Arenes (aromatik karbohidrogenlər) – bunlar doymamış (doymamış) siklik karbohidrogenlərdir, onların molekullarında birləşmiş bağların qapalı sistemi ilə sabit siklik atom qrupları (benzol nüvələri) vardır.

Ümumi düstur: C n H 2n–6n ≥ 6 üçün.

Arenlərin kimyəvi xassələri

Arenalar- doymamış karbohidrogenlər, molekullarında üç qoşa bağ və bir dövr var. Lakin konyuqasiya effektinə görə arenlərin xassələri digər doymamış karbohidrogenlərin xüsusiyyətlərindən fərqlənir.

üçün aromatik karbohidrogenlər tipik reaksiyalar:

• qoşulma,
• əvəzetmə,
• oksidləşmə (benzol homoloqları üçün).

Benzolun aromatik sistemi oksidləşdirici maddələrə davamlıdır. Bununla belə, benzol homoloqları kalium permanqanat və digər oksidləşdirici maddələrin təsiri ilə oksidləşir.

1. Əlavə reaksiyaları

Benzol işıqda xlor, katalizatorun iştirakı ilə qızdırıldıqda isə hidrogen əlavə edir.

1.1. hidrogenləşmə

Benzol metal katalizatorların (Ni, Pt və s.) iştirakı ilə qızdırıldıqda və təzyiq altında hidrogen əlavə edir.

Benzolun hidrogenləşməsi sikloheksan əmələ gətirir:

Homoloqların hidrogenləşməsi sikloalkan törəmələrini verir. Toluol təzyiq altında və katalizatorun iştirakı ilə hidrogenlə qızdırıldıqda metilsikloheksan əmələ gəlir:

1.2. Arenlərin xlorlanması

Benzolda xlorun əlavə edilməsi davam edir haqqında radikal mexanizm yüksək temperaturda, ultrabənövşəyi radiasiyanın təsiri altında.

İşığın iştirakı ilə benzolun xlorlanması əmələ gəlir 1,2,3,4,5,6-heksaxlorosikloheksan (heksaxloran).

Heksaxloran zərərli həşəratlarla mübarizə üçün istifadə edilən pestisiddir. Hazırda heksaxloranın istifadəsi qadağandır.

Benzol homoloqları xlor əlavə etmir. Benzol homoloqu xlor və ya brom ilə reaksiya verərsə işığa və ya yüksək temperatura (300°C) məruz qalma, sonra hidrogen atomlarının əvəzlənməsi baş verir aromatik halqada deyil, yan alkil əvəzedicisində.

2. Əvəzetmə reaksiyaları

2.1. Halogenləşmə

Benzol və onun homoloqları katalizatorların (AlCl 3, FeBr 3) iştirakı ilə halogenlərlə (xlor, brom) əvəzetmə reaksiyalarına girirlər. .

AlCl 3 katalizatorunda xlorla qarşılıqlı əlaqədə olduqda, xlorbenzol əmələ gəlir:

Aromatik karbohidrogenlər qızdırıldıqda və katalizatorun iştirakı ilə bromla qarşılıqlı əlaqədə olur - FeBr 3 . Metal dəmir də katalizator kimi istifadə edilə bilər.

Brom dəmirlə reaksiyaya girərək benzolun bromlaşmasını kataliz edən dəmir (III) bromidi əmələ gətirir:

Meta-xlorotoluol az miqdarda əmələ gəlir.

Benzol homoloqlarının qarşılıqlı təsirində işıqda və ya yüksək temperaturda halogenlərlə(300 o C), hidrogen benzol halqasında deyil, yan karbohidrogen radikalında əvəz olunur.

Məsələn, etilbenzolun xlorlanması zamanı:

2.2. Nitrasiya

Benzol konsentratlaşdırılmış sulfat turşusunun (nitratlama qarışığı) iştirakı ilə qatılaşdırılmış nitrat turşusu ilə reaksiya verir.

Bu halda nitrobenzol əmələ gəlir:

Toluol konsentratlaşdırılmış sulfat turşusunun iştirakı ilə konsentratlaşdırılmış azot turşusu ilə reaksiya verir.

Reaksiya məhsullarında hər ikisini göstəririk haqqında-nitrotoluol:

və ya P-nitrotoluol:

Toluolun nitrasiyası üç hidrogen atomunun əvəzlənməsi ilə də davam edə bilər. Bu zaman 2,4,6-trinitrotoluol (trotil, tol) əmələ gəlir:

2.3. Aromatik karbohidrogenlərin alkilasiyası

• Arenlər katalizatorların (AlCl 3, FeBr 3 və s.) iştirakı ilə haloalkanlarla qarşılıqlı əlaqədə olur və benzol homoloqları əmələ gətirir.

• Aromatik karbohidrogenlər alkenlərlə qarşılıqlı əlaqədə alüminium xlorid, dəmir (III) bromid, fosfor turşusu və s.

• Spirtlərlə alkilləşmə konsentratlaşdırılmış sulfat turşusunun iştirakı ilə baş verir.

2.4. Aromatik karbohidrogenlərin sulfonlaşması

Benzol konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu və ya SO 3-ün sulfat turşusunda (oleum) məhlulu ilə qızdırıldıqda reaksiyaya girərək benzolsulfon turşusunu əmələ gətirir:

3. Arenlərin oksidləşməsi

Benzol hətta güclü oksidləşdirici maddələrə də davamlıdır. Lakin benzol homoloqları güclü oksidləşdirici maddələrin təsiri altında oksidləşirlər. Benzol və onun homoloqları yanır.

3.1. Tam oksidləşmə - yanma

Benzolun və onun homoloqlarının yanması nəticəsində karbon qazı və su əmələ gəlir. Arenlərin yanma reaksiyası böyük miqdarda istilik yayılması ilə müşayiət olunur.

