zmes nasledujúcich látok bola spracovaná koncentrovanou kyselinou dusičnou: Cu, Fe, Zn, Si a Cr. Napíšte rovnice reakcií, ktoré prebiehajú.
20. Napíšte rovnice reakcií, ktoré nastanú, keď sa do zriedenej kyseliny dusičnej pridajú nasledujúce látky: a) I 2 ; b) Mg; c) Al; d) Fe; e) FeO; f) FeS; g) Fe(OH)2; i) Fe(OH)3; j) MnS; 1) Cu2S; m) CuS; m) CuO; n) Na2Scr; p) Na2Sp; c) P4010.
21. Aké procesy nastanú pri prechode a) amoniaku, b) sírovodíka, c) oxidu uhličitého cez zriedený roztok kyseliny dusičnej?
22. Napíšte rovnice reakcií, ktoré nastanú, keď sa do koncentrovanej kyseliny sírovej pridajú nasledujúce látky: a) Ag; b) Cu; c) grafit; d) HCOOH; e) C6H1206; f) NaCl cr; g) C2H5OH.
23. Pri prechode sírovodíka cez studenú koncentrovanú kyselinu sírovú vznikajú S a S02, horúca koncentrovaná H2S04 oxiduje síru na SO2. Napíšte reakčné rovnice. Ako bude prebiehať reakcia medzi horúcou koncentrovanou H 2 SO 4 a sírovodíkom?
24. Prečo sa chlorovodík získava úpravou kryštalického chloridu sodného koncentrovanou kyselinou sírovou, ale bromovodík a jodovodík sa týmto spôsobom nezískajú?
25. Napíšte rovnice reakcií, ku ktorým dochádza pri interakcii zriedenej kyseliny sírovej s a) Zn, b) Al, c) Fe, d) chrómom za neprítomnosti kyslíka, e) chrómom vo vzduchu.
26. Napíšte reakčné rovnice, ktoré charakterizujú redoxné vlastnosti peroxidu vodíka:

V ktorej z týchto reakcií je peroxid vodíka oxidačným činidlom a v ktorej je redukčným činidlom?

27. Aké reakcie nastávajú pri zahrievaní nasledujúcich látok: a) (NH 4) 2 CrO 4; b) NaN03; c) CaC03; d) Al(N03)3; e) Pb(N03)3; f) AgN03; g) Hg(N03)2; i) Cu(N03)2; j) CuO; 1) NaCI04; m) Ca(C104)2; m) Fe(N03)2; n) PC15; p) MnCl4; c) H2C204; r) LiN03; y) HgO; f) Ca(N03)2; x) Fe(OH)3; v) CuCl2; h) KCl03; w) KCl02; y) CrO3?
28. Keď sa spoja horúce roztoky chloridu amónneho a dusičnanu draselného, ​​dôjde k reakcii sprevádzanej uvoľňovaním plynu. Napíšte rovnicu pre túto reakciu.
29. Napíšte rovnice reakcií, ku ktorým dochádza pri prechode a) pár chlóru, b) brómu cez studený roztok hydroxidu sodného. To isté, ale cez horúci roztok.
30. Pri interakcii s horúcim koncentrovaným roztokom hydroxidu draselného podlieha selén dismutácii na najbližšie stabilné oxidačné stavy (–II a +IV). Napíšte rovnicu pre tento ORR.
31. Za rovnakých podmienok síra podlieha podobnej dismutácii, ale prebytok síry reaguje so siričitanovými iónmi za vzniku tiosíranových iónov S2032. Napíšte rovnice reakcií, ktoré prebiehajú. ;
32. Napíšte rovnice pre elektrolýzne reakcie a) roztoku dusičnanu medi so striebornou anódou, b) roztoku dusičnanu olovnatého s medenou anódou.

Toluén je bezfarebná kvapalina so špecifickým zápachom. Toluén je ľahší ako voda a nerozpúšťa sa v nej, ale ľahko sa rozpúšťa v organických rozpúšťadlách - alkohol, éter, acetón. Toluén je dobrým rozpúšťadlom pre mnohé organické látky. Vďaka vysokému obsahu uhlíka v molekule horí dymovým plameňom.

Fyzikálne vlastnosti toluénu sú uvedené v tabuľke.

Tabuľka. Fyzikálne vlastnosti toluénu.

