fenolis, organinės kilmės cheminė medžiaga, priklauso aromatinių angliavandenilių grupei.
1842 m. prancūzų ekologas Auguste'as Laurent'as sugebėjo išvesti fenolio (C6H5OH) formulę, susidedančią iš benzeno žiedo ir OH hidroksi grupės. Fenolis turi keletą pavadinimų, vartojamų tiek mokslinėje literatūroje, tiek šnekamojoje kalboje, ir atsirado dėl šios medžiagos sudėties. Taigi fenolis dažnai vadinamas oksibenzenas arba karbolio rūgštis .
Fenolis yra nuodingas. Dulkės ir fenolio tirpalas dirgina akių gleivinę, kvėpavimo takai, oda. Pasižymi silpnai rūgštinėmis savybėmis, veikiant šarmams, susidaro druskos – fenolatai. Veikiant bromui susidaro tribromfenolis, kuris naudojamas antiseptikui – kseroformui gaminti. Benzeno žiedas ir OH grupė, sujungti į fenolio molekulę, veikia vienas kitą, žymiai padidindami vienas kito reaktyvumą. Ypač svarbios yra fenolių kondensacijos reakcijos su aldehidais ir ketonais, dėl kurių susidaro polimeriniai produktai.
Fizinės fenolio savybės
Cheminės fenolio savybės
Fenolis yra kristalinė medžiaga baltas, būdingo aštraus salsvai saldaus kvapo, kuris sąveikaujant su oru lengvai oksiduojasi, pirmiausia įgaudamas rausvą, o po kurio laiko sodriai rudą spalvą. Fenolio ypatybė yra puikus jo tirpumas ne tik vandenyje, bet ir alkoholyje, šarminėse terpėse, benzene ir acetone. Be to, fenolis turi labai žemą lydymosi temperatūrą ir lengvai virsta skysta būsena esant +42°C temperatūrai, taip pat pasižymi silpnomis rūgštinėmis savybėmis. Todėl, sąveikaudamas su šarmais, fenolis sudaro druskas, vadinamas fenoliatais.
Priklausomai nuo gamybos technologijos ir paskirties, fenolis gaminamas trijų rūšių: A, B ir C pagal GOST 23519-93. Žemiau pateikiamos jo techninės charakteristikos.
Techninės fenolio charakteristikos pagal GOST 23519-93
|
Rodiklio pavadinimas |
Reikšmė | ||
| A klasė | Prekės ženklas B | Prekės ženklas B | |
| Išvaizda | Baltas kristalinis medžiaga |
Balta kristalinė checheskoe in-in. Leidžiama rausvos arba gelsvas atspalvis |
|
| Kristalizacijos temperatūra, °C, ne žemesnė | 40,7 | 40,6 | 40,4 |
| Nelakiojo likučio masės dalis, %, ne daugiau | 0,001 | 0,008 | 0,01 |
| Vandeninio fenolio tirpalo optinis tankis (8,3 g A klasės, 8,0 g B klasės, 5,0 g B klasės 100 cm3 vandens) 20 °C temperatūroje, ne daugiau |
0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Sulfoninto fenolio optinis tankis, ne daugiau | 0,05 | Jie nestandartizuoja | |
| Fenolio lydalo platinos-kobalto spalva skalė, Hazen vienetai: |
|||
| iš gamintojo, ne daugiau | 5 | Jie nestandartizuoja | |
| iš vartotojo: | |||
| transportavimo vamzdynu metu ir viduje nerūdijančio plieno talpyklos, ne daugiau |
10 | Tas pats | |
| gabenant anglinio plieno talpyklose plieno ir cinkuoto, ne daugiau |
20 | >> | |
| Vandens masės dalis, %, ne daugiau | 0,03 | Jie nestandartizuoja | |
| Bendrų organinių priemaišų masės dalis, %, ne daugiau | 0,01 | Jie nestandartizuoja | |
| įskaitant mezilo oksidą, %, ne daugiau | 0,0015 | 0,004 | Jie nestandartizuoja |
| kiekis -metilstireno ir izopropilbenzeno (kumeno),%, ne daugiau | Jie nestandartizuoja | 0,01 | Tas pats |
Fenolio gamybos būdai
Gryna fenolio nėra gamtoje, tai yra dirbtinis produktas. organinė chemija. Šiuo metu yra trys pagrindiniai fenolio gamybos pramoniniais kiekiais būdai. Pagrindinę jo produkcijos dalį sudaro vadinamasis cumpolinis metodas, kurio metu aromatinis organinis junginys izopropilbenzenas oksiduojamas oru. Dėl cheminės reakcijos gaunamas kumpolio hidroperoksidas, kuris, sąveikaujant su sieros rūgštimi, suyra į acetoną, o po to kristalinių nuosėdų pavidalu nusodinamas fenolis. Gamybai naudojamas ir metilbenzenas (toluenas), kuriam oksiduojant susidaro ši cheminė medžiaga ir benzenkarboksirūgštis. Be to, kai kuriose pramonės šakose, pavyzdžiui, metalurginio kokso gamyboje, iš akmens anglių dervos išsiskiria fenolis. Tačiau šis gamybos būdas yra nuostolingas dėl padidėjusio energijos intensyvumo. Tarp naujausių chemijos pramonės laimėjimų yra fenolio gamyba benzeno ir acto rūgšties reakcijos būdu, taip pat oksidacinis benzeno chlorinimas.
