ARENELE
Arenele
Arenele se mai numesc şi hidrocarburi
aromatică, conţinînd în molecula lor unul sau mai multe cicluri de 6 atomi
de carbon. Atunci cînd molecula este formată din un ciclu se numesc arene
mononucleare, iar atunci cind molecula cuprinde două sau mai multe cicluri se
numesc arene polinucleare.
Clasificare
Arene mononucleare
Arene polinucleare
Nuclee izolate
Nuclee condensate
|
|
|
- Condensare angulară
Structură
şi nomenclatură
La hidrocarburile
aromatice mononucleare capul seriei este benzenul C6H6, omologul superior fiind
metilbenzenul (toluen),urmînd
apoi în seria omologă etilbenzenul, n propilbenzenul, izopropilbenzenul
(cumen).Pentru derivaţii substituiţi ai benzenului există 3 tipuri de izomeri:
orto (1,2), meta (1,3) para (1,4).
Sinteza
arenelor
Piroliza
Piroliza substanţelor organice este una dintre cele mai importante căi de
obţinere a arenelor avînd drept materie primă lemnul dar mai mult cărbunele.
Distilarea uscată a cărbunilor cuprinde procese complexe care au loc la temperaturi
de 500-1200 0C ,
la vid, obţinîndu-se următoarele fracţiuni:
- fracţiunea gazoasă
formată din hidrogen, oxid şi bioxid de carbon, amoniac, hidrogen sulfurat
dar şi unele hidrocarburi gazoase
- fracţiunea lichidă:
ape amoniacale şi gudroane, cu un conţinut diferit de hidrocarburi, dar şi
combinaţii organice cu oxigen şi azot.
- fracţiunea solidă
formată numai din cocs.
După temperatura la care are loc acest proces de piroliză se pot deosebi:
- distilare la temperatură joasă 5000C-
- o distilare la temperatură medie 6000C-7000C
(cocsificare la temperatură medie)
- distilare la temperatură înaltă 9000C-12000C
(cocsificare prin care se obţine cocsul metalurgic).
În urma
diferitelor procese rezultă un ulei de absorbţie saturat cu hidrocarburi;
acesta este încălzit la 135-1400C
iar apoi distilat cu abur supraîncălzit într-o coloană de distilare. Produsul de distilare
pînă la 1400C
–format din benzen, toluen, xilen-reprezintă benzenul brut. Amestecul cu puncte
de fierbere peste 1400C
(naftalină, compusi aromatici cu sulf azot oxigen) formează un bun amestec
dizolvant cunoscut sub denumirea de solvent nafta.
Gudroanele de cărbune
Sunt o altă importantă sursă de materie primă pentru industria chimică; ele
se prezintă ca un lichid uleios, brun negru, foarte vîscos, cu un miros
caracteristic, neplăcut şi pătrunzător.Gudroanele sunt formate din numeroase
substanţe organice care pot fi grupaţi astfel :
- Componentele acide sunt reprezentate de acid
acetic, fenol, cresol.
- Componentele bazice sunt formate din diferiţi
compuşi cu azot: anilină, toluidină, piridină.
- Componentele neutre sunt reprezentate prin
hidrocarburi (alcani(pentan, hexan, heptan), alchene(pentenă, octenă)
hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, xilen, antracen, naftalină)), şi
derivaţi cu sulf (sulfura de carbon CS2 şi tiofen).
Alături de aceste componente se mai întîlneşte cărbune liber sub formă de
negru de fum, cu cît acest procent de cărbune liber este mai mare cu atît
calitatea gudronului este mai mică. Prelucrarea
gudroanelor se poate realiza prin:
- Valorificare directă, adică separarare în fracţiuni prin distilare
- Prin chimizare, în care intervin transformări chimice ale componentelor
respective.
În urma acestor
procese se formează gudroane de temperatură joasă şi gudroane de temperatură
înaltă, prin distilarea acestora din urmă rezultînd fracţiunile uleioase care
sunt supuse distilării:
- Uleiul uşor (800C-1700C) reprezintă circa 2-6% format din benzen şi omologii
săi: toluen, xilen, etilbenzen, şi compuşi cu azot: anilină, acetonitril,
piridină dar şi compuşi cu sulf: sulfură de carbon, tiofen.
- Uleiul mediu distilă în domeniu 1700C-2400C, fiind reprezentat de naftalină şi
omologii săi, fenoli, cresoli, xilenoli si piridină.Din acest amestec
naftalina se separă prin răcire şi cristalizare, iar din uleiul rămas de
la separarea naftalinei se extrag fenolul şi cresolii(tratare cu hidroxid
de sodiu)şi bazele piridinice (cu acid sulfuric)
- Uleiul greu distilă pe
intervalul 240 0C-
- Uleiul antracenic distilă în domeniul
2700C-3000, de culoare verzuie, vîscos, cu un
important procent de antracen şi alte hidrocarburi aromatice policiclice.
Smoala este reziduul rămas de la distilare, şi care reprezintă circa 50-50%
din gudroane, care conţine hidrocarburi superioare dar şi carbon liber.
Distilarea
petrolului
Este o altă sursă de obţinere, apăruta datorită faptului că procentul de
benzen şi xileni furnizate prin cele 2 metode anterioare nu mai sunt
suficiente.Datorită faptului că procentul de arene din ţiţeiul brut este mic,
acest tip de hidrocarbură este supus unui proces de reformare (cracare), in
prezenţa unui catalizator, de regulă platina de unde denumirea procedeului de
platformare (sau platforming). Reacţiile care au loc în cursul procesului sunt
de ciclizare, urmată de dehidrogenare, ambele catalizate de platină.
Cicloalcanii cu inel de 6 atomi de carbon suferă direct o ciclizare. Dupa
procesul de reformare catalitică urmează separarea destul de greoaie la
inceputurile istoriei acestei metode. Un proces de separare a fost pus la punct
de inginerul român Lazăr Edeleanu (procedeul Edeleanu), în care se foloseşte SO2
drept mediu de separare care la temperaturi scăzute dizolvă numai
hidrocarburile aromatice. În prezent drept mediu de separare se preferă
glicolul.
Dehidrogenarea catalitică
Prin procedeul de reformare catalitică se pot
obţine hidrocarburi cu cifră octanică mare
Este unul dintre cele mai moderne metode de obţinere a hidrocarburilor
aromatice el purtînd şi denumirea de reformare catalitică. În
urma procesului se obţin benzinele de reformare formate dintr-un amestec de
hidrocarburi, ele fiind utilizate pentru motoare (avînd o cifra octanică
ridicată) sau pentru obţinerea hidrocarburilor aromatice.
Metoda Fittig Wurtz
In
cadrul acestei sinteze se fomează intermediar un compus organometalic aromatic
care vareacţiona apoi cu derivatul halogenat al alcanului
Are la bază
acţiunea sodiului metalic asupra unui amestec de derivat halogenat al unei
hidrocarburi aromatice cu un derivat halogenat al unui alcan.
Reacţia de alchilare Friedel Crafts
Reacţie de tip substituţie electrofilică la nucleu
aromatic. Reacţia are loc în prezenţa
AlCl3 anhidră
Este una dintre cele mai importante metode de sinteză a hidrocarburilor
aromatice substituite. Dacă se folosesc procente diferite de reactanţi se pot
obţine dietilbenzen trietilbenzen.Metoda Friedel-Crafts se poate aplica la
diferite hidrocarburi aromatice mono- şi polinucleare.De obicei această reacţie
se utilizează pentru introducerea catenei laterale pe nucleul aromatic
(alchilarea nucleului aromatic).
Comentarii
Trimiteți un comentariu