(ORGANIC CHEMISTRY)
Mga reaksyon sa karagdagan
Dagdag na reaksyon ng dobleng bono sa pangkalahatang pananaw ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod: Ayon sa scheme na ito, hydrogen (H2), halogens (Cl2, Br2, C1Br, SP), tubig (H20), hydrogen halides (HC1, HBr, HI), sulpuriko acid(H2S04), oxygen (02) at g.d. Malaki...(ORGANIC CHEMISTRY)
Reaksyon ng ozonation ni Harry
Ang Ozone 03 ay madaling nakakabit sa double bond site upang bumuo ng cyclic peroxide - ozopides: Ang mga ozonides ay napaka hindi matatag, madaling sumabog. Karaniwang hindi sila nakahiwalay, ngunit kaagad pagkatapos na mabulok ng tubig: Ang hydrogen peroxide ay nag-o-oxidize sa mga resultang aldehydes upang mga carboxylic acid: Ozonation...(ORGANIC CHEMISTRY)
Ang istraktura ng benzene
Ang paghahambing ng lahat ng kasalukuyang magagamit na impormasyon na may kaugnayan sa benzene at mga homologue nito, ang istruktura ng benzene ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod. Ang lahat ng mga carbon atom sa benzene ay nasa estado sp2- hybridization. Ang bawat isa sa kanila ay bumubuo ng tatlong ordinaryong c-bond (dalawa Mga koneksyon sa C-C at isang S-N na may anggulo ...(ORGANIC CHEMISTRY)
Bahagyang gas-phase oxidation ng methane-hydrocarbon mixtures at methane homologues
Mga totoong natural na gas, kabilang ang mga ginagamit sa mga proseso ng kemikal, naglalaman ng mga impurities ng iba't ibang hydrocarbon, pangunahin ang methane homologues. Dahil, dahil sa malaking pagkakaiba sa lakas mga bono ng kemikal kahit na ang pinakamalapit na homologues ng methane ay malaki ang pagkakaiba nito sa reaktibiti at marami pang iba...Kinetic Analysis ng Partial Oxidation ng Methane at ang mga Homolog nito sa Syngas
Kamakailan, kasama ang mga catalytic na pamamaraan ng oxidative conversion ng methane sa synthesis gas, isang bilang ng mga prosesong pang-industriya, lalo na sa mga maliliit na compact na halaman para sa produksyon ng hydrogen, ay nagsimulang gumamit ng gas-phase na bahagyang oksihenasyon nito. Gayunpaman, ang karaniwang ginagamit na mga paraan ng pagkalkula ng thermodynamic ...(ORGANIC CHEMISTRY: OXIDATIVE CONVERSIONS NG METHANE)
All-Russian Olympiad para sa Mga Mag-aaral sa Chemistry - 2004
"OPSYONAL NA GAWAIN"
PHYSICAL CHEMISTRY
Gawain 1.
"Gaano kainosente ang sasabihin nila noong nakaraang taon -
oo, ang siglo bago ang huling."
(Bakhyt Kenzheev)
"Sa simula ng 1880 nagsimula si Victor Meyer mga kawili-wiling karanasan sa ibabaw ng mga densidad ng singaw ng halides sa napakataas na temperatura. Ang mga eksperimento ay inulit ng Crafts. Ang resulta ay ang mga densidad ng singaw ng mga halides, na mukhang normal para sa malalaking pagitan ng temperatura, ay nagiging mas maliit habang tumataas ang temperatura, na naiiba para sa iba't ibang mga halides.
| Temperatura | Densidad singaw ng klorin | Densidad singaw ng bromine | Densidad pares ng yodo |
| Mas mababa sa 440 tungkol sa | 2,45 | 5,52 | 8,78 |
| 440 tungkol sa | mga pamantayan. | mga pamantayan. | 8,72 |
| 900 tungkol sa | mga pamantayan. | mga pamantayan. | 8,11 |
| 1200 tungkol sa | mga pamantayan. | 4,5 | 6,07 |
| 1400 tungkol sa - 1500 tungkol | 2,02 | 3,5 | 5,31 |
Sa pag-aakalang ang naobserbahang pagbaba sa halide vapor densities ay hindi nakasalalay sa isang makabuluhang pagbabago sa expansion coefficients ng mga gas sa ipinahiwatig na temperatura, ang data na ipinakita ay maaaring ipaliwanag ... "
("Essay on the development of chemical views" ni N. Menshutkin, St. Petersburg, 1888. pp. 301-302)
1. Paano maipapaliwanag ang gayong makabuluhang pagbabago sa "densidad ng singaw" para sa mga halogens?
2. Tantyahin ang error sa pagtukoy ng "vapor density" (relative%).
3. Kalkulahin ang komposisyon ng "singaw" para sa yodo sa ipinahiwatig na mga temperatura (mga mole fraction).
4. Kalkulahin ang nagbubuklod na enerhiya I - I (kJ/mol).
5. Tukuyin ang natutunaw at kumukulo na punto ng yodo (o C) at kalkulahin ang enerhiya ng sala-sala ng iodine kung ang presyon ng singaw sa iodine ay 1 mm Hg (133.32 Pa) sa 43.7 o C; 10 mmHg Art. sa 77.0 tungkol sa; 100 mmHg sa 122.4 tungkol sa; 400 mmHg sa 162.8 o.
Gawain 2.
HX- ang isa sa pinakamalakas na organikong acid ay maaaring makuha ayon sa pamamaraan:
Impormasyon sa komposisyon ng mga koneksyon na ipinapakita sa diagram:
sangkap |
|||||
Kamakailan lamang, tumaas ang interes sa paggamit ng molecular fluorine sa mga solvents. Sa kasong ito, posible na kontrolin ang aktibidad ng oxidative ng F 2 sa pamamagitan ng pagpasok ng iba't ibang mga sangkap sa solusyon. Acid HX nalalapat sa mga naturang compound. Mga pinaghihinalaang proseso kasama ang kanyang paglahok:
Ang Nernst equation para sa molecular fluorine ay may anyo:
Mga solvent na ginamit (solv): CH 3 CO 2 H, HCO 2 H, CF 3 CH 2 OH, CH 3 OH, CF 3 CO 2 H.
1. Tukuyin ang hindi kilalang mga sangkap sa diagram at isulat ang mga equation ng reaksyon.
2. Ipagpalagay na ang kabuuang konsentrasyon ng fluorine (C 1) at acid (C 2) ay pare-pareho (C 1<0,5С 2):
a) Ipahayag ang E 0 sa mga tuntunin ng E 0 (F 2 /F -) at K a (HF). (Inilalagay namin ang E 0 =E 0 (F 2 ,H + /HF), E=E(F 2 ,H + /HF).)
b) Ipahayag ang E bilang isang function ng C 2 at C 1 kung alam ang pH(C 2 , C 1 , solv).
(Ang mga tinatanggap na pagtatantya ay ginagawang posible na ibigay ang K 1 -K 3 .)
