Реферати українською » Химия » Фізико-хімічні методи визначення фенолу


Реферат Фізико-хімічні методи визначення фенолу

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Запровадження

 

Аналітична хімія – наука про методи визначення хімічного складу речовини та її структури. Але це визначення КС представляється вичерпним. Предметом аналітичної хімії є розробляються методи аналізу та їх практичне виконання, і навіть широке дослідження теоретичних основ аналітичних методів. Так само як вивчення форм існування елементів та їхніх з'єднань у різних середовищах і агрегатних станах, визначення складу і стійкості координаційнихСоединений, оптичних, електрохімічних та інших характеристик речовини, дослідження швидкостей хімічних реакцій, визначення метрологічних характеристик методів тощо. Істотна роль відводиться пошукам принципово методів аналізу та ужитку під час аналітичних цілях сучасних досягнень науку й техніки.

У практичні який завжди потрібне проведення повного хімічного аналізу. Нерідко обмежуються визначенням двох-трьох чи чотирьох-п'яти компонентів, від змісту яких залежать якість матеріалу, його технологічні характеристики, експлуатаційні властивості тощо.

Залежно від поставленого завдання, властивостей аналізованого речовини та інших умов склад речовин виражається по-різному. Щодо хімічного складу речовини можна охарактеризувати Масової часткою (%) елементів чи його оксидів чи інших сполук, і навіть змістом реально присутніх в пробі індивідуальних хімічних сполук чи фаз, ізотопів тощо. Склад сплавів зазвичай висловлюють масової часткою (%) складових цементів; склад гірських порід, руд, мінералів тощо. – змістом елементів враховуючи будь-які їх сполуки, найчастіше на оксиди. Найскладніший так званий фазовий чи речовинний аналіз, метою якого є визначення вмісту у пробі індивідуальних хімічних сполук, форм, в пилці яких присутній той чи інший елемент в уже згадуваному зразку. При аналізі органічних сполук поруч із визначенням окремих елементів (вуглецю, водню, азоту NO та т.д.) нерідко виконується молекулярний і функціональний аналіз (встановлюються індивідуальні хімічні сполуки, функціональні угруповання тощо.).

>Теоретическую основу аналітичної хімії становлять фундаментальні закони природознавства, такі, як періодичний закон Д.І. Менделєєва, закони збереження маси речовини і, сталості складу речовини, діючих мас та інших. Аналітична хімія міцно пов'язана з фізикою, неорганічної, органічної, фізичним і колоїдної хімією,електрохимией, хімічної термодинамікою, теорією розчинів, метрологією, теорією інформації та багатьма іншими науками. Важко уявити сучасну аналітичну хімію без вчення про координаційних з'єднаннях, проквантово-химических методах і теорії будівлі речовини, про кінетиці реакцій тощо. Використання досягнень яких збагачує аналітичну хімію, розширює її можливості, дозволяючи вирішувати нові завдання. Разом про те аналітична хімія істотно впливає в розвитку яких і аж галузей виробництва, даючи і їм досконаліші методи аналізу та відкриваючи нові перспективи розвитку. Істотні успіхи, досягнуті, наприклад, у фізиці й хімії твердого тіла, металознавстві, дослідженні каталізаторів та у багатьох інших галузях, пов'язані з прогресом методів локального аналізу, які дозволили виявити розподіл домішок в уже згадуваному зразку поверхнею і за глибиною. Одержання чистих і надчистих речовин, що є основою багатьох галузей нової техніки, було практично неможливо без розробки відповідних аналітичних методів контролю.

Взаємозв'язок аналітичної хімії коїться з іншими науками, ні з галузями промисловості є, в такий спосіб, одній з істотних особливостей цієї науки. Слід відзначити також, що аналітичної хімії аналіз політики та синтез тісно пов'язані між собою. Поняття власне аналізу асоціюється звичайно з поділом речовини на складові, але хімічний аналіз часто полягає в синтезі сполук, мають характерну забарвлення, малу розчинність, специфічну форму кристалів тощо. Про єдності аналізу та синтезу свідчить і те, що результати синтезу зазвичай контролюються аналізом.

