Método de produção de álcool etílico absoluto. Trabalho de teste (90 minutos) Nitrobenzeno a partir de benzeno

TRABALHO DE LABORATÓRIO Nº 1

Experiência 1. Produção de metano e experimentos com ele

Equipamentos e reagentes: Tubo de ensaio de fundo redondo, lamparina de álcool, tripé, pé de tripé, rolha com saída de gás, tubo de vidro e borracha, tubo com extremidade puxada, dois tubos em forma de U, fósforos, almofariz e pilão de porcelana, acetato de sódio, solução de bromo em água, óxido de cálcio, hidróxido de sódio, solução de permanganato de potássio, carvão ativado, fogão elétrico, bastão de vidro.

Progresso do trabalho: O acetato de sódio é desidratado antes do experimento. Sal CH 3 COONa. 3H 2 O é colocado em uma xícara de porcelana e aquecido, mexendo com uma vareta de vidro. O acetato de sódio primeiro se dissolve na água de cristalização e, depois que a água evapora, é liberado na forma sólida. Depois que o sal endurecido derrete novamente, ele é resfriado em um dessecador e triturado em um pilão.

O óxido de cálcio é calcinado antes do uso, resfriado em dessecador e triturado.

O óxido de cálcio é adicionado à soda cáustica, previamente triturada em almofariz de porcelana, na proporção de 2:1 em volume de pós. A mistura resultante é chamada de cal sodada. O óxido de cálcio é necessário para eliminar a higroscopicidade da soda cáustica.

Um tubo de reação de fundo redondo é preenchido até 3/4 com uma mistura de acetato de sódio e cal sodada em uma proporção de volume de pó de 1:3 ou 1:2. A mistura é bem misturada em almofariz de porcelana. Monte o dispositivo conforme Fig. 1.

Arroz. 1. Produção de metano e experiências com ele.

O tubo de reação está conectado a um sistema de dois tubos em forma de U. O cotovelo direito do segundo tubo é fechado com uma rolha com um tubo de vidro de extremidade estendida. O tubo está sendo preenchido carvão ativado. Uma solução fraca de permanganato de potássio é colocada em um tubo em forma de U e água de bromo no outro. O tubo do reator é aquecido. Evite o superaquecimento excessivo, que leva a reações colaterais e à produção de produtos indesejáveis ​​- acetona, hidrocarbonetos insaturados, dióxido de carbono etc. Para capturar essas substâncias, utiliza-se um tubo de vidro contendo carvão ativado, que é conectado ao tubo de saída dos gases antes que os gases entrem no primeiro tubo em forma de U.

O metano obtido durante a reação passa por soluções de KMnO 4 e Br 2, não se observando descoloração das soluções (a instalação é vedada se o borbulhamento do gás ocorrer sincronizadamente em ambas as soluções). Ao final do experimento, leve a chama de um fósforo ou farpa até o orifício do tubo com a ponta puxada para fora. A combustão do metano é observada. Escreva as equações das reações químicas.

Precauções de segurança: Inflamar o metano após estabelecer um borbulhamento síncrono estável de gás em soluções, mas não nos primeiros minutos da passagem do metano. Siga as regras de aquecimento e não segure a lamparina a álcool com as mãos.

Disposição. Reutilize a solução de KMnO 4 e água de bromo. Transfira o produto da reação - carbonato de sódio com uma mistura de acetato de sódio e cal sodada - completamente para um recipiente neutralizador. Lave os tubos em forma de U sob uma capa com uma solução alcalina fraca de hidróxido de cálcio.

Experimento 2. Produção de etileno e experimentos com ele.

Equipamentos e reagentes: Tubo de reação, tubo de saída de gás, dois tubos em forma de U, tubo de vidro com carvão ativado (com extremidade puxada), lâmpada de álcool, suportes com pés, caldeiras, tubo de cloreto de cálcio, álcool etílico, ácido sulfúrico concentrado, bromo água, solução de permanganato de potássio, carvão ativado.

Procedimento: Uma mistura pré-preparada e resfriada (6 ml) de uma parte de álcool com três partes de ácido sulfúrico concentrado é despejada em um reator de tubo de ensaio seco (Fig. 2). Várias caldeiras são colocadas no tubo de ensaio para garantir a ebulição uniforme da mistura de reação. O tubo de ensaio é fixado em um suporte. Conecte o tubo do reator aos tubos em forma de U usando mangueiras de borracha (ver figura de instalação) contendo a solução de KMnO 4 e água de bromo. O cotovelo direito do segundo tubo em forma de U é fechado com uma rolha com um tubo de vidro inserido com uma extremidade estendida. O tubo é preenchido com carvão pré-ativado.

Como no processo de aquecimento do álcool e do ácido sulfúrico, além do etileno, são obtidas outras substâncias (SO 2, éter dietílico, CO 2, etc.), algumas das quais também podem descolorir a solução de KMnO 4 e a água de bromo, então em o caminho da mistura de gases do reator-tubo de ensaio antes do primeiro tubo em forma de U, você deve

Arroz. 2. Produção de etileno e experiências com ele.

coloque um tubo de cloreto de cálcio com carvão ativado.

Aqueça o tubo do reator até ferver uniformemente. Observe o borbulhamento uniforme e síncrono de ar e depois de etileno através da solução de KMnO 4 e água de bromo. A cor das soluções desaparece gradualmente. Depois que as soluções estiverem completamente descoloridas, leve a chama de um fósforo ou de uma lasca acesa até o tubo com a ponta puxada para fora e acenda o etileno. Escreva equações de reação e explique os fenômenos observados.

Precauções de segurança. Acenda o etileno após a descoloração completa da solução de KMnO 4 e da água de bromo. O dispositivo deve ser vedado, o que é determinado pelo borbulhamento síncrono de gás através de soluções de KMnO 4 e água de bromo.

Disposição. Devido à oxidação do álcool, uma mistura carbonizada de composição incerta permanece no tubo do reator, que é completamente transferida para um recipiente neutralizador. Adicione um pouco de solução fortemente acidificada de H 2 SO 4 KMnO 4 à solução restante após o branqueamento de permanganato de potássio e ferva. Todos os compostos orgânicos existentes são oxidados em dióxido de carbono e água:

C x H e O z + KMnO 4 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + K 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.

A solução de KMnO 4 pode ser usada repetidamente. Para utilização do MnSO 4 resultante (após eliminação da solução), ver: Classe VIII, tópico “Halogênios”. Adicione uma pequena porção de pó de ferro e algumas gotas de ácido clorídrico de média concentração à solução restante após o branqueamento com água de bromo:

Fe + HCl = FeCl 2 + 2H.

Depois de algum tempo, os derivados de bromo serão reduzidos pelo hidrogênio atômico a hidrocarbonetos e íons brometo, por exemplo, de acordo com o esquema:

A solução resultante tem uma cor marrom-amarelada de água de bromo, que pode ser usada para determinar hidrocarbonetos insaturados e demonstrar as propriedades oxidantes do bromo. Em seguida, o pó de ferro é separado por filtração, que é lavado, seco e reaproveitado.

TRABALHO DE LABORATÓRIO Nº 2

Experimento 1. Produção de etileno por desidratação de etanol sobre óxido de alumínio

A experiência descrita acima na produção de etileno por desidratação de etanol na presença de H 2 SO 4 (conc) leva à formação de grandes quantidades de óxido de enxofre (IV) e muitos outros compostos tóxicos que são perigosos para ambiente. O óxido de enxofre (IV) descolora muito rapidamente a solução de KMnO 4 e a água de bromo, o que torna o experimento descrito incorreto para fins de demonstração educacional: C 2 H 5 OH + 2H 2 SO 4 = 2C + 2SO 2 + 5H 2 O, então:

C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O (quando aquecido)

5SO 2 +2KMnO 4 +2H 2 O = K 2 SO 4 +2MnSO 4 +2H 2 SO 4

SO 2 +Br 2 +2H 2 O = H 2 SO 4 +2HBr

Uma opção mais simples e ecologicamente correta para a produção de etileno é baseada na passagem de vapor de álcool sobre um catalisador de óxido de alumínio sólido aquecido.

Equipamentos e reagentes: Tubo de ensaio de fundo redondo de demonstração, tubos de saída de gás de vidro e borracha, dois tubos em forma de U, tubos de ensaio, tubo de vidro com extremidade estendida, tripé, pé de tripé, lâmpada de álcool, lasca, etanol, areia lavada e calcinada , catalisador de argila misturado com óxido de alumínio, água destilada.

Progresso do trabalho: Prepare o catalisador. Para isso, na véspera da aula, misture argila com óxido de alumínio na proporção de 2:1, umedeça com água, misture bem e estenda as ervilhas, que são secas ao ar.

Areia seca (3-4 cm de altura) é colocada no tubo de demonstração (1) e embebida em álcool. O catalisador é colocado no topo da areia quase até a borda do tubo de ensaio. O tubo do reator é fixado na perna do tripé com leve inclinação (o fundo é mais alto que o furo) e conectado a dois tubos em forma de U (Fig. 3). O catalisador é bem aquecido, depois a areia umedecida com álcool é aquecida com outra lamparina a álcool para que sempre haja vapor de álcool no recipiente (não aqueça demais!). Nessas condições, além do etileno, também pode ser produzido butadieno, o que põe em dúvida a veracidade do experimento. Para absorver o butadieno, o etanol é derramado no primeiro tubo em forma de U (2). A solubilidade do butadieno em álcool é de 15 ml por 100 ml de solvente. Todo o butadieno permanece no álcool, pois a mistura gasosa que sai do primeiro tubo em forma de U não dá uma cor rosa com uma solução de um reagente de alta qualidade para butadieno - quinona.

Arroz. 3. Produção de etileno por desidratação de etanol sobre um catalisador sólido.

Outro tubo em forma de U (3) é preenchido com álcool ou água para produzir uma solução de etileno. A solubilidade do etileno em água e álcool é de 25,6 e 360 ​​ml por 100 ml de solvente, respectivamente. Assim, é possível obter uma solução de etileno em água e álcool, que é utilizada para a determinação de substâncias orgânicas insaturadas.

A extensão do último tubo em forma de U é conectada a um tubo de saída de gás, que é colocado em um tubo de ensaio (4) primeiro com água de bromo e depois com solução de permanganato de potássio. É observada descoloração das soluções. Antes do final do experimento, um tubo de vidro com extremidade estendida é conectado ao tubo de saída do gás. O etileno é incendiado com uma chama estilhaçada. Observe a combustão do etileno com uma chama luminosa. Escreva as equações de reação.

Precauções de segurança. 1. O tubo do reator de demonstração é aquecido uniformemente para evitar rachaduras e combustão de substâncias gasosas formadas no tubo de ensaio. 2. Coloque uma assadeira com areia sob o tubo de ensaio aquecido. 3. A instalação deve ser vedada.

Disposição. Uma solução de butadieno e etileno em álcool deve ser utilizada em lâmpadas de álcool, bem como para demonstrar sua natureza insaturada, descartar a solução descolorada de KMnO 4 e água de bromo conforme instruções do experimento anterior.

Experiência 2. Preparação de acetileno e experimentos com ele

Equipamentos e reagentes: tubo de demonstração Wurtz, tubos de gás de vidro e borracha, dois tubos em forma de U, um tubo com extremidade estendida preenchido com carvão ativado, suportes, braços de tripé, seringa, agulha de seringa, rolhas de borracha, pinça, farpa, fósforos, carboneto de cálcio, solução saturada de cloreto de sódio, solução de KMnO 4, água de bromo.

Procedimento: Coloque cuidadosamente vários pedaços de carboneto de cálcio no tubo Wurtz (4). A abertura do tubo de ensaio é fechada com uma rolha (5). A seguir, conecte o tubo do reator com tubos em forma de U conforme Fig. 4.

O trabalho é realizado em mesa demonstrativa, pois os subprodutos da reação do carboneto de cálcio técnico com a água são totalmente absorvidos pelo adsorvente - carvão ativado. É importante garantir a estanqueidade da instalação, o que se consegue encaixando bem os bujões e os tubos de borracha nos tubos de ensaio de vidro e nos tubos de vidro.

Arroz. 4. Preparação de acetileno e experimentos com ele.

O cotovelo direito do segundo tubo em forma de U é fechado com uma rolha contendo um tubo de vidro cheio de carvão ativado. Uma solução diluída de KMnO 4 e água de bromo é colocada em tubos em forma de U. Usando uma agulha longa de seringa, perfure a mangueira de borracha que conecta o reator ao primeiro tubo em forma de U e introduza lentamente uma solução saturada de cloreto de sódio no tubo de ensaio do reator com carboneto de cálcio, ajustando a quantidade de solução adicionada à intensidade de acetileno liberar.

Observa-se descoloração de soluções de KMnO 4 e água de bromo. Após a descoloração das soluções, leve a chama de uma lasca até um tubo com carvão ativado e observe a chama fumegante do acetileno queimado. Escreva equações de processos químicos e explique os fenômenos observados.

Precauções de segurança. Não pegue pedaços de carboneto de cálcio com as mãos. Adicione uma solução aquosa de cloreto de sódio ao carboneto de cálcio em pequenas porções. Use todo o carboneto de cálcio. Verifique a estanqueidade da instalação: deve haver borbulhamento síncrono de bolhas de gás através de ambas as soluções nos tubos em forma de U.

Disposição. Despeje uma solução forte de KMnO 4 de uma seringa no tubo do reator e misture o conteúdo. O acetileno e outros produtos da hidrólise (H 2 S, PH 3, etc.) são oxidados, o ar permanece limpo. Depois de algum tempo, abra o tubo de ensaio e despeje a suspensão resultante da composição complexa em um recipiente neutralizador com solução alcalina.

O descarte da solução branqueada de KMnO 4 e da água de bromo é realizado de acordo com as instruções do experimento nº 2.

Em um círculo de química, se você tiver um pequeno forno elétrico a arco, bem como a fonte de corrente necessária, poderá obter um pouco de carboneto de cálcio. Em um pequeno cadinho de grafite ou em um recesso escavado em um eletrodo de carbono grosso, coloque uma mistura de quantidades iguais (em peso) de óxido de cálcio (cal viva) e pedaços de coque do tamanho de uma cabeça de alfinete. O excesso de carvão queimará quando exposto ao oxigênio atmosférico. O esquema experimental é mostrado na figura.