3. Sa solusyon (p2) ay idinagdag (C 3): a) BF 3 (C 3<0,5C 1);
б) NaX(C 3 <
5. Ang isang angkop na solvent ay nagpapanatili ng isang patuloy na potensyal sa proseso ng pagpasa ng fluorine sa solusyon at mga form na may F 2 lamang na mga compound na madaling ihiwalay mula sa target na produkto. Magmungkahi ng angkop na solvent mula sa listahan, bigyang-katwiran.
6. Magmungkahi ng isang paraan upang makakuha ng F 2 sa laboratoryo nang hindi gumagamit ng electrolysis.
7. Bakit imposibleng tumpak na matukoy ang potensyal ng fluorine sa panahon ng eksperimento?
Gawain 3.
Ozonation ng benzene
Ang reaksyon ng ozonation ay ginagamit sa organikong kimika para sa synthesis ng iba't ibang klase ng mga compound at ang pagpapasiya ng istraktura ng mga unsaturated compound.
Ang ozonation ng benzene ay nagpapatuloy sa methyl chloride sa –80 o C. Ang reaksyong ito ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng kinetic scheme:
1) Isulat ang mga istrukturang formula ng ozonides А 1 , А 2 , А 3 . Anong substance ang nabubuo kapag ang A 3 ay nababawasan ng zinc?
2) Ang isa pang paraan upang makakuha ng ozonides ay ang pag-aalis ng tubig ng dihydroxy peroxides ng form
phosphoric anhydride. Sumulat ng mga scheme para sa pagkuha ng mono-, di- at polyozonide mula sa ipinahiwatig na dihydroperoxide.
Ang isa sa mga husay na reaksyon sa mga compound ng peroxide ng pinaka magkakaibang istraktura ay ang pakikipag-ugnayan ng kanilang mga solusyon sa eter na may solusyon ng titanyl sulfate sa 60% sulfuric acid.
3) Ano ang analytical signal at ano ang sanhi nito?
Isaalang-alang ang nasa itaas na kinetic scheme. Ipagpalagay natin na ang ozone ay kinuha sa isang bahagyang labis kumpara sa pangkalahatang equation.
4) a) Sa isang graph, ilarawan ang mga kurba ng pag-asa ng mga konsentrasyon ng mga sangkap A 1, A 2, A 3 sa oras, sa pag-aakalang k 1
k 2 k 3 .
b) Sa isang graph, ilarawan ang pagdepende ng konsentrasyon ng substance A 1 sa oras sa dalawang kaso: 1) k 1 << k 2 ;
2) k 1 k 2. c) Ano sa palagay mo, alin sa dalawang pagtatantya - (b1) o (b2) - ang mas totoo? Bakit?
d) Ipahayag ang rate ng pagbuo ng A 3 sa mga tuntunin ng mga konsentrasyon ng ozone at benzene, sa kondisyon na ang mga konsentrasyon ng mga intermediate A 1 at A 2 ay nakatigil. Ano ang pangkalahatang pagkakasunud-sunod ng reaksyon?
Ang konsentrasyon ng ozone sa solusyon ay maaaring mapanatili na pare-pareho sa pamamagitan ng patuloy na pagpasa ng pinaghalong ozone-oxygen sa solusyon. Isaalang-alang natin ang kinetics ng reaksyon sa ilalim ng mga kondisyong ito.
5) a) Ipahayag ang bilis ng pagbuo ng A 3 sa mga tuntunin ng mga konsentrasyon ng ozone at benzene, sa kondisyon na ang mga konsentrasyon ng A 1 at A 2 ay nakatigil. Ano ang pangkalahatang pagkakasunud-sunod ng reaksyon?
b) Ilang beses magbabago ang kalahating buhay ng benzene sa pagtaas ng paunang konsentrasyon nito ng 2 beses?
c) Lutasin ang kinetic equation mula sa (5a) at hanapin ang dependence ng konsentrasyon ng produkto A 3 sa oras. Italaga ang mga unang konsentrasyon ng benzene at ozone bilang 0 at 0.
Gawain 4.
Ang Benzoyl peroxide (PB) at 2,2'-dimethyl-2,2'-azodipropanoic acid dinitrile (2,2'-azo-bis-isobutyronitrile, AIBN) ay mga karaniwang initiator ng mga proseso ng radical-chain na madaling mabulok ng homolytically kahit na sa isang bahagyang pagtaas sa Ang activation energy ng decomposition sa inert solvents ay 129 kJ/mol para sa PB at 130 kJ/mol para sa AIBN, at ang pre-exponential sa Arrhenius equation ( k = A e- E a/ RT) PERO= 10 14.5 s –1 para sa PB at 10 15.0 s –1 para sa AIBN. Ang pagkabulok ay nagpapatuloy sa 1st order.
Mga tanong at gawain.
1. Isulat ang mga formula para sa PB at AIBN at ang mga equation para sa mga reaksyon ng kanilang pagkabulok sa isang inert solvent. Anong mga produkto ang maaaring mabuo sa kasong ito? Pangalanan sila.
2. Ang mga bono ng C–N at N=N sa mga azo compound ay medyo malakas (295 at 420 kJ/mol, ayon sa pagkakabanggit). Bakit, kung gayon, ang AIBN ay madaling bumubuo ng mga radical kapag pinainit?
3. Sa isa sa mga eksperimento, sa panahon ng agnas ng isang asul na solusyon ng AIBN, 0.5 ml ng gas ay inilabas sa loob ng 1 minuto (sinusukat sa temperatura ng silid at isang presyon ng 735 mm), at pagkatapos ng pagtatapos ng reaksyon, 1.250 litro. ng gas na ito ay pinakawalan, na sinusukat sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Kalkulahin ang pare-pareho ang rate ng pagkabulok ng AIBN sa ilalim ng mga eksperimentong kondisyon (ipahiwatig ang oras para dito sa mga segundo).
4. Tantyahin ang oras kung kailan mabubulok ang AIBN sa solusyon ng 0.1% sa temperatura na 25 ° C, pati na rin ang kalahating buhay. Sa anong temperatura mabubulok ng 50% ang AIBN sa loob ng 5 oras?
5. Tantyahin ang thermal effect ng AIBN decay. Posible ba ang paputok na pagkabulok nito, at kung gayon, sa ilalim ng anong mga pangyayari? Ang breaking energy ng isang triple bond sa isang nitrogen molecule ay 945 kJ/mol; ang C–C bond energy ay ipinapalagay na 340 kJ/mol.
6. Sa isa sa mga gawa, ang paunang rate ng PB decomposition sa kumukulong benzene ay sinusukat. Kung, ayon sa data na nakuha, ang pare-pareho ng rate ng pagkabulok ay kinakalkula sa ilalim ng pagpapalagay ng 1st order ng reaksyon, kung gayon ito ay lumalabas na ang pare-pareho na kinakalkula sa ganitong paraan ay nakasalalay sa paunang konsentrasyon ng PB:
Upang ipaliwanag ang mga resultang ito, ipinapalagay na ang isang bimolecular na reaksyon ng PB decomposition ay maaaring magpatuloy nang magkatulad. Kalkulahin ang tunay na rate constant ng monomolecular decomposition ng PB mula sa pang-eksperimentong data (inirerekumenda na gumamit ng graphical na paraan).