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

Arenlər üçün ümumi yanma tənliyi:

C n H 2n–6 + (3n – 3)/2 O 2 → nCO 2 + (n – 3)H 2 O + Q

Aromatik karbohidrogenlər oksigen çatışmazlığında yandıqda karbonmonoksit CO və ya his C əmələ gələ bilər.

Benzol və onun homoloqları havada dumanlı alovla yanır. Benzol və onun homoloqları hava və oksigenlə partlayıcı qarışıqlar əmələ gətirir.

3.2. HAQQINDAbenzol homoloqlarının oksidləşməsi

Benzol homoloqları qızdırıldıqda turşu və ya neytral mühitdə permanqanat və kalium dikromat tərəfindən asanlıqla oksidləşir.

Eyni zamanda, baş verir karbon atomunda bütün bağların oksidləşməsi bu karbon atomunun benzol halqası ilə əlaqəsi istisna olmaqla, benzol halqasına bitişik.

Toluol oksidləşir kükürd turşusunda kalium permanqanat təhsillə benzoik turşusu:

Əgər toluol oksidləşərsə qızdırıldıqda neytral məhlulda, sonra əmələ gəlir benzoy turşusunun duzu - kalium benzoat:

Belə ki, toluol turşulaşdırılmış kalium permanganat məhlulunu rəngsizləşdirir qızdırıldığında.

Daha uzun radikallar benzoik turşuya və karboksilik turşuya oksidləşir:

Propilbenzol oksidləşdikdə benzoik və sirkə turşuları əmələ gəlir:

İzopropilbenzol asidik mühitdə kalium permanqanat tərəfindən benzoik turşuya və karbon qazına oksidləşir:

4. Benzol halqasındakı əvəzedicilərin istiqamətləndirici hərəkəti

Benzol halqasında təkcə alkil deyil, həm də digər atomları (hidroksil, amin qrupu, nitroqrup və s.) ehtiva edən əvəzedicilər varsa, aromatik sistemdə hidrogen atomlarının əvəzetmə reaksiyaları ciddi şəkildə müəyyən edilmiş şəkildə gedir. təbiətə uyğun əvəzedicinin aromatik π-sisteminə təsiri.

Benzol halqasındakı əvəzedicilərin növləri

Birinci növ əvəzedicilər	İkinci növ əvəzedicilər
orto- Və cüt-vəzifə	Sonrakı əvəzləmə əsasən də baş verir meta-vəzifə
Elektron donoru, benzol halqasında elektron sıxlığını artırın	Elektron çəkmə, konjuge sistemdə elektron sıxlığını azaltmaq.
alkil əvəzediciləri: CH 3 -, C 2 H 5 - və s.; hidroksil, amin: –OH, –NH 2; halogenlər: –Cl, –Br	nitro qrupu: – NO 2 , – SO 3 Н; karbonil - CHO; karboksil: - COOH, nitril: - C≡ N; - CF3

Aromatik HCs (arenalar) molekullarında bir və ya daha çox benzol halqası olan karbohidrogenlərdir.

Aromatik karbohidrogenlərə nümunələr:

Benzol sıralı arenalar (monosiklik arenalar)

Ümumi formula:C n H 2n-6 , n≥6

Aromatik karbohidrogenlərin ən sadə nümayəndəsi benzoldur, onun empirik formulu C 6 H 6-dır.

Benzol molekulunun elektron quruluşu

C n H 2 n -6 monosiklik arenlərin ümumi formulası onların doymamış birləşmələr olduğunu göstərir.

1856-cı ildə alman kimyaçısı A.F. Kekule birləşmiş bağlarla (tək və ikiqat istiqrazlar alternativ) benzol üçün tsiklik düstur təklif etdi - sikloheksatrien-1,3,5:

Benzol molekulunun bu quruluşu benzolun bir çox xüsusiyyətlərini izah etmir:

• benzol üçün əvəzetmə reaksiyaları xarakterikdir, doymamış birləşmələrə xas olan əlavə reaksiyaları deyil. Əlavə reaksiyalar mümkündür, lakin onlar üçün olduğundan daha çətindir;
• benzol olan reaksiyalara girmir keyfiyyət reaksiyaları doymamış karbohidrogenlərə (bromlu su və KMnO 4 məhlulu ilə).

Sonrakı elektron difraksiya tədqiqatları göstərdi ki, bir benzol molekulunda karbon atomları arasındakı bütün bağlar eyni uzunluğa malikdir 0,140 nm (sadə bir atomun uzunluğu arasındakı orta qiymət). C-C əlaqələri 0,154 nm və ikiqat bağ C=C 0,134 nm). Hər bir karbon atomunda bağlar arasındakı bucaq 120°-dir. Molekul müntəzəm düz altıbucaqlıdır.

C 6 H 6 molekulunun quruluşunu izah etmək üçün müasir nəzəriyyə atom orbitallarının hibridləşməsi anlayışından istifadə edir.

Benzoldakı karbon atomları sp 2 hibridləşmə vəziyyətindədir. Hər bir "C" atomu üç σ bağı əmələ gətirir (ikisi karbon atomu, biri isə hidrogen atomu ilə). Bütün σ bağları eyni müstəvidədir:

Hər bir karbon atomunda hibridləşmədə iştirak etməyən bir p-elektron var. Karbon atomlarının hibridləşməmiş p-orbitalları σ-bağların müstəvisinə perpendikulyar müstəvidə yerləşir. Hər bir p-bulud iki qonşu p-buludla üst-üstə düşür və nəticədə tək birləşmiş π-sistemi əmələ gəlir (“Diene” mövzusunda müzakirə olunan 1,3-butadien molekulunda p-elektronların birləşməsinin təsirini xatırlayın. karbohidrogenlər"):

Altı σ bağının tək π sistemi ilə birləşməsinə deyilir aromatik bağ.

