Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
У даній роботі використовується метод екстракції розчиненого у воді аніліну органічним розчинником - діетиловим ефіром. Органічні речовини зазвичай більш розчинні в органічних розчинниках, ніж у воді, тому вони можуть бути екстрагованих (витягнуті) з водних розчинів при струшуванні останніх з розчинником, який не змішується з водою.
Метод екстракції заснований на законі розподілу будь-якого розчиненої речовини (в нашому випадку - аніліну) між двома несмешивающимися рідинами:
де с1 і с2 - концентрації аніліну в шарах рідин 1 і 2 (рис. 22); К - коефіцієнт розподілу речовини в двох змішуються рідинах. Коефіцієнт К при постійній температурі для кожної речовини і двох що не змішуються один з одним рідин постійний.
Якщо до водного розчину додають електроліт (наприклад, NаСl), розчинність органічної сполуки в ньому (с2) умень-шается. Органічне поєднання "висалі-ється" з розчину, що сприяє його екстракції з водного шару.
Мал. 22. Поділ змішуються рідин в ділильної воронці
Слід мати на увазі, що кращі результати можуть бути отримані при багаторазовому повторенні процесу екстракції малими порціями екстрагента, ніж при одноразовому екстрагуванні відразу всім його кількістю. Так, у водній фазі залишиться менше аніліну, якщо його екстрагування проводити двічі порціями ефіру по 10 мл, ніж один раз порцією в 20 мл.
Анілін можна екстрагувати з водного розчину не тільки діетиловим ефіром, а й іншими розчинниками: бензолом, толуолом і т.п. Однак підвищення температури кипіння розчинника, що застосовується для екстракції, призводить до труднощів відділення його від аніліну за допомогою простої перегонки. Для видалення висококиплячих розчинника з його суміші з аніліном суміш доводиться довго нагрівати при високій температурі, близької до температури кипіння аніліну. Це призводить до сильного окислення останнього. Для екстрагування первинних амінів ні в якому разі не можна застосовувати галогенопроїзводниє вуглеводнів типу хлороформу, чотирихлористого вуглецю тощо так як при перегонці таких розчинів утворюються погано пахнуть карбіламіни (ізоціаніди). Наприклад, з аніліном:
Запах ізоціанідов настільки сильний, що цю реакцію спеціально застосовують для виявлення незначних домішок первинних амінів.
Хлористий кальцій не придатний для осушення розчинів ароматичних амінів через його здатності утворювати рідкі подвійні сполуки складу ArNH2 · CaCl2.
Розчини аніліну в органічних розчинниках перед перегонкою висушують твердими їдким калі або їдким натром, які пов'язують воду, але не реагують з аніліном.
1. Нітробензол і анілін не можуть кипіти при тій температурі, при якій проходить реакція (95 - 98 ° С). Навіщо ж при відновленні нітробензолу в анілін використовується зворотний холодильник?
2. Як можна виявити присутність домішки нитробензола в аніліні? Як це використовують при визначенні кінця реакції відновлення?
3. Перерахуйте всі органічні та неорганічні речовини, які містяться в реакційній суміші після закінчення процесу відновлення.
4. Навіщо перед відгонкою аніліну з парою в реакційну суміш додають їдкий натр до лужної реакції?
5. Як можна відокремити від аніліну нітробензол, використовуючи відмінності в хімічних властивостях цих речовин?
6. Порівняйте між собою розчинності в воді аніліну і нітробензолу. Як залежить розчинність органічних речовин у воді від будови їх молекул?
7. З якою метою після перегонки з парою в дистилят додають кухонну сіль? Чи можна для цієї мети замість хлористого натрію використовувати інші солі?
8. Напишіть хімічну реакцію, що дозволяє виявити анілін в його водному розчині (наприклад, в прозорому дистилляте при перегонці з водяною парою).
9. Як практично проводять екстрагування аніліну з дистиляту? Які розчинника для цієї мети можна використовувати?
10. Чим і як слід осушувати розчин аніліну в органічному розчиннику?
11. Як можна відокремити анілін від толуолу, використовуючи відмінності в їх хімічних властивостях? Який спосіб поділу застосовується в даній роботі?
13. Які методи обережності слід приймати при синтезі аніліну?
