Хлор на свету какой продукт
Арены (ароматические углеводороды) – это непредельные (ненасыщенные) циклические углеводороды, молекулы которых содержат устойчивые циклические группы атомов (бензольные ядра) с замкнутой системой сопряженных связей.
Общая формула: CnH2n–6при n ≥ 6.
Строение, номенклатура и изомерия ароматических углеводородов
Способы получения ароматических углеводородов
Химические свойства ароматических углеводородов
Арены – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат три двойных связи и цикл. Но из-за эффекта сопряжения свойства аренов отличаются от свойств других непредельных углеводородов.
Для ароматических углеводородов характерны реакции:
- присоединения,
- замещения,
- окисления (для гомологов бензола).
Из-за наличия сопряженной π-электронной системы молекулы ароматических углеводородов вступают в реакции присоединения очень тяжело, только в жестких условиях — на свету или при сильном нагревании, как правило, по радикальному механизму
Бензольное кольцо представляет из себя скопление π-электронов, которое притягивает электрофилы. Поэтому для ароматических углеводородов характерны реакции электрофильного замещения атома водорода у бензольного кольца.
Ароматическая система бензола устойчива к действию окислителей. Однако гомологи бензола окисляются под действием перманганата калия и других окислителей.
1. Реакции присоединения
Бензол присоединяет хлор на свету и водород при нагревании в присутствии катализатора.
1.1. Гидрирование
Бензол присоединяет водород при нагревании и под давлением в присутствии металлических катализаторов (Ni, Pt и др.).
При гидрировании бензола образуется циклогексан:
При гидрировании гомологов образуются производные циклоалканы. При нагревании толуола с водородом под давлением и в присутствии катализатора образуется метилциклогексан:
1.2. Хлорирование аренов
Присоединение хлора к бензолу протекает по радикальному механизму при высокой температуре, под действием ультрафиолетового излучения.
При хлорировании бензола на свету образуется 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан (гексахлоран).
Гексахлоран – пестицид, использовался для борьбы с вредными насекомыми. В настоящее время использование гексахлорана запрещено.
Гомологи бензола не присоединяют хлор. Если гомолог бензола реагирует с хлором или бромом на свету или при высокой температуре (300°C), то происходит замещение атомов водорода в боковом алкильном заместителе, а не в ароматическом кольце.
Например, при хлорировании толуола на свету образуется бензилхлорид
Если у гомолога бензола боковая цепь содержит несколько атомов углерода – замещение происходит у атома, ближайшему к бензольному кольцу («альфа-положение»).
Например, этилбензол реагирует с хлором на свету
2. Реакции замещения
Реакции замещения у ароматических углеводородов протекают по ионному механизму (электрофильное замещение). При этом атом водорода замещается на другую группу (галоген, нитро, алкил и др.).
2.1. Галогенирование
Бензол и его гомологи вступают в реакции замещения с галогенами (хлор, бром) в присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3).
При взаимодействии с хлором на катализаторе AlCl3 образуется хлорбензол:
Ароматические углеводороды взаимодействуют с бромом при нагревании и в присутствии катализатора – FeBr3 . Также в качестве катализатора можно использовать металлическое железо.
Бром реагирует с железом с образованием бромида железа (III), который катализирует процесс бромирования бензола:
На нём возникает избыток электронной плотности, который далее передается на бензольное кольцо.
Поэтому гомологи бензола легче вступают в реакции замещения в бензольном кольце. При этом гомологи бензола вступают в реакции замещения преимущественно в орто— и пара-положения
Например, при взаимодействии толуола с хлором образуется смесь продуктов, которая преимущественно состоит из орто-хлортолуола и пара-хлортолуола
Мета-хлортолуол образуется в незначительном количестве.
При взаимодействии гомологов бензола с галогенами на свету или при высокой температуре (300оС) происходит замещение водорода не в бензольном кольце, а в боковом углеводородном радикале.
Если у гомолога бензола боковая цепь содержит несколько атомов углерода – замещение происходит у атома, ближайшему к бензольному кольцу («альфа-положение»).
Например, при хлорировании этилбензола:
2.2. Нитрование
Бензол реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты (нитрующая смесь).
При этом образуется нитробензол:
Серная кислота способствует образованию электрофила NO2+:
Толуол реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты.