Pirmą kartą pramoniniais kiekiais fenolį pagamino Vokietijos įmonė BASF 1899 m., sulfonindama benzeną sieros rūgštimi. Jos gamybos technologija buvo tokia, kad sulfonrūgštis vėliau buvo lydoma šarminiu būdu, todėl susidarė fenolis. Šis metodas buvo naudojamas daugiau nei 100 metų, tačiau XX amžiaus antroje pusėje chemijos pramonės įmonės buvo priverstos jo atsisakyti dėl didžiulio kiekio natrio sulfito atliekų, kurios buvo organinės fenolio sintezės produktas. .
XX amžiaus pirmoje pusėje amerikiečių kompanija Dow Chemical pristatė kitą fenolio gamybos būdą – chloruojant benzeną, kuris buvo vadinamas „Raschig procesu“. Metodas pasirodė gana efektyvus, nes susidariusios medžiagos savitasis svoris siekė 85%. Vėliau ta pati įmonė pristatė metilbenzleno oksidacijos metodą, po kurio seka benzenkarboksirūgšties skaidymas, tačiau dėl problemiško katalizatoriaus dezaktyvavimo šiandien jį naudoja apie 3-4% chemijos pramonės įmonių.
Veiksmingiausias yra kumpolinis fenolio gamybos metodas, kurį sukūrė sovietų chemikas Piotras Sergejevas ir pradėtas gaminti 1942 m. Pirmoji kumpolo gamykla, pastatyta 1949 m. Dzeržinsko mieste, Gorkio srityje, galėjo patenkinti trečdalį SSRS fenolio poreikio.
Fenolio taikymo sritis
Iš pradžių fenolis buvo naudojamas įvairių rūšių dažams gaminti, nes oksidacijos metu jis keičia spalvą nuo šviesiai rožinės iki rudos. Ši cheminė medžiaga randama daugelyje sintetinių dažų tipų. Be to, fenolio savybė sunaikinti bakterijas ir mikroorganizmus buvo pritaikyta rauginimo pramonėje rauginant gyvūnų odas. Vėliau fenolis sėkmingai pradėtas naudoti medicinoje kaip viena iš chirurginių instrumentų ir patalpų dezinfekcijos ir dezinfekcijos priemonių, o kaip 1,4 procento vandeninis tirpalas – kaip analgetikas ir antiseptikas vidaus ir išorės reikmėms. Be to, salicilo rūgšties fenolis yra aspirino pagrindas, o jo darinys para-aminosalicilo rūgštis vartojamas tuberkulioze sergantiems pacientams gydyti. Fenolis taip pat yra stipraus vidurius laisvinančio vaisto purgena dalis.
Šiuo metu pagrindinė fenolio paskirtis yra chemijos pramonė, kur iš šios medžiagos gaminami plastikai, fenolio-formaldehidinės dervos, dirbtiniai pluoštai, tokie kaip nailonas ir nailonas, taip pat įvairūs antioksidantai. Be to, fenolis naudojamas plastifikatorių, aliejaus priedų gamyboje, yra vienas iš augalų apsaugos produktų komponentų. Fenolis taip pat aktyviai naudojamas genų inžinerijoje ir molekulinėje biologijoje, kaip priemonė DNR molekulėms valyti ir izoliuoti.
Kenksmingos fenolio savybės
Beveik iš karto po fenolio gavimo mokslininkai nustatė, kad ši cheminė medžiaga turi ne tik naudingų savybių, kuri leidžia jį naudoti įvairiose srityse mokslas ir gamyba, bet taip pat yra stiprus nuodas. Taigi trumpalaikis fenolio garų įkvėpimas gali sukelti nosiaryklės sudirginimą, kvėpavimo takų nudegimus ir vėliau mirtiną plaučių edemą. Kai fenolio tirpalas liečiasi su oda, susidaro cheminiai nudegimai, kurie vėliau virsta opomis. Jei tirpalu apdorojama daugiau nei 25 procentai odos, tai gali sukelti mirtį. Fenolio patekimas į organizmą iš geriamas vanduo, sukelia pepsinių opų atsiradimą, raumenų atrofiją, sutrikusią judesių koordinaciją ir kraujavimą. Be to, mokslininkai nustatė, kad fenolis yra vėžio priežastis ir prisideda prie širdies nepakankamumo ir nevaisingumo vystymosi.
Dėl oksidacinės savybės garai š cheminė medžiaga visiškai ištirpsta ore maždaug po 20-25 valandų. Patekęs į dirvą fenolis išlaiko toksines savybes visą dieną. Tačiau vandenyje jo gyvybingumas gali siekti 7-12 dienų. Todėl labiausiai tikėtinas šios toksiškos medžiagos patekimo būdas yra Žmogaus kūnas o ant odos – užteršto vandens.