Colocamos o eletrodo superior em contato com a mistura, criando um arco elétrico. A mistura conduz corrente graças aos pedaços de carvão. Deixe o arco queimar por 20 a 30 minutos na corrente mais alta possível. Os olhos devem ser protegidos da luz intensa com óculos com lentes muito escuras (óculos de solda).

Após o resfriamento, a mistura se transforma em um fundido que, se o experimento for bem-sucedido, contém pequenos pedaços de carboneto. Para verificar isso, coloque a massa resultante em água e colete as bolhas de gás resultantes em um tubo de ensaio virado de cabeça para baixo e cheio de água.

Se não houver forno elétrico a arco no laboratório, o gás poderá ser facilmente obtido a partir de carboneto de cálcio disponível comercialmente. Vamos encher vários tubos de ensaio com gás - completamente, metade, um terço, etc. É impossível encher recipientes mais largos, como copos, com gás, porque deles sairá água e os copos conterão misturas de gás e ar. Quando eles acendem, via de regra, ocorre uma forte explosão.

O carboneto de cálcio interage com a água de acordo com a equação:

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2

Junto com o hidróxido de cálcio (cal apagada), essa reação leva à formação do etino, um hidrocarboneto insaturado com ligação tripla. Graças a esta ligação, o etileno apresenta alta reatividade.
Pesquisa Ethyn

Vamos provar a presença de uma ligação insaturada no etino (acetileno) usando o reagente de Bayer ou água de bromo. Para fazer isso, coloque o reagente em um tubo de ensaio e passe etino por ele. Vamos obtê-lo em outro tubo de ensaio com vários pedaços de carboneto de cálcio. Fechamos este tubo de ensaio com uma rolha de borracha com dois furos. Em um deles inseriremos previamente um tubo de vidro com extremidade curva - ele deve ser imerso em um tubo de ensaio com o reagente. Insira um funil de gotejamento no outro orifício e feche primeiro a torneira. M
Você pode usar um funil de vidro simples, substituindo a torneira por uma pinça, como na produção de metano. Despeje a água no funil e, abrindo cuidadosamente a torneira, lentamente, gota a gota, adicione ao carboneto. Devido à natureza explosiva do etileno, realizaremos o experimento próximo a uma janela aberta ou em uma capela. Sob nenhuma circunstância deve haver chamas abertas ou dispositivos de aquecimento ligados.

O etino em estado puro é um gás com odor levemente inebriante. A etina obtida do carboneto técnico está sempre contaminada com impurezas tóxicas de cheiro desagradável de hidrogênio fósforo (fosfina) e hidrogênio arsenoso (arsina). Misturas de etileno com ar contendo de 3 a 70% de etileno são explosivas. O etino se dissolve muito facilmente em acetona. Na forma dessa solução, pode ser armazenado e transportado em cilindros de aço (o etileno puro quase não tem odor. Suas misturas com o ar explodem a partir de uma faísca em uma faixa mais ampla de concentrações de etileno - de 2,3 a 80,7%. - Observação tradução).

O eteno pode ser convertido em uma ampla variedade de compostos, que se tornaram importantes principalmente para a produção de plásticos, borracha sintética, medicamentos e solventes. Por exemplo, quando o cloreto de hidrogênio é adicionado ao etino, forma-se cloreto de vinila (cloreto de vinila) - matéria-prima para a produção de cloreto de polivinila (PVC) e plásticos baseados nele. O etanal é obtido a partir do etino, que conheceremos mais adiante, e dele são obtidos muitos outros produtos.

Na RDA, o maior produtor e ao mesmo tempo consumidor de etileno é a fábrica de borracha sintética de butadieno em Schkopau. Quase 90% dos 400 produtos da gigante empresa são derivados total ou parcialmente do etileno. Além disso, grandes quantidades de carboneto de cálcio são produzidas pela planta de nitrogênio em Pisteritsa e pela planta eletroquímica em Hirschfeld. Em 1936, 206.000 toneladas de metal duro foram produzidas no que hoje é a RDA. Em 1946, a produção diminuiu para 30.000 toneladas, mas já em 1951 aumentou para 678.000 toneladas, e em 1955 ultrapassou as 800.000 toneladas. Desde 1972, apenas a referida fábrica de borracha sintética recebe anualmente mais de 1 milhão de toneladas de metal duro.

Estes números indicam a enorme importância do carboneto de cálcio e processos relacionados.

No futuro, a tecnologia baseada em metal duro será cada vez mais substituída pela produção petroquímica mais lucrativa estabelecida na RDA em Schwedt e Leun 2. A principal desvantagem do método de carboneto para a produção de etino é o consumo extremamente alto de energia. Na verdade, na fábrica de Szczkopau, apenas um moderno forno de metal duro consome de 35 a 50 megawatts. Mas há baterias inteiras desses fogões funcionando lá! Mais de 10% de toda a eletricidade produzida é gasta na produção de carboneto de cálcio na RDA.
ALGUNS DOS 800.000 CONECTADOS

Em 1828, um jovem químico alemão, professor Friedrich Wöhler, obteve pela primeira vez um composto orgânico - uréia - por síntese a partir de substâncias iniciais inorgânicas. Em meados do século passado, o químico sueco Jacob Berzelius sintetizou mais de 100 compostos orgânicos diferentes. (É impossível não mencionar aqui outros fundadores da síntese orgânica. Em 1842, o químico russo N. N. Zinin sintetizou pela primeira vez a anilina, que antes era obtida apenas a partir de materiais vegetais. Em 1845, o químico alemão Kolbe sintetizou o ácido acético, em 1854 o francês Bertlogir, em 1861 por A. M. Butlerov - uma substância açucarada. Informações interessantes sobre a vida e obra desses cientistas estão contidas, em particular, no livro de K. Manolov “Grandes Químicos T. 1 e 2. Transl. , Editora "Mir", 1976), - Observação tradução)

Desde então, milhares de químicos em todos os países, através de trabalho persistente e árduo, criaram ou isolaram muitas novas substâncias orgânicas a partir de fontes naturais. Eles investigaram suas propriedades e publicaram os resultados de seus trabalhos em revistas científicas.

No início do século XX. Cerca de 50 mil compostos orgânicos diferentes já foram estudados, a maioria obtidos por síntese. Em 1930, o número subiu para 300.000 e, actualmente, o número de compostos orgânicos puros e isentos de vestígios parece estar bem acima de 800.000. No entanto, as possibilidades estão longe de estar esgotadas. Todos os dias, mais e mais substâncias novas são descobertas e estudadas em todo o mundo.

A maioria dos compostos orgânicos não encontrou aplicação prática. Muitos deles são familiares experiência pessoal apenas para um círculo muito restrito de químicos. Apesar disso, o trabalho despendido não foi em vão, pois algumas substâncias revelaram-se corantes valiosos, medicamentos ou novos tipos de materiais. Muitas vezes acontece que uma substância conhecida há várias décadas e há muito descrita na literatura científica adquire subitamente grande importância prática. Por exemplo, foi recentemente descoberta a actividade de alguns compostos complexos contra pragas de insectos. É provável que outros compostos que ainda são mencionados apenas em revistas científicas antigas e empoeiradas encontrem em breve uso como corantes, medicamentos ou em algum outro campo. É até possível que adquiram uma importância excepcional na economia nacional.

Agora obteremos e estudaremos de forma independente várias substâncias que são especialmente importantes na indústria.

ÁLCOOL DE VINHO E SEUS PARENTES

Sistema primeiro! Ao entrar no mundo da química orgânica, você pode se perder imediatamente se não se familiarizar primeiro com as classes de compostos orgânicos e com os fundamentos da linguagem da química orgânica. Na verdade, a maioria das substâncias orgânicas pode ser dividida em grupos com estruturas e propriedades semelhantes. Os químicos, usando raízes latinas e gregas e, além disso, inventando em grande parte gobbledygook, criaram um sistema de nomes tão bem pensado que informa imediatamente a um especialista em qual classe certas substâncias devem ser classificadas. Um problema: juntamente com os nomes de acordo com as regras uniformes da nomenclatura internacional, para muitos compostos ainda são utilizados os seus próprios nomes, relacionados com a origem desses compostos, as suas propriedades mais notáveis ​​ou outros factores. Portanto, muitos compostos neste livro terão vários nomes.

Já estamos familiarizados com hidrocarbonetos saturados e insaturados. Os hidrocarbonetos saturados são chamados de alcanos, os insaturados com ligação dupla são chamados de alcenos e aqueles com ligação tripla são chamados de alcinos. Sabemos que esses hidrocarbonetos, se dispostos em ordem crescente de número de átomos de carbono, formam séries homólogas.

Junto com os hidrocarbonetos, os compostos orgânicos que também contêm oxigênio são de grande importância. Consideremos primeiro três séries de compostos orgânicos contendo oxigênio:

alcanóis(álcoois)

alcanalis(aldeídos)

ácidos alcanóicos(anteriormente conhecidos como ácidos carboxílicos)

Os derivados do metano são os seguintes compostos:

CH 3 -OH H-CHO H-COOH

metanol metanal ácido metanóico

(álcool metílico) (formaldeído, (ácido fórmico)

aldeído fórmico)

Os derivados do etano são os seguintes representantes destas três classes de compostos:

CH 3 -CH 2 -OH CH 3 - CHO CH 3 - COOH

etanol etanal ácido etanóico

(álcool etílico) (acetaldeído, (ácido acético)

acetaldeído)

Da mesma forma, para todos os hidrocarbonetos subsequentes, são conhecidos compostos relacionados ou contendo oxigênio. Em geral, os derivados de quaisquer hidrocarbonetos correspondem às seguintes fórmulas:

R-OHR-CHO R-COOH

alcanol alcanal ácido alcanóico

(álcool) (aldeído) (ácido carboxílico)

O número de compostos possíveis dessas três classes aumentará acentuadamente se levarmos em conta que em hidrocarbonetos superiores cada isômero forma diferentes compostos de oxigênio. Assim, butano e isobutano correspondem a álcoois diferentes - butil e isobutil:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH

butano butanol-1

(álcool butílico)

CH 3 -CH(CH 3)-CH 3 CH 3 -CH(CH 3)-CH 2 -OH

2-metilpropano 2-metilpropanol-1

(isobutano) (álcool isobutil)

Além disso, isômeros adicionais aparecem devido ao fato de que grupos característicos contendo oxigênio, por exemplo, o grupo álcool OH, podem estar ligados às extremidades da cadeia ou a um dos átomos de carbono intermediários. Exemplos incluem álcoois propílicos e isopropílicos:

CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH CH 3 -CH(OH)-CH 3,

propano propanol-1 propanol-2

(álcool propílico) (álcool isopropílico)

Grupos característicos de classes de compostos são chamados grupos funcionais. Estes grupos incluem, por exemplo, o grupo hidroxila OH dos alcanóis e o grupo carboxila COOH dos ácidos carboxílicos. Mais tarde veremos alguns exemplos de grupos funcionais contendo outros elementos além do oxigênio. Alterar grupos funcionais e introduzi-los em moléculas de substâncias orgânicas, via de regra, é a principal tarefa da síntese orgânica.

É claro que em uma molécula pode haver vários grupos idênticos ou diferentes ao mesmo tempo. Conheceremos vários representantes dessa série de substâncias – compostos com diversas funções.

No entanto, chega de teoria! Passemos finalmente aos experimentos - obteremos os derivados de metano e etano contendo oxigênio acima mencionados, realizaremos suas transformações e estudaremos suas propriedades. Esses compostos, cujos nomes são conhecidos há muito tempo, são muito importantes para a tecnologia química. Deixe-os ajudar-nos a conhecer os fundamentos da síntese orgânica industrial, embora não possamos reproduzir diretamente o método industrial de sua produção. Eles também nos darão informações sobre as propriedades mais importantes das classes de compostos.
Pesquisa de metanol

Ao destilar a madeira a seco, já obtivemos algumas gotas de metanol bruto (álcool metílico). Atualmente, a grande maioria do metanol é obtida por síntese a partir do gás água:

CO + 2H 2 = CH 3 OH

Os constituintes do gás água se combinam para formar metanol. Além disso, álcoois superiores também são formados em pequenas quantidades. Este processo requer uma temperatura de 400 °C, uma pressão de 200 atm e é acelerado na presença de catalisadores de óxido.

O metanol serve como solvente e intermediário na produção de corantes. Mas seu principal consumidor é a produção de plásticos, que exige grandes quantidades de metanal (formaldeído). O metanal é produzido pela oxidação do metanol com o oxigênio atmosférico. Na indústria, uma mistura de vapor de metanol e ar a 400 °C é passada sobre um catalisador de cobre ou prata.

Para simular esse processo, dobre um pedaço de fio de cobre com diâmetro de 0,5-1 mm em espiral e use uma pinça para trazê-lo para a zona não luminosa da chama do bico de Bunsen. O fio é aquecido e revestido com uma camada de óxido de cobre (II). Vamos colocar o metanol obtido anteriormente (10 gotas) em um tubo de ensaio bastante largo e colocar nele uma espiral de cobre quente. Como resultado do aquecimento, o metanol evapora e, sob a influência de um catalisador - o cobre - combina-se com o oxigênio para formar o metanal (reconhecemos-o pelo seu odor pungente característico). Neste caso, a superfície do fio de cobre é restaurada. A reação ocorre com liberação de calor. Com grandes quantidades de vapor de metanol e ar, o cobre permanece aquecido até que a reação seja completada. Observe que o metanol é muito tóxico! Portanto, não realizaremos experimentos com grandes quantidades.

Mesmo um pequeno gole de metanol pode causar perda total de visão e, às vezes, morte. Portanto, o metanol deve ser sempre armazenado de forma que ninguém possa bebê-lo por engano. No entanto, o metanol, juntamente com outros compostos, é especialmente adicionado em pequenas quantidades ao álcool utilizado na combustão para desnaturá-lo. Portanto, o álcool desnaturado também é venenoso!
Experimentos com metanal

Conduziremos os seguintes experimentos com formaldeído comercial. A formalina é uma solução de 35-40% de metanal (formaldeído) em água. Geralmente ainda contém uma pequena quantidade de metanol tóxico que não reagiu. O próprio metanal causa a coagulação de proteínas e, portanto, também é um veneno.