7. Kapag ang agnas ng AIBN ay isinasagawa sa xylene sa 108 ° C sa pagkakaroon ng 2,6-dimethyl- P-benzoquinone, ang spectrum ng electron paramagnetic resonance (EPR) ng nagresultang solusyon ay nagpakita ng pagkakaroon ng mga matatag na libreng radical; Ang 7 pantay na pagitan ng mga linya sa spectrum na may hating 0.573 mT (millitesla) ay nagpahiwatig ng pagkakaroon ng 6 na katumbas na proton sa radical, at ang paghahati ng bawat linya sa tatlo (na may distansya sa pagitan ng mga ito na 0.137 mT) ay nagpahiwatig ng pagkakaroon ng dalawa mga katumbas na proton (T.L.Simandi et al., European Polymer Journal, 1989, volume 25, pp.501–507). Gamit ang data na ito, ilarawan ang istruktura ng nagreresultang radikal at kumpirmahin ito gamit ang data ng EPR (ang paghahati sa spectrum ay proporsyonal sa density ng hindi pares na electron sa isang partikular na atom). Ipaliwanag ang katatagan ng mga resultang radicals. Sa iyong palagay, bakit inilathala ng mga may-akda ang artikulo sa ipinahiwatig na journal?
Pagtuturo. Ang pag-asa ng konsentrasyon sa oras para sa reaksyon ng 1st order: kasama
= kasama o e –kt o ln( c o / c)
= kt. Gas constant R= 8.31 J/(mol K).
CHEMISTRY AT BUHAY
Gawain 1.
Ang Lake Galichskoe (Kostroma oblast, tingnan ang mapa) ay may medyo malantik na ilalim, 25 km ang haba, 5 km ang lapad, average na lalim na 1.5 m, ang halaga ng palitan ng tubig ~ 1 beses bawat taon. Maraming mga ilog ang dumadaloy sa lawa, kung saan ang pinaka-sagana (kung maaari mong pag-usapan ang mga kaawa-awang batis) ay ang Srednyaya at Cholsma. Bumagsak mula sa lawa. Veksa. Ang bayan ng Galich ay nakatayo sa lawa (20 libong mga naninirahan, isang planta ng truck-crane, isang tannery, isang panaderya, isang pabrika ng sapatos at damit).
Ang mga sample ng tubig ay kinuha sa apat na punto (tingnan ang mapa). Ang mga sample ay kinuha mula 3 hanggang 8 Agosto 2003. Ang mga resulta ng mga pagsusuri ay ipinapakita sa talahanayan.
| Dot | ||||
| Temperatura | ||||
| pH | ||||
| Transparency, cm | ||||
| Chromaticity, granizo | ||||
| Kabuuan ng alkalinity, mM | ||||
| Walang alkalina, mM | ||||
| Katigasan (Ca 2+ + Mg 2+), mm | ||||
| Kaltsyum, mM | ||||
| Mga klorido, mM | ||||
| Mga 2,% ng saturation |
Tandaan: libreng alkalinity - ang konsentrasyon ng mga base na nagbibigay ng pH> 8.2, kabuuang alkalinity - ang konsentrasyon ng lahat ng mga base na maaaring titrated na may hydrochloric acid. Ang pagkakaiba sa pagitan ng kabuuang at libreng alkalinity ay kadalasang dahil sa hydrocarbons.
Makikita sa mga resulta na, una, ang pH ng tubig sa lawa ay abnormal na mataas, at pangalawa, ang konsentrasyon ng mga asin sa lawa ay halos 3 beses na mas mababa kaysa sa mga ilog na nagpapakain dito. Dalawang paliwanag ang ibinigay para sa parehong katotohanan. Una, ang mga residente ng lungsod ay aktibong naglalaba ng mga damit, na humahantong sa sodium carbonate at pospeyt na makapasok sa lawa, nag-alkalize ng tubig at nagbubuklod ng calcium sa magnesium. Pangalawa, ang tannery ay nagtatapon ng effluent na naglalaman ng dayap sa lawa.
1. Ibigay ang mga equation ng reaksyon na humahantong sa pagbaba ng konsentrasyon ng mga cation at anion sa lawa kumpara sa mga ilog na nagpapakain sa lawa ayon sa una at pangalawang hypotheses. Isulat ang mga equation sa anyong ionic.
2. Ang pagbaba sa konsentrasyon ng mga asin sa Lake Galich kumpara sa mga ilog na nagpapakain dito ay lokal (sa loob lamang ng lungsod) o sa buong lawa? Pangatwiranan ang iyong sagot sa isang pangungusap.
3. Anong mga katotohanan ang hindi akma sa unang hypothesis ng pagtaas ng pH?
4. Anong mga katotohanan ang hindi akma sa pangalawang hypothesis ng pagtaas ng pH?
5. Anong mga katotohanan ang hindi akma sa pangalawang hypothesis ng pagbaba ng konsentrasyon ng asin?
Mayroon ding hypothesis na ang pagbaba ng konsentrasyon ng mga asin sa lawa kumpara sa mga ilog na nagpapakain dito ay dahil sa natural na mga sanhi.
6.Ano kaya ang dahilan? Isulat ang katumbas na equation ng reaksyon.
7. Paano makumpirma o mapasinungalingan ng pagsusuri ng putik ang hypothesis na ito?
8. Tantyahin ang kapal ng layer ng mga sangkap na ito na idineposito sa buong taon, kung ipagpalagay natin na sila lamang ang idineposito, at ang kanilang density ay humigit-kumulang katumbas ng 2000 g / dm 3?
Para sa sanggunian: K a (H 2 O + CO 2) = 4.5? 10 -7, K a (HCO 3 -) = 4.8? 10 -11, K a (H 2 PO 4 -) \u003d 6.2? 10 -8, K a (HPO 4 2-) = 5.0? 10 -13, PR (CaCO 3) = 4? 10 -9, PR (MgCO 3) = 2? 10 -5, PR (Ca 3 (PO 4) 2) = 2? 10-29 .
Gawain 2.
Napakaliit ng mga insekto para maghanap ng mapapangasawa sa mundo sa kanilang paligid sa tulong ng kanilang mga mata, gaya ng karaniwang ginagawa ng isang tao. Para sa layuning ito, naglalabas sila ng mga espesyal na sangkap - mga sexual attractant, o pheromones. Ang ilang milligrams ng pheromone na itinago ng isang babae ng ilang butterfly ay sapat na upang maakit ang daan-daang mga lalaki mula sa layo na sampu-sampung kilometro. Kasabay nito, ang mga maliliit na pagbabago sa istraktura ng pheromone (ang posisyon o stereoisomerism ng double C=C bond, ang paggamit ng isa pang stereoisomer ng isang chiral molecule, atbp.) ay maaaring humantong sa pagkahumaling ng mga insekto ng isang ganap na naiiba. species o sa pagtataboy ng mga indibidwal ng kanilang sariling species.
