Apakah itu nitrobenzena? Ini adalah sebatian organik yang merupakan nukleus aromatik dan kumpulan nitro yang melekat padanya. Dalam penampilan, bergantung pada suhu, mereka adalah kristal kuning terang atau cecair berminyak. Mempunyai bau badam. Toksik.
Formula struktur nitrobenzena
Kumpulan nitro ialah penerima ketumpatan elektron yang sangat kuat. Oleh itu, molekul nitrobenzena mempunyai kesan induktif negatif dan mesomerik negatif. Kumpulan nitro agak kuat menarik ketumpatan elektron nukleus aromatik, menyahaktifkannya. Reagen elektrofilik tidak lagi tertarik kepada nukleus dengan begitu kuat, dan oleh itu nitrobenzena tidak begitu aktif terlibat dalam tindak balas sedemikian. Untuk terus menambah kumpulan nitro lain kepada nitrobenzena, keadaan yang sangat keras diperlukan, jauh lebih ketat daripada dalam sintesis mononitrobenzena. Perkara yang sama berlaku untuk halogen, kumpulan sulfo, dsb.
Dari formula struktur nitrobenzena dapat dilihat bahawa satu ikatan nitrogen dengan oksigen adalah tunggal, dan satu lagi adalah dua kali ganda. Tetapi sebenarnya, disebabkan oleh kesan mesomerik, kedua-duanya adalah setara dan mempunyai panjang yang sama iaitu 0.123 nm.
Mendapatkan nitrobenzena dalam industri
Nitrobenzene ialah perantaraan penting dalam sintesis banyak bahan. Oleh itu, ia dihasilkan pada skala perindustrian. Cara utama untuk mendapatkan nitrobenzena ialah penitratan benzena. Biasanya, campuran penitratan (campuran asid sulfurik dan nitrik pekat) digunakan untuk ini. Tindak balas dijalankan selama 45 minit pada suhu kira-kira 50 °C. Hasil nitrobenzena ialah 98%. Itulah sebabnya kaedah ini digunakan terutamanya dalam industri. Untuk pelaksanaannya, terdapat pemasangan khas kedua-dua jenis berkala dan berterusan. Pada tahun 1995, pengeluaran nitrobenzena AS ialah 748,000 tan setahun.
Pennitratan benzena juga boleh dilakukan hanya dengan asid nitrik pekat, tetapi dalam kes ini hasil produk akan menjadi lebih rendah.
Mendapatkan nitrobenzena di makmal
Ada cara lain untuk mendapatkan nitrobenzena. Aniline (aminobenzene) digunakan di sini sebagai bahan mentah, yang teroksida dengan sebatian peroksi. Disebabkan ini, kumpulan amino digantikan oleh kumpulan nitro. Tetapi semasa tindak balas ini, beberapa produk sampingan terbentuk, yang menghalang penggunaan berkesan kaedah ini dalam industri. Selain itu, nitrobenzena digunakan terutamanya untuk sintesis aniline, jadi tidak masuk akal untuk menggunakan aniline untuk penghasilan nitrobenzena.
Sifat fizikal
Pada suhu bilik, nitrobenzene ialah cecair berminyak tidak berwarna dengan bau badam yang pahit. Pada suhu 5.8 °C, iamengeras menjadi hablur kuning. Nitrobenzene mendidih pada 211°C, dan menyala secara spontan pada 482°C. Bahan ini, hampir seperti mana-mana sebatian aromatik, tidak larut dalam air, tetapi ia sangat larut dalam sebatian organik, terutamanya dalam benzena. Ia juga boleh disuling stim.
Penggantian elektrofilik
Untuk nitrobenzena, seperti mana-mana arena, tindak balas penggantian elektrofilik ke dalam nukleus adalah ciri, walaupun ia agak sukar berbanding benzena kerana pengaruh kumpulan nitro. Jadi, dinitrobenzena boleh diperoleh daripada nitrobenzena melalui penitratan selanjutnya dengan campuran asid nitrik dan sulfurik pada suhu tinggi. Produk yang terhasil kebanyakannya (93%) terdiri daripada meta-dinitrobenzene. Malah mungkin untuk mendapatkan trinitrobenzene secara langsung. Tetapi untuk ini adalah perlu untuk menggunakan syarat yang lebih ketat, serta boron trifluorida.
Dengan cara yang sama, nitrobenzena boleh tersulfonasi. Untuk melakukan ini, gunakan agen sulfurisasi yang sangat kuat - oleum (larutan sulfur oksida VI dalam asid sulfurik). Suhu campuran tindak balas mestilah sekurang-kurangnya 80 °C. Satu lagi tindak balas penggantian elektrofilik ialah halogenasi langsung. Asid Lewis kuat (aluminium klorida, boron trifluorida, dll.) dan suhu tinggi digunakan sebagai pemangkin.
Penggantian nukleofilik
Seperti yang dapat dilihat daripada formula struktur, nitrobenzena boleh bertindak balas dengan sebatian penderma elektron yang kuat. Ini adalahmungkin disebabkan oleh pengaruh kumpulan nitro. Contoh tindak balas sedemikian ialah interaksi dengan hidroksida logam alkali pekat atau pepejal. Tetapi tindak balas ini tidak membentuk natrium nitrobenzena. Formula kimia nitrobenzene sebaliknya mencadangkan penambahan kumpulan hidroksil kepada teras, iaitu pembentukan nitrofenol. Tetapi ini berlaku hanya dalam keadaan yang agak teruk.