Aromatik bir əlaqə ilə bağlanmış altı karbon atomundan ibarət bir halqa adlanır benzol halqası, və ya benzol nüvəsi.

Uyğun olaraq müasir ideyalar benzolun elektron strukturunda C 6 H 6 molekulu aşağıdakı kimi təsvir edilmişdir:

Benzolun fiziki xassələri

Normal şəraitdə benzol rəngsiz mayedir; t o pl = 5,5 o C; t o kip. = 80 təxminən C; xarakterik bir qoxuya malikdir; su ilə qarışmayan, yaxşı həlledici, yüksək zəhərli.

Benzolun kimyəvi xassələri

Aromatik bağ benzolun və digər aromatik karbohidrogenlərin kimyəvi xassələrini müəyyən edir.

6π-elektron sistemi adi iki elektronlu π- bağlarından daha sabitdir. Buna görə də əlavə reaksiyalar aromatik karbohidrogenlər üçün doymamış karbohidrogenlərə nisbətən daha az xarakterikdir. Arenlər üçün ən xarakterik olanı əvəzetmə reaksiyalarıdır.

I. Əvəzetmə reaksiyaları

1.Halogenləşmə

2. Nitrasiya

Reaksiya və turşuların qarışığı ilə aparılır (nitratlama qarışığı):

3. Sulfonasiya

4. Alkilləşmə ("H" atomunun bir alkil qrupu ilə əvəz edilməsi) - Fridel-Crafts reaksiyaları, benzolun homoloqları əmələ gəlir:

Haloalkanların əvəzinə alkenlər istifadə edilə bilər (bir katalizatorun iştirakı ilə - AlCl 3 və ya qeyri-üzvi turşu):

II. Əlavə reaksiyalar

1. Hidrogenləşmə

2. Xlorun əlavə edilməsi

III.Oksidləşmə reaksiyaları

1. Yanma

2C 6 H 6 + 15O 2 → 12CO 2 + 6H 2 O

2. Yox tam oksidləşmə (turşu mühitdə KMnO 4 və ya K 2 Cr 2 O 7). Benzol halqası oksidləşdirici maddələrə davamlıdır. Reaksiya baş vermir.

Benzolun alınması

Sənayedə:

1) neft və kömür emalı;

2) sikloheksanın dehidrogenləşməsi:

3) heksanın dehidrosiklləşməsi (aromatlaşması):

Laboratoriyada:

Benzoy turşusu duzlarının birləşməsi:

Benzol homoloqlarının izomeriyası və nomenklaturası

İstənilən benzol homoloqunun yan zənciri var, yəni. benzol halqasına bağlanmış alkil radikalları. Benzolun ilk homoloqu metil radikalı ilə əlaqəli benzol nüvəsidir:

Toluolun izomerləri yoxdur, çünki benzol halqasındakı bütün mövqelər ekvivalentdir.

Benzolun sonrakı homoloqları üçün bir növ izomerizm mümkündür - yan zəncir izomeriyası, iki növ ola bilər:

1) əvəzedicilərin sayının və quruluşunun izomeriyası;

2) əvəzedicilərin vəziyyətinin izomeriyası.

Toluolun fiziki xassələri

Toluol- xarakterik qoxu olan, suda həll olunmayan, üzvi həlledicilərdə həll olunan rəngsiz maye. Toluol benzoldan daha az zəhərlidir.

Toluolun kimyəvi xassələri

I. Əvəzetmə reaksiyaları

1. Benzol halqasının iştirak etdiyi reaksiyalar

Metilbenzol benzolun iştirak etdiyi bütün əvəzetmə reaksiyalarına daxil olur və eyni zamanda daha yüksək reaktivlik nümayiş etdirir, reaksiyalar daha sürətlə gedir.

Toluol molekulunda olan metil radikalı cinsin əvəzedicisidir, buna görə də benzol nüvəsindəki əvəzetmə reaksiyaları nəticəsində toluolun orto- və para-törəmələri və ya reagentin çoxluğu ilə tri-törəmələr əldə edilir. ümumi düsturla:

a) halogenləşmə

Əlavə xlorlama ilə diklorometilbenzol və triklorometilbenzol əldə edilə bilər:

II. Əlavə reaksiyalar

hidrogenləşmə

III.Oksidləşmə reaksiyaları

1. Yanma
C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O

2. Tamamlanmamış oksidləşmə

Benzoldan fərqli olaraq, onun homoloqları bəzi oksidləşdirici maddələrlə oksidləşir; bu halda yan zəncir oksidləşməyə məruz qalır, toluolda isə metil qrupu. MnO 2 kimi yumşaq oksidləşdirici maddələr onu bir aldehid qrupuna oksidləşdirir, daha güclü oksidləşdirici maddələr (KMnO 4) bir turşuya əlavə oksidləşməyə səbəb olur:

Bir yan zəncirli benzolun hər hansı homoloqu KMnO4 kimi güclü oksidləşdirici maddə ilə benzoy turşusuna oksidləşir, yəni. onun ayrılmış hissəsinin CO 2-ə oksidləşməsi ilə yan zəncirdə bir qırılma var; misal üçün:

Bir neçə yan zəncir olduqda, onların hər biri bir karboksil qrupuna qədər oksidləşir və nəticədə çoxəsaslı turşular əmələ gəlir, məsələn:

Toluolun alınması:

Sənayedə:

1) neft və kömür emalı;

2) metilsikloheksanın dehidrogenləşməsi:

3) heptanın dehidrosiklləşməsi:

Laboratoriyada:

1) Friedel-Crafts alkilasiyası;

2) Wurtz-Fittig reaksiyası(natriumun halobenzol və haloalkan qarışığı ilə reaksiyası).