Vamos realizar uma série de experimentos simples. Em um tubo de ensaio ou frasco pequeno, evapore alguns mililitros de formaldeído. O resultado será uma massa branca e pouco solúvel, cuja amostra aqueceremos em outro tubo de ensaio. Ao mesmo tempo, ele irá evaporar e será possível sentir o cheiro de que o metanal se formou novamente. Em seu estado puro, o metanal é um gás que se transforma em líquido à pressão normal e a –19 °C. Já no frio e ainda mais com leve aquecimento ou na presença de ácidos, o metanal começa a polimerizar. Ao mesmo tempo, muitas de suas moléculas se conectam entre si e formam longas cadeias de paraformas:

CH 2 -O-CH 2 -O-CH 2 -O-CH 2 -O...

O forte aquecimento leva à conversão reversa da paraforma em metanal.

Polimerizaçãoé característico de muitos alcanais e indica a presença de uma ligação insaturada neles. As reações de polimerização estão na base da produção de muitos plásticos. O metanal polimeriza gradualmente em solução com a formação de moléculas de cadeia cada vez mais longas. Esse formaldeído polimerizado pode ser regenerado aquecendo a paraforma e absorvendo o vapor de metanal liberado pela água.

O metanal e outros alcanais (aldeídos) apresentam uma reação de cor característica com o chamado reagente de Schiff, que pode servir para o seu reconhecimento. Vamos preparar o reagente pegando um pouco de corante fucsina na ponta de um bisturi e dissolvendo em alguns mililitros de água destilada morna. A esta solução adicionaremos uma solução aquosa de ácido sulfuroso em porções até que fique descolorida. Deite alguns mililitros do reagente assim obtido num tubo de ensaio, adicione algumas gotas de solução de metanal e misture. Uma cor roxa aparecerá em breve. Após realizar uma série de experimentos com solução de metanal cada vez mais diluída, podemos verificar a sensibilidade desta reação qualitativa.

Vamos colocar alguns mililitros do reagente de Fehling em um tubo de ensaio, que pode ser preparado misturando quantidades iguais das seguintes soluções estoque:

Solução estoque de Fehling nº 1: 7 g de sulfato de cobre (II) em 100 ml de água destilada

Solução estoque de Fehling nº 2: 37 g de sal de Rochelle e 10 g de hidróxido de sódio em 100 ml de água destilada

O próprio reagente de Fehling é muito instável e as soluções originais podem ser armazenadas. Às vezes, essas soluções podem ser adquiridas prontas em farmácias.

Agora adicione cerca de 1 ml de solução de metanal ao reagente de Fehling acabado e aqueça-o até ferver. Nesse caso, é liberado o cobre elementar, que forma um belo revestimento espelhado nas paredes do tubo de ensaio (espelho de cobre). Você só precisa primeiro desengordurar o tubo de ensaio com uma mistura de cromo. Outros alcanais formam um precipitado vermelho-tijolo de óxido de cobre (I).

Em vez do reagente de Fehling, pode-se usar uma solução de sal de prata com amônia. Adicionaremos gradativamente uma solução aquosa diluída de amônia a uma solução diluída (aproximadamente 2%) de nitrato de prata - exatamente até que o precipitado inicialmente formado se dissolva novamente. Em um tubo de ensaio bem lavado com mistura de cromo e enxaguado várias vezes com água destilada, despeje 2 ml da solução de sal de prata preparada e 5-8 ml de solução de metanal e aqueça cuidadosamente esta mistura, de preferência em banho-maria. Um espelho distinto se forma nas paredes do tubo de ensaio, e a solução, graças às minúsculas partículas de prata que caem, adquire uma intensa cor preta.

Os alcanais (aldeídos) são facilmente oxidados, resultando na formação, via de regra, de ácidos alcanóicos (carboxílicos). Assim, em relação aos agentes oxidantes eles se comportam como agentes redutores. Por exemplo, os alcanais reduzem o sal cúprico a óxido de cobre (I) ou mesmo cobre elementar. Eles reduzem uma solução de amônia de sal de prata para liberar prata metálica. Estas reações são comuns aos alcanais e outros agentes redutores, como o açúcar da uva, que discutiremos mais adiante.

Sob a ação de outros agentes oxidantes, os alcanais também são oxidados para formar ácidos alcanóicos e, às vezes, até dióxido de carbono e água. Em um tubo de ensaio, adicione cuidadosamente uma solução de peróxido de hidrogênio (peróxido) a 10% a vários mililitros de solução de metanal. Em seguida, aqueça a mistura e segure papel tornassol azul umedecido no vapor sobre o tubo de ensaio. Sua vermelhidão indica que se formou ácido metano (fórmico) no tubo de ensaio.

Estudamos ácido metanóico

O ácido metano (fórmico) é o ácido orgânico mais simples. Na tecnologia, é obtido pela adição de monóxido de carbono ao hidróxido de sódio sob pressão. De acordo com a Eq.

NaOH + CO = HCOONa

neste caso, forma-se o sal de sódio do ácido fórmico - metato de sódio ou formato de sódio. Serve como produto intermediário na produção de outros compostos e é utilizado na produção têxtil e de couro. O ácido metano tem um forte efeito desinfetante e conservante, por isso é usado para proteger produtos alimentícios e silagem contra deterioração. Algumas preparações utilizadas para ensilagem são principalmente uma solução de ácido metanóico.

Conduziremos os seguintes experimentos com ácido metanóico adquirido na loja. (Cuidado! O ácido metano concentrado é venenoso e corrosivo para a pele!)

Despeje 5 ml de ácido sulfúrico diluído em um tubo de ensaio e adicione uma solução de permanganato de potássio - o suficiente para que o líquido fique fortemente colorido. Depois disso, adicione mais 5 ml de aproximadamente 80% de ácido metanóico. Quando aquecida, a mistura fica descolorida devido à redução do permanganato a sulfato de manganês (II). Neste caso, o ácido metanóico é oxidado em dióxido de carbono e água.

Em experimentos subsequentes em tubos de ensaio, verificaremos se magnésio, zinco, ferro e níquel estão dissolvidos em ácido metanóico a 60%. Os metais ativos reagem com o metano e outros ácidos orgânicos para formar sais e liberar hidrogênio. Assim, os ácidos orgânicos se comportam de maneira bastante semelhante aos inorgânicos, mas, via de regra, são mais fracos.

O ácido sulfúrico concentrado e alguns catalisadores decompõem o ácido metano em monóxido de carbono CO e água. Aquecer 1 ml de ácido metano anidro com excesso de ácido sulfúrico concentrado em um tubo de ensaio fechado com rolha de borracha na qual é inserido um tubo de vidro. O gás escapa deste tubo e, quando aceso, queima com uma chama azul clara. Este é o monóxido de carbono venenoso (monóxido de carbono) com o qual já estamos familiarizados. Devido ao perigo envolvido, o experimento deve ser realizado em uma capela ou ao ar livre.

Concluindo, deve-se notar também que o ácido metanóico e seus sais são frequentemente encontrados na natureza. Como pode ser visto pelo seu segundo nome (fórmico), esse ácido faz parte das secreções venenosas das formigas. Além disso, é encontrado nas secreções das abelhas, nas urtigas, etc.
Experimentos com etanol

Assim, conhecemos metanol, metanal e ácido metanóico. Compostos como estes, contendo dois átomos de carbono, são da maior importância na tecnologia.

O etanol (álcool etílico), comumente referido simplesmente como álcool, é produzido pelo que é conhecido como fermentação alcoólica. Muitos tipos de açúcares, bem como o produto da sacarificação do amido na presença de malte, são decompostos por fungos de levedura microscopicamente pequenos para formar álcool e dióxido de carbono. Qualquer pessoa que já tenha visto suco de fruta fermentar observou a intensa liberação de dióxido de carbono do tubo de saída. E o fato de o vinho resultante realmente conter álcool pode ser facilmente percebido pelo comportamento de quem bebe o vinho.

Como a fermentação alcoólica pode ocorrer espontaneamente, o álcool diluído é conhecido pelas pessoas desde a antiguidade como uma bebida estimulante. Quase não há necessidade de falar sobre as consequências desastrosas da embriaguez. Os jovens, em particular, devem abster-se completamente de consumir bebidas alcoólicas.

O teor alcoólico durante a fermentação de soluções açucaradas e sucos de frutas varia amplamente. No entanto, uma vez que a levedura não pode existir em concentrações elevadas de álcool, não é possível obter mais de 15% de álcool através da fermentação. A vodka e o álcool mais concentrado são obtidos a partir de soluções diluídas por destilação. Essa destilação é legalmente permitida apenas em destilarias estatais. O recebimento, mesmo da menor quantidade de álcool, por particulares, mesmo para experimentos químicos, é estritamente proibido por lei.

O álcool comestível e o álcool para fins cosméticos são produzidos apenas a partir de grãos (o amido de batata também é utilizado para esse fim. – Observação tradução). O amido é primeiro convertido em açúcar, que depois é fermentado em álcool. O álcool industrial é obtido em grandes quantidades a partir da fermentação do licor sulfito, ou seja, dos resíduos da produção de celulose e papel. Uma parte cada vez maior do álcool industrial - um solvente indispensável e matéria-prima na síntese orgânica - é atualmente produzida sinteticamente a partir de carboneto de cálcio através de etileno e etanal (o método mais avançado para produzir etanol é a sua síntese a partir de etileno (etileno) adicionando água a ele na presença de um catalisador. Observação tradução).

O álcool puro é comercializado com o nome de álcool retificado. Contém 4-6% de água. Como a retificação é cara, nós a utilizamos apenas em alguns experimentos. Nos casos em que tal não esteja especificado, contentar-nos-emos com o álcool desnaturado, muito mais barato, que, como sabemos, é utilizado como combustível. Este também é álcool 95%, mas para que não seja adequado para beber, são adicionadas substâncias tóxicas e de sabor ou odor desagradável (metanol, piridina, éster de ácido ftálico).

Como ainda temos pela frente uma grande variedade de experimentos com álcool, por enquanto nos limitaremos a apenas dois. Em primeiro lugar, podemos facilmente comprovar a presença de água no produto retificado. Aqueça vários cristais de sulfato de cobre em um cadinho até formar um sal anidro incolor. Em seguida, adicione uma pitada do sal resultante à amostra de álcool e agite. A presença de água é detectada pela cor azul da solução. O álcool anidro, também chamado de álcool absoluto, só pode ser obtido por processamento com agentes secantes especiais.

O álcool desnaturado serve como um bom combustível para lamparinas a álcool e fogões turísticos. Recentemente, tem sido usado até como combustível de foguete. É verdade que nos parques de campismo está a ser gradualmente substituído pelo propano, que é entregue em pequenos cilindros de aço.

Muitas tentativas também estão sendo feitas para produzir o chamado “álcool seco”. Suas diversas variedades, via de regra, não contêm álcool algum. Também podemos converter o álcool em um estado semissólido dissolvendo cerca de 5 g de raspas de sabão em 20 ml de álcool desnaturado, mexendo. O resultado é uma massa gelatinosa que pode ser cortada em pedaços. Como o álcool líquido, queima com uma chama azul clara.

Obtenção de etanol

A oxidação do etanol produz etanal (aldeído acético) e depois ácido etanóico (ácido acético). Agentes oxidantes fortes convertem imediatamente o etanal em ácido acético. A oxidação pelo oxigênio atmosférico sob a influência de bactérias também leva ao mesmo resultado. Podemos verificar isso facilmente se diluirmos um pouco o álcool e deixarmos em um copo aberto por um tempo, e depois verificarmos a reação com o tornassol. Para obter vinagre de mesa, ainda utilizam principalmente a fermentação com ácido acético de álcool ou vinhos de baixa qualidade (vinagre de vinho). Para fazer isso, a solução de álcool é passada lentamente pela serragem da madeira de faia sob intenso fornecimento de ar. Está à venda vinagre de mesa a 5% ou 10% ou a chamada essência de vinagre contendo 40% de ácido acético (Na URSS, a concentração de essência de vinagre alimentar fornecida à rede varejista é de 80%, e a concentração de vinagre de mesa é de 9 %.- Observação tradução). Para a maioria dos experimentos, isso nos servirá. Somente em alguns casos será necessário ácido acético anidro (glacial), que é classificado como veneno. Você pode comprá-lo em uma farmácia ou loja de produtos químicos. Já a 16,6 °C ele endurece formando uma massa cristalina semelhante ao gelo. Sinteticamente, o ácido acético é obtido do etino até o etanal.

O repetidamente mencionado etanal, ou acetaldeído, é o produto intermediário mais importante na tecnologia química baseada no uso de carboneto de cálcio. Pode ser convertido em ácido acético, álcool ou butadieno, o material de partida da borracha sintética. O próprio etanal é produzido industrialmente pela adição de água ao etino. Na RDA, na fábrica de borracha sintética de butadieno em Schkopau, esse processo é realizado em potentes reatores contínuos. A essência do processo é que o etino é introduzido em ácido sulfúrico diluído aquecido, no qual os catalisadores - sais de mercúrio e outras substâncias - são dissolvidos (esta reação foi descoberta pelo cientista russo M. G. Kucherov em 1881 - Observação tradução). Como os sais de mercúrio são muito venenosos, não sintetizaremos etanal a partir do etino. Vamos escolher um método mais simples - oxidação cuidadosa do etanol.

Despeje 2 ml de álcool (álcool desnaturado) em um tubo de ensaio e adicione 5 ml de ácido sulfúrico a 20% e 3 g de dicromato de potássio finamente moído. Em seguida, feche rapidamente o tubo de ensaio com uma rolha de borracha na qual é inserido um tubo de vidro curvo. Aqueça a mistura em fogo baixo até ferver e passe os vapores resultantes por água gelada. O etanal resultante se dissolve em água e pode ser detectado com
A essência das reações descritas acima para a determinação de alcanais. Além disso, a solução apresenta uma reação ácida porque a oxidação prossegue facilmente com a formação de ácido acético.

Para obter etanal em maiores quantidades e mais puro, montaremos, guiados pelo desenho, uma instalação mais complexa. Porém, este experimento só pode ser realizado em círculo ou se o leitor tiver muita experiência. O etanal é venenoso e muito volátil!