Хімія має важливе наукове і практичного значення. Майже всі основні хімічні закони було відкрито з допомогою методів цієї науки. Склад різних матеріалів, виробів, руд, мінералів, місячного грунту, далеких планет та інших небесних тіл встановлено методами аналітичної хімії, відкриття цілого ряду елементів періодичної системи стало можливим завдяки застосуванню точних методів аналітичної хімії.

Істотне значення багатьом технологічних процесів має контроль виробництва, здійснюваний методами політичної хімії. Приміром, правильно скласти шихту в металургійному,стекольном чи іншому виробництві можна, лише знаючи склад вихідних матеріалів.

Важливе значення має аналіз матеріалів ході технологічного процесу, наприклад контролю над плавкою у металургійній промисловості чи повнотою вилучення в гідрометалургійних виробництвах, дозволяє в процесі лікування усувати знижуючі неполадки. Так само є аналітична хімія в геології, геохімії, сільське господарство, фармацевтичної, лакофарбової, нафтохімічної і багатьох інших галузях промисловості.

Без аналізу грунтів, добрив тощо. неможлива інтенсифікація сільського господарства. Особливого значення набуває аналізПОЧВ утримання мікроелементів і обгрунтоване внесення саме ті компонентів підвищення врожайності.

Помітно зросла роль аналітичної хімії у зв'язку з тим, що більше уваги стало приділятися станові й існувати контролю за забрудненням довкілля, контролю за технологічними викидами, стічними водами тощо.

Велике наукове і практичного значення має аналіз космічних об'єктів й небесні тіл, вод Світового океану та т.д.

Істотне значення мають досягнення аналітичної хімії у розвитку таких галузей промисловості, як атомна енергетика, ракетобудування, електроніка та інших. Аналітична хімія як забезпечила ці області ефективними методами аналізу, а й стала основою розробки багатьох нових технологічних процесів.



1. Номенклатура

 

Назви фенолів складають із огляду на те, що зродоначальной структури за правиламиИЮПАК збережено тривіальне назва «фенолу».Нумерацию атомів вуглецю бензольного кільця починають від атома, безпосередньо пов'язаний ізгидроксильной групою (якщо вона є старшої функцією), і продовжує у такому послідовності, щоб наявні заступники отримали найменші номери.Монозамещенние похідні фенолу, наприкладметилфенол (>крезол), можуть існувати у трьох структурних ізомерів – >орто-, позначка- і пара->крезолов.

 


2. Фізичні властивості

 

>Феноли здебільшого – кристалічні речовини (>мета-крезол – рідина) при кімнатної температурі. Вони мають характерним запахом, досить поганенько розчиняються у воді, але добре розчиняються у водних розчинах лугів.Феноли утворюють міцні водневі зв'язку й мають досить високих температур кипіння.Темнеет надворі. З'являються антисептиками дуже отруйні. Влучаючи на шкіру викликають опіки. Є однією з перших застосованих до медицини антисептиків.

 


3. Хімічні властивості

Володіє слабкими кислотними властивостями, при дії лугів утворює солі –феноляти.

– Вступає у реакціїелектрофильного заміщення поароматическому кільцю.Гидрокси-группа, будучи однієї з найбільш сильних донорних груп, збільшує реакційну здатність кільця до цих реакцій, і направляє заміщення ворто- іпара-положения.Фенол з легкістюалкилируется,ацилируется,галогенируется,нитруется ісульфируется.

– РеакціяКольбе-Шмидта.