1. Приготування розчину багатосірнисті натрію (роботу виконують у витяжній шафі) У 50 мл води розчиняють 14,5 г кристалічного сульфіду натрію Na2 S · 9H2 O. При обережному нагріванні (рідина не повинна кипіти) і розмішуванні до розчину додають 2 г тонко розтертої сірки і домагаються повного її розчинення. Отриманий червоно-бурий розчин багатосірнисті (переважно - сірчистий) натрію фільтрують через складчастий фільтр.
Замість кристалічного можна взяти відповідну кількість технічного сульфіду натрію.
2. Відновлення. У конічну колбу або хімічний стакан ємністю 1 л поміщають 10 г м -дінітробензола, 300 мл води і нагрівають суміш до кипіння. Застосування механічної мішалки значно прискорює процес відновлення.
До киплячої суміші порціями по 10 мл поступово доливають приготований розчин багатосірнисті натрію. Кожну наступну порцію відновника доливають після того, як повністю прореагує попередня. Для цього не менш ніж через 5 хв після додавання чергової порції відновлює розчину беруть пробу на присутність в реакційній суміші іонів S 2- (проба з ацетатом свинцю, див. Пояснення до синтезу).
Після додавання всього багатосірнисті натрію реакційну суміш кип'ятять ще 30 хвилин. При цьому необхідно підтримувати початковий рівень води в реакційному посудині, додаючи воду в міру її википання.
Для видалення певної кількості утворилася сірки в реакційний посудину додають додатково 50 мл води, суміш нагрівають знову до кипіння і фільтрують в гарячому стані через складчастий фільтр або на попередньо нагрітій воронці Бюхнера. Виділився при охолодженні фільтра жовтий осад м -нітроаніліна відфільтровують на лійці Бюхнера. Продукт висушують, зважують, визначають температуру плавлення. Вихід 80%. Тпл 114 ° С.
Пояснення до синтезу
Для відновлення тільки однієї нітрогрупи в полінітросоедіненіях як відновники застосовують полісульфіди натрію загальної формули Na2 Sn (де n = 2; 2,5 або 3). Відновне дію сірчистих лугів засноване на їх здатності окислюватися з утворенням солей сірчано (тіосерной) кислоти - тиосульфатов.
Полісульфіди відрізняються від інших відновників порівняно м'яким дією. У дінітро- і трінітросоедіненіях вони, будучи взяті в розрахункових кількостях, вибірково відновлюють лише одну нітрогрупу, майже не зачіпаючи інші. Полісульфід натрію розчинний у воді і у вигляді розчину легко реагує з емульгованих розплавленим м -дінітробензолом. Часткове емульгування досягається за рахунок кипіння реакційної суміші, однак для більш успішного проведення процесу необхідно інтенсивне перемішування реакційної маси механічною мішалкою.
Слід уникати надлишку полісульфіду в реагує системі; його додають поступово в кілька прийомів, вводячи кожну наступну порцію Na2 Sn після того, як прореагує попередня.
Виявити присутність сульфіду в реакційній суміші можна, помістивши на фільтрувальної папері поруч два плями: одне від краплі реакційної суміші, інше від краплі водного розчину оцтовокислого свинцю; чорна смужка сульфіду свинцю на кордоні стікаються плям свідчить про присутність S 2.
1. Напишіть рівняння відновлення м- динітробензолу до м -нітроаніліна за допомогою: а) Na2 S, б) Na2 S5. Який склад має полісульфід, який використовується в наведеному вище синтезі?
2. Порівняйте між собою довідкові дані про розчинність в воді м -нітроаніліна, м -дінітробензола і м -фенілендіаміна. Як пояснити збільшення розчинності в воді в ряду динітробензол <нитроанилин <фенилендиамин?
3. Розчинність м -нітроаніліна в воді при 100 ° С приблизно в 25 разів більше, ніж при 25 ° С. Розрахуйте кількість киплячої води, яка необхідна для розчинення всього здатного утворитися в даному синтезі м -нітроаніліна.
4. Чому необхідно уникати виникнення значного надлишку відновника в реакційній суміші?
5. Напишіть рівняння реакції, яке використовується в цьому синтезі для виявлення надлишку сульфіду в реакційній суміші.