При окислении смеси бензола и толуола раствором перманганата калия


Определите массы веществ в исходной смеси. -

При окислении смеси бензола и толуола подкис­ленным раствором перманганата калия при нагревании получено 8,54 г одноосновной органической кислоты. При взаимодействии этой кислоты с избытком водного раствора гидрокарбоната натрия выделился газ, объем которого в 19 раз меньше объема тако­го же газа, полученного при полном сгорании исходной смеси углеводородов. Определите массы веществ в исходной смеси.

Решение: Перманганатом калия окисляется только толуол, при этом образуется бензойная кислота:

6Н5-СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4   →  5С6Н5-СООН + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 14Н2О

v(C6H5-COOH) = 8,54/122 = 0,07 моль = v(C6H5-CH3).

При взаимодействии бензойной кислоты с гидрокарбонатом натрия выделяется СО2:

С6Н5-СООН + NaHCO→ C6H5-COONa + СО2↑ + Н2О.

v(CO2) = v(C6H5-COOH) = 0,07 моль. При сгорании смеси углеводородов образуется 0,07*19 = 1,33 моль СО2. Из этого количества при сгорании толуола по уравнению

С6Н5-СН3 + 9О→ 7СО2 + 4Н2О

образуется 0,07*7 = 0,49 моль СО2. Остальные 1,33-0,49 = 0,84 моль СО2 образуются при сгорании бензола:

С6Н6 + 7,5О2   →  6СО2 + ЗН2О.

v(C6H6) = 0,84/6 = 0,14 моль. Массы веществ в смеси равны: m(С6Н6) = 0,14-78 = 10,92 г, m(С6Н5-СН3) = 0,07*92 = 6,48 г.

Ответ. 10,92 г бензола, 6,48 г толуола.

алкенов и манганат калия (VII) (перманганат)

Если продукт имеет одну углеводородную группу и один водород

Например, предположим, что первая стадия реакции была:

В этом случае первая молекула продукта имеет метильную группу и водород, присоединенный к карбонильная группа. Это другой вид соединения, известный как альдегид.

Альдегиды легко окисляются с образованием карбоновых кислот, содержащих группу -COOH.Таким образом, на этот раз реакция пойдет на следующую стадию с получением этановой кислоты, CH 3 COOH.

Структура кислоты была немного изменена, чтобы она больше походила на то, как мы обычно извлекаем кислоты, но в итоге кислород оказался между углеродом и водородом.

Таким образом, общий эффект манганата калия (VII) на этот вид алкена составляет:

Очевидно, если бы к обоим атомам углерода на концах двойной связи углерод-углерод был присоединен атом водорода, вы бы получили две молекулы карбоновой кислоты, которые могли бы быть одинаковыми или разными, в зависимости от того, были ли одинаковые алкильные группы. или другое.

Поиграйте с этим, пока не будете довольны. Нарисуйте несколько алкенов, каждый из которых имеет водород, присоединенный к обоим концам двойной углерод-углеродной связи. Меняйте алкильные группы - иногда одинаковые на каждом конце двойной связи, иногда разные. Окислите их, чтобы образовались кислоты, и посмотрите, что у вас получится.

Если продукт содержит два атома водорода, но не содержит углеводородной группы

Можно было ожидать, что при этом будет образована метановая кислота, как в уравнении:

Но это не так! Это потому, что метановая кислота также легко окисляется раствором манганата калия (VII).Фактически, он полностью окисляет его до двуокиси углерода и воды.

Таким образом, уравнение в таком случае могло бы быть, например:

Точная природа другого продукта (в этом примере пропанона) будет варьироваться в зависимости от того, что было присоединено к правому атому углерода в двойной связи углерод-углерод.

Если бы на обоих концах двойной связи было по два атома водорода (другими словами, если бы у вас был этен), то все, что вы получили бы, - это диоксид углерода и вода.

 

Сводка

Подумайте о обоих концах двойной связи углерод-углерод по отдельности, а затем объедините результаты.

  • Если на одном конце связи есть две алкильные группы, эта часть молекулы даст кетон.

  • Если есть одна алкильная группа и один водород на одном конце связи, эта часть молекулы даст карбоновую кислоту.

  • Если на одном конце связи есть два атома водорода, эта часть молекулы даст диоксид углерода и воду.

 

В чем смысл всего этого?