 

3.1 Реакції погидроксильной групі

 

>Углерод-кислородная зв'язок вфенолах набагато міцніше, ніж успиртах. Наприклад, фенолу може бути перетворений набромбензол дією неюбромоводорода, тоді якциклогексанол при нагріванні збромоводородом легко перетворюється набромциклогексан:


Як це іалкоксидифеноксиди реагують залкилгалогенидами та іншіалкилирующими реагентами із заснуванням змішаних ефірів:

>Фенетол

>Анизол

>Алкилирование фенолівгалогенуглеводородами чидиметилсульфатом в лужної середовищі є модифікацію реакціїВильямсона. По реакціїалкилирования фенолівхлоруксусной кислотою отримують такі гербіциди як 2,4 –дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4 – Д).

2,4 –Дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4 – Д)

і 2,4,5 –трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5 – Т).

2,4,5 –трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5 – Т)

Вихідний 2,4,5 –трихлорфенол здійснюють за схемою:

1,2,4,5 –Тетрахлорфенол 2,4,5 –трихлорфеноксид натрію 2,4,5 –трихлорфенол

При перегрів на стадії отримання 2,4,5 –трихлорфенола замість нього утворюватися дуже токсичний 2,3,7,8 –тетрахлордибензодиоксин:

2,3,7,8 –Тетрахлордибензодиоксин

>Феноли є слабшиминуклеофилами, ніж спирти. З цієїпричи-не вони у на відміну від спиртів не входять у реакціюетерификации. Для отримання складних ефірів фенолів використовуютьхлорангидриди іангидриди кислот:

>Фенилацетат

>Дифенилкарбонат


3.2 Заміна в кільце

>Оксигруппа фенолу дуже активує ароматичне кільце стосовно реакційелектрофильного заміщення. Як проміжних сполук найімовірніше утворюютьсяоксониевие іони:

Під час проведення реакціїелектрофильного заміщення у разі фенолів необхідно застосовувати спеціальні заходи у тому, щоб уникнутиполизамещение і окислювання.

3.3Нитрование

>Фенолнитруется набагато легше бензолу. При дії нею концентрованої азотної кислоти утворюється 2,4,6 –тринитрофенол (пікринова кислота):

>Пикриновая кислота

Наявність у ядрі трьохнитрогрупп різко збільшує кислотністьфенольной групи.Пикриновая кислота є, на відміну фенолу, вже досить сильної кислотою. Наявність трьохнитрогрупп робитьпикриновую кислоту вибухової, вона використовується на приготуваннямелинита. Для отриманнямононитрофенолов необхідно використовувати розведену азотну кислоту і проводити реакцію при низьких температурах:

Виходить суміш про- і п->нитрофенолов з величезним переважанням про-ізомеру. Ця суміш легко поділяється тому, що тільки про-ізомер маєлетучестью з водяником пором. Велика летючість про->нитрофенола пояснюється освітою внутрімолекулярної водневої зв'язку, тоді як у п->нитрофенола виникаємежмолекулярная воднева зв'язок.

 

3.4Сульфирование

>Сульфирование фенолу здійснюється дуже просто і призводить до утворення залежно від температури переважно >орто- чи пара->фенолсульфокислот:


 

3.5Галогенирование

Висока реакційна здатність фенолу призводить до того, що навіть за до його опрацюваннябромной водою відбувається заміщення трьох атомів водню:

Для отриманнямонобромфенола необхідно ухвалити спеціальні заходи.

п->Бромфенол

3.6 Реакція Кольбе

>Диоксид вуглецю приєднується дофеноксиду натрію за реакцією Кольбе, що є реакціюелектрофильного заміщення, у якійелектрофилом є діоксид вуглецю


>ФенолФеноксид натріюСалицилат натріюСалициловая кислота

Механізм:

Діями на саліцилову кислоту оцтового ангідриду отримують аспірин:

Ацетилсаліцилова кислота

Якщо обидва >орто-становища зайняті, то заміщення відбувається за пара-становищу:

Реакція відбувається за наступному механізму:

 


 

3.7Конденсация зкарбонилсодержащими сполуками

При нагріванні фенолу з формальдегідом у присутності кислоти утворюєтьсяфенолформальдегидная смола:

