Аммиак (nh3)

Строение молекулы.

Электронная формула молекулы: Н Из четырёх электронных пар при азоте три общие и одна неподелённая.

..

:N: Н

..

Н

Имеет высокую t-ру кипения, t-ру плавления (благодаря водородным связям, образующимся между молекулами аммиака), легко сжижается, легко растворяется в воде:

NH₃ + Н₂О = NH₃Н₂О

Физические свойства.

Бесцветный газ с характерным резким запахом, почти в 2 раза легче воздуха. Раствор аммиака в воде называется аммиачной водой или нашатырным спиртом. При кипячении растворённый аммиак улетучивается из раствора.

Получение аммиака.

В прмышленности: Синтез – N₂ + 3Н₂ = 2NН₃ + Q (Р, катализатор, t-оптимальная)

В лаборатории: 2NН₄Cl _т. + Ca(ОН)_{2 т.} = CaCl₂ + 2NН₃ + 2Н₂О (t-ра)

Химические свойства.

1. Реакции окисления: 4NН₃ + 3О₂ = 2N₂ + 6Н₂О (без катализатора)

4NН₃ + 5О₂ = NО + Н₂О (катализатор)

2. Реакции присоединения: NН₃ + Н₂О = NН₃Н₂О = NН₄⁺ + ОН^-

NН₃ + НCl = NН₄ Cl

NН₃ + Н⁺ = NН₄⁺

3. Реакции комплексообразования: Cu(ОН)₂ + 4NН₃ = [Cu(NН₃)₄](ОН)₂ – сильное основание

[Cu(NН₃)₄]²⁺ + 2ОН^-

4. Реакции замещения атома водорода в аммиаке: 2NН₂Н + 2Na = 2Na[NH₂] + H₂

Амид натрия

NНН₂ + Na = Na₂[NH] + H₂

Имид натрия

NН₃ + 3Na = Na₃N + 3H₂

Нитрид натрия

Применение.

Большие количества расходуются для получения азотной кислоты. Жидкий аммиак и его растворы применяют как жидкие удобрения.

29. Альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты ароматического ряда. Способы получения и химические свойства.

Ароматические альдегиды: бензальдегид- C₆H₅CHO, фенилуксусный альдегид- C₆H₅CН₂СHO, а также фталевый альдегид C₆H₄(CНО)₂

Бензальдегид C₆H₅CHO – бесцветная жидкость с запахом горького миндаля. Пары бензальдегида обладают слезоточивым действием. Растворим в этаноле, диэтиловом эфире и других органических растворителях, он практически нерастворим в воде.

Ароматические кетоны делятся на две группы:

1. Чисто ароматические - соединения, содержащие карбонильную группу, связанную с двумя ароматическими радикалами. Это бензофенон (дифенилкетон)- C₆H₅−CO−C₆H₅ и её гомологи

2. Жирно-ароматические – соединения, содержащие карбонильную группу, связанную с ароматическим и алифатическим радикалами. К ним относят ацетофенон (метилфенилкетон) C₆H₅−CO−CH₃ , пропиофенон (этилфенилкетон) - C₆H₅−CO−C₂H₅ и др.

Ароматические кислоты. Бензойная кислота (C₆H₅CООH) широко распростране­на в природе. Содержится в различных растительных смолах, ягодах клюквы, брусники, черники. Применяют в фармацевтической промыш­ленности для синтеза душистых веществ и красителей, а также в качестве консерванта для пищевых продуктов. Гомологом бензойной кислоты является фенилуксусная кислота - C₆H₅CН₂СООH. При замещении атома водорода в орта-, мета- или пара-положениях на различные заместители получаются нитробензойная (C₆H₄NO₂CООH), аминобензойная (C₆H₄NH₂CООH) и другие кислоты. Фталевые (C₆H₄(CООH)₂)кислоты находят широ­кое применение в производстве высокомолекулярных соединений.