Работа с результатами поможет вам определить структуру алкена. Например, алкен C 4 H 8 имеет три структурных изомера:

Определите, какие из них дали бы каждый из следующих результатов, если бы их обрабатывали горячим концентрированным раствором манганата (VII) калия. Вышеуказанные изомеры: , а не в порядке A, B и C.

Не читайте ответы в зеленой рамке, пока не попробуете это.

  • Изомер A дает кетон (пропанон) и диоксид углерода.

  • Изомер B дает карбоновую кислоту (пропановую кислоту) и диоксид углерода.

  • Изомер C дает карбоновую кислоту (этановую кислоту).

.

Перманганат калия - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Перманганат калия - неорганическое химическое соединение. Его химическая формула - KMnO 4 . Он содержит ионы калия и перманганата. Марганец находится в степени окисления +7. Он также известен как перманганат калия и кристаллов Конди . Перманганат калия - сильный окислитель, что означает, что он имеет тенденцию забирать электроны у других химических веществ.Он растворяется в воде с образованием пурпурных растворов. Если он испаряется, он образует фиолетово-черные блестящие кристаллы. [2] Имеет сладкий вкус и не имеет запаха. [1]

В 1659 году немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер расплавил смесь минерального пиролюзита и карбоната калия, чтобы получить материал, который при растворении в воде превращался в зеленый раствор (манганат калия). Он медленно менял цвет на фиолетовый ( перманганат калия ), а затем, наконец, на красный.Этот отчет является первым описанием производства перманганата калия.

Чуть менее 200 лет спустя лондонец по имени Генри Боллманн Конди был химиком. Он интересовался дезинфицирующими средствами и делал такие вещи, как озонированная вода . Он обнаружил, что когда он расплавил пиролюзит с гидроксидом натрия и растворил его в воде, получился раствор, обладающий хорошими дезинфицирующими свойствами. Он запатентовал это решение и продал его как Condy's Fluid . Проблема заключалась в том, что решение было не очень стабильным.Это было исправлено с помощью гидроксида калия, а не гидроксида натрия. Это дало более стабильный материал. Его также можно было высушить до такого же хорошего порошка перманганата калия. Этот порошок назывался кристаллов Конди или порошок Конди . Перманганат калия было легко сделать, поэтому Конди пытался помешать другим людям производить его и продавать сам.

Ранние фотографы использовали его в порошковой вспышке.

Применение в химической промышленности [изменить | изменить источник]

Перманганат калия используется как окислитель. [3] Он также используется в дезинфицирующих средствах и дезодорантах. Его можно использовать для производства самых разных химикатов. При очистке сточных вод он используется для избавления от сероводорода, вонючего токсичного газа. В аналитической химии иногда используется точная концентрация KMnO 4 , чтобы увидеть, сколько определенного восстановителя присутствует при титровании. Похожим образом он используется как реагент для древесной массы. При смешивании перманганата калия и формальдегида образуется слабый слезоточивый газ.

В качестве окислителя в органическом синтезе [изменить | изменить источник]

Разбавленные растворы KMnO 4 превращают алкены в диолы (гликоли). Это поведение также используется в качестве качественного теста на наличие двойных или тройных связей в молекуле, поскольку реакция делает раствор перманганата бесцветным. Иногда его называют реактивом Байера.

Концентрированные растворы окисляют метильную группу ароматического кольца, например толуол в бензойную кислоту.

KMnO 4 окисляет гидрохлорид псевдоэфедрина с образованием меткатинона, препарата Списка I.Следовательно, DEA ограничило его использование и продажу, классифицировав его как прекурсор, контролируемый Списком I. Перманганат калия внесен в список прекурсоров Таблицы I в соответствии с Конвенцией Организации Объединенных Наций о борьбе с незаконным оборотом наркотических средств и психотропных веществ. [2]

Кислоты и перманганат калия [изменить | изменить источник]

Концентрированная серная кислота реагирует с перманганатом калия с образованием оксида марганца (VII), который может быть взрывоопасным. [4] [5] [6] .В этой реакции также образуется озон. Озон может воспламенить бумагу, пропитанную спиртом. Эта реакция очень опасна.

6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 → 6 MnSO 4 + 3 K 2 SO 4 + 9 H 2 O + 5 O 3

Концентрированный HCl образует хлор.