Ito ay kilala na ang babaeng olive fly Bacroceraoleae akitin ang mga lalaki na may tambalan PERO, at lalaki ng babae - gamit ang koneksyon B. Kapag ang mga compound na ito ay ginagamot sa isang dilute acid solution, ang parehong sangkap ay nabuo AT, tungkol sa kung saan ang mga sumusunod ay kilala:
a) naglalaman ito ng 27.6% oxygen at 62.1% carbon, at sa paggamot sa phosphorus pentabromide, ito ay nagiging compound D na naglalaman ng 71.75% bromine;
b) kapag pinainit sa pagkakaroon ng mga catalytic na dami pares-toluenesulfonic acid (TsOH) ay madaling ma-convert sa isang halo ng mga compound PERO at B;
c) bilang isang resulta ng kadena ng mga pagbabagong-anyo:
maaari itong maging isang koneksyon W, na, kapag na-react sa isang katumbas ng isang Grignard reagent, ay bumubuo ng pinaghalong dalawang alkohol.
Tukuyin ang mga posibleng istruktura ng koneksyon A - Z at isulat ang mga equation para sa mga reaksyong ibinigay dito
Gawain 3.
Hindi kumikilos na mga enzyme
Ang mga enzyme ay biological catalysts ng likas na protina. Para sa paggamit ng mga enzyme sa iba't ibang mga proseso ng biotechnological, madalas na kinakailangan upang ayusin (i-immobilize) ang enzyme sa isang angkop na hindi malulutas na carrier (ang orihinal na enzyme, na napapailalim sa immobilization, tatawagin natin ang katutubong enzyme).
A. Pagkuha ng immobilized enzymes.
Karaniwang hindi kumikilos ang mga enzyme gamit ang mga carrier na naglalaman ng mga grupong amino, hydroxyl, o carboxyl, na hindi masyadong reaktibo sa ilalim ng mga kondisyong pisyolohikal. Samakatuwid, kapag ang isang covalent bond ay nabuo, ang carrier enzyme ay dapat munang i-activate. Ang isa sa mga uri ng activating reagents ay dialdehydes, halimbawa, succinic
OHC-(CH 2) 2 -CHO.
1. Isulat ang mga reaksyong nagaganap sa ilalim ng pagkilos ng succinic aldehyde sa polyvinyl alcohol sa isang acidic na medium. Gamitin ang sumusunod na icon upang italaga ang media dito at sa ibaba:
2. Sumulat ng equation para sa side reaction sa pagitan ng polyvinyl alcohol at succinic aldehyde na nagpapababa sa yield ng enzyme na covalently bound sa carrier.
3. Isulat ang reaksyon ng interaksyon ng carrier na na-activate sa succinic aldehyde sa enzyme (pH = 8). Sa diagram, ipahiwatig ang functional group ng enzyme na makikipag-ugnayan. Gamitin ang icon upang magtalaga ng isang enzyme:
4. Ang mga side group ng kung anong mga residue ng amino acid ang magsasagawa ng reaksyon? Ibigay ang mga maliit na pangalan at formula ng mga side radical ng mga amino acid na ito.
5. Anong iba pang pangkat ng enzyme, bukod sa mga nakasaad sa sagot sa tanong 4, ang maaaring makipag-ugnayan sa activated carrier?
6. Ipahiwatig ang mga hanay ng pH kung saan nabuo ang enzyme-carrier bond:
a) matatag
b) hindi matatag
Upang mapataas ang katatagan ng carrier enzyme bond, ang sistema na nagreresulta mula sa reaksyong inilarawan sa tanong 1 ay ginagamot ng sodium borohydride.
7. Ibigay ang iskema ng reaksyong ito. kung saan ang V max \u003d k 2 [E] 0 at K M \u003d (k 2 + k -1) / k 1
Ang immobilization ay maaaring makaapekto sa mga halaga ng parehong catalytic constant k2 at ang Michaelis constant KM, na nagpapakilala sa kahusayan ng enzyme na nagbubuklod sa isang naibigay na substrate. Ang catalysis ng immobilized enzymes ay maaaring magpatuloy sa dalawang mode:
kinetic, kung saan ang sinusunod na rate ay tinutukoy ng mga catalytic na katangian ng enzyme mismo;
pagsasabog, kung saan ang naobserbahang rate ng reaksyon ay kinokontrol ng pagsasabog (iyon ay, ito ay tinutukoy ng rate ng suplay ng substrate sa enzyme).
Isaalang-alang natin ang isang sistema na may isang immobilized enzyme, kung saan ang pagbabago ng rehimen ay sinusunod sa isang substrate na konsentrasyon na katumbas ng [S] 0,ex.
8. Iguhit sa graph sa tinatawag na double inverse coordinates (1/v mula sa 1/[S] 0) ang dependence para sa system na ito sa hanay ng substrate concentrations mula [S] 0.ex /2 hanggang 10[S ] 0.hal. Markahan sa x-axis ang mga puntos na tumutugma sa mga konsentrasyon ng substrate [S] 0.ex /2, [S] 0.ex at 10[S] 0.ex. Ang pag-asa na naaayon sa kinetic mode, markahan ang numero na "1", at ang diffusion mode - ang numero na "2".
9. Ipahiwatig ang haba ng mga segment na pinutol sa abscissa at ordinate axes sa double reciprocal coordinates sa pamamagitan ng pagpapatuloy ng dependence para sa kaso ng kinetic regime (graph mula sa sagot sa tanong 8). Magbigay ng mga kalkulasyon.
Ang immobilization sa mga suporta ng polyelectrolyte ay maaaring makaapekto sa pamamahagi ng mga proton sa system, na humahantong sa isang pagbabago sa pag-asa ng catalytic na aktibidad ng enzyme (at, samakatuwid, ang rate ng reaksyon) sa pH (pagkatapos dito, ang naturang pag-asa ay tatawaging pH profile). Hayaan ang pH profile para sa ilang katutubong enzyme na magkaroon ng isang klasikong hugis ng kampana (tingnan sa ibaba).
10. Ipakita sa mga coordinate (v mula sa pH) ang mga pH profile na tumutugma sa katutubong enzyme (lagyan ng label ang bawat sangay bilang 1), ang parehong enzyme na hindi kumikilos sa isang polyanionic carrier (label ang bawat sangay bilang isang 2), at ang parehong enzyme na hindi kumikilos sa isang polycationic carrier (markahan ang bawat sangay ng 3). Ipagpalagay na ang immobilization ay hindi nakakaapekto sa:
a) sa halaga ng rate ng reaksyon ng enzymatic sa pinakamainam na pH (ang pinakamataas na punto ng kampanilya);
b) sa hugis ng pH profile.
