Методика и техника пособие для учителей издание пятое, переработанное и дополненное Под общей редакцией Е. И. Оржековской - страница 9

^ ГОМОЛОГИ БЕНЗОЛА

Окисление толуола. При изучении химических свойств бензола отмечают большую устойчивость его по отношению к окислителям. Легко показать на опыте химическую устойчивость бензола по сравнению с непредельными углеводородами, но не удается показать сравнение его в этом отношении с предельными углеводородами. Этот пробел может быть восполнен частично при ознакомлении со свойствами гомологов бензола. У гомологов бензола прежде всего окисляются боковые цепи, бензольное же ядро оказывается не затронутым, следовательно, можно предположить, что бензол по отношению к окислителям оказывается более устойчивым, чем предельные углеводороды.

В демонстрационной пробирке к 2—3 мл толуола добавляют такой же объем раствора перманганата калия, слегка подкисленного серной кислотой. Смесь взбалтывают и нагревают. Фиолетовая окраска перманганата калия исчезает. Произошло окисление толуола в бензойную кислоту:

5 С6Н5СН3 + 6 KMnO4 + 9 H2SO4 =

= 5 С6Н5СООН + 2 K2SO4 + 6 MnSO4 + I4 H2O

Параллельно воспроизводят демонстрировавшийся ранее опыт с бензолом. Смесь его с раствором перманганата калия при нагревании не меняет окраски. Пробирки с веществами следует пронести по классу, чтобы учащиеся могли лучше наблюдать результаты опыта.

Опыт с толуолом можно продолжить, чтобы показать учащимся не только процесс окисления, но и продукт этой реакции окисления, отличный от толуола. После обесцвечивания раствора горячую жидкость фильтруют через бумажный фильтр и охлаждают в струе воды. Выделяются белые кристаллы бензойной кислоты С6Н5СООН.

^ Галогенирование толуола. Гомологи отличаются от бензола и по другим химическим свойствам. Например, замещение атомов водорода в бензольном ядре и боковой цепи идет при различных услови-

ях. Доя замещения атомов водорода в бензольном ядре, как известно, непременно требуются переносчики галогена (например, бромид железа), замещение же атомов водорода в боковой цепи может идти в отсутствие этих катализаторов, при освещении или нагревании.

1. В пробирку помещают толуол на высоту 8—12 см и растворяют в нем немного брома, чтобы на фоне белого экрана учащимся была заметна окраска жидкости. Верхнюю половину столбика жидкости в трубке обертывают листом плотной черной бумаги и трубку освещают по возможности сильной электрической лампой на расстоянии нескольких сантиметров. Через несколько минут (в зависимости от количества брома и силы источника света) прекращают освещение и убирают черную бумагу. Там, где жидкость подвергалась действию световых лучей, произошло обесцвечение:


С6Н5СН3 + Вг2  С6Н5СН2Вг + НВг


В затемненной части окраска брома осталась без изменений.

2. Пробирку с 10 мл толуола и 2,5 мл брома закрывают пробкой со вставленной в нее вертикальной трубкой и нагревают на водяной бане. Галоидирование сопровождается выделением бромоводорода. Через 10-15 мин. нагревание прекращают, в пробирку погружают полоску фильтровальной бумаги так, чтобы она пропиталась жидкостью. Вынув бумагу, подсушивают ее на воздухе. Осторожно нюхают бумажку. Бром, бромоводород и толуол испаряются очень быстро, а остается резкий запах бромистого бензила, раздражающего слизистые оболочки носа.

^ Подвижность атомов галогена в бензольном ядре и в боковой цепи. Вопрос о сравнительной подвижности атомов галогена в бензольном ядре и в боковой цепи не рассматривается в школьном курсе химии, поэтому предлагаемый ниже опыт может быть рекомендован лишь для углубленного изучения темы.

Учащиеся знают, что в галогенопроизводных предельных углеводородов атомы заместителя, как правило, прочно соединены с углеводородным радикалом и не дают осадка с раствором нитрата серебра или же процесс его образования идет очень медленно.