TƏrif

Benzol(sikloheksatrien - 1,3,5) - üzvi maddələr, bir sıra aromatik karbohidrogenlərin ən sadə nümayəndəsi.

Formula - C 6 H 6 (struktur formulu - şək. 1). Molekulyar çəki - 78, 11.

düyü. 1. Benzolun struktur və fəza düsturları.

Benzol molekulundakı altı karbon atomunun hamısı sp 2 hibrid vəziyyətindədir. Hər bir karbon atomu eyni müstəvidə yerləşən digər iki karbon atomu və bir hidrogen atomu ilə 3σ bağı əmələ gətirir. Altı karbon atomu müntəzəm altıbucaqlı (benzol molekulunun σ-skeleti) əmələ gətirir. Hər bir karbon atomunda bir elektron olan bir hibridləşməmiş p-orbital var. Altı p-elektron tək π-elektron buludunu (aromatik sistem) əmələ gətirir, bu da altı üzvlü dövrənin içərisində dairə kimi təsvir edilir. Benzoldan alınan karbohidrogen radikalına C 6 H 5 - - fenil (Ph-) deyilir.

Benzolun kimyəvi xassələri

Benzol elektrofilik mexanizmə uyğun olaraq gedən əvəzetmə reaksiyaları ilə xarakterizə olunur:

- halogenləşmə (benzol katalizatorların iştirakı ilə xlor və brom ilə qarşılıqlı təsir göstərir - susuz AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)

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

- nitrasiya (benzol nitratlayıcı qarışığı ilə asanlıqla reaksiya verir - konsentratlaşdırılmış azot və sulfat turşularının qarışığı)

- alkenlərlə alkilləşmə

C 6 H 6 + CH 2 \u003d CH-CH 3 → C 6 H 5 -CH (CH 3) 2;

Benzolun əlavə reaksiyaları aromatik sistemin məhvinə gətirib çıxarır və yalnız sərt şəraitdə davam edir:

- hidrogenləşmə (reaksiya qızdırıldıqda gedir, katalizator Pt-dir)

- xlorun əlavə edilməsi (UV radiasiyasının təsiri altında bərk bir məhsulun əmələ gəlməsi ilə baş verir - heksaxlorosikloheksan (heksaxloran) - C 6 H 6 Cl 6)

Hər hansı bir üzvi birləşmə kimi, benzol reaksiya məhsulları kimi karbon qazı və suyun əmələ gəlməsi ilə yanma reaksiyasına girir (dumanlı alovla yanır):

2C 6 H 6 + 15O 2 → 12CO 2 + 6H 2 O.

Benzolun fiziki xassələri

Benzol rəngsiz mayedir, lakin xüsusi kəskin qoxuya malikdir. Su ilə azeotrop qarışıq əmələ gətirir, efirlər, benzin və müxtəlif üzvi həlledicilərlə yaxşı qarışır. Qaynama temperaturu - 80.1C, ərimə temperaturu - 5.5C. Zəhərli, kanserogen (yəni xərçəngin inkişafına kömək edir).

Benzolun alınması və istifadəsi

Benzolun alınmasının əsas üsulları:

— heksanın dehidrosiklləşməsi (katalizatorlar - Pt, Cr 3 O 2)

CH 3 -(CH 2) 4 -CH 3 → C 6 H 6 + 4H 2;

- sikloheksanın dehidrogenləşməsi (reaksiya qızdırıldıqda gedir, katalizator Pt-dir)

C 6 H 12 → C 6 H 6 + 4H 2;

– asetilenin trimerləşməsi (reaksiya 600C-yə qədər qızdırıldıqda gedir, katalizator aktivləşdirilmiş karbondur)

3HC≡CH → C 6 H 6 .

Benzol homoloqların (etilbenzol, kumen), sikloheksan, nitrobenzol, xlorbenzol və digər maddələrin istehsalı üçün xammal kimi xidmət edir. Əvvəllər benzinin oktan sayını artırmaq üçün benzinə əlavə kimi istifadə olunurdusa, indi yüksək toksikliyinə görə yanacağın tərkibindəki benzolun tərkibi ciddi şəkildə tənzimlənir. Bəzən benzol həlledici kimi istifadə olunur.

Problemin həlli nümunələri

NÜMUNƏ 1

Tapşırıq

Aşağıdakı çevrilmələri həyata keçirə biləcəyiniz tənlikləri yazın: CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl.

Həll

Metandan asetileni almaq üçün aşağıdakı reaksiyadan istifadə olunur: 2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2 (t = 1400C). Asetilendən benzolun alınması, qızdırıldıqda (t = 600C) və aktivləşdirilmiş karbonun iştirakı ilə baş verən asetilenin trimerləşməsi reaksiyası ilə mümkündür: 3C 2 H 2 → C 6 H 6. Bir məhsul kimi xlorbenzol əldə etmək üçün benzolun xlorlama reaksiyası dəmir (III) xloridin iştirakı ilə aparılır: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.