4(CNO) 2 + 2HNО 3 → 4СНОСООН +N 2 O+ H 2 O. (1.5)
Upang simulan ang pagsisimula ng reaksyon, ang pagkakaroon ng sodium nitrate o nitrite ay kinakailangan, ang pakikipag-ugnayan kung saan sa nitric acid ay naglalabas ng dami ng nitrous oxide na kinakailangan upang simulan ang proseso. Kaya, ang sodium nitrate o nitrite ay gumaganap ng papel ng isang katalista. Sa panahon ng proseso ng oksihenasyon, ang pagdaragdag ng sodium nitrate (o isa pang compound) ay hindi kinakailangan, dahil ang isang sapat na halaga ng nitrous oxide ay nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng acetaldehyde sa nitric acid.
Ang selenium dioxide SeO 2 ay ginagamit bilang isang mataas na pumipili na katalista para sa conversion ng acetaldehyde sa glyoxal. Sa pagkakaroon ng isang selenium-containing catalyst, ang isang pagtaas sa conversion ng acetaldehyde mula 4 hanggang 10% ay sinusunod. Gayunpaman, ang pagbabagong-buhay ng SeO 2 ay isang medyo seryosong problema, dahil sa ang katunayan na sa kurso ng proseso ng oksihenasyon, mahirap-bawasan ang mga organikong selenium compound ay nabuo. Upang mapataas ang ani ng target na produkto, ang mga formic at acetic acid ay idinagdag sa pinaghalong reaksyon sa isang molar ratio na may nitric acid mula 0.5 hanggang 1.16. Ginagawa nitong posible na mapataas ang ani ng glyoxal hanggang 50%. Dapat tandaan na para sa reaksyong ito, ang pinakamainam na hanay ng temperatura ay nasa loob ng isang makitid na hanay na 45 ÷ 48 o C. Ang karagdagang pagtaas sa temperatura ay humahantong sa isang kapansin-pansing pagbaba sa ani ng target na produkto.
Ang mga asin ng mga metal ng Pangkat I ng Periodic Table ay iminungkahi bilang mga katalista: sodium, lithium, silver nitrates. Ang nagresultang timpla ng mga produkto ay isang may tubig na solusyon ng aldehydes, acetic acid, nitric acid at isang maliit na halaga ng nitrous acid. Kasama sa mga aldehydic compound ang glyoxal, acetaldehyde, at glyoxalic acid.
Ang kawalan ng pamamaraang ito ng pagkuha ay ang periodicity ng proseso. Bilang karagdagan, ang pinakamahalagang problema ay ang paglilinis ng nagresultang timpla ng iba't ibang mga produkto. Upang makakuha ng isang komersyal na produkto (40% na may tubig na solusyon ng glyoxal), kinakailangan upang alisin ang nitric at acetic acid mula sa pinaghalong, halimbawa, sa pamamagitan ng ion exchange. Ang paghihiwalay ng glyoxal mula sa mga produkto ng reaksyon sa pamamagitan ng mga karaniwang pamamaraan ay imposible. Sa pagsasanay sa mundo, ang teknolohiyang ito para sa paggawa ng glyoxal ay ginagamit nang napakalimitado dahil sa malalaking paglabas ng mga nitrogen oxide sa atmospera, na sumisira sa ozone layer na nagpoprotekta sa ibabaw ng lupa mula sa UV radiation.
1.2.2 Ozonation ng benzene
May mga pag-unlad ng isang paraan para sa synthesis ng glyoxal sa pamamagitan ng ozonation ng benzene na may katumbas na halaga ng ozone na may karagdagang hydrogenation ng mga resultang produkto upang makakuha ng glyoxal. Ang Benzene ay nakakabit ng ozone, na bumubuo ng triozonide - isang napakasabog na sangkap. Sa ilalim ng pagkilos ng tubig, ang ozonide ay nabubulok sa pagbuo ng tatlong molekula ng glyoxal ayon sa pamamaraan:
Gayunpaman, dahil sa mataas na halaga ng pagkuha ng ozone at ang matinding pagsabog ng pamamaraang ito, ang pamamaraang ito ay walang praktikal na halaga.
1.2.3 Oxidation ng glycerol na may chromic acid
Ang isa pang posibleng paraan para sa pagkuha ng glyoxal ay ang oksihenasyon ng gliserol na may chromic acid sa pagkakaroon ng sulfuric acid sa temperatura ng silid. Kasama ng glyoxal, ang formaldehyde ay nabuo alinsunod sa equation ng reaksyon:
2Cr 2 O 7 2- + ZNOSN 2 CH (OH) CH 2 OH + 16H 4 ↔ 4Cr 3- + 3(CHO) 2 + ZN 2 CO + 14H 2 O(1.6)
Ang rate ng reaksyon ng oksihenasyon ay tumataas sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions. Ipinapalagay na ang aktibong oxidizing form sa reaksyon (1.6) ay hexavalent chromium ng singly charged ion HcrO 3 - . Kapag pinag-aaralan ang reaksyon ng oksihenasyon ng gliserol, natagpuan ang mga libreng radical ions, na nagpapakita na ang reaksyon ng oksihenasyon ng gliserol na may hexavalent chromium ay maaaring magpatuloy ayon sa mekanismo ng parehong paglipat ng isa at tatlong elektron.
Ipinapalagay na ang oksihenasyon ng gliserol sa pamamagitan ng hexavalent chromium ay maaaring magpatuloy ayon sa sumusunod na mekanismo.
Ang mga reaksyon ng ozone na may iba't ibang aromatic compound sa hanay ng temperatura (-40) - (-20)°C ayon sa rate ng reaksyon ay sumusunod sa batas ng bimolecular. Ang enerhiya ng pag-activate ng reaksyon para sa benzene ay 50 kJ/mol, at ang rate ng proseso ay tumataas nang malakas sa pagtaas ng medium polarity o sa pagkakaroon ng acidic catalysts.
Ipakita natin ang data sa ilang kinetic parameter ng reaksyon ng ozone na may aromatic hydrocarbons sa CCl4 sa t = 20°C at ang paunang konsentrasyon ng ozone О3 = 10-4¸10-6 mol/l, ayon sa pagkakabanggit, ang stoichiometric coefficient; rate constant - k, l/mol×s; para sa: benzene - 3; 6×10-2; naphthalene - 2; 2.4; phenanthrene - 1; 0.8×102; pyrene - 2; 0.8×102; polynaphthalene - 1.6×103; anthracene - 3; 5×103 (unang yugto) at 43 (ikalawang yugto). Pagkatapos ng pagdaragdag ng unang molekula ng ozone, ang conjugation ng benzene at naphthalene ay nasira, at ang mga sumusunod na reaksyon ay nagpapatuloy nang mas madali. Ang paghahambing ng mga rate ng pare-pareho para sa mga reaksyon ng iba't ibang mga compound na may ozone ay nagpapakita na ang mga aromatic compound ay tumutugon nang mas mabagal kaysa sa mga olefin, at ang mga rate ng reaksyon ay tumataas sa serye: benzene< нафталин < фенантрен < пирен < антрацен. Озониды бензола и нафталина - вступают в характерные реакции с HI, NaOH, NH2OH·HCl, подвергаются термическому разложению с образованием пары: альдегид + кислота, а также способны к образованию полимеров.