Способы получения. Ароматические альдегиды могут получаться всеми сплсобами получения альдегидов (окислением соответствующих спиртов, восстановлением кислот, хлорангидридов и др.

1. Для получения ароматических альдегидов типа бензальдегида применяют специфические методы, например окисление гомологов бензола:

C₆H₅−CH₃ + «О» → C₆H₅CHO + Н₂О

Толуол бензальдегид

C₆H₅−CH₃ + 2Сl₂ → C₆H₅−CHCl₂ + Н₂О → C₆H₅CHO

Толуол бензилиденхлорид бензальдегид

C₆H₅−CH₃ +(CH₃CО) ₂ О → C₆H₅−CH(OCOCH₃) ₂ + H⁺ → C₆H₅CHO

Фталевый альдегид получают восстановлением LiAlH₄ хлорангидрида фталевой кислоты:

C₆H₄(CОСl)₂→ C₆H₄(CОH)₂

2. Способы получения ароматических кетонов также аналогичны способам получения кетонов предельного ряда. Из специфических способов получения необходимо отметить реакцию Фриделя- Крафтса, которая заключается в действии хлорангидрида кислоты на ароматический углеводород в присутствии хлорида алюминия:

C₆H₅COCl + C₆H₆ → C₆H₅−CO−C₆H₅

бензофенон

Другой способ получения бензофенона:

2 C₆H₆ + CCl₄ → C₆H₅−CCl₂−C₆H₅ → C₆H₅−CO−C₆H₅

В промышленности ацетофенон получают, пропуская смесь паров уксусной и бензойной кислот над катализаторами (оксиды тория и магния) при температуре 400-500°С:

C₆H₅CООH + CH₃CООH → C₆H₅−CO−CH₃ + CО₂ + Н₂О

3. Ароматические кислоты могут получаться всеми синтетическими методами, известными для получения карбоновых кислот. Кроме того, ароматические кислоты всегда порлучаются при окислении боковых цепей гомологов бензола.

C₆H₅−CH₃ + 3«О» → C₆H₅CООH + Н₂О

Существует также способ получения ароматических кислот, основанный на взаимодействии галогензамещенного бензола с натрием и углекислым газом:

C₆H₅-Br + 2Na + CО₂ → C₆H₅CООNa + NaBr

C₆H₅CООNa + HCl → C₆H₅CООH + NaCl

Химические свойства.

Для всех альдегидов, кетонов и карбоновых кислот ароматического ряда характерны реакции

• По функциональной группе

• Реакции ароматического кольца (реакции электрофильного замещения)

• Специфические реакции

1. Ароматические альдегиды. Им свойственны реакции, характерные для всех альдегидов: реакции «серебряного зеркала» и другие реакции окисления, присоединения, восстановления.

Специфические реакции.

Реакция Канниццаро:

C₆H₅CОH + C₆H₅CОH → C₆H₅-CH₃-CO-C₆H₅(бензиловый эфир бензойной кислоты)

C₆H₅-CH₃-CO-C₆H₅ + KOH → C₆H₅-CH₂-OH + C₆H₅CООK

Бензиловый спирт калиевая соль бензойной кислоты

Бензоиновая конденсация в присутствии KCN:

C₆H₅CОH + C₆H₅CОH → C₆H₅-CH(ОН)-CO-C₆H₅ (бензоин)

Реакция с хлором:

C₆H₅CОH + 2Сl₂ → C₆H₅CОCl + HCl

Хлорангидрид бензойной кислоты

2. Ароматические кетоны. Характерны реакции, общие для всех кетонов: восстановление, реакции нуклеофильного присоединения, окисления с разрывом С-С связей, реакции енольной формы, гидроцианирование, реакция Виттига.

3. Ароматические кислоты. Для них характерны реакции, свойственные карбоновым кислотам: реакции восстановления, реакции с активными металлами, оксидами, гидроксидами металлов и солями слабых кислот, реакции дегидратации, этерификации, реакции с участием енолят-анионов.