2 KMnO 4 + 16 HCl → 2 MnCl 2 + 2 KCl + 8 H 2 O + 5 Cl 2

Mn-содержащие продукты окислительно-восстановительных реакций зависят от pH.Кислые растворы перманганата восстанавливаются до бледно-розового иона Mn 2+ , как в хлориде марганца (II). В нейтральном растворе перманганат восстанавливается до коричневого оксида марганца (IV), где Mn находится в степени окисления +4. Оксид марганца (IV) - это вещество, которое окрашивает кожу при нанесении на нее перманганата калия. Перманганат калия самопроизвольно восстанавливается в щелочном растворе до манганата калия зеленого цвета, где марганец находится в степени окисления +6.

Использование в биомедицине [изменить | изменить источник]

  • Разбавленные растворы используются для лечения язвы (язвы) (0.25%), дезинфицирующее средство для рук (около 1%) и средство для лечения мягкого дерматита помфоликс или грибковых инфекций рук или ног.
  • Разбавленный раствор подкисленного перманганата калия используется в гистологии для отбеливания меланина, который затемняет детали тканей.
  • Перманганат калия можно использовать для дифференциации амилоидного АК от других типов амилоида, патологически депонированных в тканях организма. Инкубация фиксированной ткани с перманганатом калия предотвратит окрашивание амилоида AA конго красным, в то время как другие типы амилоида не затронуты. [7] [8]

Разное [изменение | изменить источник]

Растворенный перманганат калия
  • Растворы KMnO 4 использовались вместе с 80% перекисью водорода для приведения в движение ракеты. В этом случае он получил название Z-Stoff. Этот порох до сих пор используется в торпедах.
  • Разбавленный (10 мг / л) перманганат калия можно использовать для удаления улиток с растений перед помещением их в пресноводный аквариум.
  • Высококачественный перманганат калия можно найти в магазинах товаров для бассейнов и используется в сельской местности для удаления железа и сероводорода (запах тухлых яиц) из колодезной воды.
  • KMnO 4 часто входит в наборы для выживания вместе с глицерином или таблеткой глюкозы для разведения огня. Таблетку глюкозы можно измельчить, смешать с перманганатом калия, и она загорится, если потереть. Его также можно смешать с антифризом из автомобиля, чтобы развести огонь. Это может быть опасно и должно выполняться осторожно, окунув немного бумаги в антифриз, а затем добавив небольшое количество перманганата калия. Он также может стерилизовать воду и раны, поэтому его можно использовать в комплекте для выживания.
  • KMnO 4 применяется для лечения некоторых паразитарных болезней рыб, для очистки питьевой воды, а также в качестве антидота при отравлении фосфором. В Африке его использовали в качестве дезинфицирующего средства для овощей, таких как салат.

Твердый перманганат калия является сильным окислителем, поэтому его следует хранить отдельно от восстановителей. Для некоторых реакций требуется немного воды. Например, перманганат калия и сахарная пудра воспламенится (но не взорвутся) через несколько секунд после добавления капли воды. Райт-младший, Калкинс Э., Хамфри Р.Л. Лабораторное исследование . 1977 мар; 36 (3): 274-81. PMID 839739 ,

Структура, свойства, получение и реакции толуола

Толуол, также называемый толуолом, представляет собой ароматический углеводород.


Впервые он был выделен в 1837 году путем дистилляции соснового масла польским химиком Филипом Вальтером.


Бесцветный, нерастворимый в воде, имеет запах разбавителей для краски.


Его химическая формула: C 7 H 8 ; его молярная масса 92,14 г / моль. Молекула представляет собой фенильное кольцо (от бензола), а метильная группа присутствует в качестве заместителя.


Молекула плоская из-за необходимости sp 2 гибридизационного углерода для поддержки ароматического эффекта кольца.


Химическая структура может быть записана, как показано ниже: -

Его систематическое название IUPAC - метилбензол. Толуол в основном используется в качестве промышленного сырья и растворителя.


Толуол также иногда можно использовать в качестве развлекательного ингалятора, и он также может нанести серьезный неврологический вред.

Физические свойства: -


Молекулярный вес 92.14
Точка кипения 110,7 ° C
Точка плавления -95 ° C
Плотность пара 3,2 (воздух = 1)
Давление пара 36,7 мм рт. Ст. При 30 ° C
Плотность / удельный вес 0,866 при 20/4 ° C (вода = 1)


Это бесцветная жидкость, легковоспламеняющаяся, со сладким резким ароматным запахом.


Толуол менее плотен, чем вода. Поэтому он плавает на воде. Пары толуола тяжелее воздуха.
Он присутствует в сырой нефти и является продуктом процессов нефтепереработки; он используется в авиационном и автомобильном топливе.Он также используется в качестве растворителя для производства других химикатов.


