Ο H C C H HC5 3CH \ / \ 4 /

Transcript

1 1 RUDARSKI ODSEK-Eksploatacija tečnih i gasovitih mineralnih sirovina i gasna tehnika PREDMET: EMIJA I PRERADA NAFTE I GASA (za studente VI semestra) Prof. dr Slobodanka Marinković ( ) AROMATIČNI UGLJOVODONII Aromatičnim ugljovodonicima se smatraju sva ona ciklična jedinjenja koja sadrže 1 benzenov (benzolov), ili više benzenovih prstenova. U benzenovom prstenu se sadrže 6 atoma vezanih posebnom vezom koja nije ni jednostruka, ni dvostruka, vec tz. aromatična veza. Po dužini ova veza je između jednostruke (0,154 nm) i dvostruke veze (0,134 nm) i iznosi 0,139 nm. Svaki ugljenikov atom prisutan u benzenovom prstenu gradi hemijske veze pomoću 3 sp 2 hibridne orbitale i 1 p atomske orbitale. Dve sp 2 hibridne orbitale svaki atom koristi za građenje 2 σ veze sa 2 susedna atoma u porstenu, a treću sp 2 hibridnu orbitalu za građenje 1 σ veze sa atomom, ili nekom atomskom grupom. Svaki atom u prstenu koristi po 1 p atomsku orbitalu za građenje tz. delokalizovane π veze (prikazuje se krugom), koja pripada svakom od 6 atoma u prstenu. σ σ / \σ σ π σ σ Ο σ σ σ σ\ /σ σ U aromatične ugljovodonike ubrajamo: 1. Monociklične-u koje spadaju benzen (ili benzol) i benzenove homologe (ili homolozi). 2. Bi, tri i policiklične ugljovodonike sa kondenzovano vezanim benzenovim prstenovima. 3. Bi, tri i policiklične ugljovodonike sa nekondenzovano vezanim benzenovim prstenovima. Monociklični aromatični ugljovodonici - benzen i benzenove homologe Benzen Formule kojima prikazujemo benzen su: Molekulska Strukturna formula Racionalana formula Uprošćena formula 6 6 / \ / 1 \ 6 2 O Ο 5 3 \ / \ 4 /

2 2 Kada se iz molekula benzena izdvoji 1 atom dobija se fenil grupa, koja može da se prikaže formulom 6 5. / \ Benzenove homologe Ο \ / Benzenove homologe se dobijaju tako što se u benzenu 1 ili više atoma zamene alkil grupom (R-radikal). Prvi homolog benzena je toluen ili toulol (po staroj nomenklaturi), ili metilbenzen (po IUPAnomenklaturi: 3 2 O O benzil-grupa \ / toluen (toluol) \ / metilbenzen Sledeći homolog postoji u obliku 4 izomera: / \ / 1\ / 1\ / 1\ 2 3 O O O O 3 3 \ / \ 4/ 3 etilbenzen o-ksilen (orto-ksilen) m-ksilen (meta-ksilen) p-ksilen (para-ksilen) o-ksilol m-ksilol p-ksilol 1,2-dimetilbenzen 1,3-dimetilbenzen 1,4-dimetilbenzen Fizičke osobine Aromatični ugljovodonici mogu da budu u tečnom ili u čvrstom agregatnom stanju. Imaju karakterističan miris, ali mogu da budu i bez mirisa. Gustina im je manja od 1 g/cm 3. Ne rastvaraju se u vodi, a rastvaraju se u polarnim organskim rastvaračima (alkoholu, hloroformu i dr.). Sami oni (tečni) su dobri rastvarači i u njima se rastvaraju mnoge organske supstance. U tabeli.su date fizičke osobine nekih aromatičnih ugljovodonika.

3 3 Tabela 1 Naziv Temperatura topljenja, o Temperatura ključanja, o, Gustina, g/cm 3 Benzen 5,5 80 0,879 Toluol ,866 o-ksilol ,897 m-ksilol ,881 p-ksilol ,854 emijske osobine Za benzen i njegove homologe su karakteristične i reakcije supstitucije i reakcije adicije. Reakcije supstitucije Reakcije halogenovanja (zamena atoma atomima halogenih elemenata: l, Br) odigravaju se u prisustvu katalizatora (tz. Luisovih kiselina: All 3, Fel 3, FeBr 3 ): All l 2 6 l 6 + 6l benzen heksahlorbenzen Reakcije alkilovanja pri kojima zamenom atoma u benzenu alkil grupama nastaju benzenove homologe: All l l benzen etilbenzen Reakcije adicije se odigravaju teže od reakcija supstitucije. Adicija hlora se odigrava u prisustvu sunčeve ili ultravioletne svetlosti, kao katalizatora: hν l l 6 benzen heksahlorcikloheksan Adicija vodonika se vrši u prisustvu katalizatora (Pt, Pd, Ni) i na povišenoj temperaturi: Pt, t benzen cikloheksan Reakcije oksidacije Za benzen nisu karakteristične reakcije oksidacije, a oksidacijom benzenovih homologa nastaju odgovarajuće kiseline: [O], KMnO O toluen benzoeva kliselina