NÜMUNƏ 2

Tapşırıq	Dəmir (III) xloridin iştirakı ilə 39 q benzolun üzərinə 1 mol brom suyu əlavə edildi. Bu, hansı miqdarda maddənin və neçə qram məhsulun alınması ilə nəticələndi?
Həll	Dəmir (III) xloridin iştirakı ilə benzolun bromlaşması reaksiyasının tənliyini yazaq: C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr. Reaksiya məhsulları bromobenzol və hidrogen bromiddir. Cədvəldən istifadə edərək hesablanmış benzolun molar kütləsi kimyəvi elementlər DI. Mendeleyev - 78 q/mol. Benzolun miqdarını tapın: n(C 6 H 6) = m (C 6 H 6) / M (C 6 H 6); n(C 6 H 6) = 39/78 = 0,5 mol. Problemin şərtinə görə benzol 1 mol bromla reaksiyaya girdi. Nəticədə, benzol azdır və benzol üçün əlavə hesablamalar aparılacaqdır. Reaksiya tənliyinə görə n (C 6 H 6): n (C 6 H 5 Br) : n (HBr) \u003d 1: 1: 1, buna görə də n (C 6 H 6) \u003d n (C 6 H 5) Br) \u003d: n(HBr) = 0,5 mol. Sonra bromobenzol və hidrogen bromidin kütlələri bərabər olacaq: m (C 6 H 5 Br) = n (C 6 H 5 Br) × M (C 6 H 5 Br); m(HBr) = n(HBr)×M(HBr). D.I.-nin kimyəvi elementləri cədvəlindən istifadə etməklə hesablanmış bromobenzol və hidrogen bromidin molyar kütlələri. Mendeleyev - müvafiq olaraq 157 və 81 q/mol. m (C 6 H 5 Br) = 0,5 × 157 = 78,5 q; m(HBr) = 0,5 x 81 = 40,5 q.
Cavab verin	Reaksiya məhsulları bromobenzol və hidrogen bromiddir. Bromobenzol və hidrogen bromidin kütlələri müvafiq olaraq 78,5 və 40,5 q-dır.

Birinci qrup reaksiyalar əvəzetmə reaksiyalarıdır. Dedik ki, arenlərin molekulyar strukturunda çoxsaylı bağlar yoxdur, lakin çox sabit olan və benzol halqasına əlavə güc verən altı elektrondan ibarət birləşmiş sistemdən ibarətdir. Buna görə də, kimyəvi reaksiyalarda, ilk növbədə, benzol halqasının məhv edilməsi deyil, hidrogen atomlarının əvəzlənməsi baş verir.

Alkanlar haqqında danışarkən biz artıq əvəzetmə reaksiyaları ilə qarşılaşmışıq, lakin onlar üçün bu reaksiyalar radikal mexanizmlə gedirdi, arenlər isə əvəzetmə reaksiyalarının ion mexanizmi ilə xarakterizə olunur.

Birinci kimyəvi xassə - halogenləşmə. Bir hidrogen atomunun bir halogen atomu ilə əvəz edilməsi - xlor və ya brom.

Reaksiya qızdırıldıqda və həmişə katalizatorun iştirakı ilə davam edir. Xlor vəziyyətində, alüminium xlorid və ya dəmir xlorid üç ola bilər. Katalizator halogen molekulunu qütbləşdirir, nəticədə heterolitik bağ qırılır və ionlar əldə edilir.

Müsbət yüklü xlorid ionu benzolla reaksiya verir.

Reaksiya bromla baş verərsə, o zaman dəmir tribromid və ya alüminium bromid katalizator rolunu oynayır.

Qeyd etmək lazımdır ki, reaksiya bromlu su ilə deyil, molekulyar bromla baş verir. Benzol bromlu su ilə reaksiya vermir.

Benzol homoloqlarının halogenləşməsinin özünəməxsus xüsusiyyətləri vardır. Toluol molekulunda metil qrupu halqada əvəzlənməni asanlaşdırır, reaktivlik artır və reaksiya daha yumşaq şəraitdə, yəni artıq otaq temperaturunda davam edir.

Qeyd etmək lazımdır ki, əvəzləmə həmişə orto və para mövqelərində baş verir, buna görə də izomerlərin qarışığı alınır.

İkinci xassə - benzolun nitrasiyası, benzol halqasına nitro qrupunun daxil edilməsi.

Acı badam qoxusu olan ağır sarımtıl maye əmələ gəlir - nitrobenzol, buna görə də reaksiya benzol üçün keyfiyyətli ola bilər. Nitrasyon üçün konsentratlı azot və sulfat turşularının nitratlayıcı qarışığı istifadə olunur. Reaksiya qızdırma yolu ilə həyata keçirilir.

Nəzərinizə çatdırım ki, Konovalov reaksiyasında alkanların nitrasiyası üçün sulfat turşusu əlavə edilmədən seyreltilmiş azot turşusu istifadə edilmişdir.

Toluolun nitrləşdirilməsində, eləcə də halogenləşmədə orto- və paraizomerlərin qarışığı əmələ gəlir.

üçüncü xassə - benzolun haloalkanlarla alkilləşməsi.

Bu reaksiya karbohidrogen radikalının benzol halqasına daxil edilməsinə imkan verir və benzol homoloqlarının alınması üsulu hesab edilə bilər. Alüminium xlorid haloalkan molekulunun ionlara parçalanmasını təşviq edən katalizator kimi istifadə olunur. Həm də istilik lazımdır.

Dördüncü xassə - benzolun alkenlərlə alkilləşməsi.

Bu yolla, məsələn, kumen və ya etilbenzol əldə edilə bilər. Katalizator alüminium xloriddir.

2. Benzolun əlavə edilməsi reaksiyaları

İkinci qrup reaksiyalar əlavə reaksiyalardır. Bu reaksiyaların xarakterik olmadığını, lakin pi-elektron buludunun məhv edilməsi və altı siqma bağının meydana gəlməsi ilə kifayət qədər sərt şəraitdə mümkün olduğunu söylədik.

Beşinciümumi siyahıda mülkiyyət - hidrogenləşmə, hidrogenin əlavə edilməsi.

Temperatur, təzyiq, katalizator nikel və ya platin. Toluol da eyni şəkildə reaksiya verə bilir.

altıncı xüsusiyyət - xlorlama. Nəzərə alın ki, biz xüsusi olaraq xlorla qarşılıqlı təsirdən danışırıq, çünki brom bu reaksiyaya girmir.