Chemické vlastnosti toluénu

I. Oxidačná reakcia.

1. Spaľovanie (fajčiarsky plameň):

2C6H5CH3 + 1602 t→ 14C02 + 8H20 + Q

2. Toluén sa oxiduje manganistanom draselným (manganistan draselný sa odfarbí):

A) v kyslom prostredí na kyselinu benzoovú

Keď je toluén vystavený manganistanu draselnému a iným silným oxidačným činidlám, bočné reťazce sa oxidujú. Bez ohľadu na to, aký zložitý je reťazec substituenta, je zničený, s výnimkou a-uhlíkového atómu, ktorý je oxidovaný na karboxylovú skupinu. Toluén poskytuje kyselinu benzoovú:

B) v neutrálnych a mierne alkalických soliach kyseliny benzoovej

C6H5-CH3 + 2KMnO4 → C6H5COOK + KOH + 2MnO2 + H20

II. PRIDACIE REAKCIE

1. Halogenácia

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

C6H5CH3+Cl2 h ν →C6H5CH2CI+HCl

2. Hydrogenácia

C6H5CH3 + 3H2 t , Pt alebo Ni→C6HnCH3 (metylcyklohexán)

III. SUBSTITUČNÉ REAKCIE- iónový mechanizmus (ľahší ako alkány)

1. Halogenácia -

Chemické vlastnosti alkylových radikálov sú podobné alkánom. Atómy vodíka v nich sú nahradené halogénom mechanizmom voľných radikálov. Preto v neprítomnosti katalyzátora pri zahrievaní alebo UV ožiarení dochádza k radikálovej substitučnej reakcii v 4 bočnom reťazci. Vplyv benzénového kruhu na alkylové substituenty vedie k tomu, že atóm vodíka na atóme uhlíka priamo viazaný na benzénový kruh (a-atóm uhlíka) je vždy nahradený.

C6H5-CH3 + Cl2 h ν → C6H5-CH2-Cl + HCl

v prítomnosti katalyzátora

C6H5-CH3+Cl2 AlCl 3 → (orta zmes, pár derivátov) +HCl

2. Nitrácia (kyselinou dusičnou)

C6H5-CH3 + 3HO-N02 t , H 2 SO 4 → CH3-C6H2(N02)3 + 3H20

2,4,6-trinitrotoluén (tol, TNT)

Použitie toluénu.

toluén C 6 H 5 –CH 3 – rozpúšťadlo, používané pri výrobe farbív, liečiv a výbušnín (TNT (TNT), alebo 2,4,6-trinitrotoluén TNT).

2.2. Byť v prírode

Toluén bol prvýkrát získaný destiláciou borovicovej živice v roku 1835 Peltierom P. a neskôr bol izolovaný z tolu balzamu (živica z kôry stromu Myraxylo, rastúceho v Strednej Amerike). Táto látka bola pomenovaná po meste Tolu (Kolumbia).

2.3. Antropogénne zdroje toluénu vstupujúce do biosféry.

Hlavnými zdrojmi sú destilácia uhlia a množstvo petrochemických procesov, najmä katalytické reformovanie, destilácia ropy a alkylácia nižších aromatických uhľovodíkov. Polycyklické uhľovodíky sú prítomné v dyme obsiahnutom v atmosfére miest.

Zdrojom znečistenia ovzdušia môže byť hutnícky priemysel a motorové vozidlá.

Úroveň pozadia toluénu v atmosfére je 0,75 μg/m 3 (0,00075 mg/m 3).

Taktiež hlavnými zdrojmi toluénu vstupujúceho do životného prostredia je chemická výroba výbušnín, epoxidových živíc, lakov a farieb atď.

Toluén je metylbenzén, čo je bezfarebná kvapalina patriaca do triedy arénov, ktoré sú Organické zlúčeniny s aromatickým systémom vo svojom zložení.

Za kľúčovú vlastnosť tejto látky možno považovať jej špecifickú vôňu. Toto však nie je jediný „charakteristický znak“ látky. Toluén má mnoho vlastností a charakteristík a o všetkých sa oplatí stručne hovoriť.

Trochu histórie

Chemické vlastnosti toluénu sa začali skúmať o niečo menej ako pred 200 rokmi, keď bol prvýkrát získaný. Látku objavil v roku 1835 francúzsky lekárnik a chemik Pierre Joseph Pelletier. Vedec získal toluén destiláciou borovicovej živice.

A o tri roky neskôr francúzsky fyzikálny chemik Henri Saint-Clair Deville izoloval túto látku z balzamu, ktorý si priniesol z kolumbijského mesta Tolu. Na počesť tohto nápoja v skutočnosti zlúčenina dostala svoje meno.

Všeobecné informácie

Čo možno povedať o vlastnostiach a chemických vlastnostiach toluénu? Látka je prchavá pohyblivá kvapalina so štipľavým zápachom. Má mierny narkotický účinok. Reaguje s neobmedzeným počtom uhľovodíkov, interaguje s étermi a estermi, s alkoholmi. Nemieša sa s vodou.