O lado esquerdo da instalação foi projetado para passar uma corrente de dióxido de carbono (dióxido de carbono). Este último é necessário para remover o etanal evoluído da esfera de reação antes que ele seja oxidado em ácido acético. Vamos colocar pedaços de mármore em um frasco e adicionar ácido clorídrico diluído em pequenas porções. Para isso, é necessário um funil de gotejamento com tubo de saída longo (pelo menos 25 cm). Você pode prender firmemente esse tubo a um funil de gotejamento normal usando uma mangueira de borracha. Este tubo deve estar sempre cheio de ácido para que o dióxido de carbono possa superar o excesso de resistência da parte subsequente da instalação e não escape na direção oposta (você também pode usar um funil de gotejamento sem tubo de saída longo. Neste caso, é necessário inserir outro. Inserimos um tubo de vidro curto na rolha que fecha o funil de gotejamento e conectamos os dois tubos com uma mangueira de borracha. É ainda mais conveniente usar o aparelho Kipp. Observação tradução).

Como garantir a equalização da pressão no dispositivo de liberação de gás é mostrado na figura da página 45.

Primeiro, despeje 20 ml de álcool desnaturado em outro recipiente que serve como reator - um frasco de fundo redondo de 250 ml. Em seguida, dissolva 40 g de dicromato de potássio ou sódio finamente moído (veneno!) em 100 ml de ácido sulfúrico diluído (adicione 20 ml de ácido sulfúrico concentrado a 80 ml de água). adicione à água e não vice-versa. O ácido sulfúrico é sempre adicionado gradualmente e somente durante o uso de óculos de segurança. Sob nenhuma circunstância você deve derramar água em ácido sulfúrico!

Colocamos imediatamente um terço da solução preparada no reator e o restante em um funil conectado ao reator. Vamos inserir um tubo de saída no reator conectando-o a um dispositivo de liberação de dióxido de carbono. Este tubo deve ser imerso em líquido.

Por fim, o sistema de refrigeração merece atenção especial. Em um tubo que se estende para cima a partir do reator em ângulo, os vapores de álcool e ácido acético devem condensar. É melhor resfriar este tubo usando uma bobina de chumbo externa passando água corrente através dele. Em casos extremos, podemos dispensar a refrigeração, mas assim obteremos um produto mais sujo. Para condensar o etanal, que já ferve a 20,2 °C, utilizamos um refrigerador direto. É claro que é aconselhável levar um refrigerador eficiente - bobina, bola ou com refrigeração interna. Em casos extremos, um refrigerador Liebig não muito curto servirá. Em qualquer caso, a água de refrigeração deve estar muito fria. A água da torneira só é adequada para isso no inverno. Em outras épocas do ano, você pode passar água gelada de um grande tanque instalado a uma altura suficiente. Resfriamos os receptores - dois tubos de ensaio conectados entre si - mergulhando-os em uma mistura de resfriamento de quantidades iguais (em peso) de gelo picado ou neve e sal de cozinha. Apesar de todas essas precauções, o vapor de etanal ainda escapa parcialmente. Como o etanal tem odor desagradável, pungente e é tóxico, o experimento deve ser realizado em capela ou ao ar livre.

Só agora, quando a instalação estiver carregada e montada, iniciaremos o experimento. Primeiramente, vamos verificar o funcionamento do dispositivo de liberação de gás adicionando uma pequena quantidade de ácido clorídrico ao mármore. Neste caso, a instalação é imediatamente preenchida com dióxido de carbono. Se certamente passar pelo reator e nenhum vazamento for detectado, procederemos à produção propriamente dita do etanal. Pararemos a evolução do gás, ligaremos todo o sistema de refrigeração e aqueceremos o conteúdo do reator até ferver. Como a oxidação do álcool agora libera calor, o queimador pode ser removido. Depois disso, adicionaremos novamente ácido clorídrico gradualmente para que uma corrente moderada de dióxido de carbono passe pela mistura de reação o tempo todo. Ao mesmo tempo, a solução de dicromato restante deve fluir lentamente do funil de gotejamento para o reator.

No final da reacção, cada um dos dois receptores contém vários mililitros de etanal quase puro. Tampemos os tubos de ensaio com algodão e os armazenamos no frio para os próximos experimentos. O armazenamento prolongado de etanal é impraticável e perigoso, uma vez que evapora muito facilmente e, quando em frasco com rolha esmerilada, pode arrancar a rolha com força. O etanal é vendido apenas em ampolas de vidro seladas e de paredes grossas.

Experimentos com etanal

Além das reações qualitativas descritas acima podemos realizar uma série de outros experimentos com pequenas quantidades de etanal

Em um tubo de ensaio, adicione cuidadosamente 1 gota de ácido sulfúrico concentrado a 1-2 ml de etanal (usando óculos de segurança e distante de você) usando uma vareta de vidro. Uma reação violenta começa. Assim que diminuir, dilua a mistura reacional com água e agite o tubo de ensaio. É liberado um líquido que, ao contrário do etanal, não se mistura com água e ferve apenas a 124 °C. É obtido pela combinação de três moléculas de etanal para formar um anel:

E esse polímero etanal é chamado paraldeído. Quando destilado com ácidos diluídos, volta a ser etanal. O paraldeído é usado na medicina como remédio para dormir.

No próximo experimento, aquecemos cuidadosamente uma pequena quantidade de etanal com uma solução concentrada de hidróxido de sódio. Uma “resina de aldeído” amarela é liberada. Também surge devido à adição de moléculas de etanal entre si. Porém, diferentemente do paraldeído, as moléculas dessa resina são construídas a partir de um grande número de moléculas de etanal.

Outro produto sólido de polimerização, o metaldeído, é formado quando o etanal é tratado a frio com gás cloreto de hidrogênio. Anteriormente, encontrava alguma utilização como combustível sólido ("álcool seco").

Diluir aproximadamente 0,5 ml de etanal com 2 ml de água. Adicione 1 ml de solução diluída de hidróxido de sódio ou refrigerante e aqueça por alguns minutos. Sentiremos um odor excepcionalmente pungente de crotonaldeído. (Realize o experimento em uma capela ou ao ar livre!).

A partir do etanal, como resultado da adição de duas de suas moléculas, forma-se primeiro um aldol, que também é um produto intermediário na produção do butadieno. Ele contém grupos funcionais alcanal e alcanol.

Ao eliminar a água, o aldol se transforma em crotonaldeído:

SOLVENTES EM DOMÉSTICO E TECNOLOGIA

Hoje em dia, os solventes orgânicos podem ser encontrados em qualquer casa. Quem nunca usou um tira-nódoas para tirar manchas de gordura ou alcatrão das roupas? Todos os vernizes, muitos adesivos, como a borracha, também contêm vários solventes orgânicos. Se você tem alguma experiência, já consegue perceber pelo cheiro qual substância serve como solvente nessas misturas.

Solventes orgânicos são necessários em quase todas as produções. Gorduras e óleos são extraídos de plantas usando solventes. As indústrias de plásticos, têxteis e tintas consomem enormes quantidades de solventes. A situação é a mesma na produção de medicamentos e cosméticos e em muitos outros setores da economia.

Muitas pessoas provavelmente já encontraram alguns dos principais solventes, como gasolina e álcool. Muitos fatores entram em jogo ao avaliar um solvente. Em primeiro lugar, é claro, é importante quais substâncias se dissolvem bem nele. Assim, muitas resinas, medicamentos e cosméticos se dissolvem bem no álcool, enquanto as gorduras e a parafina se dissolvem muito mal nele. Além disso, ao comparar solventes, a sua inflamabilidade, ponto de ebulição, toxicidade e, por último mas não menos importante, o custo desempenham um papel significativo.

Realizaremos os seguintes experimentos com vários compostos que são especialmente usados ​​como solventes.
O tetracloreto de carbono é um solvente não inflamável

Se todos os quatro átomos de hidrogênio do metano forem substituídos por cloro, você obterá tetracloreto de carbono (tetracloreto de carbono). O tetracloreto de carbono é um líquido que ferve a 76 °C e tem densidade de 1,593 g/cm 3 . Assim, é muito mais pesado que a água e quase imiscível com ela. O tetracloreto de carbono dissolve perfeitamente resinas, gorduras, etc. e tem uma grande vantagem sobre outros solventes: não queima. Contra! Seus vapores pesados ​​suprimem as chamas, por isso é utilizado em extintores de incêndio.

Vamos colocar um pouco de gasolina, álcool ou acetona em um copo e atear fogo com cuidado a esse líquido inflamável ao ar livre. Se adicionarmos agora alguns mililitros de tetracloreto de carbono, o fogo se apagará. Deve-se levar em consideração que ao extinguir com dióxido de carbono pode-se formar um gás muito venenoso, o fosgênio COCl 2. Portanto, este agente extintor de incêndio só deve ser utilizado em espaços fechados com as devidas precauções. Recentemente, extintores de incêndio carregados com tetracloreto de carbono estão caindo em desuso. Em vez disso, os extintores de incêndio agora usam derivados mistos de bromo-cloro ou flúor-cloro de hidrocarbonetos.

No próximo experimento, misture 2 ml de tetracloreto de carbono com 1,5 g de pó de zinco. Este último é um pó muito fino, obtido pela condensação do vapor de zinco. Adicione mais magnésia queimada ou óxido de zinco à mistura para formar uma pasta de viscosidade média. Coloque-o sobre uma chapa de ferro ou em um cadinho de ferro e aqueça-o ao ar livre em fogo aberto até 200 °C. Neste caso, inicia-se uma reação violenta, levando a um aumento da temperatura da mistura acima de 1000 °C. Ao mesmo tempo, uma fumaça espessa é liberada. O tetracloreto de carbono e o zinco reagem para formar cloreto de zinco:

2Zn + CCl 4 = 2ZnCl 2 + C

Cloreto de zinco em Temperatura alta evapora e forma uma névoa, atraindo água do ar.

Outros metais, especialmente o ferro, também reagem lentamente com o tetracloreto de carbono. Portanto, promove corrosão e não é adequado como solvente para vernizes metálicos e finalidades similares.

O tetracloreto de carbono é bastante venenoso. A inalação de seus vapores em pequenas doses tem efeito narcótico e, em grandes doses ou no chamado envenenamento crônico, causa graves danos ao fígado. Portanto, é necessário cuidado ao trabalhar com tetracloreto de carbono! A ventilação confiável evitará o acúmulo de vapores de tetracloreto de carbono no ar.

Propanona dissolve gordura

O próximo representante importante do grupo de solventes é a propanona (acetona).

Por destilação a seco da madeira, obtivemos o sal de cálcio do ácido acético - “pó de vinagre de madeira cinza”. Quem não realizou esta experiência pode preparar facilmente o sal indicado neutralizando uma solução diluída de ácido acético (vinagre de mesa) com carbonato de cálcio ou hidróxido de cálcio.

Para obter acetona, coloque alguns gramas de vinagre de madeira em pó em um tubo de ensaio de vidro refratário. Fechamos o tubo de ensaio com uma rolha de borracha, em cujo orifício é inserido um tubo de vidro curvo. Vamos resfriar este tubo usando uma bobina de chumbo. O receptor pode ser um tubo de ensaio imerso em água gelada. Devido à inflamabilidade do produto, o tubo de saída não deve ser muito curto para que a distância entre a chama e o receptor seja a maior possível. Além disso, levamos em consideração que o experimento só pode ser realizado em capela ou ao ar livre.

Aqueça fortemente o tubo de ensaio com pó com um bico de Bunsen. Os vapores são liberados e um líquido móvel se condensa no receptor, que, dependendo do grau de pureza do sal original, tem uma cor que vai do amarelo ao acastanhado. Consiste principalmente em acetona, usada como solvente de gordura:

As excelentes propriedades deste solvente podem ser facilmente verificadas dissolvendo pequenas quantidades de gordura, cera, verniz e outras substâncias orgânicas. Muitos plásticos também se dissolvem na acetona ou pelo menos incham nela. Experimente usá-lo em um pedaço de celulóide, poliestireno ou outro plástico. Escusado será dizer que é um excelente solvente e, ao contrário do tetracloreto de carbono, não causa corrosão. Mas é muito inflamável. Para ter certeza disso, despeje um pouco em uma xícara e coloque fogo, aproximando com cuidado a fonte do fogo.

Em seu estado puro, a acetona (propanona) é um líquido incolor que ferve já a 56,2 °C e possui um odor peculiar e não desagradável. Anteriormente, era obtido principalmente por destilação a seco do pó de vinagre de madeira cinzenta, e hoje é produzido por diversos métodos, inclusive a partir do ácido acético, passando seu vapor por um catalisador, oxidação do álcool isopropílico e fermentação do amido sob a influência de bactérias apropriadas. . EM últimos anos a acetona é obtida simultaneamente ao fenol de forma indireta - através da etapa de formação do cumeno - a partir de gases da produção petroquímica.

À minha maneira estrutura química a acetona é o representante mais simples das alcanonas (cetonas), relacionadas aos alcanais (aldeídos). Enquanto os alcanos, como o metanal ou o etanal, contêm um grupo C=O no final da molécula, nas alcanonas esse grupo está localizado no “interno”, ou seja, não no átomo de carbono mais externo da cadeia. As alcanonas apresentam menos insaturação que os alcanais e, portanto, não são detectadas pelas reações qualitativas características dos alcanais. (Verificar!)

E finalmente, a transmissão

Concluindo, vejamos o éter, que, além de seu uso na medicina para anestesia, é um excelente solvente para gorduras e muitas outras substâncias.