Kaip plastiko dalis, fenolis nepraranda savo lakiųjų savybių, todėl fenolius naudoti maisto pramonėje, namų apyvokos reikmenų ir vaikiškų žaislų gamyboje šiandien griežtai draudžiama. Jų naudojimas taip pat nerekomenduojamas apdailai gyvenamųjų ir biuro patalpos kur žmogus praleidžia bent kelias valandas per dieną. Paprastai fenolis iš organizmo pasišalina su prakaitu ir šlapimu per 24 valandas, tačiau per tą laiką jis sugeba padaryti nepataisomą žalą žmogaus sveikatai. Dėl kenksmingų savybių Daugelyje pasaulio šalių yra taikomi apribojimai šios medžiagos naudojimui medicinos tikslais.
Transportavimo ir laikymo sąlygos
Yra tarptautiniai fenolio transportavimo standartai, skirti išvengti medžiagos patekimo į aplinką.
Fenolis pagal geležinkelis vežami pagal krovinių gabenimo cisternose su šildymo įrenginiu taisykles. Cisternos turi būti pagamintos iš nerūdijančio chromo-nikelio plieno, cinkuoto anglinio plieno arba anglinio plieno. Medicinos gaminių gamybai skirtas fenolis gabenamas geležinkelio cisternose, pagamintose iš nerūdijančio chromo-nikelio plieno ir anglinio plieno su cinko danga. Fenolis taip pat transportuojamas šildomu vamzdynu, pagamintu iš nerūdijančio chromo-nikelio plieno.
Išlydytas ir kietas fenolis laikomas sandariuose induose, pagamintuose iš nerūdijančio chromo-nikelio plieno, cinkuoto anglinio plieno arba anglinio plieno, taip pat konteineriuose iš monolitinio aliuminio. Išlydytą fenolį leidžiama laikyti azoto atmosferoje (deguonies tūrinė dalis azote neturi viršyti 2%) (60 ± 10) °C temperatūroje 2–3 dienas. Laikant aliuminio induose, būtina griežtai kontroliuoti temperatūrą, kad aliuminis neištirptų gaminyje.
Atsižvelgiant į OH grupių skaičių molekulėje, išskiriami vieno, dviejų ir trijų atomų fenoliai (1 pav.)
Ryžiai. 1. VIENO, BI-IR TRICHATINIAI FENOLAI
Pagal kondensuotų aromatinių žiedų skaičių molekulėje jie išskiriami (2 pav.) į pačius fenolius (vienas aromatinis žiedas - benzeno dariniai), naftolius (2 kondensuoti žiedai - naftaleno dariniai), antranolius (3 kondensuoti žiedai - antracenas). dariniai) ir fenantroliai (2 pav.).
Ryžiai. 2. MONO- IR POLIBRANDUOLINIAI FENOLAI
Alkoholių nomenklatūra.
Fenolams plačiai naudojami trivialūs pavadinimai, kurie susiklostė istoriškai. Pakeistų monobranduolinių fenolių pavadinimuose taip pat naudojami priešdėliai orto-,meta- Ir pora -, naudojamas aromatinių junginių nomenklatūroje. Sudėtingesnių junginių atomai, kurie yra aromatinių žiedų dalis, yra sunumeruoti, o pakaitų padėtis nurodoma naudojant skaitmeninius indeksus (3 pav.).
Ryžiai. 3. FENOLŲ NOMENKLATŪRA. Pakeičiančios grupės ir atitinkami skaitmeniniai indeksai aiškumo dėlei paryškinti skirtingomis spalvomis.
Cheminės fenolių savybės.
Benzeno žiedas ir OH grupė, sujungti į fenolio molekulę, veikia vienas kitą, žymiai padidindami vienas kito reaktyvumą. Fenilo grupė sugeria vienišą elektronų porą iš deguonies atomo OH grupėje (4 pav.). Dėl to padidėja dalinis teigiamas šios grupės H atomo krūvis (rodomas simboliu d+), didėja O–H ryšio poliškumas, kuris pasireiškia šios grupės rūgščių savybių padidėjimu. Taigi, palyginti su alkoholiais, fenoliai yra stipresnės rūgštys. Dalinis neigiamas krūvis (žymimas d-), pereinantis į fenilo grupę, koncentruojamas padėtyse orto- Ir pora-(palyginti su OH grupe). Šiuos reakcijos taškus gali atakuoti reagentai, besitraukiantys link elektronegatyvinių centrų, vadinamieji elektrofiliniai („elektronus mylintys“) reagentai.
Ryžiai. 4. ELEKTRONŲ TANKIO PASKIRSTYMAS FENOLUOSE
Dėl to galimos dviejų tipų fenolių transformacijos: vandenilio atomo pakeitimas OH grupėje ir H-atomobenzeno žiedo pakeitimas. O atomo elektronų pora, patraukta į benzeno žiedą, padidina C–O jungties stiprumą, todėl reakcijos, atsirandančios nutrūkus šiam ryšiui, būdingos alkoholiams, fenoliams nebūdingos.
1. Vandenilio atomo pakeitimo OH grupėje reakcijos. Fenolius veikiant šarmais, susidaro fenolatai (5A pav.), dėl katalizinės sąveikos su alkoholiais susidaro eteriai (5B pav.), o dėl reakcijos su karboksirūgščių anhidridais arba rūgščių chloridais susidaro esteriai (pav.). 5C). Sąveikaujant su amoniaku ( pakilusi temperatūra ir slėgis) OH grupė pakeičiama NH 2, susidaro anilinas (5D pav.), redukuojantys reagentai fenolį paverčia benzenu (5E pav.)