Ang isang pagtatasa ng posibleng inductive effect ng dating idinagdag na ozone sa direksyon ng mga reaksyon ng kalapit na C=C bond ay maaaring isaalang-alang batay sa komposisyon ng mga decomposition na produkto ng naphthalene methoxyhydroperoxides: kapag pinainit, ang mga intermediate na produkto ay na-convert sa phthalic acid. semialdehyde methyl ester at dimethyl phthalate, at ang pinaghalong mga intermediate na produkto ay naglalaman ng hanggang 80% . Kaya, ang inductive effect ng ozonide cycle na nabuo sa nakaraang kaganapan ng reaksyon ay nagpapakita ng sarili sa preperential formation ng isang bipolar ion sa carbon atom na pinakamalayo mula sa site ng attachment ng unang molekula ng ozone.
Ang mga reaksyon ng ozone na hindi naaapektuhan ang aromatic nucleus ay batay sa kilalang posisyon na mas madaling pumapasok ang mga substituent sa reaksyon kaysa sa aromatic nucleus sa mga proseso ng oksihenasyon o sa panahon ng pag-atake ng mga libreng radical. Halimbawa, ang rate constants para sa mga pinalit na benzene sa CH3 substituent series< CH3-CH2 < (CH3)2 CH - растут симбатно с увеличением числа реакционноспособных атомов водорода в заместителе и уменьшением прочности C-H связи.
Ang mga pinalit na alkylaromatic compound ay maaaring tumugon sa ozone sa dalawang paraan: sa pagbuo ng mga hydroperoxide sa pamamagitan ng mekanismo ng oksihenasyon ng chain at sa pagbuo ng mga ozonides. Bukod dito, ang unang direksyon ay nangingibabaw, hindi ang pangalawa. Ang kurso ng reaksyon ayon sa radikal na mekanismo ay nakumpirma ng matinding chemiluminescence na nangyayari kapag ang ozone ay dumaan sa mga alkylbenzenes, dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga peroxide radical sa bawat isa.
Sa ilalim ng pagkilos ng ozone sa anthracene, ang pangunahing produkto ng reaksyon ay anthraquinone, ang halaga nito ay nag-iiba sa loob ng 20-80%, at ang ani ng anthraquinone ay nakasalalay sa likas na katangian ng solvent, pagtaas sa acetic acid at bumabagsak sa CCl4. Ang pangalawang produkto (na may yield na 18÷67%) ay phthalic acid - C6H5(COOH)2, at ang yield ng 4,3-naphthalenedicarboxylic acid - C12H10(COOH)2 ay (6÷8)%. Ang anthracene ay kilala na madaling ma-oxidize ng oxygen, na bumubuo ng anthraquinone sa mataas na ani. Ang mga proseso ng parehong uri ay sinusunod sa panahon ng oksihenasyon ng polycarbonates at alkylaromatic hydrocarbons na may ozone.
Kaya, sa mga reaksyon ng ozone na may aromatic hydrocarbons, dalawang uri ng ozone na karagdagan sa mga C=C bond ng aromatic nucleus ay matatagpuan: 1) lahat ng tatlong mga molekula ng oxygen ng ozone ay nananatili at ang mga ozonides ay nabuo, na may higit na pagkakatulad. na may olefin ozonides; 2) sa molekula ng bagong tambalan, isang atom sa tatlo ang nananatili.
Ang reaksyon ng ozone na may aromatic hydrocarbons ay maaaring gamitin sa mga sumusunod na synthes:
1) pagkuha ng diphenic acid mula sa phenanthrene:
2) pagkuha ng phthalic dialdehyde at phthalic acid (A. S. 240700 USSR, 1969, BI No. 13), sa pamamagitan ng pagdaragdag ng unang dalawang molekula ng ozone sa limang posible na may naphthalene, pagkatapos nito ay lubhang pinabagal ang reaksyon:
3) pagkuha ng glyoxalic acid (AS 235759 USSR, 1969, BI No. 6) batay sa mas mababang homologue - benzene ayon sa reaksyon:
1.6. Mga reaksyon ng ozone na may mga amine, sulfur at organoelement compound,
pati na rin ang mga polimer
Kapag ang ozone ay tumutugon sa mga amin, halimbawa, ang mga tertiary, ang mga amine oxide ay nabuo sa mataas na ani (pat. 437566 England, 1935), pati na rin ang mga nitroxide radical at iba pang mga compound (na ginagamit bilang mga modifier at inhibitor ng pagkasira ng goma mula sa O3) . Ang mga scheme ng reaksyon para sa pakikipag-ugnayan ng O3 sa mga tersiyaryo, pangalawa, at pangunahing mga amin ay kumplikado at naglalaman ng maraming parallel at sequential na mga reaksyon. Halimbawa, sa reaksyon ng ozone na may tributylamine sa chloroform, higit sa 40 intermediate at huling mga produkto ng reaksyon ang nahiwalay. Ang kinetics ng reaksyon ng ozone na may mga amin ay sumusunod sa batas ng bimolecular at nakasalalay sa likas na katangian ng solvent.
I. Ang pakikipag-ugnayan ng O3 sa mga tertiary amine ay kinakatawan ng sumusunod na pamamaraan:
1) R3N: + O=O+-O– → R3N+-O-O-O– (Ang O3 ay idinaragdag sa amine upang makabuo ng isang produkto, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa reaksyon ng O3 na may mga aldehydes na puspos ng hydrocarbons na may maraming mga bono);
2) R3N+-O-OO–→ R3N → O + O2; (pagbuo ng amine oxides);
3) R2N-(O-O-O-)-C(H2)-RI®R2N=CH-(HO-O-O-)-R®R2N-CHOHRI + O2 (o R2N-CH(-O-O-OH)-RI) (nagaganap substituent oxidation).
Ang ani ng mga amine oxide ay pinakamataas sa mga solvent sa anyo ng mga hydrocarbon at alkohol na naglalaman ng klorin (CCl4, chloroform, methylene chloride). Gayundin, ang pagbaba ng temperatura ng reaksyon (<25 ºС) благоприятно сказывается на выходе оксидов аминов. Использование n-пентана уменьшает выход почти в 10 раз. Например, при озонировании трибутиламина в метаноле образуются (в %): (C4H9)3N → 0÷53; C4H9N=CH-C3H7 → 2; C4H9NCH=0 → 3; C4H9NCH=CHC2H5 → 11; (C4H9)2NH → 9; C4H9NCOC3H7 → 6.