A rigor, existem diferentes éteres, que, como alcanais ou alcanonas, formam uma classe de compostos com propriedades semelhantes. O éter comum deveria ser estritamente chamado de éter dietílico. É formado a partir de duas moléculas de etanol por eliminação de água, geralmente com ácido sulfúrico concentrado:

Obtemos uma pequena quantidade de éter. Para fazer isso, coloque cerca de 2 ml de álcool desnaturado e 1,5 ml de ácido sulfúrico concentrado em um tubo de ensaio. Vamos selecionar uma rolha com dois furos para o tubo de ensaio. Em um deles inseriremos um pequeno funil conta-gotas ou apenas um pequeno funil com tubo alongado, cuja saída será primeiro fechada com um pedaço de mangueira de borracha e uma braçadeira. Usando o segundo furo na rolha, fixamos um dispositivo de resfriamento de vapor ao tubo de ensaio - o mesmo que na produção de etanal. O receptor deve ser resfriado com gelo e água, pois o éter já ferve a 34,6 °C! Devido à sua inflamabilidade incomumente fácil, o refrigerador deve ser o mais longo possível (pelo menos 80 cm) para que haja distância suficiente entre a fonte do fogo e o receptor. Pela mesma razão, realizaremos o experimento longe de objetos inflamáveis, ao ar livre ou em uma capela. Despeje mais cerca de 5 ml de álcool desnaturado no funil e aqueça cuidadosamente o tubo de ensaio sobre uma grade de amianto com bico de Bunsen a aproximadamente 140 ° C (a temperatura não deve ultrapassar 145 0 C, pois em uma temperatura mais alta (cerca de 170 0 C ) forma-se eteno Mesmo trabalhando com baixa quantidade de éter deve-se sempre levar em consideração o risco de incêndio. Portanto, recomendamos substituir o queimador por um fogão elétrico fechado e instalar uma tela de proteção entre a fonte de calor e o receptor. usando um funil conta-gotas, lubrifique cuidadosamente e verifique a torneira. É melhor usar um tubo de ensaio com saída lateral bem preso à geladeira como receptor, no qual você pode colocar uma mangueira de borracha para aumentar a distância entre o éter que sai. vapor e a fonte de calor É melhor resfriar o receptor com uma mistura de gelo e sal -. Observação tradução). Um destilado muito volátil condensa-se no receptor e, em caso de resfriamento insuficiente, sentiremos o cheiro característico de éter. Abrindo a pinça com cuidado, vamos adicionando álcool aos poucos em pequenas porções. Ao final da reação, o ácido sulfúrico é cada vez mais diluído com a água resultante, com o que a formação do éter cessa e o álcool é destilado.

Se o experimento for realizado com cuidado, obteremos cerca de 4 ml de um líquido muito móvel e transparente, composto principalmente de éter. Se você aplicar algumas gotas no dedo, sentirá um forte resfriado. O fato é que o éter evapora rapidamente e o calor da evaporação é retirado do ambiente.

Nas fábricas de produtos químicos e nos hospitais, ocorreram explosões muito fortes ao trabalhar com éter. Com contato prolongado com o oxigênio atmosférico e sob a influência da luz solar, peróxidos facilmente explosivos são formados no éter. Portanto, em hipótese alguma armazenaremos mais éter. Não precisaremos dele em nenhum dos experimentos recomendados neste livro. Precisaremos apenas de éter misturado com duas partes de álcool como solvente para o colódio. Portanto, diluiremos imediatamente o restante do éter com o dobro da quantidade de álcool e armazenaremos apenas na forma desta mistura segura em um frasco de vidro marrom escuro bem fechado.

A inalação prolongada de vapor de éter causa perda de consciência, que foi usado pela primeira vez em 1846 por Jackson e Morton para anestesia (para esse fim, o éter durante uma operação cirúrgica foi usado pela primeira vez por Long (EUA) em 1842, mas este experimento não foi publicado. – Observação tradução). Éter completamente purificado ainda é usado para esse propósito. No entanto, pode-se esperar que os leitores deste livro sejam confiáveis ​​e, é claro, não conduzam seus próprios experimentos perigosos, irresponsáveis ​​e categoricamente inaceitáveis ​​relacionados à anestesia.

Concluindo esta seção sobre solventes, deve-se enfatizar que nas próximas partes do livro também conheceremos outros solventes importantes, por exemplo, benzeno e ésteres, que são excelentes dissolventes de vernizes e plásticos.

DERIVADOS DE BENZENO

O esqueleto de carbono dos compostos orgânicos que examinamos até agora tem cadeias retas ou ramificadas. O químico alemão August Kekule descobriu pela primeira vez que as moléculas de muitos outros compostos orgânicos são construídas como um anel. O anel mais importante (composto de carbono cíclico) - o benzeno - está contido em uma quantidade de 1-2% no alcatrão de carvão, do qual é obtido.

O benzeno é um líquido incolor que ferve a 80,2 °C e solidifica a 5,5 °C. Para quem armazena seus reagentes em ambiente sem aquecimento, o congelamento do benzeno é sinal de que é hora de encontrar um local mais quente para os frascos com soluções aquosas, para que não quebrem quando a água começar a congelar.

O benzeno é altamente inflamável! Coloque algumas gotas em um vidro de relógio e segure cuidadosamente um fósforo aceso. O benzeno entrará em ignição antes que a chama entre em contato com o líquido. Queima com uma chama esfumaçada, indicando alto teor de carbono. A fórmula bruta do benzeno é C 6 H 6. Assim, tem a mesma proporção de carbono e hidrogênio que o etileno. Na verdade, o benzeno é formado a partir de três moléculas de etino quando esta passa através de um ferro quente ou tubo de quartzo. Mas sob nenhuma circunstância realizaremos essa reação por conta própria devido ao perigo de uma explosão que ocorrerá se o ar entrar no tubo.

Apesar da semelhança na composição do benzeno e do etileno, eles Propriedades quimicas completamente diferente. Usando água de bromo ou reagente de Bayer, podemos facilmente provar que o benzeno não sofre reações típicas de compostos insaturados. Obviamente, isto se deve à sua estrutura especial. Kekule propôs uma fórmula para o benzeno que contém três ligações duplas em um anel de seis membros. Porém, de acordo com as novas ideias, a estrutura estável do benzeno é melhor explicada pelo fato de que os elétrons de valência “excedentes”, conforme mostrado na fórmula dada no meio, pertencem a todo o anel, formando uma única “nuvem de elétrons”:

Os derivados de benzeno, dos quais várias centenas de milhares são agora conhecidos, são formados pela introdução de grupos funcionais no anel, bem como como resultado da adição de anéis adicionais ou cadeias laterais de carbono ao anel de benzeno. Nos experimentos a seguir obteremos e estudaremos alguns dos derivados de benzeno mais simples e ao mesmo tempo mais importantes da tecnologia.

Nitrobenzeno de benzeno

Ao contrário dos hidrocarbonetos de cadeia aberta, para os quais isto é muito difícil, em Hidrocarbonetos aromáticos você pode facilmente introduzir o grupo nitro NO 2.

Para obter nitrobenzeno, precisamos primeiro de 15 ml de benzeno, 20 ml de concentrado ácido sulfúrico e 15 ml de ácido nítrico concentrado, e ao final do experimento - água e hidróxido de sódio diluído. O benzeno é muito venenoso; Sob nenhuma circunstância você deve inalar seus vapores.

Em primeiro lugar, vamos preparar todo o equipamento necessário. Vamos selecionar um frasco Erlenmeyer com capacidade para 125 ml com rolha de borracha, em cujo orifício é inserido um tubo de vidro não muito fino com cerca de 50 cm de comprimento. Precisaremos também de um funil separador (capacidade 150 ml), um banho-maria. e um termômetro com escala de até 100°C. Vamos preparar mais duas panelas - uma com água gelada e outra com água aquecida a 60°C.

Devido ao risco de salpicos nos olhos, esta experiência - como sempre quando se trabalha com ácidos concentrados - só pode ser realizada com óculos de segurança!

Primeiro coloque o ácido sulfúrico concentrado em um frasco Erlenmeyer e depois com muito cuidado, agitando levemente o frasco o tempo todo, adicione o ácido nítrico em pequenas porções. Resfrie a mistura de nitração aquecida mergulhando o frasco em água fria. Em seguida, insira um termômetro no frasco e comece a adicionar gradualmente o benzeno, mexendo continuamente o líquido no frasco com uma vareta de vidro. A temperatura não deve exceder 50-60°C. Se subir mais, antes de adicionar a próxima porção de benzeno, é necessário mergulhar o frasco em água gelada. Depois de adicionado todo o benzeno, manteremos o frasco com tubo inserido verticalmente por mais algum tempo em banho de água morna, cuja temperatura será mantida de 50 a 60 ° C, acrescentando água mais quente se necessário.

Após isso, transfira o conteúdo do frasco para um funil de separação. Encontraremos duas camadas: a camada superior contém nitrobenzeno e a inferior contém excesso de mistura nitrante. Vamos salgar essa mistura de ácidos, colocar cerca de 30 ml de água no funil de separação, agitar vigorosamente e separar o nitrobenzeno, que agora, devido à sua alta densidade, forma a camada inferior. Para posterior limpeza deve ser lavado da mesma forma com solução altamente diluída de soda cáustica e por fim novamente com água.

O nitrobenzeno é um líquido amarelo claro com ponto de ebulição de 210 °C e densidade de 1,203 g/cm 3 a 20 °C. Se durante o experimento permitirmos um aumento excessivo de temperatura, o nitrobenzeno ficará mais colorido devido à mistura de dinitrobenzeno. O nitrobenzeno é muito venenoso (se o nitrobenzeno entrar em contato com a pele, a área afetada deve ser lavada com álcool e depois com água morna e sabão. – Observação tradução). Você também deve tomar cuidado ao inalar seus vapores nocivos, que apresentam um forte odor característico de amêndoas amargas. Embora tal aroma seja necessário na perfumaria, o uso de nitrobenzeno para isso é estritamente proibido devido à sua toxicidade. Normalmente, o benzaldeído seguro, que tem o mesmo odor, é usado para a mesma finalidade.

Anilina - o fundador dos corantes

N o itrobenzeno para nós - assim como para a indústria química - é apenas um produto intermediário. Também seguiremos em frente e obteremos dele por redução a anilina - o ancestral dos corantes sintéticos (esta reação é chamada de reação Zinin. O químico russo N.N. Zinin em 1842 realizou pela primeira vez a redução do nitrobenzeno em anilina sob a ação do sulfeto de amônio. - Observação tradução).

Para obter o grupo amino NH 2, devemos substituir o oxigênio pelo hidrogênio no grupo nitro. Na indústria, o nitrobenzeno é atualmente normalmente reduzido na fase gasosa, passando seu vapor em uma mistura com hidrogênio sobre um catalisador de cobre. Nós, trabalhando com pequenas quantidades, preferiremos o método mais antigo, em que a redução é feita na fase líquida com hidrogênio no momento da separação - em latim é in statu nascendi. Para isso, obtemos o hidrogênio pela ação do ácido clorídrico sobre a limalha de ferro ou, melhor, sobre o zinco ou estanho granulado.

Vamos realizar o experimento da seguinte maneira. Em um frasco Erlenmeyer - o mesmo da obtenção do nitrobenzeno - colocar 10 g de nitrobenzeno e 15 g de limalha de ferro ou zinco granulado. Primeiro, adicione 5 ml de ácido clorídrico concentrado e feche imediatamente o frasco com uma rolha na qual é inserido um tubo de vidro verticalmente. Com uma agitação suave, uma reação violenta começará. Ao mesmo tempo, o frasco aquece e deve ser resfriado com água moderadamente fria - para que a reação não pare completamente. De vez em quando retiraremos o tampão do tubo e adicionaremos mais 5-8 ml de ácido clorídrico. Quando adicionamos apenas 50 ml de ácido clorídrico, esperamos até que a reação desapareça e, em capela ou ao ar livre, aquecemos o frasco com o mesmo tubo de vidro em banho-maria por 30 minutos a uma hora.

Por fim, dilua a mistura reacional com água e, para neutralizar o ácido, adicione uma solução de carbonato de sódio ou bicarbonato de sódio (bicarbonato de sódio) para uma reação alcalina. Para fazer isso, transfira a mistura do frasco para um béquer e adicione primeiro água e depois a solução especificada. Será liberado um líquido marrom com odor peculiar. Esta é a anilina, que pode ser separada por decantação cuidadosa. É melhor, embora mais problemático, isolá-lo por destilação a vapor.

Atenção! A anilina é um veneno muito forte, que só deve ser guardado fechado e rotulado como “veneno”. Ao trabalhar com anilina, deve-se ter cuidado para não inalar seus vapores. É melhor - assim como o éter dietílico - armazenar a anilina apenas na forma de uma solução diluída de álcool.

A anilina serviu de matéria-prima para a produção dos primeiros corantes orgânicos sintéticos. Há muito tempo, Runge descobriu o primeiro corante de anilina, que ainda é usado para detectar anilina.

Misture algumas gotas de anilina com 10 ml de água e adicione uma solução aquosa filtrada de água sanitária. A intensa cor violeta é explicada pela formação de um corante, cuja estrutura complexa era um quebra-cabeça difícil até mesmo para os químicos do século XX. Vamos guardar a anilina para os próximos experimentos e concluir que a maioria dos corantes hoje em dia não é obtida da anilina, mas de outros compostos.

Outros representantes da série aromática

Dos demais derivados do benzeno, citamos aqui apenas fenol, tolueno e naftaleno. O fenol também estava em descoberto pela primeira vez por Runge no alcatrão de carvão. É um composto aromático com um grupo hidroxila e, portanto, semelhante aos alcanóis. No entanto, ao contrário dos alcanóis, o fenol tem uma reação fracamente ácida e reage facilmente com álcalis para formar fenolatos. Portanto, pode ser dissolvido em álcalis. Já obtivemos cresóis relacionados a partir da destilação a seco de madeira e do semicoqueamento de lenhite. Isto pode ser comprovado adicionando uma solução de cloreto de ferro (III) ao extrato de alcatrão de madeira ou alcatrão de linhita e água de alcatrão. O fenol e substâncias relacionadas dão uma cor que vai do azul ao azul-violeta. É verdade que para extratos de resina e alcatrão, essa cor pode ser mascarada por sua própria cor marrom.

O fenol puro é um sólido que funde a 40,8 °C e ferve a 182,2 °C. A 16 °C dissolve-se em 12 partes de água e a solução resultante torna vermelho o papel tornassol. (Confira!) Por sua vez, o fenol também dissolve um pouco de água em si mesmo e se torna líquido, mesmo quando apenas 5% de água está dissolvido nele! Se adicionarmos água ao fenol sólido, obteremos primeiro uma solução líquida de água em fenol e, com adição adicional de água, obteremos uma solução de fenol em água.

Devido ao crescimento da produção de plásticos, o fenol tornou-se um dos produtos intermediários mais importantes na indústria química. A produção mundial parece atingir agora quase 200.000 toneladas por ano. Na RDA, uma quantidade significativa de fenol é obtida a partir do semicoqueamento da lenhite. Além disso, cada vez mais fenol é produzido através da síntese.