Reaksiya sərt ultrabənövşəyi şüalanma altında davam edir. Heksaxloran üçün başqa bir ad olan heksaxlorosikloheksan, bərk maddə əmələ gəlir.

Benzol üçün bunu xatırlamaq vacibdir mümkün deyil hidrogen halidlərinin əlavə reaksiyaları (hidrohalogenləşmə) və suyun əlavə edilməsi (hidrasiya).

3. Benzol homoloqlarının yan zəncirində əvəzlənmə

Üçüncü qrup reaksiyalar yalnız benzol homoloqlarına aiddir - bu, yan zəncirdə bir əvəzetmədir.

yeddinciümumi siyahıdakı bir xüsusiyyət, yan zəncirdəki alfa karbon atomunda halogenləşmədir.

Reaksiya qızdırıldıqda və ya şüalandıqda və həmişə yalnız alfa karbonda baş verir. Halojenləşmə davam etdikcə ikinci halogen atomu alfa mövqeyinə qayıdacaq.

4. Benzol homoloqlarının oksidləşməsi

Dördüncü qrup reaksiyalar oksidləşmədir.

Benzol həlqəsi çox güclüdür, ona görə də benzol oksidləşmir kalium permanganat - məhlulunun rəngini dəyişmir. Bunu xatırlamaq çox vacibdir.

Digər tərəfdən, benzol homoloqları qızdırıldıqda kalium permanganatın turşulaşdırılmış məhlulu ilə oksidləşirlər. Və bu, səkkizinci kimyəvi xüsusiyyətdir.

Benzoik turşusu ortaya çıxır. Məhlulun rəngsizləşməsi müşahidə olunur. Bu zaman əvəzedicinin karbon zənciri nə qədər uzun olsa da, həmişə birinci karbon atomundan sonra qırılır və alfa atomu benzoy turşusunun əmələ gəlməsi ilə karboksil qrupuna oksidləşir. Molekulun qalan hissəsi müvafiq turşuya və ya yalnız bir karbon atomudursa, karbon qazına oksidləşir.

Benzol homoloqunun aromatik halqada birdən çox karbohidrogen əvəzedicisi varsa, oksidləşmə eyni qaydalara uyğun olaraq baş verir - alfa vəziyyətində olan karbon oksidləşir.

Bu misalda ftal turşusu adlanan iki əsaslı aromatik turşu əldə edilir.

Xüsusi bir şəkildə kükürd turşusunun iştirakı ilə kumen, izopropilbenzolun atmosfer oksigeni ilə oksidləşməsini qeyd edirəm.

Bu, fenol istehsalı üçün kumen adlanan üsuldur. Bir qayda olaraq, fenol istehsalı ilə bağlı məsələlərdə bu reaksiya ilə məşğul olmaq lazımdır. Bu sənaye üsuludur.

doqquzuncuəmlak - yanma, oksigenlə tam oksidləşmə. Benzol və onun homoloqları karbon qazına və suya çevrilir.

Benzolun yanması tənliyini ümumi formada yazaq.

Kütlənin saxlanması qanununa görə, sağda nə qədər atom varsa, solda da o qədər atom olmalıdır. Çünki, kimyəvi reaksiyalarda atomlar heç yerə getmir, sadəcə olaraq, aralarındakı bağların sırası dəyişir. Beləliklə, bir aren molekulunda karbon atomu olduğu qədər çox karbon qazı molekulu olacaq, çünki molekulda bir karbon atomu var. Bu n CO 2 molekuludur. Hidrogen atomlarının yarısı qədər su molekulu olacaq, yəni (2n-6) / 2, bu da n-3 deməkdir.

Solda və sağda eyni sayda oksigen atomu var. Sağda, karbon qazından 2n var, çünki hər bir molekulda iki oksigen atomu, üstəgəl sudan n-3, cəmi 3n-3 var. Solda eyni sayda oksigen atomu var - 3n-3, yəni molekulların yarısı qədərdir, çünki molekulda iki atom var. Yəni (3n-3)/2 oksigen molekulu.

Beləliklə, biz ümumi formada benzol homoloqlarının yanması tənliyini tərtib etdik.

PRTSVSH (F) FGBOU VPO

“Yanğın Təhlükəsizliyi” kafedrası

Test

“Yanma və partlayışlar nəzəriyyəsi” fənni üzrə

Tapşırıq nömrəsi 1

Benzol buxarının tam yanması üçün lazım olan xüsusi nəzəri kəmiyyətləri və havanın həcmini müəyyən edin. Havanın yerləşdiyi şərtlər temperatur Tv və təzyiq Pv, benzol buxarı - temperatur Tg və təzyiq Pg ilə xarakterizə olunur. Hesablama nəticələrini aşağıdakı vahidlərlə ifadə edin: ; ;;;

İlkin məlumatlar (N - qrup nömrəsi, n - tələbələrin siyahısına görə nömrə:

TV=300+(-1) N *2*N-(-1) n *0.2*n= 277.6 K

Pv \u003d?10 3 \u003d 95900 Pa;

Тg=300?(?1) N?2?N?(?1) n?0.2?n= 321.6 K;

Pr \u003d? 10 3 \u003d 79400 Pa.

С6Н6+7,5О2+7,5?3,76N2=6CO2+3pO+7,5?3,76N2+Qp (1),

burada Qp - istilik kimyəvi reaksiya. From verilmiş tənlik benzol və molekulyar oksigenin stoxiometrik əmsallarını təyin etmək mümkündür: Vg = 1, V0 = 7,5

2. Havanın xüsusi nəzəri miqdarı - bir kilomol benzolun tam yanması üçün lazım olan kilomol havanın sayı düsturla hesablanır:

burada 4.76 oksigen vahidi olan havanın miqdarıdır, \u003d molekulyar oksigen (Vo) və benzolun (Vg) stokiometrik əmsallarının nisbətidir.