2. Vandenilio atomų pakeitimo reakcijos benzeno žiede.
Halogeninimo, nitrinimo, sulfoninimo ir fenolio alkilinimo metu atakuojami centrai su padidintu elektronų tankiu (4 pav.), t.y. pakeitimas daugiausia vyksta orto- Ir pora- pozicijų (6 pav.).
Esant gilesnei reakcijai, benzeno žiede pakeičiami du ir trys vandenilio atomai.
Ypač svarbios yra fenolių kondensacijos reakcijos su aldehidais ir ketonais, iš esmės tai yra alkilinimas, kuris vyksta lengvai ir švelniomis sąlygomis (esant 40–50 ° C, vandens aplinka esant katalizatoriams), o anglies atomas metileno grupės CH 2 arba pakeistos metileno grupės (CHR arba CR 2) pavidalu yra įterptas tarp dviejų fenolio molekulių. Dažnai dėl tokio kondensato susidaro polimeriniai produktai (7 pav.).
Diatominis fenolis (prekinis pavadinimas bisfenolis A, 7 pav.) naudojamas kaip preparato komponentas. epoksidinės dervos. Fenolio kondensacija su formaldehidu yra plačiai naudojamų fenolio-formaldehido dervų (fenoplastų) gamybos pagrindas.
Fenolių gavimo būdai.
Fenoliai išskiriami iš akmens anglių deguto, taip pat iš rudųjų anglių ir medienos (dervos) pirolizės produktų. Pats fenolio C6H5OH gamybos pramoninis metodas pagrįstas aromatinio angliavandenilio kumeno (izopropilbenzeno) oksidavimu atmosferos deguonimi, o po to suskaidomas gautas hidroperoksidas, praskiestas H2SO4 (8A pav.). Reakcija vyksta dideliu išeigumu ir patraukli tuo, kad leidžia iš karto gauti du techniškai vertingus produktus – fenolį ir acetoną. Kitas būdas – halogenintų benzenų katalizinė hidrolizė (8B pav.).
Ryžiai. 8. FENOLIO GAVIMO METODAI
Fenolių taikymas.
Fenolio tirpalas naudojamas kaip dezinfekavimo priemonė (karbolio rūgštis). Dviatominiai fenoliai – pirokatecholis, rezorcinolis (3 pav.), taip pat hidrochinonas ( pora- dihidroksibenzenas) naudojami kaip antiseptikai (antibakteriniai dezinfekantai), dedama į odos ir kailių rauginimo priemones, kaip tepalinių aliejų ir gumos stabilizatoriai, taip pat apdorojant fotografijos medžiagas ir kaip reagentai analitinėje chemijoje.
Fenoliai yra naudojami ribotai atskirų junginių pavidalu, tačiau plačiai naudojami įvairūs jų dariniai. Fenoliai tarnauja kaip pradiniai junginiai gaminant įvairius polimerinius produktus – fenolines dervas (7 pav.), poliamidus, poliepoksidus. Remiantis fenoliais, daug vaistai pvz., aspirinas, salolis, fenolftaleinas, taip pat dažikliai, kvepalai, polimerų plastifikatoriai ir augalų apsaugos produktai.
Michailas Levitskis
Profilio cheminė ir biologinė klasė
Pamokos tipas: naujos medžiagos mokymosi pamoka.
Pamokos mokymo metodai:
- žodinis (pokalbis, paaiškinimas, pasakojimas);
- vizualinis (kompiuterinis pristatymas);
- praktiniai (demonstraciniai eksperimentai, laboratoriniai eksperimentai).
Pamokos tikslai:Mokymosi tikslai: naudojant fenolio pavyzdį, konkretizuoti mokinių žinias apie fenolių klasei priklausančių medžiagų struktūrinius ypatumus, apsvarstyti fenolio molekulėje esančių atomų tarpusavio įtakos priklausomybę nuo jos savybių; supažindinti studentus su fenolio ir kai kurių jo junginių fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis, tirti kokybines reakcijas į fenolius; apsvarstyti fenolio ir jo junginių buvimą gamtoje, jų biologinį vaidmenį
Ugdymo tikslai: Sukurti sąlygas savarankiškas darbas mokinius, stiprinti mokinių darbo su tekstu įgūdžius, išryškinti pagrindinius teksto punktus ir atlikti testus.
Vystymosi tikslai: Kurkite dialogo sąveiką pamokoje, skatinkite mokinių gebėjimus reikšti savo nuomonę, išklausyti draugą, užduoti klausimus ir papildyti vienas kito kalbas.
Įranga: kreida, lenta, ekranas, projektorius, kompiuteris, elektroninė laikmena, vadovėlis „Chemija“, 10 kl., O.S. Gabrielianas, F.N. Maskajevas, vadovėlis „Chemija: testuose, uždaviniuose ir pratybose“, 10 klasė, O.S. Gabrielianas, I.G. Ostroumovas.
Demonstracija: D. 1. Fenolio išstūmimas iš natrio fenoliato anglies rūgštimi.
D 2. Fenolio ir benzeno sąveika su bromo vandeniu (vaizdo įrašas).
D. 3. Fenolio reakcija su formaldehidu.
Laboratorinė patirtis:1. Fenolio tirpumas vandenyje normalioje ir aukštesnėje temperatūroje.