Quando dois ou três grupos OH são introduzidos no anel benzênico, formam-se fenóis poli-hídricos. Eles são fortes agentes redutores e, portanto, são usados ​​como reveladores em fotografia, como a hidroquinona. O fenol triatômico - pirogalol - absorve facilmente até mesmo o oxigênio atmosférico.

O tolueno é um derivado do benzeno no qual um átomo de hidrogênio é substituído por um grupo metil. Este líquido tem propriedades semelhantes às do benzeno; é utilizado como solvente e também para produção em explosivos. Com a introdução de três grupos nitro, o tolueno é convertido em trinitrotolueno, um dos explosivos mais poderosos. Os cresóis, formados em grandes quantidades durante o semicoqueamento, também são derivados do tolueno contendo um grupo OH. Eles correspondem, portanto, ao fenol.

você Lembremos o naftaleno - este é o representante mais simples dos hidrocarbonetos com vários anéis. Nele, ambos os anéis de benzeno compartilham dois átomos de carbono. Tais substâncias são chamadas compostos aromáticos condensados.

O alcatrão de carvão contém quase 64% de naftaleno. Forma placas cristalinas brilhantes que derretem a 80°C e fervem a 218°C. Apesar disso, o naftaleno evapora rapidamente mesmo à temperatura ambiente. Se você deixar os cristais de naftaleno abertos por vários dias, eles encolherão visivelmente e um cheiro pungente de naftaleno aparecerá na sala. O naftaleno costumava fazer parte da maioria dos produtos antitraça. Agora, para isso, é cada vez mais substituído por outras substâncias de odor menos intrusivo.

Na indústria, grandes quantidades de ácido ftálico são produzidas a partir do naftaleno - matéria-prima para a produção de corantes valiosos. Mais tarde, nós mesmos faremos algumas tinturas.

EM Vamos concluir com outro exemplo composto heterocíclico. Heterocíclicos são substâncias que contêm no anel não apenas átomos de carbono, mas também átomos de outros elementos (um ou mais átomos de oxigênio, nitrogênio ou enxofre). Esta gama invulgarmente ampla de compostos inclui substâncias naturais importantes, como o índigo e a morfina, bem como fragmentos de certas moléculas de aminoácidos.

Vejamos o furfural. Vemos que sua molécula contém um anel de cinco membros com quatro átomos de carbono e um átomo de oxigênio. A julgar pela cadeia lateral, o furfural pode ser considerado um alcanal heterocíclico.
Vamos pegar furfural do farelo

Coloque 50 g de farelo em um frasco cônico ou de fundo redondo e misture com 150 ml de solução de ácido sulfúrico a 10-15%. Destile cerca de 100 ml de líquido do frasco. Contém cerca de 1 g de furfural dissolvido. Extraímos do destilado com éter ou tetracloreto de carbono e evaporamos o solvente orgânico em uma capela. A seguir, realizaremos apenas duas reações qualitativas simples.

No primeiro experimento, adicionamos algumas gotas de ácido clorídrico e um pouco de anilina a uma amostra da solução resultante. Já no frio aparece uma cor vermelha brilhante.

No próximo experimento, adicionaremos novamente ácido clorídrico e alguns grãos de floroglucinol (este é um fenol triatômico) à solução em estudo. Quando fervido, aparecerá uma cor vermelho cereja.

Quando fervidos com ácidos diluídos, certos tipos de açúcares - pentoses - formam furfural. As pentoses são encontradas no farelo, palha, etc. e podem ser detectadas pelos métodos acima.
Com estes poucos (de 800.000!) exemplos, terminaremos a nossa curta viagem ao mundo dos compostos orgânicos. Nos capítulos seguintes, veremos algumas das aplicações mais importantes da química orgânica.
5. Materiais para todos os gostos

PLÁSTICOS ONTEM, HOJE E AMANHÃ

mistura original. Resposta: fração volumétrica 40%; fração de massa 38,4%.

17h28. A composição do hidrocarboneto é expressa pela fórmula C3 H4. Hidrogênio com volume de 2,8 litros (condições normais) foi gasto na hidrogenação desse hidrocarboneto pesando 5 g até o composto limitante. Determine a fórmula estrutural do hidrocarboneto e nomeie-a. Resposta: ciclopropeno.

18. HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS 18.1. Elabore fórmulas estruturais de isômeros correspondentes à fórmula

C8 H10 e contendo um anel aromático.

18.4. Escreva as equações de reação que podem ser usadas para realizar transformações:

metano → X → benzeno

Nomeie a substância X. Especifique as condições para que as reações ocorram. Resposta: X - acetileno.

18,5. Ao desidrogenar o etilbenzeno pesando 4,24 g, obteve-se estireno. O rendimento do produto de reação foi de 75%. Que massa de uma solução de bromo em tetracloreto de carbono o estireno resultante pode descolorir se a fração mássica de bromo na solução for 4%?

18.6. Que volume de hidrogênio, medido em condições normais, é formado durante a ciclização e desidrogenação do m-hexano com volume de 200 ml e densidade de 0,66 g/ml? A reação prossegue com um rendimento de 65%. Resposta: 89,4 litros.

18.7. Que volume de ar, medido em condições padrão, será necessário para a combustão completa do 1,4-dimetilbenzeno pesando 5,3 g? A fração volumétrica de oxigênio no ar é de 21%. Resposta: 56 litros.

18.8. Ao queimar um homólogo de benzeno pesando 0,92 g em oxigênio, obteve-se monóxido de carbono (IV), que foi passado por excesso de solução de hidróxido de cálcio. Neste caso, formou-se um precipitado de 7 g. Determine a fórmula do hidrocarboneto e nomeie-o. Resposta: C7 H8

18.9. Um hidrocarboneto aromático, homólogo do benzeno, pesando 5,3 g, foi queimado para produzir monóxido de carbono (IV) com volume de 8,96 l (condições normais). Determine a fórmula do hidrocarboneto. Quantos isômeros esse hidrocarboneto pode ter entre os homólogos do benzeno? Escreva as fórmulas estruturais desses isômeros. Resposta: C8 H10; 4 homólogos isoméricos do benzeno.

18h10. Do acetileno com volume de 3,36 l (condições normais) obtivemos

volume de benzeno 2,5 ml. Determine o rendimento do produto se a densidade do benzeno for 0,88 g/ml. Resposta: 56,4%.

18.11. Quando o benzeno foi bromado na presença de brometo de ferro (III), obteve-se brometo de hidrogênio, que foi passado por excesso de solução de nitrato de prata. Neste caso, formou-se um precipitado pesando 7,52 g. Calcule a massa do produto de bromação de benzeno resultante e nomeie este produto. Resposta: 6,28g; bromobenzeno

12.18. O benzeno obtido pela desidrogenação do piclogexano com volume de 151 ml e densidade de 0,779 g/ml foi submetido à cloração sob luz. Formou-se um derivado de cloro pesando 300 g. Determine o rendimento do produto da reação. Resposta: 73,6%.

18.13. Uma mistura de benzeno e ciclohexeno pesando 4,39 g descolora a água de bromo pesando 125 g com uma fração mássica de bromo de 3,2%. Que massa de água se forma quando a mesma mistura pesando 10 g é queimada em oxigênio?

18.14. Uma mistura de benzeno e estireno de certa massa descolora a água de bromo pesando 500 g com uma fração mássica de bromo de 3,2%. Quando uma mistura da mesma massa foi queimada, foi liberado monóxido de carbono (IV) com volume de 44,8 litros (condições normais). Determine as frações mássicas de benzeno e estireno na mistura. Resposta: 60% de benzeno; 40% de estireno.

19. ÁLCOOIS E FENÓIS

Nomenclatura, propriedades e produção de álcoois e fenóis

19.4. Quantos álcoois isoméricos o cloropropanol C3 H6 CIOH pode ter? Escreva as fórmulas estruturais dos isômeros e nomeie-os usando nomenclatura substitutiva. Resposta: 5 isômeros.

19.5. Quantos fenóis podem ser isoméricos ao 2-metil-6-clorofenol? Escreva as fórmulas estruturais desses fenóis e nomeie-os. Resposta: 12 fenóis isoméricos (sem contar o 2-metil-6-clorofenol).

19.6. Quantos álcoois terciários isoméricos podem ter a composição C6 H13 OH? Escreva as fórmulas desses álcoois e nomeie-os de acordo com a nomenclatura de substituição. Resposta: três álcoois.

11.19. Três tubos de ensaio contêm 1-butanol, etilenoglicol e uma solução de fenol em benzeno. Por quais reações químicas essas substâncias podem ser distinguidas? Escreva as equações para as reações correspondentes.

19.12. Três tubos de ensaio sem rótulo contêm líquidos: n-propanol, 1-clorobutano e glicerina. Que reações químicas podem ser usadas para distinguir essas substâncias? Escreva as equações para essas reações.

Cálculos usando equações de reação envolvendo álcoois monohídricos saturados

19.14. Que massa de propóxido de sódio pode ser obtida pela reação de propanol-1 pesando 15 g com sódio pesando 9,2 g?

19h15. Quando o 1-butanol interage com o excesso de sódio metálico, é liberado hidrogênio, ocupando um volume de 2,8 litros em condições normais. Quanto da substância butanol-1 reagiu? Resposta: 0,25 mol.

19.16. O metanol com uma quantidade de 0,5 mol da substância foi aquecido com excesso de brometo de potássio e ácido sulfúrico, para obter bromometano pesando 38 g. Determine o rendimento de bromometano. Resposta: 80%.

19.17. Ao desidratar o propanol-2, obteve-se propileno, que descoloriu a água de bromo pesando 200 g. A fração mássica de bromo em água de bromo é de 3,2%. Determine a massa de propanol-2 utilizada para a reação.

Resposta: 2,4g.

19.18. Ao aquecer álcool monohídrico saturado pesando 12 g com ácido sulfúrico concentrado, formou-se um alceno pesando 6,3 g. O rendimento do produto foi de 75%. Determine a fórmula do álcool original.

19.19. Determine a fórmula de um álcool monohídrico saturado se, após desidratação de uma amostra com volume de 37 ml e densidade de 1,4 g/ml, foi obtido um alceno pesando 39,2 g Resposta: C4 H9 OH.

19h20. O sódio pesando 12 g foi colocado em etanol com volume de 23 ml e densidade de 0,8 g/ml. A fração mássica de água no etanol é de 5%. Que volume de hidrogênio será liberado neste caso? Calcule o volume em condições normais.

19.21. Que massa de sódio metálico reagirá com uma solução de propanol-1 pesando 200 g, na qual a fração mássica de água é de 10%? Que volume de hidrogênio, medido em condições normais, será liberado durante esta reação? Resposta: 94,5 g Na; 46g de H2.

19.22. Que massa de carboneto de cálcio deve ser adicionada ao álcool com volume de 150 ml e densidade de 0,8 g/ml para obter álcool absoluto (anidro),

se a fração mássica do etanol no álcool for 96%? Que massa de álcool absoluto será obtida neste caso? Resposta: 8,53 g CaC2; 115,2 g de álcool absoluto.

19.23. A partir do carboneto de cálcio técnico de 4 g, sob a ação do excesso de água, obtém-se um gás com volume de 1,12 litros (condições normais). Que massa de carboneto técnico deve ser retirada para obter etanol de 19,6 g, cuja fração mássica de água é de 6%? Resposta: 32

19h24. Durante a desidratação catalítica do etanol pesando 1,84 g, foi obtido um gás que reagiu com o bromo contido em uma solução de clorofórmio pesando 50 g. A fração mássica de bromo nesta solução é de 8%. Determine o rendimento do produto da desidratação do álcool se o rendimento na reação de bromação for quantitativo. Resposta: 62,5%.

19h25. Um álcool monohídrico saturado de 30 g interage com o excesso de sódio metálico, formando hidrogênio, cujo volume em condições normais era de 5,6 litros. Determine a fórmula do álcool. Responder:

C3H7OH.

19h26. Na produção de borracha sintética pelo método Lebedev, utiliza-se como matéria-prima o etanol, cujos vapores passam por um catalisador, produzindo 1,3 butadieno, hidrogênio e água. Que massa de butadieno-1,3 pode ser obtida a partir de um álcool com volume de 230 le densidade de 0,8 kg/l se a fração mássica de etanol no álcool for 95%? Observe que o rendimento do produto é de 60%. Resposta: 61,56kg.

19h27. O metanol é produzido pela reação do monóxido de carbono (II) com hidrogênio. Para a reação foram retirados monóxido de carbono (II) com volume de 2 m3 e hidrogênio com volume de 5 m3 (os volumes são normalizados para condições normais). O resultado foi metanol pesando 2,04 kg. Determine o rendimento do produto. Responder:

19h28. Que massa de sódio metálico e etanol absoluto deve ser tomada para obter uma solução de etanol pesando 200 g, cuja fração mássica de etóxido de sódio é de 10,2%?

19h29. Determine a fração mássica do alcóxido de sódio em sua solução alcoólica obtida a partir da reação entre o sódio metálico com massa de 2,3 g e o etanol absoluto com volume de 50 ml e densidade de 0,79 g/ml.

Resposta: 16,3%.

19h30. A partir do propanol-2 pesando 24 g, obteve-se o 2-bromopropano, que foi utilizado para obter o 2,3-dimetilbutano. Que massa de dimetilbutano foi formada se o rendimento dos produtos em cada etapa da síntese fosse

60%? Resposta: 6,2g.

19h31. Quando o 2-butanol pesando 7,4 g reagiu com um excesso de ácido bromídrico, obteve-se um derivado de bromo, a partir do qual foi sintetizado 3,4-dimetilhexano pesando 3,99 g. Determine o rendimento do produto da reação. Resposta: 70%.

19h32. Pela desidratação de um álcool monohídrico saturado, obteve-se um alceno de estrutura simétrica e de cadeia linear pesando 8,4 g, que interage com o bromo pesando 24 g. Determine a fórmula estrutural do álcool inicial e nomeie-o. Resposta: butanol-2.

19h33. Quando o álcool monohídrico saturado é aquecido com ácido bromídrico concentrado, forma-se um composto no qual a fração mássica de bromo é de 73,4%. Determine a fórmula do álcool original. Resposta: C2 H5 OH.