(d) bəndində Vo və Vg dəyərlərini əvəz edərək əldə edirik:

3. Bir kilomol benzolun tam yanması üçün tələb olunan havanın həcmi aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

temperaturda bir kilomol havanın həcmi Tv və təzyiq Pv. Dəyər formula ilə hesablanır

burada 22,4 normal şəraitdə qazın molyar həcmi, Po = 101325 Pa normal təzyiq, To = 273 K normal temperaturdur.

(5)-də Tv, To, Pv, Po sözlərini əvəz edərək əldə edirik

Xüsusi nəzəri hava həcmi (4) düsturla hesablanır:

4. Qazlı yanacağın vahid həcminin tam yanması üçün tələb olunan havanın həcmi aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

burada bir kilomol yanacağın həcmi - Tg temperaturda və Pg təzyiqində benzol buxarıdır. Bunu nəzərə alaraq

və (8) və (5) bəndlərini (7) əvəz edərək, xüsusi nəzəri hava həcmi üçün aşağıdakı ifadəni əldə edirik:

Yanma prosesinin bu parametrinin dəyərini hesablayırıq:

Bir kiloqram benzolun tam yanması üçün tələb olunan havanın həcmi aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

burada - yanacağın molyar kütləsi kiloqramla ifadə edilən bir kilomol benzolun kütləsidir. Benzolun molar kütləsi ədədi olaraq onun molekulyar çəkisinə bərabərdir, bu düsturla tapılır:

Ac?nc + An?nn, UiAi?ni (11)

burada Ac və An karbon və hidrogenin atom çəkiləri, nc və nn benzol molekulundakı karbon atomlarının sayıdır. Ac = 12, nc = 6, An = 1, nn = 6 dəyərlərini əvəz edərək, əldə edirik:

N-nin dəyərlərini düstura (10) daxil etməklə əvəz etməklə havanın xüsusi nəzəri həcmini tapırıq:

Hesablama nəticəsi:

Tapşırıq nömrəsi 2

Yanma məhsullarının artıq hava c, temperatur Tp və təzyiq Pp, benzol buxarının temperaturu Tg və təzyiq Pg əmsalı məlumdursa, benzol yanma məhsullarının xüsusi nəzəri kəmiyyətini, həcmini və tərkibini müəyyən edin. Hesablama nəticələrini mol fraksiyaları (faizlə) və aşağıdakı vahidlərlə ifadə edin: ; ;;

İlkin məlumatlar:

c=1,5+(?1) N?0,1?N?(?1) n?0,01?n = 0,2;

Rp \u003d?10 3 \u003d 68400 Pa;

Tp=1600?(?1) N?20?N?(?1) n?2?n = 1816 K;

Тg=273?(?1) N?2?N+(?1) n?0.2?n = 295.4 K;

Rg \u003d?10 3 \u003d 111600 Pa;

məhlul (N=11, n=2).

1. Benzolun havada yanması reaksiyasının stexiometrik tənliyini yazırıq:

C 6 H 6 +7.5O 2 +7.5? 3.76N 2 \u003d 6CO 2 + 3H 2 O + 7.5? 3.76N 2 + Qp, (1)

burada Qp kimyəvi reaksiyanın istiliyidir. Bu tənlikdən aşağıdakı stoxiometrik əmsalları təyin edirik:

V CO2 \u003d 6, V pO \u003d 3, V C6H6 \u003d 1, V O2 \u003d 7,5, V N2 \u003d 7,5? 3,76

2. Bir kilomol yanacağın təxmini yanma məhsullarının miqdarını təyin edin:

Yanma məhsullarının və yanacağın stokiometrik əmsallarının dəyərlərini (2) əvəz edərək, əldə edirik:

3. Havanın xüsusi nəzəri miqdarı - bir kilomol yanacağın tam yanması üçün lazım olan kilomol havanın sayını düsturla müəyyən edirik:

Burada 4,76 oksigen vahidi olan havanın miqdarıdır,

Molekulyar oksigen və benzolun stoxiometrik əmsallarının nisbəti.

(4) bəndində V O2 =7.5 və V C6H6 =1 dəyərlərini əvəz edərək əldə edirik:

4. 1 Kmol yanacağın üzərinə düşən artıq hava miqdarı aşağıdakı ifadə ilə müəyyən edilir:

benzol buxarının yanma havası

Bu ifadədə dəyərləri əvəz etməklə

37,7(0,2-1)=30,16(7)

5. Yanacaq maddəsinin vahid miqdarına düşən yanma məhsullarının ümumi miqdarı cəmi ilə müəyyən edilir:

Dəyərləri əvəz etdikdən sonra alırıq:

6. Yanma məhsullarının faizlə ifadə olunan mol fraksiyaları aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

Yanma məhsullarında azot və oksigenin mol fraksiyaları üçün (9) düsturlarında 0,79 və 0,21 bu maddələrin havadakı mol fraksiyalarıdır, onların artıqlığı azotun nisbətinin artmasına və oksigenin görünüşünə səbəb olur. yanma məhsullarında.

7. Xüsusi həcmləri və yanma məhsullarını müəyyən etmək üçün onların molyar həcmini - məhsulların yerləşdiyi şəraitdə bir kilomol qazın həcmini hesablamaq lazımdır:

burada 22,4 normal şəraitdə bir kilomol qazın həcmidir, T 0 \u003d 273K - normal temperatur, Po \u003d 101325 Pa - normal təzyiq.