II. Ang reaksyon ng O3 na may pangalawang amine ay humahantong sa pagbuo ng mga radikal na nitroxy, na, depende sa istraktura ng amine, ay maaaring maging pangunahing mga produkto ng reaksyon o naroroon sa kapansin-pansin na mga halaga. Ang mga aromatic amines at p-phenylenediamine derivatives ay bumubuo ng mga radikal na nitroxide lalo na madali. Halimbawa, ang pakikipag-ugnayan ng ozone sa triacetonamine, ang nagreresultang nitroxyl radical (2,2,6,6-tetromethyl-4-oxopiperidoxyl), ay lubos na matatag at nananatili sa loob ng ilang buwan sa temperatura ng silid nang walang kapansin-pansing pagbabago. Karamihan sa mga aromatic na amin ay mga antiozonant at ginagamit upang protektahan ang mga produktong goma mula sa pagtanda ng ozone.
Ang reaksyon ng ozone na may pangalawang amine ay maaaring kinakatawan ayon sa scheme (ang pagkilos ng O3 sa di-tert-butylamine sa pentane, sa t = -120 ºС):
III. Ang mga pangunahing produkto ng pakikipag-ugnayan ng ozone sa mga pangunahing amin ay mga nitro compound at ammonium base. Ang kanilang kamag-anak na nilalaman ay pangunahing nakasalalay sa likas na katangian ng solvent. Kapag dumadaan mula sa mga hydrocarbon hanggang sa mga solvent na naglalaman ng chlorine, bumababa ang ani ng mga nitro compound, ngunit ang ani ng mga ammonium salt ay tumataas, ibig sabihin, ang solvent na molekula ay kasangkot sa reaksyon.
Ang pamamaraan ng pakikipag-ugnayan ng O3 sa isang pangunahing amine ay maaaring katawanin sa isang pangkalahatang anyo ng equation:
C4H9NH2 + O3 → C4H9NO2 + O2.
Ang pagbuo ng panghuling nitro compound ay nangangailangan ng pagkonsumo ng 3 ozone molecule. Para sa paghahambing, ang rate constants ng reaksyon ng ozone na may ammonia sa mga may tubig na solusyon (k = 39 l/mol) ay kapansin-pansing mas mababa kaysa sa mga amine (halimbawa, para sa aniline, k = 2.5 103 sa t = 20 ºC).
Ang mga pangunahing yugto ng reaksyon ng tributylthiourea at ang mga analogue nito sa ozone ay maaaring kinakatawan ng isang pinasimple na pamamaraan:
Ang mga radikal na nitroxyl ay madaling tumugon. Sumisipsip ng 1 mole ng ozone, sila ay pangunahing na-convert sa mga nitro compound.
Sa reaksyon ng ozone na may mga sulfur compound, halimbawa, sulfides (R-(–S–)n-R), thioureas at thiosemicarbazides (R-(R)-C=S), ang mga reaksyon ay nagpapatuloy pangunahin sa sulfur atom. Upang maisagawa ang reaksyon sa disulfides at polysulfides, ginagamit ang isang solusyon sa carbon tetrachloride. Sa kasong ito, ang mga paunang sulfide ay medyo madaling tumugon sa ozone na may pare-parehong rate k = 103 L/mol s, na malapit sa mga phenol at mas mataas kaysa sa rate ng oksihenasyon ng pangkat -CH2- sa mga alkyl substituents. Ang pangunahing produkto ng unang yugto ng reaksyon ay sulfoxide (=S=O), na maaaring ma-oxidize sa sulfone (=S(=O)2), ngunit sa mas mababang rate (50–100 beses). Ang rate ay patuloy sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng ozone na may sulfides, gamit ang halimbawa ng dimethyl sulfide (CH3-S-CH3) - 1.5 103 l / mol s, kumpara sa sulfur (S8) - 5.5 at ethyl alcohol (CH3CH2OH) - 10. Bukod dito , mayroong pagbaba sa reaktibiti ng mga organikong sulfur compound sa serye: R-S-R, R-(S)2-RS8.
Nakikipag-ugnayan din ang Ozone sa mga organoelement compound, halimbawa, silikon:
(C2H5)3Si-CH2-CH3+O3 ® (C2H5)3Si-CH-(OO )-CH3 + OH ®(C2H5)3SiOOH + O=CH-CH3
o ayon sa pangalawang reaksyon: ® (C2H5) 3Si-(-O-O-O) -CH2 ® (C2H5) 3SiO2 + OOCH2CH3.
Sa ilalim ng pagkilos ng ozone sa mga polymeric na materyales, ang isang partikular na malakas na epekto ay nangyayari sa mga elastomer na naglalaman ng C=C bond sa pangunahing kadena ng macromolecule (halimbawa, rubbers). Sa ilalim ng pagkilos ng O3 sa mga polimer na may saturated hydrocarbon chain, lalo na sa kanilang mga solusyon (sa CCl4 sa t = 20 ºC), ang isang pagbaba sa molekular na timbang at akumulasyon ng mga functional na grupo na naglalaman ng oxygen (mga acid, ketone at peroxide) ay sinusunod. Ang mga polymer na naglalaman ng phenyl ring sa pangunahing chain ay pinakamabagal na tumutugon sa ozone, habang ang polycyclic (polynaphthylenes, polyatracenes) o polymer na may heteroatoms (polycarbonate) ay mas madaling tumugon. Sa isang serye ng mga polymer na may saturated hydrocarbon chain, ang rate ng reaksyon ay tumataas mula polyisobutylene hanggang polyvinylcyclohexane, habang ang pagbaba sa bilang ng mga chain break ay sinusunod. Ang polybutadiene at polyisoprene ay may pinakamalaking rate constant, at mayroon din silang pinakamaliit na bilang ng mga discontinuities sa bawat reaction act. Ang ilang mga polymer ay hindi matutunaw sa mga karaniwang solvents (hal polyethylene). Ang ozonation ay naiiba sa pamamaraan ng thermal-oxidative na pagkasira ng polystyrene dahil ang mababang temperatura at mataas na rate ng radical formation ay lumilikha ng mga kondisyon kung saan ang bahagi ng mga proseso ng chain ay 15-20% sa balanse ng reaksyon, at ang pangunahing bahagi ng mga produkto ay nabuo. sa panahon ng agnas ng peroxy radicals. Ang mga acid ay bumubuo ng isang maliit na bahagi ng mga produkto ng reaksyon at maaaring mabuo bilang isang resulta ng oksihenasyon ng mga radikal na phenoxy o kanilang mga produkto ng pagbabago, at bilang isang resulta ng pagkasira ng mga aromatic ozonides. Ang pagkilos ng ozone sa iba pang mga polimer (polyethylene, polyvinylcyclohexane) ay sinamahan ng pagbuo ng mga radikal na peroxide. Ang pagkasira ng mga unsaturated polymers sa ilalim ng pagkilos ng O3 (halimbawa, rubbers, rubbers) ay nangyayari katulad ng mga monomer, ibig sabihin, kasama ang C=C bonds.
DEPINISYON
Benzene(cyclohexatriene - 1,3,5) - isang organikong sangkap, ang pinakasimpleng kinatawan ng isang bilang ng mga aromatic hydrocarbon.