2. Fenolio ir etanolio sąveika su šarmo tirpalu.
3. Fenolio reakcija su FeCl3.
Parsisiųsti:
Peržiūra:
SAVIVALDYBĖS UGDYMO ĮSTAIGA
"GRAMATIKOS MOKYKLA Nr. 5"
TYRNYAUZA KBR
Atvira chemijos pamoka-tyrimas
Chemijos mokytojas: Gramoteeva S.V.
I kvalifikacinė kategorija
Klasė: 10 "A", cheminė ir biologinė
Data: 2012-02-14
Fenolis: struktūra, fizinė ir Cheminės savybės feno la.
Fenolio taikymas.
Profilio cheminė ir biologinė klasė
Pamokos tipas: naujos medžiagos mokymosi pamoka.
Pamokos mokymo metodai:
- žodinis (pokalbis, paaiškinimas, pasakojimas);
- vizualinis (kompiuterinis pristatymas);
- praktiniai (demonstraciniai eksperimentai, laboratoriniai eksperimentai).
Pamokos tikslai: Mokymosi tikslai: naudojant fenolio pavyzdį, konkretizuoti mokinių žinias apie fenolių klasei priklausančių medžiagų struktūrinius ypatumus, apsvarstyti fenolio molekulėje esančių atomų tarpusavio įtakos priklausomybę nuo jos savybių; supažindinti studentus su fenolio ir kai kurių jo junginių fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis, tirti kokybines reakcijas į fenolius; apsvarstyti fenolio ir jo junginių buvimą gamtoje, jų biologinį vaidmenį
Ugdymo tikslai:Sudaryti sąlygas mokiniams dirbti savarankiškai, stiprinti mokinių darbo su tekstu įgūdžius, išryškinti pagrindinius teksto dalykus, atlikti testus.
Vystymosi tikslai:Kurkite dialogo sąveiką pamokoje, skatinkite mokinių gebėjimus reikšti savo nuomonę, išklausyti draugą, užduoti klausimus ir papildyti vienas kito kalbas.
Įranga: kreida, lenta, ekranas, projektorius, kompiuteris, elektroninė laikmena, vadovėlis „Chemija“, 10 kl., O.S. Gabrielianas, F.N. Maskajevas, vadovėlis „Chemija: testuose, uždaviniuose ir pratybose“, 10 klasė, O.S. Gabrielianas, I.G. Ostroumovas.
Demonstracija: D. 1.Fenolio išstūmimas iš natrio fenoliato anglies rūgštimi.
D 2. Fenolio ir benzeno sąveika su bromo vandeniu (vaizdo įrašas).
D. 3. Fenolio reakcija su formaldehidu.
Laboratorinė patirtis: 1. Fenolio tirpumas vandenyje normalioje ir aukštesnėje temperatūroje.
3. Fenolio reakcija su FeCl 3 .
UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU
- Laiko organizavimas.
- Pasiruošimas studijuoti naują medžiagą.
- Priekinė apklausa:
- Kokie alkoholiai vadinami polihidrokais? Pateikite pavyzdžių.
- Kokios yra polihidroksilių alkoholių fizinės savybės?
- Kokios reakcijos būdingos daugiahidriams alkoholiams?
- Parašykite kokybines reakcijas, būdingas daugiahidročiams alkoholiams.
- Pateikite etilenglikolio ir glicerolio esterinimo reakcijos pavyzdžius su organinėmis ir neorganinės rūgštys. Kaip vadinami reakcijos produktai?
- Parašykite intramolekulinės ir tarpmolekulinės dehidratacijos reakcijas. Pavadinkite reakcijos produktus.
- Parašykite daugiahidročių alkoholių reakcijas su vandenilio halogenidais. Pavadinkite reakcijos produktus.
- Kokie yra etilenglikolio gamybos būdai?
- Kokie yra glicerino gamybos būdai?
- Kokie yra daugiahidročių alkoholių panaudojimo būdai?
- Namo tikrinimas. užduotys: 158 psl., buv. 4-6 (pasirinktinai prie lentos).
- Naujos medžiagos mokymasis pokalbio forma.
Skaidrėje rodomos struktūrinės formulės organiniai junginiai. Turite pavadinti šias medžiagas ir nustatyti, kuriai klasei jos priklauso.
Fenoliai - tai medžiagos, kuriose hidrokso grupė yra tiesiogiai prijungta prie benzeno žiedo.
vardas molekulinė formulė fenilo radikalas: C 6 H 5 – fenilas. Jei prie šio radikalo pridedama viena ar daugiau hidroksilo grupių, gauname fenolius. Atkreipkite dėmesį, kad hidroksilo grupės turi būti tiesiogiai prijungtos prie benzeno žiedo, kitaip gausime aromatinius alkoholius.
klasifikacija
Tas pats kaip alkoholiai, fenoliaiklasifikuojami pagal atomiškumą, t.y. pagal hidroksilo grupių skaičių.
- Vienahidroksilių fenolių molekulėje yra viena hidroksilo grupė:
- Polihidroksilių fenolių molekulėse yra daugiau nei viena hidroksilo grupė:
Svarbiausias šios klasės atstovas yra fenolis. Šios medžiagos pavadinimas sudarė pagrindą visos klasės pavadinimui – fenoliai.