>Фенолформальдегидная смола

>Конденсацией фенолу з ацетоном у кислому середовищі отримують 2,2 – ді (>4-гидроксифенил) пропан, який одержав промислове назва бісфенол:

>Бисфенол

2,2 – ді (>4-гидроксифенил)пропан-ди (>4-оксифенил)диметилметан


>Обработкой бісфенолафосгеном впиридине отримуютьлексан:

>Лексан

Упарисутствии сірчаної кислоти чи хлориду цинку фенолу вони вбирають зфталевим ангідридом із заснуваннямфенолфталеина:

>Фталевий ангідридФенолфталеин

При сплавці фталевого ангідриду зрезорцином у присутності хлориду цинку відбувається аналогічна реакція й утворюєтьсяфлуоресцеин:

>РезорцинФлуоресцеин

3.8ПерегруппировкаКляйзена

>Феноли входять у реакціїалкилирования поФриделю-Крафтсу. Наприклад, при взаємодії фенолу заллилбромидом у присутності хлориду алюмінію утворюється2-аллилфенол:


Той самий продукт утворюється і за нагріванніаллилфенилового ефіру внаслідок внутрімолекулярної реакції званої перегрупуваннямКляйзена:


>Аллилфениловий ефір2-Аллилфенол

Реакція:

Минає з такого механізму:

>ПерегруппировкаКляйзена відбувається ще й при нагріванніаллилвинилового ефіру чи 3,3 –диметил – 1,5 –гексадиена:


 

3.9Поликонденсация

>Поликонденсация фенолу з формальдегідом (у цій реакції відбувається освітуфенолформальдегидной смоли:

3.10Окисление

>Феноли легко окисляються навіть під впливом кисню повітря. Так, при стоянні надворі фенолу поступово забарвлюється врозовато-красний колір. При енергійному окислюванні фенолу хромової сумішшю основним продуктом окислення єхинон.Двухатомние феноли окисляються ще легше. При окислюваннігидрохинона утворюєтьсяхинон.

 

3.11 Кислотні властивості

Кислотні властивості фенолу виявляється у реакцію з лугами (збереглося старовинне назва «карболова кислота»):

З6М5ВІН +NaOH <-> З6H5>ONa + М2>O

>Фенол, проте, є дуже слабкої кислотою. При пропущенні через розчинфенолятов вуглекислого чи сірчистого газів виділяється фенолу – така реакціяпозивает, що фенолу – слабша кислота, ніж вугільна і сірчиста:

З6H5>ONa +СO2 + М2>O -> З6М5ВІН +NaHCО3

Кислотні властивості фенолів послаблюються під час введення в кільце заступників I роду та посилюються під час введення заступників II роду.


4. Способи отримання

Виробництво фенолу в промисловому масштабі здійснюється трьома способами:

–Кумольний метод. В такий спосіб отримують більш 95% всьогопроизводимиого у світі фенолу. У каскадібарботажних колонкумол піддаютьнекаталитическому окислювання повітрям із заснуваннямгидропероксидакумола (ЦПК). Отриманий ЦПК, при каталіз сірчаної кислотою, розкладають із заснуванням фенолу і ацетону. З іншого боку, цінним побічним продуктом цього процесу є-метилстирол.

– Близько 3% всього фенолу отримують окисленням толуолу, з проміжним освітою бензойної кислоти.

– Весь іншої фенолу виділяють з кам'яновугільної смоли.

 

4.1Окислениемкумола

>Феноли виділяють з кам'яновугільної смоли, і навіть з харчів піролізу бурих вугілля і деревини (дьоготь). Промисловий спосіб отримання самого фенолу З6М5ВІН грунтується на окислюванні ароматичного вуглеводнівкумола (>изопропилбензол) киснем повітря з наступним розкладаннямполучающейсягидроперекиси, розведеною H2>SO4. Реакція відбувається з високим виходом і приваблива тим, що дозволяє їм отримати одразу дві технічно цінних продукту – фенолу і ацетон. Іншийспособ–каталитический гідролізгалогензамещеннихбензолов.