19h34. Que volume de hidrogênio, medido em condições normais, pode ser obtido pela reação de sódio metálico pesando 1,6 g com uma mistura de metanol e etanol pesando 2,48 g? A fração mássica de metanol na mistura é de 25,8%, etanol - 74,2%. Resposta: 672 ml.

Cálculos usando equações de reação envolvendo fenóis

19h35. Que massa de fenolato de sódio pode ser obtida fazendo reagir um fenol de 4,7 g com uma solução de hidróxido de sódio com volume de 4,97 ml e densidade de 1,38 g/ml? A fração mássica de hidróxido de sódio na solução é de 35%. Resposta: 5,8g.

19h36. Quando uma solução de fenol em benzeno pesando 200 g interagiu com um excesso de água de bromo, obteve-se um derivado de bromo pesando 66,2 g. Determine a fração mássica de fenol na solução. Resposta: 9,4%.

19h37. Existe uma mistura de fenol e etanol. Foi adicionado excesso de sódio metálico a metade da mistura para produzir 672 ml de hidrogénio (condições normais). Um excesso de solução de bromo foi adicionado à outra metade da mistura e formou-se um precipitado pesando 6,62 g. Determine as frações mássicas de fenol e etanol na mistura.

19h38. Para neutralizar uma mistura de fenol e etanol, utilizou-se uma solução com volume de 50 ml com fração mássica de hidróxido de sódio de 18% e densidade de 1,2 g/ml. A mesma massa da mistura reagiu com sódio metálico pesando 9,2 g. Determine as frações mássicas de fenol e etanol na mistura. Resposta: fenol

80,9%; etanol 19,1%. 20. ALDEÍDOS

20.1. Escreva as fórmulas estruturais dos seguintes aldeídos: 2-metilpentanal, 2,3-dimetilbutanal, hexanal.

20.4. Que quantidade de formaldeído está contida em uma solução com volume de Zli com densidade de 1,06 g/ml, cuja fração mássica de CHgO é igual a

20%? Resposta: 21,2 mol.

20.5. Que volume de formaldeído deve ser dissolvido em água pesando 300 g para obter formalina com fração mássica de formaldeído de 40%? Calcule o volume em condições normais. Que massa de formaldeído será obtida? Resposta: CH2O volume 149,3 l; formalina pesando 500 g.

20.6. Quando o etanol pesando 13,8 g reagiu com o óxido de cobre (II) pesando 28 g, obteve-se um aldeído cuja massa foi de 9,24 g. Determine o rendimento do produto da reação. Resposta: 70%.

20.7. Na indústria, o apetaldeído é obtido pelo método Kucherov. Que massa de acetaldeído pode ser obtida a partir de carboneto de cálcio comercial pesando 500 kg, cuja fração mássica de impurezas é de 10,4%? Rendimento de acetaldeído 75%. Resposta: 231kg.

20.8. Durante a hidrogenação catalítica do formaldeído, foi obtido um álcool cuja interação com um excesso de sódio metálico produziu hidrogênio com volume de 8,96 litros (condições normais). O rendimento de produtos em cada etapa da síntese foi de 80%. Determine a massa inicial do formaldeído. Resposta: 37,5g.

20.9. Que massa de prata será obtida como resultado da reação do “espelho de prata” se uma solução aquosa pesando 50 g com uma fração mássica de propanal de 11,6% for adicionada a um excesso de uma solução de óxido de prata com amônia?

Resposta: 21,6g.

20.10. Foi utilizado um volume de 280 ml de acetileno (condições normais) para obter acetaldeído, cujo rendimento foi de 80%. Que massa de metal pode ser obtida adicionando todo o aldeído resultante,

a um excesso de solução de amônia de óxido de prata? Resposta: 2,16g.

20.11. Um excesso de solução de amônia de óxido de prata foi adicionado a uma solução aquosa pesando 4 g com uma fração de massa de algum aldeído de 22%. Neste caso, formou-se um precipitado pesando 4,32 g. Determine a fórmula do aldeído original.

20.12. Ao oxidar o vapor de álcool pesando 2,3 g sobre um excesso de óxido de cobre (II), obteve-se aldeído e cobre pesando 3,2 g. Que aldeído foi obtido? Determine a massa do aldeído se seu rendimento for 75%. Resposta: 1,65 g de acetaldeído.

20.13. As frações mássicas de carbono, hidrogênio e oxigênio no aldeído são 62,1, 10,3 e 27,6%, respectivamente. Que volume de hidrogênio é necessário para hidrogenar esses 14,5 g de aldeído em álcool? Calcule o volume em condições normais. Resposta: 5,6 litros.

20.14. Um dos métodos industriais para a produção de aldeídos é o aquecimento de alcenos com monóxido de carbono (II) e hidrogênio a pressão elevada na presença de um catalisador. Para esta reação foi retirado um volume de 140 litros de propileno (condições normais) e um excesso de outras substâncias. Que massa de butanal e 2-metilpropanal será obtida se o resultado for uma mistura desses aldeídos, cuja fração mássica de butanal é de 60%? Resposta: 270 g de butanal e 180 g de 2-metilpropanal.

20h15. Quando alguma substância orgânica contendo oxigênio pesando 1,8 g foi oxidada com uma solução de óxido de prata com amônia, foi obtida prata pesando 5,4 g. Qual substância orgânica foi submetida à oxidação? Resposta: buta-nal.

20.16. A partir do carboneto de cálcio pesando 7,5 g, contendo impurezas (a fração mássica das impurezas é de 4%), obteve-se o acetileno, que foi convertido em aldeído pela reação de Kucherov. Que massa de prata será liberada quando todo o aldeído resultante reagir com uma solução de óxido de prata com amônia? Resposta: 24,3g.

20.17. A oxidação do etanol produziu um aldeído com rendimento de 80%. Quando a mesma massa de etanol interage com o sódio metálico, é liberado hidrogênio, ocupando um volume de 2,8 litros em condições normais (o rendimento é quantitativo). Determine a massa de aldeído formado na primeira reação. Resposta: 8,8g.

20.18. Que massa de formaldeído com fração mássica de formaldeído de 40% pode ser formada se usar aldeído obtido a partir da oxidação catalítica de metano com volume de 336 litros (condições normais) com oxigênio atmosférico? O rendimento de produtos na reação de oxidação é de 60%.

20.19. Que massa de solução com fração mássica de acetaldeído de 20% se forma se o aldeído foi obtido com rendimento de 75% a partir de acetileno com volume de 6,72 l (condições normais) pela reação de Kucherov? Resposta: 49,5g.

20h20. Quando um aldeído de 0,9 g foi queimado, formou-se monóxido de carbono (IV), que reagiu com uma solução de hidróxido de sódio com volume de 16,4 ml e densidade de 1,22 g/ml para formar um sal médio. A fração mássica de hidróxido de sódio nesta solução é de 20%. Determine a fórmula do aldeído queimado. Quantos aldeídos isoméricos podem corresponder a esta fórmula? Escreva suas fórmulas estruturais. Resposta: butanal; 2 aldeídos isoméricos.

21. ÁCIDOS CARBOXÍLICOSNomenclatura, propriedades químicas e produção de ácidos carboxílicos

21.2. Escreva as fórmulas estruturais dos seguintes ácidos: ácido 2-metilpropanóico, ácido 2,3,4-triclorobutanóico, ácido 3,4-dimetilheptanóico.

21.3. Quantos ácidos carboxílicos isoméricos podem corresponder à fórmula C5 H10 O2? Escreva as fórmulas estruturais desses isômeros. Resposta: 4 isômeros.

21.4. Três tubos de ensaio sem rótulo contêm as seguintes substâncias: etanol, ácido fórmico, ácido acético. Por quais métodos químicos essas substâncias podem ser distinguidas?

21.5. Quatro tubos de ensaio contêm as seguintes substâncias: ácido propiônico, solução de formaldeído, solução de fenol em benzeno, metanol. Que reações químicas podem ser usadas para distinguir essas substâncias?

21.6. Quantos ácidos carboxílicos monobásicos isoméricos podem corresponder à fórmula C6 H12 O2;? Escreva as fórmulas estruturais desses ácidos e nomeie-os de acordo com a nomenclatura substitutiva. Resposta: 8 ácidos isoméricos.

Problemas de cálculo

21.11. Que volume de essência de vinagre com densidade de 1,070 g/ml deve ser tomado para preparar vinagre de mesa com volume de 200 ml e densidade de 1,007 g/ml? A fração mássica do ácido acético na essência do vinagre é de 80%, no vinagre -6%.

21.12. Que massas de soluções de ácido acético com fração mássica de CH3 COOH de 90 e 10% devem ser tomadas para obter uma solução de 200 g com fração mássica de ácido de 40%? Resposta: solução com fração de massa de 90% - 75

G; 10% - 125g.

21.13. O laboratório dispõe de uma solução com volume de 300 ml com fração mássica de ácido acético de 70% e densidade de 1,07 g/ml. Que volume de água com densidade de 1 g/ml deve ser adicionado à solução existente para obter uma solução com fração mássica de ácido de 30%? Despreze a mudança no volume ao misturar a solução e a água. Resposta: 428ml. 236

21.14. A amônia com volume de 4,48 litros (condições normais) foi passada por uma solução de ácido acético pesando 150 g. Determine a fração mássica de CH3 COOH na solução resultante, se a fração mássica de ácido na solução original fosse 20%.

21h15. Hidróxido de sódio pesando 20 g foi adicionado a uma solução pesando 300 g com fração mássica de ácido acético de 30%. Qual o volume de uma solução com fração mássica de hidróxido de potássio de 25% é necessário para neutralizar a solução obtida após a adição de hidróxido de sódio? ? A densidade da solução de KOH é 1,24 g/ml. Resposta: 180,6 ml.

21.16. O bicarbonato de sódio foi colocado em uma solução pesando 370 g com fração mássica de ácido propiônico de 60%. Como resultado da reação, formou-se um gás com volume de 11,2 litros (condições normais). Determine a fração de massa do ácido propiônico na solução resultante. Resposta: 47,4%.

21.17. Que volume de solução com fração mássica de hidróxido de sódio de 20% e densidade de 1,22 g/ml será necessário para neutralizar um ácido monocarboxílico pesando 14,8 g? O ácido tem a composição: carbono (fração mássica 48,65%), oxigênio (43,24%), hidrogênio (8,11%). Resposta: 32,8

21.18. Determine o volume de metano que pode ser obtido aquecendo 50 g de ácido acético com excesso de hidróxido de sódio. Observe que a fração mássica de água no ácido é de 4% e o rendimento de gás é de 75%. Volume

calcular em condições normais. Resposta: 13,44 litros.

21.19. Que massa de ácido esteárico C17 H35 COOH pode ser obtida a partir de sabonete líquido contendo estearato de potássio pesando 96,6 g? O rendimento ácido é de 75%. Resposta: 63,9g.

21h20. Que massa de solução com fração mássica de ácido acético de 90% pode ser obtida oxidando 56 litros de butano (condições normais) com oxigênio atmosférico, se o rendimento de ácido for de 60%? Responder:

21.21. O ácido acético pode ser preparado em três etapas sucessivas usando carboneto de cálcio como material de partida. Para a reação foi utilizado carboneto de cálcio técnico pesando 200 g, cuja fração mássica de impurezas é de 12%. Que massa de ácido será obtida se o rendimento dos produtos na primeira etapa da síntese for de 80%, na segunda - 75%, na terceira - 80%. Resposta: 79,2g.

21.22. Quando o cloro é passado para uma solução com uma fração mássica de ácido acético de 75%, obtém-se o ácido cloroacético. Determine sua fração mássica na solução, assumindo que o excesso de cloro e cloreto de hidrogênio seja removido da solução. Resposta: 82,5%.

21.23. Para neutralizar o ácido monoprótico limitante pesando 3,7 g, utilizou-se uma solução de 5 ml com fração mássica de hidróxido de potássio de 40% e densidade de 1,4 g/ml. Determine a fórmula do ácido.

21h24. Determine a fórmula de um ácido carboxílico monobásico limitante se for conhecido que uma solução com volume de 15,75 ml com fração mássica de hidróxido de sódio de 25% e densidade de 1,27 g/ml foi gasta na neutralização de uma amostra de 11 g. Quantos ácidos isoméricos correspondem à fórmula encontrada? Resposta: C3 H7 COOH; dois ácidos isoméricos.

21h25. A oxidação do ácido fórmico produziu um gás, que passou por um excesso de solução de hidróxido de cálcio. Nesse caso, formou-se um precipitado de 20 g. Que massa de ácido fórmico foi levada para oxidação? Resposta: 9,2g.

21.26. Existe uma solução de ácido fórmico pesando 36,8 g. Um excesso de agente oxidante foi adicionado à solução. O gás obtido na oxidação passou por um excesso de água barita, resultando em um precipitado de 39,4 g. Determine a fração mássica do ácido no original.

A presente invenção refere-se a um método para produção de álcool etílico absoluto, que pode ser utilizado nas indústrias química, eletrônica e farmacêutica. O método consiste em fornecer álcool bruto ou uma solução hidroalcoólica a uma coluna de absolutização preliminar operando sob vácuo para obter um destilado, que é enviado para uma coluna de absolutização final operando em excesso de pressão, da qual o álcool absoluto é coletado na forma de fundo líquido, e o destilado na forma de retorno é enviado para a coluna de absolutização preliminar. Neste caso, o processo de retificação na coluna de absolutização preliminar é realizado a uma pressão absoluta de 8,0-13,3 kPa para obter um destilado com teor alcoólico de 98,2-98,9 vol.%, e o processo de retificação na coluna de absolutização final é realizado a uma pressão absoluta de 0,1-0,5 MPa e o teor de álcool no fluxo de retorno é 96,5-97,2 vol.%. O método proposto permite obter um produto alvo de alta qualidade utilizando um fluxograma de processo tecnológico aprimorado. 1 aba., 1 il., 2 pr.

A invenção refere-se à indústria do álcool, nomeadamente à produção de álcool etílico desidratado (absoluto), podendo ser utilizada nas indústrias química, eletrónica e farmacêutica.

Existem métodos conhecidos para desidratação de álcool etílico, baseados tanto na utilização de métodos químicos quanto em diversos processos, como extração, adsorção, retificação azeotrópica e extrativa, pervaporação.