Daugelis iš jūsų artimiausiu metu taps gydytojais, todėl jie turėtų kuo daugiau žinoti apie fenolį. Šiuo metu yra kelios pagrindinės fenolio naudojimo sritys. Vienas iš jų – gamyba vaistai. Dauguma šių vaistų yra iš fenolio gautos salicilo rūgšties dariniai: o-HOC 6 H 4 COOH. Dažniausias karščiavimą mažinantis vaistas, aspirinas, yra ne kas kita, kaip acetilsalicilo rūgštis. Pats salicilo rūgšties ir fenolio esteris taip pat gerai žinomas pavadinimu salol. Para-aminosalicilo rūgštis (trumpai – PAS) naudojama tuberkuliozei gydyti. Ir galiausiai, kondensuojantis fenoliui su ftalio anhidridu, susidaro fenolftaleinas, dar žinomas kaip purgenas.
Fenoliai – organinės medžiagos, kurių molekulėse yra fenilo radikalas, susietas su viena ar daugiau hidroksi grupių.
Kaip manote, kodėl fenoliai priskiriami atskirai klasei, nors juose yra tokia pati hidroksilo grupė kaip ir alkoholiuose?
Jų savybės labai skiriasi nuo alkoholių. Kodėl?
Molekulėje esantys atomai veikia vienas kitą. (Butlerovo teorija).
Pažvelkime į fenolių savybes, kaip pavyzdį naudodami paprasčiausią fenolį.
Atradimų istorija
1834 metais Vokiečių organinis chemikas Friedliebas Runge'as akmens anglių deguto distiliavimo produktuose atrado baltą kristalinę medžiagą, turinčią būdingą kvapą. Jam nepavyko nustatyti medžiagos sudėties, jis tai padarė 1842 m. Augustas Laurentas. Medžiaga turėjo ryškių rūgštinių savybių ir buvo benzeno darinys, atrastas prieš pat. Laurentas jį pavadino benzeno fenonu, todėl nauja rūgštis buvo pavadinta fenilo rūgštimi. Charlesas Gerardas gautą medžiagą laikė alkoholiu ir pasiūlė ją vadinti fenoliu.
Fizinės savybės
Laboratorinė patirtis: 1. Studijuoja fizines savybes fenolis.
Instrukcijų kortelė
1.Pažiūrėkite į jums duotą medžiagą ir užsirašykite jos fizines savybes.
2.Ištirpinkite medžiagą šaltame vandenyje.
3. Šiek tiek pašildykite mėgintuvėlį. Atkreipkite dėmesį į pastebėjimus.
Fenolis C6H5 OH (karbolio rūgštis)- bespalvė kristalinė medžiaga, t pl = 43 0 C, t virimo = 182 0 C, oksiduojasi ore ir pasidaro rausvos spalvos, įprastoje temperatūroje sunkiai tirpsta vandenyje, aukštesnėje nei 66 °C temperatūroje bet kokiomis proporcijomis maišosi su vandeniu. fenolis - toksiška medžiaga, sukelia odos nudegimus, yra antiseptikas, todėlSu fenoliu reikia elgtis atsargiai!
Pats fenolis ir jo garai yra nuodingi. Tačiau fenoliai egzistuoja augalinės kilmės, kurių yra, pavyzdžiui, arbatoje. Jie turi teigiamą poveikį žmogaus organizmui.
O-H jungties poliškumo ir vienišų elektronų porų buvimo ant deguonies atomo pasekmė yra hidroksi junginių gebėjimas sudaryti vandenilinius ryšius.
Tai paaiškina, kodėl fenolis turi gana aukšta temperatūra lydantis (+43) ir verdant (+182). Vandenilinių jungčių su vandens molekulėmis susidarymas skatina hidroksi junginių tirpumą vandenyje.
Gebėjimas ištirpti vandenyje mažėja didėjant angliavandenilių radikalui ir nuo daugiaatominių hidroksi junginių iki monoatominių. Metanolis, etanolis, propanolis, izopropanolis, etilenglikolis ir glicerinas sumaišomi su vandeniu bet kokiu santykiu. Fenolio tirpumas vandenyje yra ribotas.
Izomerizmas ir nomenklatūra
Galimi 2 tipai izomerija:
- pakaitų padėties benzeno žiede izomerija;
- šoninės grandinės izomerija (alkilo radikalo struktūra ir skaičiusradikalai).
Cheminės savybės
Atidžiai pažiūrėkite struktūrinė formulė fenolio ir atsakykite į klausimą: „Kuo ypatingas fenolis, kad jis buvo priskirtas atskirai klasei?
Tie. fenolis turi ir hidroksilo grupę, ir benzeno žiedą, kuris pagal trečiąją A.M. teorijos poziciją. Butlerovas, daryk vienas kitą.
Kokias savybes formaliai turėtų turėti fenolis? Teisingai, alkoholiai ir benzenas.
Cheminės fenolių savybės yra nulemtos būtent dėl funkcinės hidroksilo grupės ir benzeno žiedo molekulėse. Todėl fenolio chemines savybes galima vertinti ir pagal analogiją su alkoholiais, ir pagal analogiją su benzenu.