(10) bəndində Po, To dəyərlərini əvəz etməklə, əldə edirik:

Artıq hava istisna olmaqla, bir kiloqram yanacağın yanması zamanı əmələ gələn məhsulların həcmi aşağıdakı kimi hesablanır:

burada - yanacağın molyar kütləsi kiloqramla ifadə edilən bir kilomol benzolun kütləsidir. Benzolun molyar kütləsi düsturla tapılır:

burada Ac və An karbonun (12) və hidrogenin (1) atom çəkiləridir, n ​​c və n n benzol molekullarında karbon (6) və hidrogen (6) atomlarının sayıdır (C 6 H 6).

Qiymətləri əvəz edərək (12) əldə edirik

1 kiloqram yanacaq üçün artıq hava həcmi aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

burada yanma məhsullarının bir hissəsi olan bir kilomol artıq havanın həcmidir. Həddindən artıq havanın temperaturu və təzyiqi yanma məhsullarının temperaturu və təzyiqinə uyğun gəldiyi üçün \u003d \u003d 220.7.

Bu dəyəri, eləcə də (14)-də əvəz edərək, əldə edirik:

Yanacağın tam yanması məhsullarının xüsusi həcmini hesablamaq üçün, benzol buxarının təzyiqdə Tg temperaturu olduğunu güman edirik:

burada Tg temperaturda və Pg təzyiqində bir kilomol benzol buxarının həcmidir. Yanacağın molar həcmi düsturla hesablanır:

Alınan dəyəri və (17)-dəki bu cür dəyərləri əvəz edərək, əldə edirik:

Bir kubmetr benzol buxarında havanın artıq həcmi aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

(20) dəyərlərində əvəzetmə \u003d 30.16 , \u003d və

aşağıdakı nəticəni verir:

Artıq hava nəzərə alınmaqla yanma məhsullarının ümumi xüsusi həcmi cəmi ilə müəyyən edilir

Hesablama nəticəsi:

X CO2 \u003d%; X H2O \u003d 4,4%; X N2 =%; X O2 \u003d 11,7%

Oxşar Sənədlər

Nitrobenzol C6H5NO2 və karbon disulfidin CS2 yanma əmsalının hesablanması. Propil asetatın havada yanma reaksiyasının tənliyi. Yanan qazın yanması zamanı havanın və yanma məhsullarının həcminin hesablanması. V.Blinovun düsturuna əsasən toluolun alovlanma temperaturunun təyini.

test, 04/08/2017 əlavə edildi


Maddənin yanması zamanı əmələ gələn hava və yanma məhsullarının həcminin hesablanması. Etilen qlikolun havada yanma reaksiyasının tənliyi. Yanan qazların qarışığının yanması. Stokiometrik qarışıq üçün adiabatik yanma temperaturunun hesablanması. propanolun yanması.

test, 10/17/2012 əlavə edildi


Yanmanın növü və onun əsas parametrləri. Yanacağın və oksidləşdiricinin yanma məhsullarına kimyəvi çevrilməsi. Yanma reaksiyasının material və istilik balansının tənlikləri. Artıq hava əmsalının yanma məhsullarının tərkibinə və yanma temperaturuna təsiri.

test, 01/17/2013 əlavə edildi


Yanan maddənin vahid kütləsinin tam yanması üçün tələb olunan havanın həcminin müəyyən edilməsi. Yanan bir maddənin vahid kütləsinin yanma məhsullarının tərkibi. Qaz, buxar, toz-hava qarışıqlarının alovun yayılmasının hədləri. Partlayıcı parçalanma təzyiqi.

kurs işi, 23/12/2013 əlavə edildi


Yanğınların və partlayışların baş verməsinin qarşısını almaq üçün tədbirlərin işlənib hazırlanması, onların inkişafı və söndürülməsi üçün şəraitin qiymətləndirilməsi. Tükənmişlik dərəcəsi anlayışı, onun tərifi üsulu. Yanma reaksiya tənliyinin tərtibi proseduru. Alovlanma üçün lazım olan havanın həcminin hesablanması.

kurs işi, 07/10/2014 əlavə edildi


Qazın tam yanması məhsullarının tərkibinin təyini. Sabit həcmdə və sabit təzyiqdə qaz qarışığının adiabatik yanma temperaturunun hesablanması. Təbii qazın öz-özünə alışmasının kinetik reaksiya sabitləri. Qaz qarışığının alovlanma həddi.

kurs işi, 02/19/2014 əlavə edildi


Benzolun propilenlə alkilləşdirilməsinin sənaye üsullarının xarakteristikası. Kimya texnologiyasında benzolun olefinlərlə alkilləşməsinin prinsipləri. Benzol alkilasiyası üçün texnoloji qurğuların layihələndirilməsi problemləri. İstehsal prosesinin texnologiyasının təsviri.

dissertasiya, 11/15/2010 əlavə edildi


Yanma güclü oksidləşmə prosesidir. Yanma növləri: alovla yanma və yanma. Xüsusi bir yanma halı kimi partlayış. Alovun elektrik xüsusiyyətləri. Yanacağın natamam yanması nəticəsində yanma məhsullarının müxtəlifliyi. Dumanın su vasitəsilə süzülməsi.

elmi iş, 29/07/2009 əlavə edildi


Müəyyən bir miqdarda propanın tam yanması üçün tələb olunan havanın həcminin müəyyən edilməsi. Hess qanununun nəticələrindən istifadə edərək entalpiyanın, entropiyanın və Gibbs enerjisinin dəyişməsinin hesablanması. Tərif molar kütlələr oksidləşdirici və reduksiyaedici maddənin ekvivalentləri.

test, 02/08/2012 əlavə edildi


Absorbent yağın sərfinin, uducudan çıxan uducu yağda benzolun konsentrasiyasının təyini üsulları. Qablaşdırılmış absorberin diametrinin və hündürlüyünün hesablanması. Sütun kubunda tələb olunan qızdırıcı səthin və qızdırıcı buxarın sərfinin təyini.