Tindak balas yang serupa berlaku dengan sebatian organomagnesium. Radikal hidrokarbon dilekatkan pada nukleus dalam kedudukan orto atau para kepada kumpulan nitro. Proses sampingan dalam kes ini ialah pengurangan kumpulan nitro kepada kumpulan amino. Tindak balas penggantian nukleofilik lebih mudah jika terdapat beberapa kumpulan nitro, kerana ia akan menarik ketumpatan elektron nukleus dengan lebih kuat lagi.
Reaksi pemulihan
Seperti yang anda ketahui, sebatian nitro boleh dikurangkan kepada amina. Nitrobenzene tidak terkecuali, formula yang mencadangkan kemungkinan tindak balas ini. Ia sering digunakan dalam industri untuk sintesis aniline.
Tetapi nitrobenzene boleh memberikan banyak produk pemulihan yang lain. Selalunya, pengurangan dengan hidrogen atom digunakan pada masa pelepasannya, iaitu, tindak balas asid-logam dijalankan dalam campuran tindak balas, dan hidrogen yang dilepaskan bertindak balas dengan nitrobenzena. Biasanya, interaksi ini menghasilkan aniline.
Jika nitrobenzena dirawat dengan habuk zink dalam larutan ammonium klorida, hasil tindak balasnya ialah N-fenilhidroksilamin. Kompaun ini boleh dikurangkan dengan mudah kepada anilin mengikut cara standard, atau dioksidakan kembali kepada nitrobenzena dengan agen pengoksidaan yang kuat.
Pengurangan juga boleh dilakukan dalam fasa gas dengan hidrogen molekul dengan kehadiran platinum, paladium atau nikel. Dalam kes ini, aniline juga diperoleh, tetapi terdapat kemungkinan pengurangan cincin benzena itu sendiri, yang sering tidak diingini. Kadangkala pemangkin seperti nikel Raney juga digunakan. Ia adalah nikel berliang, tepu dengan hidrogen dan mengandungi 15% aluminium.
Apabila nitrobenzena dikurangkan oleh kalium atau natrium alkoholat, azoksibenzena terbentuk. Jika anda menggunakan agen penurun yang lebih kuat dalam persekitaran beralkali, anda mendapat azobenzena. Tindak balas ini juga agak penting, kerana beberapa pewarna disintesis dengan bantuannya. Azobenzena boleh dikenakan pengurangan selanjutnya dalam medium beralkali untuk membentuk hidrazobenzena.
Pada mulanya, pengurangan nitrobenzena telah dijalankan dengan ammonium sulfida. Kaedah ini telah dicadangkan pada tahun 1842 oleh N. N. Zinin, jadi reaksi itu membawa namanya. Tetapi pada masa ini ia jarang digunakan dalam amalan kerana hasil yang rendah.
Permohonan
Nitrobenzene sendiri sangat jarang digunakan, hanya sebagai pelarut terpilih (contohnya, untuk eter selulosa) atau agen pengoksidaan ringan. Ia kadangkala ditambahkan pada penyelesaian penggilap logam.
Hampir semua nitrobenzene yang dihasilkan digunakan untuk sintesis bahan berguna lain (contohnya, aniline), yang seterusnya,digunakan untuk sintesis ubat, pewarna, polimer, bahan letupan, dsb.
Bahaya
Disebabkan sifat fizikal dan kimianya, nitrobenzene ialah sebatian yang sangat berbahaya. Ia mempunyai tahap bahaya kesihatan tiga daripada empat di bawah NFPA 704. Selain disedut atau melalui membran mukus, ia juga diserap melalui kulit. Apabila diracuni oleh kepekatan nitrobenzene yang besar, seseorang boleh kehilangan kesedaran dan mati. Pada kepekatan yang rendah, gejala keracunan termasuk rasa tidak enak badan, pening, tinnitus, loya dan muntah. Satu ciri keracunan nitrobenzene ialah kadar jangkitan yang tinggi. Gejala muncul dengan cepat: refleks terganggu, darah menjadi coklat gelap akibat pembentukan methemoglobin di dalamnya. Kadang-kadang mungkin terdapat ruam pada kulit. Kepekatan yang mencukupi untuk pentadbiran adalah sangat rendah, walaupun tiada data yang tepat mengenai dos yang boleh membawa maut. Maklumat sering dijumpai dalam kesusasteraan khusus bahawa 1-2 titis nitrobenzena sudah cukup untuk membunuh seseorang.
Rawatan
Sekiranya berlaku keracunan nitrobenzena, mangsa mesti segera dikeluarkan dari kawasan toksik dan membuang pakaian yang tercemar. Badan dibasuh dengan air sabun suam untuk mengeluarkan nitrobenzene dari kulit. Setiap 15 minit, mangsa disedut dengan karbogen. Untuk keracunan ringan, cystamine, pyridoxine, atau asid lipoik perlu diambil. Dalam kes yang lebih teruk, metilena biru atau kromomon intravena disyorkan. Padakeracunan dengan nitrobeznol melalui mulut, adalah perlu untuk segera mendorong muntah dan bilas perut dengan air suam. Ia adalah kontraindikasi untuk mengambil sebarang lemak, termasuk susu.