Formula - C 6 H 6 (structural formula - Fig. 1). Molekular na timbang - 78, 11.
kanin. 1. Structural at spatial formula ng benzene.
Ang lahat ng anim na carbon atoms sa benzene molecule ay nasa sp 2 hybrid state. Ang bawat carbon atom ay bumubuo ng 3σ bond na may dalawang iba pang carbon atoms at isang hydrogen atom na nakahiga sa parehong eroplano. Anim na carbon atom ang bumubuo ng isang regular na hexagon (σ-skeleton ng benzene molecule). Ang bawat carbon atom ay may isang unhybridized p-orbital, na naglalaman ng isang electron. Anim na p-electron ang bumubuo ng isang π-electron cloud (aromatic system), na inilalarawan bilang isang bilog sa loob ng anim na miyembro na cycle. Ang hydrocarbon radical na nagmula sa benzene ay tinatawag na C 6 H 5 - - phenyl (Ph-).
Mga kemikal na katangian ng benzene
Ang Benzene ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon ng pagpapalit na nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng electrophilic:
- halogenation (nakikipag-ugnayan ang benzene sa chlorine at bromine sa pagkakaroon ng mga catalyst - anhydrous AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)
C 6 H 6 + Cl 2 \u003d C 6 H 5 -Cl + HCl;
- nitrasyon (madaling tumutugon ang benzene sa isang pinaghalong nitrating - isang pinaghalong puro nitric at sulfuric acid)
- alkylation na may alkenes
C 6 H 6 + CH 2 \u003d CH-CH 3 → C 6 H 5 -CH (CH 3) 2;
Ang mga reaksyon ng pagdaragdag sa benzene ay humahantong sa pagkasira ng aromatic system at magpatuloy lamang sa ilalim ng malupit na mga kondisyon:
- hydrogenation (ang reaksyon ay nagpapatuloy kapag pinainit, ang catalyst ay Pt)
- pagdaragdag ng chlorine (nagaganap sa ilalim ng pagkilos ng UV radiation na may pagbuo ng isang solidong produkto - hexachlorocyclohexane (hexachlorane) - C 6 H 6 Cl 6)
Tulad ng anumang organikong compound, ang benzene ay pumapasok sa isang reaksyon ng pagkasunog na may pagbuo ng carbon dioxide at tubig bilang mga produkto ng reaksyon (ito ay nasusunog na may umuusok na apoy):
2C 6 H 6 + 15O 2 → 12CO 2 + 6H 2 O.
Mga pisikal na katangian ng benzene
Ang Benzene ay isang walang kulay na likido, ngunit may tiyak na masangsang na amoy. Bumubuo ng azeotropic na halo na may tubig, mahusay na nahahalo sa mga eter, gasolina at iba't ibang mga organikong solvent. Punto ng kumukulo - 80.1C, punto ng pagkatunaw - 5.5C. Nakakalason, carcinogen (i.e. nag-aambag sa pag-unlad ng kanser).
Pagkuha at paggamit ng benzene
Ang mga pangunahing pamamaraan para sa pagkuha ng benzene:
— dehydrocyclization ng hexane (catalysts - Pt, Cr 3 O 2)
CH 3 -(CH 2) 4 -CH 3 → C 6 H 6 + 4H 2;
- dehydrogenation ng cyclohexane (ang reaksyon ay nagpapatuloy kapag pinainit, ang katalista ay Pt)
C 6 H 12 → C 6 H 6 + 4H 2;
– trimerization ng acetylene (ang reaksyon ay nagpapatuloy kapag pinainit sa 600C, ang catalyst ay activated carbon)
3HC≡CH → C 6 H 6 .
Ang Benzene ay nagsisilbing hilaw na materyal para sa paggawa ng mga homologue (ethylbenzene, cumene), cyclohexane, nitrobenzene, chlorobenzene, at iba pang mga sangkap. Noong nakaraan, ang benzene ay ginamit bilang isang additive sa gasolina upang madagdagan ang bilang ng oktano, gayunpaman, ngayon, dahil sa mataas na toxicity nito, ang nilalaman ng benzene sa gasolina ay mahigpit na kinokontrol. Minsan ginagamit ang benzene bilang solvent.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
HALIMBAWA 1
| Mag-ehersisyo | Isulat ang mga equation kung saan maaari mong isagawa ang mga sumusunod na pagbabagong-anyo: CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl. |
| Desisyon | Upang makakuha ng acetylene mula sa methane, ang sumusunod na reaksyon ay ginagamit: 2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2 (t = 1400C). Ang pagkuha ng benzene mula sa acetylene ay posible sa pamamagitan ng reaksyon ng trimerization ng acetylene, na nangyayari kapag pinainit (t = 600C) at sa pagkakaroon ng activated carbon: 3C 2 H 2 → C 6 H 6 . Ang reaksyon ng chlorination ng benzene upang makakuha ng chlorobenzene bilang isang produkto ay isinasagawa sa pagkakaroon ng iron (III) chloride: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl. |
HALIMBAWA 2
| Mag-ehersisyo | Sa 39 g ng benzene sa pagkakaroon ng iron (III) chloride ay idinagdag 1 mol ng bromine water. Anong dami ng substance at ilang gramo ng anong mga produkto ang naging resulta nito? |
| Desisyon | Isulat natin ang equation para sa reaksyon ng benzene bromination sa pagkakaroon ng iron (III) chloride: C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr. Ang mga produkto ng reaksyon ay bromobenzene at hydrogen bromide. Ang molar mass ng benzene, na kinakalkula gamit ang talahanayan ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev - 78 g/mol. Hanapin ang dami ng benzene substance: n(C 6 H 6) = m(C 6 H 6) / M(C 6 H 6); n(C 6 H 6) = 39/78 = 0.5 mol. Ayon sa kondisyon ng problema, ang benzene ay tumugon sa 1 mol ng bromine. Dahil dito, ang benzene ay kulang sa supply at ang mga karagdagang kalkulasyon ay gagawin para sa benzene. Ayon sa equation ng reaksyon n (C 6 H 6): n (C 6 H 5 Br) : n (HBr) \u003d 1: 1: 1, samakatuwid n (C 6 H 6) \u003d n (C 6 H 5 Br) \u003d: n(HBr) = 0.5 mol. Pagkatapos, ang masa ng bromobenzene at hydrogen bromide ay magiging pantay: m(C 6 H 5 Br) = n(C 6 H 5 Br)×M(C 6 H 5 Br); m(HBr) = n(HBr)×M(HBr). Molar mass ng bromobenzene at hydrogen bromide, na kinakalkula gamit ang talahanayan ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev - 157 at 81 g/mol, ayon sa pagkakabanggit. m(C 6 H 5 Br) = 0.5×157 = 78.5 g; m(HBr) = 0.5 x 81 = 40.5 g. |
| Sagot | Ang mga produkto ng reaksyon ay bromobenzene at hydrogen bromide. Ang masa ng bromobenzene at hydrogen bromide ay 78.5 at 40.5 g, ayon sa pagkakabanggit. |