Uma das formas de obtenção do álcool etílico absoluto é a obtenção do álcool etílico desidratado por meio da separação das misturas em um complexo de colunas de destilação operando sob diferentes pressões. Este método baseia-se na alteração do teor de álcool etílico em uma mistura azeotrópica de etanol - água dependendo da pressão.

Para obter álcool etílico desidratado, é apresentado um possível esquema tecnológico para uma instalação de duas colunas (S.V. Lvov. Algumas questões de retificação de misturas binárias e multicomponentes. M.: Editora da Academia de Ciências da URSS, 1960, p. 13) . Na primeira coluna, operando sob pressão atmosférica, a partir da mistura inicial pobre em etanol, obtém-se água como produto inferior e uma mistura de composição semelhante a um azeótropo é obtida como produto superior, ou seja, 90% em mol de álcool etílico e 10% em mol de água. Este último é bombeado para a segunda coluna de destilação operando sob uma pressão de 75 atm (7,6 MPa), onde uma mistura de composição semelhante a uma mistura azeotrópica contendo 70% em mol de álcool etílico e 30% em mol de água será destilada como o o produto superior, que é novamente enviado para enriquecimento na primeira coluna, e o álcool praticamente desidratado será obtido como produto inferior.

Existe um esquema tecnológico conhecido para a produção de bioetanol utilizado como etanol combustível, incluindo um esquema de desidratação composto por duas colunas (N.Arifeen, R.Wang, I.K.Kookos, S.Webb, A.A.Koutinas. Projeto de processo e otimização de novo trigo - sistema de produção contínua de bioetanol baseado em Biotechnol. A primeira coluna, operando sob pressão de 1 bar (0,1 MPa), é alimentada com uma mistura inicial contendo 40% molar de álcool etílico, onde é selecionado um destilado contendo 89,75% molar de álcool etílico, e o líquido de fundo é água contendo álcool etílico 1,09% em mol. O destilado da primeira coluna é enviado para a segunda coluna, operando sob pressão de 10 bar (1,0 MPa), da qual são coletados etanol desidratado contendo 99,0% em mol de álcool etílico e um destilado contendo 84,95%) como líquido de fundo. de álcool etílico, que é devolvido à primeira coluna.

Existe um método conhecido para a desidratação de álcool (patente norte-americana nº 1676700, B01D, publicada em 10 de julho de 1928), que inclui a concentração de uma solução aquosa de álcool etílico contendo menos de 95,6% de etanol por destilação fracionada a uma pressão absoluta de não mais que 6 polegadas Hg (20,3 kPa), selecionando um destilado contendo mais de 95,6% de etanol e destilando fracionadamente esse destilado a uma pressão de pelo menos 100 psi (0,69 MPa), seguido pela remoção do resíduo seco para obter um destilado contendo menos do que 95,6% de etanol, que com uma solução aquosa de álcool etílico é fornecido para destilação sob vácuo.

Existe um método conhecido para produzir álcool desidratado a partir de mosto fermentado contendo 8-10% em volume de álcool (Patente Francesa No. 2461751, B01D 3/00, publ. 02/06/1981). O mosto fermentado, pré-aquecido em trocador de calor, é alimentado na primeira coluna de destilação operando sob pressão residual de 190 mm Hg (25,3 kPa) na cabeça. O álcool com concentração de 97,4% em peso é selecionado e enviado por meio de uma bomba através de um recuperador para uma coluna de destilação, que opera a uma pressão de 7 bar (0,7 MPa). A uma determinada pressão, o teor de álcool no azeótropo álcool-água é 93,6% em peso, portanto a alimentação para esta coluna pode ser considerada como uma mistura pseudo-binária consistindo em 40,6% em peso de mistura de azeótropo (parte mais leve) e 59,4% em peso .% de álcool anidro (parte pesada). O álcool absoluto é retirado da base da segunda coluna e resfriado. A mistura azeotrópica com álcool absoluto a 10% é retirada do topo da segunda coluna e devolvida à primeira coluna. Os vapores liberados no topo da segunda coluna são comprimidos a 7-8 bar (0,7-0,8 MPa) por um compressor acionado turbina a vapor. O vapor comprimido do álcool condensa em um trocador de calor, aquecendo a segunda coluna. O rendimento de álcool desidratado é de cerca de 97% com base no álcool da matéria-prima.

Os esquemas tecnológicos discutidos acima para a produção de álcool etílico desidratado utilizando colunas de destilação operando sob pressão requerem o uso de vapor de alta pressão ou outros refrigerantes de alta temperatura para garantir os parâmetros especificados do processo de retificação em colunas de alta pressão, o que aumenta o consumo de recursos térmicos e energéticos, bem como a criação de complexos de separação utilizando dispositivos de diversas ações funcionais, o que dificulta esquema tecnológico Produção.

O objetivo da presente invenção é melhorar o método de desidratação do álcool e melhorar a qualidade do produto alvo.

Esse objetivo é alcançado pelo fato de o método de produção de álcool etílico absoluto incluir o fornecimento de álcool bruto ou solução hidroalcoólica a uma coluna de absolutização preliminar operando sob vácuo para produzir um destilado, que é enviado para uma coluna de absolutização final operando em excesso de pressão. , do qual o álcool absoluto é coletado na forma de líquido de fundo, e o destilado na forma de fluxo de retorno é enviado para a coluna de absolutização preliminar. Neste caso, o processo de retificação na coluna de absolutização preliminar é realizado a uma pressão absoluta de 8,0-13,3 kPa para obter um destilado com teor alcoólico de 98,2-98,9 vol.%, e o processo de retificação na coluna de absolutização final é realizado a uma pressão absoluta de 0,1-0,5 MPa e o teor de álcool no fluxo de retorno é 96,5-97,2 vol.%.

O método proposto permite simplificar significativamente o esquema tecnológico de desidratação do álcool, nomeadamente, abandonar equipamentos complexos de recompressão mecânica de vapor. O processo é realizado com menor pressão, o que reduz as exigências quanto às características dos refrigerantes, facilita a implantação desse método em fábricas de álcool que utilizam vapor d'água de 0,6 MPa no ciclo industrial e garante a produção de álcool etílico absoluto com força de 99,5-99,95% vol.

O método de produção de álcool etílico absoluto é realizado em uma instalação cujo diagrama é mostrado no desenho a seguir.

A matéria-prima (álcool com concentração de 95% em volume ou uma solução de álcool aquoso com concentração de 40% em volume) é levada para a coleção 1. Da coleção 1, a matéria-prima é alimentada através da linha 2 na coluna 3 para o topo do primeiro ou segundo (contando de baixo) lado da coluna 3 devido a diferenças de pressão no coletor 1 (atmosférico) e na coluna 3 (vácuo). Na coluna 3, a absolutização preliminar do álcool é realizada sob vácuo a uma pressão absoluta de 8,0-13,3 kPa. A coluna 3 possui 5 gavetas preenchidas com uma gaxeta regular de malha metálica, equipada com um condensador de refluxo 4 e um condensador 5, resfriado com água a uma temperatura de 5-7°C. A coluna 3 é aquecida através de uma caldeira externa 6 com vapor de água. Os vapores provenientes da coluna 3 são condensados ​​​​no condensador de refluxo 4 e no condensador 5 e retornam na forma de refluxo através do coletor de refluxo 7 para a estrutura superior da coluna 3. Vapores e gases não condensáveis ​​​​do condensador 5 entram no coletor de vácuo ( não mostrado no diagrama). O destilado, que é um álcool parcialmente desidratado com teor de 98,2-98,9% em volume, é retirado do coletor de refluxo 7 através de um tubo barométrico 8 para a coleção 9, que está sob pressão atmosférica. O líquido inferior da coluna 3 (água de Luther) é descarregado em um coletor evacuado 10.

Da coleção 9, o álcool parcialmente desidratado é fornecido pela bomba 11 através da linha 12 através do aquecedor 13 para a coluna 14 até o topo da segunda ou terceira gaveta (contando de baixo) da coluna 14. No aquecedor 13, que é aquecido por vapor, o álcool parcialmente desidratado é aquecido a uma temperatura de 95-100° COM. Na coluna 14 a absolutização final do álcool é realizada a uma pressão absoluta de 0,1-0,5 MPa. A coluna 14 possui 5 gavetas preenchidas com uma gaxeta regular de malha metálica e está equipada com um condensador de refluxo 15, resfriado a água. A coluna 14 é aquecida através de uma caldeira externa 16 com vapor de água. Os vapores provenientes da coluna 14 são condensados ​​no condensador de refluxo 15 e na forma de refluxo através do coletor de refluxo 17 retornam para a estrutura superior da coluna 14. A linha de ar 18 do condensador de refluxo 15 é equipada com uma válvula de segurança ( não mostrado no diagrama). O destilado da coluna 14, que é um álcool de retorno com teor de 96,5-97,2 vol.%, é retirado do coletor de refluxo 17 e enviado através do refrigerador 19, no qual é resfriado com água a 30 ° C, ao longo da linha 20 na coluna 3 até o topo da segunda (contagem inferior) da parte inferior da coluna 3 devido à diferença de pressão nas colunas 3 e 14. O líquido inferior da coluna 14, que é álcool absoluto com uma concentração de 99,5-99,95 vol. %, é descarregado através de um refrigerador 21, resfriado a água, para uma coleção 22 devido à diferença de pressão na coluna 14 (excesso) e na coleção 22 (atmosférica).

Os modos de operação das colunas de destilação e a qualidade do álcool etílico absoluto resultante de acordo com o método proposto são apresentados na tabela.

Modo de operação da coluna	Exemplo 1	Exemplo 2
Consumo de matéria-prima, kg/hora	100	100
Teor de álcool na matéria-prima, vol.%	40	95
Coluna pré-absolutização
Pressão, kPa	13,3	8.0
	34,3	25,2
Temperatura do cubo da coluna, °C	56,8	48,7
Teor de álcool no destilado, vol.%	98,2	98,9
Teor de álcool no líquido sem gás, vol.%	0,1	0,5
Consumo de destilado, kg/hora	77,8	135,7
Consumo de líquido inferior, kg/hora	66,5	7,5
Coluna da absolutização final
Pressão, MPa	0,1	0,5
Temperatura superior da coluna, °C	78,1	125,1
Temperatura do cubo da coluna, °C	79,2	126,0
Teor de álcool no destilado (fluxo de retorno), vol.%	97,2	96,5
Teor alcoólico no líquido sem gás (álcool absoluto), vol.%	99.5	99,95
Consumo de destilado (fluxo de retorno), kg/hora	44,3	43,2
Consumo de líquido de fundo (álcool absoluto), kg/hora	33,5	92,5

Método para produzir álcool etílico absoluto, incluindo o fornecimento de álcool bruto ou uma solução de álcool aquoso para uma coluna de absolutização preliminar operando sob vácuo para produzir um destilado, que é enviado para uma coluna de absolutização final operando em excesso de pressão, da qual o álcool absoluto é coletado na forma de líquido imóvel, e o destilado na forma de fluxo de retorno é enviado para uma coluna de absolutização preliminar, caracterizada pelo fato de o processo de retificação na coluna de absolutização preliminar ser realizado a uma pressão absoluta de 8,0-13,3 kPa para obter um destilado com teor alcoólico de 98,2-98,9 vol.% , e o processo de retificação na coluna de absolutização final é realizado a uma pressão absoluta de 0,1-0,5 MPa e um teor alcoólico no retorno de 96,5-97,2 vol. %.

1. Cada uma das quatro substâncias, três das quais são substâncias simples e a quarta é um óxido de algum elemento, é capaz de interagir com as outras três. Sugira fórmulas possíveis para tais substâncias e forneça equações para as reações químicas correspondentes.
2. Carboneto de cálcio e água podem se tornar matérias-primas para a obtenção desses compostos químicos como: a) etano, b) ácido acético, c) etileno e polietileno, d) cloreto de vinila e cloreto de polivinila, e) benzeno. Escreva as equações de reação para a produção desses compostos, tendo à sua disposição carboneto de cálcio, água e quaisquer outras substâncias inorgânicas.
3. De que substância, como resultado de reações sequenciais de oxidação, troca e substituição, o ácido 3-nitrobenzóico pode ser obtido sem a utilização de outras substâncias orgânicas? Escreva as equações de reação e indique as condições para sua ocorrência.
4. Para descolorir volumes iguais de água de bromo de igual concentração, são necessárias quantidades diferentes dos dois isômeros. Dê exemplos de dois pares de tais isômeros e escreva as equações das reações correspondentes.
5. Um volume de 10 ml de gás hidrocarboneto é misturado com 70 ml de oxigênio. A mistura resultante foi incendiada. No final da reação e após condensação do vapor d'água, o volume da mistura gasosa era de 65 ml. Quando a mistura gasosa resultante passou por uma solução de hidróxido de sódio em excesso, seu volume diminuiu para 45 ml. Determine a fórmula molecular de um hidrocarboneto, assumindo que os volumes dos gases são medidos em condições padrão.
6. Carta de D.I. Mendeleiev.
   "Sua Majestade! Permita-me dar-lhe uma reimpressão da mensagem, da qual se conclui que descobri um novo elemento……. A princípio pensei que este elemento preenche a lacuna entre o antimônio e o bismuto em sua construção notavelmente perspicaz tabela periódica e que este elemento coincide com o seu ekaantimônio, mas tudo indica que aqui estamos tratando de eka……. Espero contar-lhes em breve mais sobre esta interessante substância; hoje limito-me apenas a notificá-lo do muito provável triunfo da sua engenhosa investigação e a testemunhar-lhe o meu respeito e profundo respeito.
   Devoto………… ………….
   Freiberg, Saxônia.
   26 de fevereiro de 1886."

   Quem escreveu a carta para D.I. Mendeleiev?
   Um dos poucos minerais que forma o citado na carta de D.I. Um elemento periódico que também contém enxofre e prata. As frações mássicas de enxofre e prata no mineral são 17,06% e 76,50%, respectivamente. Estabeleça a fórmula do mineral e dê seu nome. Dê uma equação para a reação de fusão de um mineral com refrigerante na presença de nitrato de potássio. Como isolar a substância simples discutida na carta da liga resultante? Onde é usado?
   Que métodos existem para purificar esta substância simples?