Prisiminkite, su kokiomis medžiagomis reaguoja alkoholiai. Pažiūrėkime vaizdo įrašą apie fenolio sąveiką su natriu.
- Reakcijos, kuriose dalyvauja hidroksilo grupė.
- Sąveika su šarminiais metalais(panašumas į alkoholius).
2C 6 H 5 OH + 2 Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2 (natrio fenolatas)
Ar prisimenate, ar alkoholiai reaguoja su šarmais? Ne, o kaip su fenoliu? Atlikime laboratorinį eksperimentą.
Laboratorinė patirtis: 2. Fenolio ir etanolio sąveika su šarmo tirpalu.
1. Į pirmąjį mėgintuvėlį įpilkite NaOH tirpalo ir 2-3 lašus fenolftaleino, tada įpilkite 1/3 fenolio tirpalo.
2. Į antrą mėgintuvėlį įpilkite NaOH tirpalo ir 2-3 lašus fenolftaleino, tada įpilkite 1/3 dalies etanolio.
Atlikite stebėjimus ir parašykite reakcijų lygtis.
- Fenolio hidroksilo grupės vandenilio atomas yra rūgštus. Fenolio rūgštinės savybės yra ryškesnės nei vandens ir alkoholių.Skirtingai nuo alkoholio ir vandens fenolis reaguoja ne tik su šarminiais metalais, bet ir su šarmais, sudarydamas fenolatus:
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O
Tačiau fenolių rūgštinės savybės yra mažiau ryškios nei neorganinių ir karboksirūgščių. Pavyzdžiui, fenolio rūgštinės savybės yra maždaug 3000 kartų mažesnės nei anglies rūgšties, todėl natrio fenolatas praleidžiamas per tirpalą. anglies dioksidas, galima išskirti laisvą fenolį ( demonstracija):
C 6 H 5 ONa + H 2 O + CO 2 → C 6 H 5 OH + NaHCO 3
Į vandeninį natrio fenolato tirpalą įpylus druskos arba sieros rūgšties, taip pat susidaro fenolis:
C 6 H 5 ONa + HCl → C 6 H 5 OH + NaCl
Fenolatai naudojami kaip pradinės medžiagos eteriams ir esteriams gaminti:
C 6 H 5 ONa + C 2 H 5 Br → C 6 H 5 OC 2 H 5 + NaBr (etifenilo eteris)
C 6 H 5 ONa + CH 3 COCl → CH 3 – COOC 6 H 5 + NaCl
Acetilchlorido fenilacetatas, acto rūgšties fenilo esteris
Kaip paaiškinti, kad alkoholiai nereaguoja su šarmų tirpalais, o fenolis reaguoja?
Fenoliai yra poliniai junginiai (dipoliai). Benzeno žiedas yra neigiamas dipolio galas, OH grupė yra teigiamas galas. Dipolio momentas nukreiptas į benzeno žiedą.
Benzeno žiedas traukia elektronus iš vienišos deguonies elektronų poros. Vienišos deguonies atomo elektronų poros poslinkis link benzeno žiedo padidina O-H jungties poliškumą. O-H jungties poliškumo padidėjimas veikiant benzeno žiedui ir pakankamai didelio teigiamo vandenilio atomo krūvio atsiradimas lemia tai, kad fenolio molekulėatsiriboja vandenyje sprendimusrūgšties tipas:
C 6 H 5 OH ↔ C 6 H 5 O - + H + (fenolato jonas)
Fenolis yra silpnas rūgšties. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp fenolių iralkoholiai, tai yrane elektrolitai.
- Reakcijos, susijusios su benzeno žiedu
Benzeno žiedas pakeitė hidrokso grupės savybes!
Ar yra atvirkštinis poveikis – ar pasikeitė benzeno žiedo savybės?
Padarykime dar vieną eksperimentą.
Demonstracija: 2. Fenolio sąveika su bromo vandeniu (vaizdo įrašas).
Pakeitimo reakcijos. Elektrofilinės pakeitimo reakcijos fenolių benzeno žiede vyksta daug lengviau nei benzene ir švelnesnėmis sąlygomis dėl hidroksilo pakaito buvimo.
- Halogeninimas
Ypač lengvai bromuojama vandeniniuose tirpaluose. Skirtingai nuo benzeno, fenolio bromavimui nereikia pridėti katalizatoriaus (FeBr 3 ). Kai fenolis reaguoja su bromo vandeniu, susidaro baltos 2,4,6-tribromfenolio nuosėdos:
- Nitravimas taip pat įvyksta lengviau nei benzeno nitrinimas. Reakcija su praskiesta azoto rūgštimi vyksta kambario temperatūroje. Dėl to susidaro nitrofenolio orto- ir paraizomerų mišinys:
O-nitrofenolis p-nitrofenolis
Kai naudojama koncentruota azoto rūgštis, susidaro 2,4,6-trinitrofenolis - pikrino rūgštis, sprogstamoji medžiaga:
Kaip matote, fenolis reaguoja su bromo vandeniu ir susidaro baltos nuosėdos, tačiau benzenas nereaguoja. Fenolis, kaip ir benzenas, reaguoja su azoto rūgštimi, bet ne su viena molekule, o su trimis iš karto. Kas tai paaiškina?