4.2 Одержання згалогенбензолов

 

При нагріванні хлорбензолу ігидроксида натрію під тиском отримуютьфенолят натрію, при подальшому опрацюванні якого кислотою утворюється фенолу:

З6М5-CI +2NaOH -> З6М5->ONa +NaCl + М2>O

 

4.3 Одержання з ароматичнихсульфокислот

Реакція проводиться при сплавцісульфокислот з лугами. Спочатку які утворюютьсяфеноксиди обробляють сильними кислотами щоб одержати вільних фенолів. Метод зазвичай застосовують щоб одержати багатоатомних фенолів:


 

4.4 Одержання з хлорбензолу

Відомо, що атом хлору тісно пов'язаний ізбензольним кільцем, тому реакцію заміни хлору нагидроксильную групу проводять у жорстких умов (300 °З, тиск 200МПа):

>C6H5-Cl +NaOH – >C6H5-OH +NaCl



5. Застосування фенолів

Розчин фенолу використовують як дезінфекційного засобу (карболова кислота).Двухатомние феноли –пирокатехин,резорцин (рис. 3), і навіть гідрохінон (пара->дигидроксибензол) застосовують як антисептики (антибактеріальні знезаражувальні речовини), вводять у склад дубителів для шкіри хутра, як стабілізатори мастил і гуми, і навіть в обробці фотоматеріалів як і реагенти в аналітичної хімії.

У нинішньому вигляді окремих сполук феноли використовуються обмежено, зате їх різні похідні застосовують широко.Феноли служать вихідними сполуками щоб одержати різноманітних полімерних продуктів –феноло-альдегидних смол,полиамидов,полиепоксидов. За підсумками фенолів отримують численні лікарських препаратів, наприклад, аспірин,салол,фенолфталеин, ще, барвники, парфумерні продукти, пластифікатори для полімерів і засоби захисту рослин.

Світове споживання фенолу має таку структуру:

· 44% фенолу витрачається виробництво бісфенола А, який, своєю чергою, використовується дляполикарбона іепоксидних смол;

· 30% фенолу витрачається виробництвофенолформальдегидних смол;

· 12% фенолугидрированием перетворюється нациклогексанол, використовуваний щоб одержати штучних волокон – нейлону і капрону;

· інші 14% витрачаються інші справи, зокрема виробництва антиоксидантів (>ионол),неионогенних ПАР –полиоксиетилированнихалкилфенолов (>неоноли), інших фенолів (>крезолов), лікарських засобів (аспірин), антисептиків (>ксероформа) і пестицидів.

· 1,4% фенолу застосовується у медицині (>орасепт), як знеболювальна і антисептичний засіб.

 


6. Токсичні властивості

 

>Фенол уїдливий. Викликає порушення функцій нервової системи. Пил, пари розчин фенолу дратують слизові оболонки очей, дихальних шляхів, шкіру (ГДК 5мг/м, в водоймах 0,001 мг/л).

Потрапляючи у організм,Фенол нас дуже швидко всмоктується через неушкоджені ділянки шкіри вже за кілька хвилин починає впливати на тканини мозку. Спочатку виникає короткочасне порушення, і потім і параліч дихального центру. Навіть якби вплив мінімальних доз фенолу спостерігається чхання, кашель, біль голови, запаморочення, блідість, нудота, занепад сил. Важкі випадки отруєння характеризуються несвідомим станом, синюхою, труднощами дихання, нечутливістю роговиці, швидким, ледь відчутним пульсом, холодним потім, нерідко корчі. Найчастіше фенолу причина онкозахворювань. При гострому отруєння, супроводжує потрапляння фенолу на шкіру чи вдихання його парів, спостерігається сильне печіння у місцях, які піддалися безпосередньому впливу. Виявляються опіки слизових тканин; виникає сильна

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація