Лечение болезней суставов и позвоночника

В данном разделе наиболее существенными являются опыты, показывающие растворимость фенола в щелочи, дезинфицирующее действие его и характер взаимного влияния атомов в молекуле фенола.

Растворимость фенола в воде и щелочах. В пробирку с несколькими кристалликами фенола приливают 2-3 мл воды. Пробирку закрывают пробкой и встряхивают. Убеждаются, что фенол не полностью растворился в воде и образовал непрозрачную эмульсию. Дают эмульсии отстояться, жидкость расслаивается: внизу образуется раствор воды в феноле, вверху – раствор фенола в воде.

Содержимое пробирки снова взбалтывают и к эмульсии фенола прибавляют по каплям раствор щелочи. Раствор становится прозрачным, так как образующийся фенолят растворим в воде:

В этой реакции фенол проявляет кислотные свойства. Это подтверждается и тем, что при действии кислот (добавляют по каплям соляную кислоту) фенол снова выделяется из раствора:

Фенол
Общие
Систематическое
наименование
Гидроксибензол
Традиционные названия Фенол, Карболовая кислота
Хим. формула C6H5OH
Рац. формула C6H6O
Физические свойства
Состояние бесцветные кристаллы
Молярная масса 94,11 г/моль
Плотность 1,07 г/см³
Энергия ионизации 8,5 ± 0,1 эВ [1]
Термические свойства
Т. плав. 40,9 °C
Т. кип. 181,84 °C
Т. всп. 79 (в закрытом тигле), 85 (в открытом) °C
Пр. взрв. 1,8 ± 0,1 об.% [1]
Мол. теплоёмк. 134,7 (кр.) Дж/(моль·К)
Энтальпия образования −162,944 кДж/моль
Давление пара 0,4 ± 0,1 мм рт.ст. [1]
Химические свойства
pKa 9,89 ± 0,01 [2]
Растворимость в воде 6,5 г/100 мл
Структура
Гибридизация sp 2
Классификация
Рег. номер CAS 108-95-2
PubChem 996
Рег. номер EINECS 203-632-7
SMILES
RTECS SJ3325000
ChEBI 15882
ChemSpider 971
Безопасность
ЛД50 427 мг/кг (морская свинка, внутрижелудочно)
Токсичность

токсичен, весьма едкий, является сильным ирритантом

Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Содержание

История [ править | править код ]

Фенол был обнаружен в 1834 году Фридлибом Фердинандом Рунге, который извлек его (в нечистом виде) из каменноугольной смолы [3] . Рунге назвал фенол «Karbolsäure» (угольно-масляная кислота, карболовая кислота). Каменноугольная смола оставалась основным источником получения фенола до развития нефтехимической промышленности. В 1841 году французский химик Огюст Лоран получил фенол в чистом виде [4] .

В 1836 году Огюст Лоран придумал название «фон» для бензола [5] это корень слов «фенол» и «фенил». В 1843 году французский химик Шарль Герхардт придумал название «фенол» [6] .

Антисептические свойства фенола использовал сэра Джозеф Листер (1827—1912) в своей пионерской технике антисептической хирургии. Листер решил, что сами раны должны быть тщательно очищены. Затем он покрыл раны кусочком тряпки или ворса [7] , покрытого фенолом или «карболовой кислотой», как он её называл. Раздражение кожи, вызванное постоянным воздействием фенола, в конечном итоге привело к внедрению асептических методов в хирургию.

Получение [ править | править код ]

В настоящее время производство фенола в промышленном масштабе осуществляется тремя способами:

  • кумольный метод. В каскаде барботажных колонн кумол подвергают некаталитическому окислению воздухом с образованием гидропероксида кумола (ГПК). Полученный ГПК, при катализе серной кислотой, разлагают с образованием фенола и ацетона. Кроме того, ценным побочным продуктом этого процесса является α-метилстирол. 95 % всего производимого в мире фенола производят этим методом. Способ был изобретён советскими учёными П. Г. Сергеевым, Н. М. Горнасталевой, Р. Ю. Удрисом, Б. Д. Кружаловым. По сравнению с большинством других процессов, процесс кумола использует относительно мягкие условия синтеза и относительно недорогое сырье. Однако, чтобы работать экономно, должен быть спрос как на фенол, так и на ацетон [8][9] . В 2010 году мировой спрос на ацетон составлял примерно 6,7 миллиона тонн, 83 процента из которых были удовлетворены ацетоном, полученным кумольным методом;
  • окислениетолуола, с промежуточным образованием бензойной кислоты (около 3-х %);
  • выделением из каменноугольной смолы.
Читайте также:  Брокколи для похудения как вкусно приготовить

Фенол также можно получить восстановлением хинона.

Физические свойства [ править | править код ]

Представляет собой бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на воздухе из-за окисления, приводящего к образованию окрашенных веществ (это связано с промежуточным образованием хинонов). Обладает специфическим запахом (таким, как запах гуаши, так как в состав гуаши входит фенол). Умеренно растворим в воде (6 г на 100 г воды), в растворах щелочей, в спирте, в бензоле, в ацетоне. 5 % раствор в воде — антисептик, широко применявшийся в медицине в прошлом.

Химические свойства [ править | править код ]

Из-за наличия ароматического кольца и гидроксильной группы фенол проявляет химические свойства, характерные как для спиртов, так и для ароматических углеводородов.