Может возникнуть вопрос о том, насколько прочно удерживаются атомы галогенов в бензольном кольце и в боковой цепи гомологов бензола.

I. К небольшому количеству (0,5 мл) хлорбензола или бромбензола в пробирке приливают спиртовой раствор нитрата серебра, смесь встряхивают. Осадка не наблюдается. Атом галогена в этих условиях не отщепляется от бензольного ядра. (Спиртовой, а не водный раствор нитрата серебра применяют с той целью, чтобы получить гомогенную систему.)

В другой пробирке взбалтывают очень небольшое количество хлористого бензила С6Н5СН2СI со спиртовым раствором нитрата серебра. Появляется осадок хлорида серебра AgCl.

2. Сравнение подвижности галогенов может быть продемонстрировано на примере отношения веществ к воде при кипячении. В разных пробирках одновременно кипятят с водой хлорбензол и хлористый бензил. После кипячения добавляют в обе пробирки лакмус и убеждаются, что в первой пробирке окраска не изменяется, а во второй лакмус краснеет вследствие образования хлористого водорода. Уравнение реакции:


С6Н5СН2С! + НОН = С6Н5СН2OH + HCI


Синтез гомологов бензола. Вопрос о синтезе ароматических углеводородов не предусматривается программой по химии, однако он представляет значительный теоретический интерес, поскольку отражает идею развития химии и может иметь препаративное значение. Для предварительного ознакомления с методом присоединения боковых цепей к бензольному ядру может быть поставлен следующий опыт.

К 1 мл бензола в пробирке приливают такое же количество бромэтана (не содержащего НВг). Никаких изменений не наблюдается. Отливают небольшую часть смеси для контрольного опыта, а к остатку добавляют немного безводного хлорида алюминия.

Через некоторое время начинается выделение бромистого водорода, что обнаруживается по образованию облачка и покраснению лакмусовой бумажки. Выделение бромистого водорода наступает быстрее и идет значительно энергичнее при подогревании смеси. В контрольном опыте бромистый водород не образуется.

Образование бромистого водорода дает возможность решить вопрос о том, как идет эта реакция. Надо лишь установить, что он выделяется не из молекул бромэтана, а за счет его взаимодействия с бензолом. Если бы бромистый водород выделялся из бромэтана (С2Н5Вг  С2Н4 + НВг), - то одновременно получался бы этилен, чего, однако, не наблюдается (нет горючего непредельного газа). Поэтому можно представить следующее течение реакции:


С6Н5Н + Вr С2Н5  С6Н5 - С2Н5 + НВг


К сожалению, образующийся этилбензол не имеет резких признаков для обнаружения его в результате реакции. Он, как и исходные вещества, является жидкостью. Это обстоятельство и заставляет судить о реакции по косвенному признаку — образованию бромистого водорода. Выделение чистого этилбензола в этом предварительном опыте не производится.

НАФТАЛИН


Из ароматических соединений, представляющих собой конденсированные бензольные ядра, учащихся можно ознакомить только c нафталином. При этом химические свойства нафталина не рассматриваются, из физических свойств отмечается прежде всего его возгонка.

^ Возгонка нафталина. Ознакомление с возгонкой нафталина как с одним из возможных способов очистки твердых веществ от примесей очень важно. Если в качестве исходного вещества взять неочищенный нафталин, то одновременно можно наблюдать и возгонку и очистку.

В большой цилиндрический стакан, установленный в штативе на асбестированной сетке, насыпают нафталин, туда же помещают несколько древесных веточек. Сверху стакан покрывают круглодонной колбой, наполненной холодной водой (рис. 17). Колбу поддерживают лапкой штатива. При нагревании происходит возгонка нафталина, пары его конденсируются на ветках и холодном дне колбы в виде красивых блесток. Легко заметить, что сконденсировавшийся нафталин чище исходного продукта.


4517347212525650.html
4517392866998755.html
4517489518850759.html
4517663470929169.html
4517710093151821.html