Įgijęs perteklinį elektronų tankį, benzeno žiedas tapo destabilizuotas. Neigiamas krūvis sutelktas orto ir para padėtyse, todėl šios pozicijos yra aktyviausios. Čia vyksta vandenilio atomų pakeitimas.
Fenolis, kaip ir benzenas, reaguoja su sieros rūgštimi, bet su trimis molekulėmis.
- Sulfonavimas
Orto ir para matmenų santykis nustatomas pagal reakcijos temperatūrą: kambario temperatūroje daugiausia susidaro o-fenolsulfoksilatas, esant 100 °C temperatūrai. 0 C – paraizomeras.
- Fenolio polikondensacija su aldehidais, ypač su formaldehidu, atsiranda, kai susidaro reakcijos produktai - fenolio-formaldehido dervos ir kietieji polimerai ( demonstracija):
Reakcija polikondensacija,t.y., polimero gamybos reakcija, kuri vyksta išskiriant mažos molekulinės masės produktą (pavyzdžiui, vandenį, amoniaką ir kt.),gali tęstis toliau (kol vienas iš reagentų bus visiškai sunaudotas) susidarant didžiulėms makromolekulėms. Procesą galima apibūdinti bendra lygtimi:
Linijinės molekulės susidaro įprastoje temperatūroje. Vykdant šią reakciją kaitinant, sudedamosios dalys turi šakotą struktūrą, yra kietos ir netirpios vandenyje. Kaitinant linijinę fenolio-formaldehido dervą su aldehido pertekliumi, gaunamos unikalių savybių turinčios kietos plastikinės masės.
Polimerai, kurių pagrindą sudaro fenolio-formaldehidinės dervos, naudojami lakams ir dažams gaminti. Plastikiniai gaminiai, pagaminti šių dervų pagrindu, yra atsparūs kaitinimui, vėsinimui, šarmams ir rūgštims, taip pat pasižymi didelėmis elektrinėmis savybėmis. Dažniausiai naudojami polimerai yra pagaminti iš fenolio-formaldehido dervų. svarbios detalės elektros prietaisai, maitinimo blokų korpusai ir mašinų dalys, polimero pagrindas spausdintinės plokštės radijo prietaisams.
Klijai, kurių pagrindą sudaro fenolio-formaldehidinės dervos, gali patikimai sujungti dalis skirtingo pobūdžio, išlaikant didžiausią sukibimo stiprumą labai plačiame temperatūrų diapazone. Šie klijai naudojami metaliniam apšvietimo lempų pagrindui pritvirtinti prie stiklinės lemputės.
Visi plastikai, kurių sudėtyje yra fenolio, yra pavojingi žmonėms ir gamtai. Reikia surasti naujos rūšies polimerai, saugūs gamtai ir lengvai suskaidomi į saugias atliekas. Tai tavo ateitis. Kurkite, išraskite, neleiskite pavojingoms medžiagoms naikinti gamtos!
Kokybinė reakcija į fenolius
Vandeniniuose tirpaluose monohidroksiniai fenoliai reaguoja su FeCl 3 susidaro sudėtingi fenolatai, kurie turi violetinę spalvą; spalva išnyksta įpylus stiprios rūgšties
Laboratorinė patirtis: 3. Fenolio reakcija su FeCl 3 .
Į mėgintuvėlį įpilkite 1/3 fenolio tirpalo ir lašas po lašo FeCl tirpalo 3 .
Įrašykite savo pastebėjimus.
Gavimo būdai
- Kumeno metodas.
Benzenas ir propilenas naudojami kaip žaliava, iš kurių gaunamas izopropilbenzenas (kumenas), kuris toliau transformuojamas.
Kumeno metodas fenolio gamybai (SSRS, Sergeev P.G., Udris R.Yu., Kruzhalov B.D., 1949). Metodo privalumai: technologija be atliekų (išeiga sveiki produktai> 99 %) ir ekonomiškumą. Šiuo metu kumeno metodas yra naudojamas kaip pagrindinis metodas pasaulinėje fenolio gamyboje.
- Pagaminta iš akmens anglių deguto.
Akmens anglių degutas, kurio vienas iš komponentų yra fenolis, pirmiausia apdorojamas šarminiu tirpalu (susidaro fenolatai), o po to rūgštimi:
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O (natrio fenolatas, tarpinis produktas)
C 6 H 5 ONa + H 2 SO 4 → C 6 H 5 OH + NaHSO 4
- Arensulfoninių rūgščių druskų suliejimas su šarmais:
300 0 C
C 6 H 5 SO 3 Na + NaOH → C 6 H 5 OH + Na 2 SO 3
- Aromatinių angliavandenilių halogenų darinių sąveika su šarmais:
300 0 C, P, Cu
C6H5 Cl + NaOH (8-10% tirpalas) → C 6 H 5 OH + NaCl
arba su vandens garais:
450-500 0 C, Al 2 O 3
C 6 H 5 Cl + H 2 O → C 6 H 5 OH + HCl
Biologinis fenolio junginių vaidmuo
Teigiamas | Neigiamas (toksinis poveikis) |
|
|
–aš<
+М,
ED
fenolato jonas
metilfenilo eteris
fenilacetatas
C 6 H 12 + ZnO
2,4,6-tribromfenolis
pikrino rūgštis
chinonas