Толуол является жидким при стандартных условиях. Однако при нагревании он становится газом, при охлаждении - твердым. Фазовая диаграмма толуола показывает фазовое поведение при изменении давления и температуры.


Температура [° C]


В критической точке не происходит никаких изменений состояния при добавлении тепла или даже при повышении давления.
Тройная точка вещества может быть определена как температура и давление, при которых три фазы (твердая, жидкая и газовая) вещества сосуществуют в термодинамическом равновесии.


Химические свойства


Реакции толуола аналогичны реакциям нормального ароматического углеводорода при электрофильном ароматическом замещении. Причина этого заключается в том, что метильная группа, присутствующая в толуоле, имеет более высокие свойства высвобождения электронов, чем атом водорода, находящийся в том же положении. Метильная группа более активна по отношению к электрофилам, чем бензол. Он подвергается сульфированию для получения п-толуолсульфоновой кислоты и хлорированию с помощью Cl 2 в присутствии FeCl 2 с получением пара- и орто-изомеров хлортолуола.


Наиболее важно то, что боковая метильная цепь в толуоле подвержена окислению. Он реагирует с перманганатом калия с образованием бензойной кислоты и с хромилхлоридом с образованием бензальдегида, то есть реакция Этара.
В условиях свободных радикалов метильная группа галогенируется. Например, N-бромсукцинимид (NBS) при нагревании с толуолом в присутствии AIBN приводит к бензилбромиду. Толуол также можно бромировать, обрабатывая его HBr и H 2 O 2 в присутствии света.


C6H 5 CH 3 + Br 2 → C 6 H 5 CH 2 Br + HBr


C 6 H 5 CH 2 Br + Br 2 → C 6 H 5 CHBr 2 + HBr


Метильная группа в нем подвергается депротонированию с помощью очень сильных оснований; pKa оценивается примерно в 41. Его гидрирование дает метилциклогексан. Реакция требует высокого давления водорода и катализатора.


Производство


Он присутствует в незначительных количествах в сырой нефти. Толуол также можно найти как побочный продукт бензина. Это также побочный продукт производства кокса из угля. Окончательная очистка и разделение производятся с помощью любого из процессов экстракции растворителем или дистилляцией, используемых для ароматических углеводородов БТК (изомеров бензола, толуола и ксилола).

Лабораторный препарат


Толуол дешево производится промышленным способом, поэтому его не получают в лаборатории.полученный, например, бензол реагирует с метилхлоридом в присутствии кислоты Льюиса, такой как хлорид алюминия, с образованием толуола:


C 6 H 5 H + CH 3 Cl → C 6 H 5 CH 3 + HCl


Такие реакции являются сложными при полиметилировании, поскольку толуол более подвержен алкилированию, чем бензол.
Его также получают путем алкилирования бензола с использованием метанола:


КОММЕРЧЕСКОЕ ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТОЛУОЛА

Из каменноугольной смолы: -

Легкая нефтяная фракция каменноугольной смолы является основным источником промышленного производства толуола.Легкую масляную фракцию промывают концентрированной H 2 SO 4 для удаления присутствующих в ней оснований, затем NaOH для удаления кислотных веществ и, наконец, водой.

Подвергается фракционной перегонке. Пары, собранные между 80-110 o C, на 90% состоят из бензола, они содержат 70-80% бензола и 14-24% толуола. 90% бензола снова перегоняют, и часть, отгоняемую при температуре 108-110 0 ° C, собирают в виде толуола.

ПОЛУЧЕНИЕ ТОЛУОЛА ИЗ МЕТИЛЦИКЛОГЕКСАНА И N-ГЕПТАНА

Его также получают циклизацией н-гептана с последующей ароматизацией.

Реакции толуола


  • 1. Окисление толуола

  • Поскольку толуол является ароматическим соединением, он менее восприимчив к реакции окисления. Метильная группа толуола является боковой цепью в структуре ароматического кольца и окисляется до карбоксильной группы в присутствии сильного окислителя.
    При окислении толуола образуется бензальдегид, который в дальнейшем может быть окислен с образованием бензойной кислоты. Есть много окислителей, таких как перманганат калия.



  • 2. Бромирование толуола

  • Реакция толуола с бромом известна как бромирование толуола. Его бромирование может происходить либо по боковой цепи, либо по ароматическому кольцу.


    Обе реакции бромирования протекают по разному механизму. Обычно боковая цепь по свободнорадикальному механизму и ароматическое бромирование следует механизму электрофильного замещения.