В продуктах реакции мы указываем либо о-нитротолуол:
либо п-нитротолуол:
Нитрование толуола может протекать и с замещением трех атомов водорода. При этом образуется 2,4,6-тринитротолуол (тротил, тол):
2.3. Алкилирование ароматических углеводородов
- Арены взаимодействуют с галогеналканами в присутствии катализаторов (AlCl3, FeBr3 и др.) с образованием гомологов бензола.
Например, бензол реагирует с хлорэтаном с образованием этилбензола
- Ароматические углеводороды взаимодействуют с алкенами в присутствии хлорида алюминия, бромида железа (III), фосфорной кислоты и др.
Например, бензол реагирует с этиленом с образованием этилбензола
Например, бензол реагирует с пропиленом с образованием изопропилбензола (кумола)
- Алкилирование спиртами протекает в присутствии концентрированной серной кислоты.
Например, бензол реагирует с этанолом с образованием этилбензола и воды
2.4. Сульфирование ароматических углеводородов
Бензол реагирует при нагревании с концентрированной серной кислотой или раствором SO3 в серной кислоте (олеум) с образованием бензолсульфокислоты:
3. Окисление аренов
Бензол устойчив к действию даже сильных окислителей. Но гомологи бензола окисляются под действием сильных окислителей. Бензол и его гомологи горят.
3.1. Полное окисление – горение
При горении бензола и его гомологов образуются углекислый газ и вода. Реакция горения аренов сопровождается выделением большого количества теплоты.
2C6H6 + 15O2 → 12CO2 + 6H2O + Q
Уравнение сгорания аренов в общем виде:
CnH2n–6 + (3n – 3)/2 O2 → nCO2 + (n – 3)H2O + Q
При горении ароматических углеводородов в недостатке кислорода может образоваться угарный газ СО или сажа С.
Бензол и его гомологи горят на воздухе коптящим пламенем. Бензол и его гомологи образуют с воздухом и кислородом взрывоопасные смеси.
3.2. Окисление гомологов бензола
Гомологи бензола легко окисляются перманганатом и дихроматом калия в кислой или нейтральной среде при нагревании.
При этом происходит окисление всех связей у атома углерода, соседнего с бензольным кольцом, кроме связи этого атома углерода с бензольным кольцом.
Толуол окисляется перманганатом калия в серной кислоте с образованием бензойной кислоты:
Если окисление толуола идёт в нейтральном растворе при нагревании, то образуется соль бензойной кислоты – бензоат калия:
Таким образом, толуол обесцвечивает подкисленный раствор перманганата калия при нагревании.
При окислении других гомологов бензола всегда остаётся только один атом С в виде карбоксильной группы (одной или нескольких, если заместителей несколько), а все остальные атомы углерода радикала окисляются до углекислого газа или карбоновой кислоты.
Например, при окислении этилбензола перманганатом калия в серной кислоте образуются бензойная кислота и углекислый газ
Например, при окислении этилбензола перманганатом калия в нейтральной кислоте образуются соль бензойной кислоты и карбонат
Более длинные радикалы окисляются до бензойной кислоты и карбоновой кислоты:
При окислении пропилбензола образуются бензойная и уксусная кислоты:
Изопропилбензол окисляется перманганатом калия в кислой среде до бензойной кислоты и углекислого газа:
4. Ориентирующее действие заместителей в бензольном кольце
Если в бензольном кольце имеются заместители, не только алкильные, но и содержащие другие атомы (гидроксил, аминогруппа, нитрогруппа и т.п.), то реакции замещения атомов водорода в ароматической системе протекают строго определенным образом, в соответствии с характером влияния заместителя на ароматическую π-систему.
Заместители подразделяют на две группы в зависимости от их влияния на электронную плотность ароматической системы: электронодонорные (первого рода) и электроноакцепторные (второго рода).
Типы заместителей в бензольном кольце
| Заместители первого рода | Заместители второго рода |
| Дальнейшее замещение происходит преимущественно в орто— и пара-положение | Дальнейшее замещение происходит преимущественно в мета-положение |
| Электронодонорные, повышают электронную плотность в бензольном кольце | Электроноакцепторные, снижают электронную плотность в сопряженной системе. |
|
|
Например, толуол реагирует с хлором в присутствии катализатора с образованием смеси продуктов, в которой преимущественно содержатся орто-хлортолуол и пара-хлортолуол. Метильный радикал — заместитель первого рода.
В уравнении реакции в качестве продукта записывается либо орто-толуол, либо пара-толуол.
Например, при бромировании нитробензола в присутствии катализатора преимущественно образуется мета-хлортолуол. Нитро-группа — заместитель второго рода
5. Особенности свойств стирола
Стирол (винилбензол, фенилэтилен) – это производное бензола, которое имеет в своем составе двойную связь в боковом заместителе.
Общая формула гомологического ряда стирола: CnH2n-8.
Молекула стирола содержит заместитель с кратной связью у бензольного кольца, поэтому стирол проявляет все свойства, характерные для алкенов – вступает в реакции присоединения, окисления, полимеризации.
Стирол присоединяет водород, кислород, галогены, галогеноводороды и воду в соответствии с правилом Марковникова.
Например, при гидратации стирола образуется спирт:
Стирол присоединяет бром при обычных условиях, то есть обесцвечивает бромную воду
При полимеризации стирола образуется полистирол:
Как и алкены, стирол окисляется водным раствором перманганата калия при обычных условиях. Обесцвечивание водного раствора перманганата калия — качественная реакция на стирол:
При жестком окислении стирола перманганатом калия в кислой среде (серная кислота) разрывается двойная связь и образуется бензойная кислота и углекислый газ:
При окислении стирола перманганатом калия в нейтральной среде при нагревании также разрывается двойная связь и образуется соль бензойной кислоты и карбонат:
Источник
Стехиометрическая смесь 10, 40 и 60%-ной хлорной кислоты с древесной мукой или древесными стружками была подвергнута в закрытых стеклянных трубках воздействию солнечного света в течение 29 дней визуально не обнаружено протекания интенсивной химической реакции или процесса разложения. Солнечный свет не оказал также влияния на температуру воспламенения, проб, которые в дальнейшем медленно нагревали, как описано выше. [c.199]
Хлорная известь гигроскопична и малостойка из-за реакции гидролиза и распада под влиянием света и углекислоты. Разложение ее происходит с выделением свободного хлора, но в нейтральной или щелочной среде, характерной для природной воды, реакция протекает в основном с выделением хлорноватистой кислоты. Реакция разложения хлорной извести водой в этом случае отвечает уравнению [c.265]
Так происходит разложение хлорной воды на свету. В результате выделяется атомный кислород (рис. 7). [c.20]
На прямом солнечном свету на воздухе (главным образом в присутствии двуокиси углерода) хлорная известь достаточно быстро отщепляет кислород. Такое же разложение происходит, когда растворы хлорной извести нагревают в присутствии некоторых окислов и гидроокисей, действующих в качестве катализаторов, например окиси меди, окиси железа, гидроокиси никеля, гидроокиси кобальта. [c.858]
Фотолиз хлорной воды. Разложение хлорной воды под влиянием света впервые наблюдал Бертолле. [c.243]
Хлорноватистая кислота — очень слабая (при 18°С К = 3,7-10- ), малоустойчивая даже в разбавленных растворах. По мере ее разложения (НСЮ НС1 – – О) равновесие реакции + HgO НС1 -f НОС смещается вправо в конце концов весь хлор прореагирует с водой, и в растворе останется только соляная кислота. Свет ускоряет эту реакцию, поэтому хлорную воду рекомендуется всегда хранить в темноте. Хлорноватистая кислота — очень сильный окислитель. [c.264]
В действительности же, в свете исследований Яковкина, фотолиз хлорной воды происходит в силу того, что на свету к обратимой реакции гидролиза хлора присоединяется необратимый процесс фотохимического разложения хлорноватистой кислоты на соляную кислоту и кислород. [c.335]
Хлорную известь получают, насыщая хлором гашеную известь, в виде белого зернистого порошка, источающего запах хлора. Последний получается вследствие разложения хлорной извести атмосферным углекислым газом. Поэтому хлорную известь следует защищать от воздействия атмосферы, сохраняя ее в герметически закупоренных склянках или жестянках. Хлорная известь может разлагаться по двум направлениям, отщепляя либо кислород, либо хлор. На солнечном свету или при нагревании с окислами и гидратами окислов тяжелых металлов как катализаторами она легко отщепляет кислород. [c.337]
Свет очень ускоряет это разложение. В конце концов, весь растворенный хлор переходит в НС1. В связи с этим хлорную воду нельзя долго сохранять и держать ее следует в темном месте. Выделяющиеся при разложении хлорноватистой кислоты атомы кислорода, еще не соединенные в молекулы и потому обладающие большим запасом химической энергии, и производят окисление красящих веществ, в результате чего последние разрушаются и обесцвечиваются. В отсутствие воды хлор не белит. [c.104]
Разложение хлорной воды под влиянием света [c.139]
Устойчивость растворов церия(1У). Сернокислые растворы церия (IV) чрезвычайно устойчивы, титр их не меняется годами. Растворы, нагретые до 100 °С, долгое время не претерпевают заметных, изменений. Растворы реагента в азотной и хлорной кислотах менее устойчивы они разлагают воду и нормальность их уменьшается на 0,3—1% при хранении в течение месяца. Реакция разложения ускоряется на свету. [c.383]
Опыт 236. Разложение хлорной воды под влиянием света. [c.168]
Определите молярную концентрацию хлора в хлорной воде, если после ее разложения на свету па нейтрализацию 100 мл раствора потребовалось 50 мл [c.133]
ХЛОРОКИСЬ МЕДИ основная соль хлорной меди. Кристаллическое вещество светло-зеленого цвета, нерастворима в воде и органических растворителях, растворяется в гидроксиде аммония, а в разбавленных кислотах с разложением. Устойчива к повышенной температуре, солнечному свету и влаге, под действием щелочей разрушается. [c.106]
Под влиянием света, в особенности же прямых солнечных лучей, происходит разлон ение хлорной извести с выделением кислорода. Многие металлы, как, например, железо, свинец, медь и другие, а также их соли действуют на растворы хлорной извести как катализаторы и вызывают ее быстрое разложение. В присутствии даже малых количеств этих металлов уже через несколько дней раствор хлорной извести полностью разлагается. [c.180]
Важнейшей характеристикой хлорной извести является ее устойчивость в процессе хранения. Разложение хлорной извести происходит при действии содержащихся в ней влаги и примесей, главным образом окислов тяжелых металлов, а также под влиянием внешних факторов температуры, света, влажности окружающей атмосферы. [c.10]
При этом равновесие сильно смещено влево. Поэтому хлорной водой можно пользоваться для всех реакций, если по ходу реакции необходим свободный хлор. Под влияртем света скорость реакции разложения непрочной хлорноватистой кислоты увеличивается [c.119]
Хотя, как было указано выше, при перегонке под атмосферным давлением происходит некоторое разложение азеотроиного раствора, содержащего 72,4% НСЮ , растворы водной хлорной кислоты стабильны по отношению к теплу, нагреванию и детонации. Водные растворы, содержащие менее 75% НСЮ , мог>т храниться без изменения бесконечно долго при обычных температурах. Растворы, содержащие до 60% НСЮ , выставлялись в закрытых пробирках на несколько недель на солнечный свет, при этом никаких изменений визуально не было найдено . При обычных температурах водная кислота не является окислителем—ее свойства характерны для концентрированной кислоты и связаны с реакцией иона водорода. Однако горячая концентрированная кислота действует как сильный окислитель, в результате происходит восстановление аниона перхлората. Момент, во время которого наступает переход от одних свойств к другим, зависит от рассматриваемой системы . [c.190]
Химические свойства. Только в очень чистом состояни безводная синильная кислота достаточно устойчива. Под влиянием примесей (влага, цианистые соли, аммиак и др.) она при хранении медленно разлагается, особенно на свету, с образованием аммиака, муравьиной и щавелевой кислот и не растворимых в воде веществ. При некоторых условиях синильная кислота разлагается со взрывом. Исследования показали, что эти взрывы вызываются самопроизвольной полимеризацией и разложением жидкой синильной кислоты. Присутствие аммиака, едкого натра, цианистых солей ускоряет полимеризацию и ее взрывное разложение. Соляная, серная кислоты и медь, напротив, стабилизируют ее. В литературе имеются указания, что в качестве стабилизаторов жидкой синильной кислоты могут служить хлороформ, хлорное олово, хлороугольные эфиры, хлористый кальций и др. [11, 12]. Если синильную кислоту нужно сохранить для последующего использования, ее запаивают в стеклянные ампулы с несколькими кусочками хлористого кальция. В таких условиях она хранится без заметных изменений. Стойкость синильной кислоты можно повысить также, добавив 0,01 %-ной серной кислоты. [c.55]