Charakteristiky sú nasledovné:

• Látka je označená vzorcom C7H8.
• Jeho molárna hmotnosť je 92,14 g/mol.
• Hustota je 0,86694 g/cm³.
• Teploty topenia a varu sú -95 ℃ a 110,6 ℃.
• Merné teplo vyparovania je 364 kJ/kg.
• Kritická teplota fázového prechodu je 320 °C.

Táto látka je tiež horľavá. Horí dymovým plameňom.

Základné chemické vlastnosti

Toluén je látka, ktorá sa vyznačuje elektrofilnými substitučnými reakciami. Vyskytujú sa v takzvanom aromatickom kruhu, ktorý vykazuje abnormálne vysokú stabilitu. Tieto reakcie sa vyskytujú hlavne v para- a orto-polohách vzhľadom na metylovú skupinu -CH3.

Odkazujte na chemické vlastnosti toluénu na reakcie ozonolýzy a adície (hydrogenácie). Pod vplyvom určitých oxidačných činidiel sa metylová skupina stáva karboxylovou. Najčastejšie alkalický roztok manganistanu draselného alebo nekoncentrovaný Kyselina dusičná.

Za zmienku tiež stojí, že toluén je schopný samovznietenia. Vyžaduje si to teplotu 535 °C. Záblesk nastáva pri 4 °C.

Tvorba kyseliny benzoovej

Schopnosť diskutovanej látky zúčastniť sa na tomto procese je tiež spôsobená jej chemickými vlastnosťami. Toluén, ktorý reaguje so silnými oxidačnými činidlami, tvorí najjednoduchšiu jednosýtnu benzoovú karboxylovú kyselinu, ktorá patrí do aromatického radu. Jeho vzorec je C6H5COOH.

Kyselina má formu bielych kryštálov, ktoré sú ľahko rozpustné v dietyléteri, chloroforme a etanole. Získava sa prostredníctvom nasledujúcich reakcií:

• Toluén a manganistan draselný reagujúce v kyslom prostredí. Vzorec je nasledujúci: 5C6H5CH3 + 6KMn04 + 9H2S04 -> 5C6H5COOH + 6MnS04 + 3K2S04 + 14H20.
• Toluén a manganistan draselný interagujú v neutrálnom prostredí. Vzorec je: C6H5CH3 + 2KMnO4 → C6H5SOOC + 2Mn02 + KOH + H20.
• Toluén reaguje na svetle s halogénmi, energetickými oxidačnými činidlami. Vyskytuje sa podľa vzorca: C6H5CH3 + X2 → C6H5CH2X + HX.

Kyselina benzoová získaná ako výsledok týchto reakcií sa používa v mnohých oblastiach. Používa sa hlavne na výrobu činidiel - benzoylchlorid, benzoátové zmäkčovadlá, fenol.

Používa sa aj na konzervovanie. Prísady E213, E212, E211 A E210 sú vyrobené špeciálne na báze kyseliny benzoovej. Blokuje enzýmy a spomaľuje metabolizmus, bráni rastu kvasiniek, plesní a baktérií.

Kyselina benzoová sa používa aj v medicíne na liečbu kožných ochorení a ako expektorans.

Získanie látky

Vyššie uvedené reakčné rovnice demonštrujúce chemické vlastnosti toluénu nie sú všetko, čo by sme chceli zvážiť. Je dôležité hovoriť o procese získavania tejto látky.

Toluén je produktom priemyselného spracovania benzínových frakcií ropy. Toto sa nazýva aj katalytické reformovanie. Látka sa izoluje selektívnou extrakciou, po ktorej sa uskutoční rektifikácia - zmes sa oddelí protiprúdovou výmenou tepla a hmoty medzi kvapalinou a parou.

Tento proces je často nahradený katalytickou dehydrogenáciou heptánu. Je to organický alkán so vzorcom CH3(CH2)5CH3. Dehydrogenácia prebieha cez metylcyklohexán - cykloalkán so vzorcom C7H14. Je to monocyklický uhľovodík, v ktorom je jeden atóm vodíka nahradený metylovou skupinou.

Toluén sa čistí rovnakým spôsobom ako benzén. To len vtedy, ak to platí kyselina sírová, Je potrebné vziať do úvahy, že táto látka sa ľahšie sulfonuje. To znamená, že pri čistení toluénu je potrebné udržiavať nižšiu teplotu. Presnejšie pod 30°C.

Toluén a benzén

Keďže tieto dve látky sú podobné, stojí za to porovnať chemické vlastnosti. Benzén aj toluén podliehajú substitučným reakciám. Ich sadzby sa však líšia. Pretože metylová skupina v molekule toluénu ovplyvňuje aromatický kruh, reaguje rýchlejšie.