4 4 Bi, tri i policiklični ugljovodonici sa kondenzovano vezanim benzenovim prstenovima / \ O O O O O \ / naftalen (naftalin) antracen naftil-grupa O O / \ O / fenantren O O O O piren / O O Bi, tri i policiklični ugljovodonici sa nekondenzovano vezanim benzenovim prstenovima trifenil difenilmetan Ο Ο difenil trifenilmetan

5 Aromatični ugljovodonici su prisutni u uglju i nafti.pri primarnoj preradi nafte mono, bi, tri i policiklični aromatični ugljovodonici mogu da budu prisutni u nekim frakcijama.pri sekundarnoj preradi nafte obrazuju se aromatični ugljovodonici: pri dehidrogenovanju cikloalkana i pri dehirogenociklizaciji alkana i alkena.dobijaju se i pri frakcionoj destilaciji katrana kamenog uglja. Zadaci za vežbu 1. Napisati racionalne formule jedinjenja: 1,2,4-trimetilbenzen, 1-metil-4-etil-benzen, 1-metil-2- etil-4-propilbenzen. 2. Koliko dm 3 vodonika (pri n.u.)je potrebno za katalitičko hidrogenovanje 100 g benzena? ORGANSKA JEDINJENJA KISEONIKA Važnije vrste organskih jedinjenja kiseonika- njihovi nazivi i funkcionalne grupe Naziv organskog jedinjenja Funkcionalna grupa Etri O etarska 5 Alkoholi i fenoli hidroksidna ili hidroksilna Ketoni ketonska Aldehidi =O aldehidna Karbonske kiseline =O karboksilna Estri karbonskih kiselina =O estarska OR ETRI Etri su organska jedinjenja ;čiji se molekuli sastoje iz ostataka ugljovodonika povezanih atomom kiseonika: R O R, R O Ar, Ar O Ar, pri čemu ostaci ugljovodonika mogu da budu isti, ili različiti (R- alkil grupa, Ar-aril grupa, ostatak aromatičnih ugljovodonika).

6 2 5 O 2 5 ; 3 O 2 5 ; Dietil-etar metiletil-etar \ \ \ prost etar mešoviti etar O 3 ; O O O O \ \ \ fenilmetil -etar difenil- etar ALKOLI I FENOLI Alkoholi i fenoli su organska jedinjenja u čijim se molekulima sadrže jedna ili više hidroksilnih grupa. U alkoholima je grupa vezana za bilo koji ostatak ugljovodonika (alkil, alkeni, ciklkoalkil, aril-grupe), osim za benzenovo jezgro: 3 ; 2 ; 2 metil-grupa- vinil-grupa- \ \ 2 2 O 2 2 \ \ cikloheksil-grupa- benzil-grupa- Fenoli su organska jedinjenja u kojima je grupa vezana za benzenovo jezgro (za atom iz benzenovog prstena): \ O \ fenil-grupa- naftil-grupa- O O 6

7 ALKOLI Prema broju hidroksilnih grupa alkoholi se dele na : -jednohidroksilne (monohidroksilene): 2 5 -dvohidroksilne: 2 2, -trohidroksilne: 2 2, itd.. Prema ugljenikovom atomu za koji je vezana grupa alkoholi se dele na: -primarne: , -sekundarne i -tercijarne Prema tipu ugljovodonika čiji su derivati, odnosno prema vrsti ostatka ugljovodonika za koji su vezane grupe, alkoholi se dele na: I) aciklične : 1. zasićene i 2. nezasićene, II) ciklične: 1. aliciklične i 2. aromatične. Aciklični monohidroksilni alkoholi Zasićeni monohidroksilni alkoholi Mogu da se smatraju derivatima alkana, kod kojih je jedan atom zamenjen grupom. Opšta formula ovih alkohola je n 2n+1. Obrazuju homologi niz. Prema IUPA nomenklaturi ovi alkoholi dobijaju naziv tako što se na naziv alkana od koga su izvedeni doda nastavak ol. Ispred naziva alkohola stavlja se (ako je potrebno) broj atoma za koji je vezana grupa. Stari nazivi se dobijaju tako što se na naziv alkil grupe doda reč alkohol. Primeri: : , 3 2, metanol etanol 1-propanol metil-alkohol etilalkohol n-propil-alkohol 2-propanol i-propil-alkohol Zasićeni višehidroksilni (polihidroksilni) alkoholi Ova jedinjenja sadrže više hidroksilnih grupa, koje su vezane za različite atome. Dvohidroksilni alkoholi-glikoli Opšta formula n 2n () 2. Primer: etilenglikol ili 1,2-etandiol Trohidroksilni alkoholi-glicerini 2 2 glicerin, ili glicerol, ili 1,2,3-propantriol