Образование небольших количеств хлорного ангидрида происходит при фотохимической и термической реакции между хлором и озоном. Изучая фотохимию смесей хлора с озоном, Бирнс и Роллефсон [1] обнаружили, что при облучении смеси О3 и СЬ светом из коротковолновой части оптического диапазона образуются СЮз и I2O7. Сенсибилизированное хлором разложение озона также дает I2O7. Шумахер [2] показал, что и термическая реакция хлора с озоном в интервале температур 35—60° С и интервале давлений 100—500 мм рт. ст. ведет к образованию хлорного ангидрида по схеме [c.115]
Степень разложения пропорциональна прошедшему через зерна Ag l световому потоку. Реакция разложения As l вне фотопластинки обратима в -хлорной воде, начиная с определенной концентрации хлора, хлористое серебро на свету не чернеет. В фотопластинке же хлор сейчас же связывается органическими веществами, а серебро остается в тонко-порошкообразном виде. Хотя уже Бестужев-Рюмин, открыв фотолиз хлористого серебра, пытался использовать его практически для получения светописных изображений, перспективы практического использования этой реакции открылись лишь после нового наблюдения (1837), что и при кратковременной экспо-ЗИЦШ1 фотопластинки в фотокамере на свету на пластинке появляется невидимое язобра жёние , которое можно сделать затем видимым — проявить действием химических реактивов. [c.511]
Присоединение инициировали различным образом, в том числе облучением ультрафиолетовым светом [256, 259], ионной радиацией [260], нагреванием при 160—400° в отсутствие специально прибавленного катализатора [258] и нагреванием в присутствии перекисей [256, 257] или азосоединений [261, 262]. Наиболее часто применяли в качестве инициаторов следующие перекиси перекись ацетила, трет-бутиловый эфир надбензойной кислоты, перекись трет-бутила и особенно перекись бензоила. Было изучено влияние большого числа различных веществ на реакцию присоединения трихлорсилана к пентену-1 в присутствии трт-бутилового эфира надбензойной кислоты, взятого в качестве катализатора [263]. Олово способствует реакции, вероятно, благодаря индуцируемому разложению перекиси, а в присутствии смеси металлического олова и хлорного олова реакция протекает бурно даже при комнатной температуре. Такие вещества, как спирт, никель, свинец, цинк, следы воды и силиконовые смазки, значительного влияния на реакцию не оказывают, в то время как железо и его соли являются очень эффективными ингибиторами. Недавно появилось сообщение о том, что пентакарбонил железа — эффективный инициатор этой реакции [264]. Образование аддитивных димеров (Кз51СН2СНКСНКСН251Нз) служит указанием на свободнорадикальный характер реакции, инициируемой пентакарбонилом железа. [c.230]
Двуокись хрома СгО может быть получена при смешении растворов солей хромовой окиси с раствором солей хромовой кислоты. В выделяющемся буром осадке находится соединение (СгЮЮгО ) эквивалентных количеств окиси и хромового ангидрида. Бурый осадок СгО содержит воду. Такое же вещество получается при неполном раскислении хромовой кислоты различными восстановляющими веществами. Окись хрома при накаливании поглощает кислород и дает, повидимому, то же самое вещество, азотнокислая соль окиси дает при накаливании СгО-. При накаливании СгО выделяется кислород и остается окись хрома. Это аналог двуокиси марганца. Крюгер обрабатывал его смесью поваренной соли и серной кислоты, причем выделяется хлорный газ и не образуется хлористого хромила. Раствор хромовой кислоты разлагается также при действии света, выделяя бурую дьуокись. На коже и тканях пря обыкновенной температуре хромовая кислота оставляет бурые пятна, происходящие, вероятно, от разложения такого же рода. Спиртовый раствор СгО под влиянием света разлагается подобным же образом. От действия №0 , в присутствии КНО, дв