Хімія - дуже захоплююча наука. Вона вивчає всі речовини, які існують в природі, а їх безліч. Вони поділяються на неорганічні і органічні. У цій статті ми розглянемо ароматичні вуглеводні, які відносяться до останньої групи.
Що це таке?
Це органічні речовини, які мають в своєму складі одне або кілька бензольних ядер - стійких структур з шести атомів вуглецю, з`єднаних в багатокутник. Дані хімічні сполуки мають специфічний запах, що можна зрозуміти з їх назви. Вуглеводні цієї групи відносяться до циклічних, на відміну від алканів, алкинов і ін.
Ароматичні вуглеводні. бензол
Це найпростіше хімічне соедіеніе з даної групи речовин. До складу його молекул входять шість атомів вуглецю і стільки ж гідрогену. Всі інші ароматичні вуглеводні є похідними бензолу і можуть бути отримані з його використанням. Ця речовина при нормальних умовах знаходиться в рідкому стані, воно безбарвне, має специфічний солодкуватим запахом, у воді не розчиняється. Закипати воно починає при температурі +80 градусів за Цельсієм, а замерзати - при +5.
Хімічні властивості бензолу та інших ароматичних вуглеводнів
Перше, на що потрібно звернути увагу, - галогенирование і нітрування.
реакції заміщення
Перша з них - галогенирование. У цьому випадку, щоб хімічну взаємодію могло здійснитися, потрібно використовувати каталізатор, а саме трихлорид заліза. Таким чином, якщо додати до бензолу (С6Н6) Хлор (Cl2), То ми отримаємо хлорбензол (С6Н5Cl) і хлороводень (HCl), який виділиться у вигляді прозорого газу з різким запахом. Тобто внаслідок цієї реакції один атом водню заміщується атомом хлору. Те ж саме може статися і при додаванні до бензолу інших галогенів (йоду, брому і т. Д.). Друга реакція заміщення - нітрація - проходить за схожим принципом. Тут в ролі каталізатора виступає концентрований розчин сірчаної кислоти. Для проведення такого роду хімічної реакції до бензолу необхідно додати нітратну кислоту (HNO3), Теж концентровану, в результаті чого утворюються нітробензол (C6H5NO2) І вода. В цьому випадку атом гідрогену заміщається групою з атома нітрогену і двох оксигена.
реакції приєднання
Це другий тип хімічних взаємодій, в які здатні вступати ароматичні вуглеводні. Вони також існують двох видів: галогенирование і гідрування. Перша відбувається тільки при наявності сонячної енергії, яка виступає в ролі каталізатора. Для проведення цієї реакції до бензолу також необхідно додати хлор, але в більшій кількості, ніж для заміщення. На одну молекулу бензолу має припадати три хлору. В результаті отримаємо гексахлорциклогексан (С6Н6Cl6), Тобто до наявних атомам приєднається ще й шість хлору.
Гідрування відбувається тільки в присутності нікелю. Для цього необхідно змішати бензол і гидроген (Н2). Пропорції ті ж, що і в попередній реакції. Внаслідок цього утворюється циклогексан (С6Н12). Всі інші ароматичні вуглеводні також можуть вступати в такого типу реакції. Вони відбуваються за таким же принципом, як і у випадку з бензолом, тільки з освітою вже складніших речовин.
Отримання хімічних речовин цієї групи
Почнемо все так же з бензолу. Його можна отримати за допомогою такого реагенту, як ацетилен (С2Н2). З трьох молекул даної речовини під впливом високої температури і каталізатора утворюється одна молекула потрібного хімічної сполуки.
Також бензол і деякі інші ароматичні вуглеводні можна добути з кам`яновугільної смоли, яка утворюється під час виробництва металургійного коксу. До одержуваних таким способом можна віднести толуол, о-ксилол, м-ксилол, фенантрен, нафталін, антрацен, флуорен, Хріза, дифеніл і інші. Крім того, речовини цієї групи часто добувають з продуктів переробки нафти.
Як виглядають різноманітні хімічні сполуки цього класу?
Стирол являє собою безбарвну рідину з приємним запахом, малорозчинну в воді, температура кипіння складає +145 градусів за Цельсієм. Нафталін - кристалічна речовина, також мало розчиняється у воді, плавиться при температурі +80 градусів, а закипає при +217. Антрацен в нормальних умовах також представлений у вигляді кристалів, проте вже не безбарвних, а мають жовте забарвлення. Це речовина не розчиняється ні у воді, ні в органічних розчинниках. Температура плавлення - +216 градусів за шкалою Цельсія, кипіння - +342. Фенантрен виглядає як блискучі кристали, які розчиняються тільки в органічних розчинниках. Температура плавлення - +101 градус, кипіння - +340 градусів. Флуорен, як зрозуміло з назви, здатний до флуоресценції. Це, як і багато інших речовин даної групи, - безбарвні кристали, нерозчинні у воді. Температура плавлення - +116, закипання - +294.
Застосування ароматичних вуглеводнів
Бензол використовується при виробництві барвників в якості сировини. Також він застосовується при отриманні вибухівки, пестицидів, деяких ліків. Стирол використовують у виробництві полістиролу (пінопласту) за допомогою полімеризації вихідного речовини. Останній широко застосовують в будівництві: в якості тепло- і звукоізолюючого, електроізоляційного матеріалу. Нафталін, як і бензол, бере участь у виробництві пестицидів, барвників, ліків. Крім того, він використовується в хімічній промисловості для одержання багатьох органічних сполук. Антрацен також застосовують у виготовленні барвників. Флуорен грає роль стабілізатора полімерів. Фенантрен, як і попереднє речовина і багато інших ароматичні вуглеводні, - один з компонентів барвників. Толуол широко застосовують в хімічній промисловості для добування органічних речовин, а також для отримання вибухівки.
Характеристика і використання речовин, що добуваються з допомогою ароматичних вуглеводнів
До таких в першу чергу можна віднести продукти розглянутих хімічних реакцій бензолу. Хлорбензол, наприклад, є органічним розчинником, також використовується у виробництві фенолу, пестицидів, органічних речовин. Нітробензол є компонентом полірувальних засобів для металу, застосовується при виготовленні деяких красітлей і ароматизаторів, може грати роль розчинника і окислювача. Гексахлорциклогексан використовується як отрута для боротьби з комахами-шкідниками, а також у хімічній промисловості. Циклогексан застосовують у виробництві лакофарбових виробів, при отриманні багатьох органічних сполук, в фарамацевтіческой галузі промисловості.
висновок
Прочитавши цю статтю, можна зробити висновок, що всі ароматичні вуглеводні мають однотипну хімічну структуру, що дозволяє об`єднати їх в один клас сполук. Крім того, їх фізичні та хімічні властивості також дуже схожі. Зовнішній вигляд, температури кипіння і плавлення всіх хімічних речовин даної групи не сильно відрізняються. Своє застосування багато ароматичні вуглеводні знаходять в одних і тих же галузях промисловості. Речовини, які можна отримати внаслідок реакцій галогенування, нітрування, гідрування, також мають схожі властивості і використовуються в схожих цілях.