Ale benzén zase vykazuje odolnosť voči oxidácii. Teda napríklad keď je ovplyvnená o manganistan draselný, Nič sa nedeje. Ale toluén v tejto reakcii tvorí kyselinu benzoovú, ako bolo uvedené vyššie.

Zároveň je známe, že nasýtené uhľovodíky nereagujú s roztokom manganistanu draselného. Oxidácia toluénu sa teda vysvetľuje vplyvom benzénového kruhu na metylovú skupinu. Toto tvrdenie potvrdzuje Butlerovova teória. V súlade s tým sa atómy a ich skupiny v molekulách vzájomne ovplyvňujú.

Friedel-Craftsova reakcia

O vzorci a chemických vlastnostiach toluénu už bolo povedané veľa. Ale ešte nebolo spomenuté, že je celkom možné získať túto látku z benzénu, ak vykonáte Friedel-Craftsovu reakciu. Toto je názov metódy acylácie a alkylácie aromatických zlúčenín pomocou kyslých katalyzátorov. Patria sem fluorid boritý (BF 3), chlorid zinočnatý (ZnCl 2), hliník (AlCl 3) a železo (FeCI 3).

Ale v prípade toluénu je možné použiť iba jeden katalyzátor. A to je bromid železitý, čo je komplexná binárna zlúčenina anorganickej povahy so vzorcom FeBr 3. A reakcia vyzerá takto: C 6 H 6 + CH 3 Br à FeBr 3 C 6 H 5 CH 3 + HBr. Takže nielen benzén a toluén spájajú chemické vlastnosti, ale aj schopnosť získať jednu látku z druhej.

Nebezpečenstvo požiaru

Nemožno to nespomenúť, keď hovoríme o chemických a fyzikálnych vlastnostiach toluénu. Koniec koncov, ide o veľmi horľavú látku.

Patrí do triedy 3.1 horľavých kvapalín. Táto kategória zahŕňa aj motorovú naftu, plynový olej a znecitlivené výbušné zlúčeniny.

Nedovoľte, aby sa v blízkosti toluénu objavil otvorený oheň, fajčenie alebo iskry. Dokonca aj zmes pár tejto látky so vzduchom je výbušná. Ak sa vykonávajú odvodňovacie a nakladacie operácie, je prvoradé dodržiavanie pravidiel ochrany pred statickou elektrinou.

Výrobné priestory určené na práce súvisiace s toluénom sú vybavené prívodným a odsávacím vetraním, zariadenia sú vybavené odsávaním. Používanie nástrojov, ktoré môžu pri náraze vyvolať iskru, je zakázané. A ak sa látka vznieti, tak ju treba uhasiť iba jemne rozprášenou vodou, vzduchovo-mechanickou alebo chemickou penou. Rozliaty toluén sa neutralizuje pieskom.

Nebezpečenstvo pre ľudí

Charakteristiky a chemické vlastnosti toluénu určujú jeho toxicitu. Ako už bolo spomenuté, jeho výpary pôsobia narkoticky. Je obzvlášť silný vo vysokých koncentráciách. Osoba, ktorá vdychuje výpary, má vážne halucinácie. Málokto vie, ale až do roku 1998 bola táto látka súčasťou lepidla Moment. To je dôvod, prečo bol taký populárny medzi užívateľmi návykových látok.

Vysoké koncentrácie tejto látky negatívne ovplyvňujú aj nervový systém, sliznice očí a pokožku. Hematopoetická funkcia je narušená, pretože toluén je vysoko toxický jed. Z tohto dôvodu sa môžu vyskytnúť ochorenia, ako je hypoxia a cyanóza.

Existuje dokonca koncept zneužívania toluénu. Má tiež karcinogénny účinok. Koniec koncov, para, ktorá vstupuje do ľudského tela cez kožu alebo dýchací systém, ovplyvňuje nervový systém. Niekedy sa tieto procesy nedajú vrátiť späť.

Okrem toho môžu výpary spôsobiť inhibíciu a narušiť fungovanie vestibulárneho systému. Preto ľudia pracujúci s touto látkou pracujú v dobre vetraných priestoroch, vždy pod ťahom a používajú špeciálne gumené rukavice.

Aplikácia

Na dokončenie témy fyzikálno-chemických vlastností toluénu je vhodné zvážiť oblasti, v ktorých sa táto látka aktívne podieľa.

Táto zlúčenina je tiež účinným rozpúšťadlom pre mnohé polyméry (amorfné kryštalické vysokomolekulové látky). A často sa pridáva do zloženia komerčných rozpúšťadiel pre farby a laky a niektorých liečivých prípravkov. Táto zlúčenina je dokonca použiteľná pri výrobe výbušnín. S jeho pridaním sa vyrába trinitrotoluén a TNT.