    Нитрование толуола

    Введение нитрогруппы в толуол приводит к образованию орто-толуола и пара-толуола, и реакция называется нитрованием толуола.

    Реакция протекает по механизму электрофильного замещения, и смесь концентрированной серной и азотной кислоты ведет себя как нитрующий агент.

    В этом случае концентрированная серная кислота действует как катализатор и генерирует ион нитрония, который ведет себя как электрофил.

    Ион нитрония атакует ароматическое кольцо в основном в орто- и параположении, в результате чего образуются орто- и пара-продукты.

    Из-за наличия метильной группы в кольце толуола нитрование толуола примерно в двадцать пять раз быстрее, чем бензола.Поскольку метильная группа является активирующей по отношению к –орто и –пара направляющей группой, следовательно, нитрование толуола дает полизамещенные нитропродукты.


    Однако использование низкой температуры может предотвратить замещение более чем одной нитрогруппы в ароматическом кольце.
    Примечание


    В нормальных условиях толуол дает все три изомера, из которых орто-производное образует около 63% и 34% пара-продукта и 3% метапродукта.

    Высокий выход орто-продукта можно объяснить резонирующей структурой иона арения, который образует промежуточное соединение

    .
    Использование и применение толуола: -


  • • Он в основном используется в качестве растворителя в промышленности и лабораториях.

  • • Более того, он используется в качестве предшественника реакции замещения и окисления для получения готовых к использованию продуктов или другого предшественника.

  • • Он также добавляется в бензин для повышения октанового числа и является важным горючим веществом в авиации. Толуол широко используется для производства красок, покрытий и смол.

  • • Толуол используется в качестве предшественника бензола путем гидродеалкилирования:

  • C 6 H 5 CH 3 + H 2 → C 6 H 6 + CH 4

  • • Второе место касается его диспропорционирования в смеси ксилола и бензола.

  • • Для взрывного синтеза тринитротолуола требуется толуол. Толуол нитруют до динитротолуола, а затем нитруют до тринитротолуола.

  • • Толуол необходим для динитротолуола, который требуется для толуолдиизоцианата, который используется для производства пенополиуретана.

  • • Толуол - универсальный растворитель, например для красок, разбавителей красок, резины, дезинфицирующих средств, силиконовых герметиков, многих химических реактивов, лаков, клеев (клеев), кожевенных веществ и печатных красок.

  • Токсикология и метаболизм толуола
  • • Толуол раздражает глаза. вдыхание в больших количествах может быть токсичным для глаз. Это потенциальный канцерогенный агент.

  • • Вдыхание от низкого до среднего уровня может вызвать потерю слуха, усталость, тошноту, слабость, потерю аппетита, поведение пьяного типа, спутанность сознания, потерю памяти и потерю цветового зрения.

  • • При запрете воздействия Некоторые из этих симптомов обычно исчезают. Вдыхание большого количества толуола за короткое время может вызвать тошноту, головокружение, потерю сознания или сонливость и даже смерть.

  • • По сравнению с бензолом, толуол гораздо менее токсичен, поэтому он широко используется. Он заменяет последний в качестве ароматического растворителя при химическом приготовлении.

  • • Согласно Агентству по охране окружающей среды США (EPA), толуол обладает канцерогенным потенциалом, и его невозможно оценить из-за недостаточности информации.

  • • Подобно многим другим растворителям, таким как некоторые алкилбензолы и 1,1,1-трихлорэтан-толуол, как было показано, действует как положительный аллостерический модулятор рецептора ГАМКА и неконкурентный антагонист рецептора NMDA

  • • Кроме того, толуол имеет Было показано, что в тестах принудительного плавания (FST) и в тесте подвешивания за хвост (TST) на грызунов проявляются эффекты, подобные антидепрессантам, вероятно, из-за его свойств антагониста NMDA.

  • • Толуол также можно использовать в качестве развлекательного ингалянта («нюхание клея»), вероятно, из-за его диссоциативного и эйфорического эффектов.

  • • Толуол ингибирует каналы возбуждающих ионов, включая никотиновые рецепторы ацетилхолина (nAChR) и глутамат N-метил-D-аспартата (NMDA). Он усиливает функцию ингибирующих ионных каналов, таких как глицин, рецептор гамма-аминомасляной кислоты типа A и рецепторы серотонина. Кроме того, толуол разрушает потенциал-управляемые кальциевые каналы и АТФ-управляемые ионные каналы.

  • ,

    Смотрите также