По гидроксильной группе:

  • Обладает слабыми кислотными свойствами (более сильными, чем у спиртов), при действии щелочей образует соли — феноляты (например, фенолят натрия — C6H5ONa) [10] :

C 6 H 5 O H + N a O H → C 6 H 5 O N a + H 2 O H_<5>OH+NaOH
ightarrow C_<6>H_<5>ONa+H_<2>O>>>

Фенол — очень слабая кислота; даже угольная кислота вытесняет его из фенолятов:

C 6 H 5 O N a + H 2 O + C O 2 → C 6 H 5 O H + N a H C O 3 H_<5>ONa+H_<2>O+CO_<2>
ightarrow C_<6>H_<5>OH+NaHCO_<3>>>>

Более интенсивно феноляты разлагаются под действием сильных кислот, например, серной:

C 6 H 5 O N a + H 2 S O 4 → C 6 H 5 O H + N a H S O 4 H_<5>ONa+H_<2>SO_<4>
ightarrow C_<6>H_<5>OH+NaHSO_<4>>>>

Взаимодействие с металлическим натрием:

2 C 6 H 5 O H + 2 N a → 2 C 6 H 5 O N a + H 2 ↑ H_<5>OH+2Na
ightarrow 2C_<6>H_<5>ONa+H_<2>uparrow >>>

Фенол непосредственно не этерифицируется карбоновыми кислотами, эфиры можно получить при взаимодействии фенолятов с ангидридами или галогенангидридами кислот:

C 6 H 5 O N a + C H 3 C O C l → C 6 H 5 O C O C H 3 + N a C l H_<5>ONa+CH_<3>COCl
ightarrow C_<6>H_<5>OCOCH_<3>+NaCl>>> C 6 H 5 O N a + ( C H 3 C O ) 2 O → C 6 H 5 O C O C H 3 + C H 3 C O O N a <6>H_<5>ONa+(CH_<3>CO)_<2>O
ightarrow C_<6>H_<5>OCOCH_<3>+CH_<3>COONa>>>

Образование простых эфиров. Для получения простых эфиров фенола действуют галогеналканами или галогенпроизводными аренов на феноляты. В первом случае получают смешанные жирно-ароматические простые эфиры:

C 6 H 5 O N a + C H 3 I → C 6 H 5 O C H 3 + N a I H_<5>ONa+CH_<3>I
ightarrow C_<6>H_<5>OCH_<3>+NaI>>>

Во втором случае получают чисто-ароматические простые эфиры:

C 6 H 5 O N a + C 6 H 5 C l → C u C 6 H 5 O C 6 H 5 + N a C l H_<5>ONa+C_<6>H_<5>Cl]>C_<6>H_<5>OC_<6>H_<5>+NaCl>>>

Реакция проводится в присутствии порошкообразной меди, которая служит катализатором.

При перегонке фенола с цинковой пылью происходит замещение гидроксильной группы водородом [11] :

C 6 H 5 O H + Z n → C 6 H 6 + Z n O H_<5>OH+Zn
ightarrow C_<6>H_<6>+ZnO>>>

Фенол вступает в реакции электрофильного замещения по ароматическому кольцу. Гидроксогруппа, являясь одной из самых сильных донорных групп (вследствие уменьшении электронной плотности на функциональной группе), увеличивает реакционную способность кольца к этим реакциям и направляет замещение в орто- и пара-положения [12] . Фенол с лёгкостью алкилируется, ацилируется, галогенируется, нитруется и сульфируется.

Читайте также:  Как вставить цветные линзы в глаза

C 6 H 5 O H + C O 2 → N a O H C 6 H 4 O H ( C O O N a ) H_<5>OH+CO_<2>]>C_<6>H_<4>OH(COONa)>>> C 6 H 4 O H ( C O O N a ) + H 2 S O 4 → C 6 H 4 O H ( C O O H ) + N a H S O 4 <6>H_<4>OH(COONa)+H_<2>SO_<4>
ightarrow C_<6>H_<4>OH(COOH)+NaHSO_<4>>>>

Взаимодействие с бромной водой (качественная реакция на фенол):

C 6 H 5 O H + 3 B r 2 → C 6 H 2 B r 3 O H + 3 H B r H_<5>OH+3Br_<2>
ightarrow C_<6>H_<2>Br_<3>OH+3HBr>>>

Образуется 2,4,6-трибромфенол — твёрдое вещество белого цвета.

Взаимодействие с концентрированной азотной кислотой:

C 6 H 5 O H + 3 H N O 3 → C 6 H 2 ( N O 2 ) 3 O H + 3 H 2 O H_<5>OH+3HNO_<3>
ightarrow C_<6>H_<2>(NO_<2>)_<3>OH+3H_<2>O>>>

6 C 6 H 5 O H + F e C l 3 → H 3 [ F e ( C 6 H 5 O ) 6 ] + 3 H C l H_<5>OH+FeCl_<3>
ightarrow H_<3>[Fe(C_<6>H_<5>O)_<6>]+3HCl>>>

Реакция присоединения: гидрированием фенола в присутствии металлических катализаторов получают циклогексанол и циклогексанон:

2 C 6 H 5 O H + 5 H 2 → t , p , k a t : P t / P d , P d / N i , P d / A l 2 O 3 , N i / C r / A l 2 O 3 C 6 H 11 O H + C 6 H 10 O H_<5>OH+5H_<2><2>O_<3>,Ni/Cr/Al_<2>O_<3>>>C_<6>H_<11>OH+C_<6>H_<10>O>>>

Окисление фенола: вследствие наличия гидроксильной группы в молекуле фенола устойчивость к окислению намного ниже, чем у бензола. В зависимости от природы окислителя и условия проведения реакции получаются различные продукты. Так, под действием пероксида водорода в присутствии железного катализатора образуется небольшое количество двухатомного фенола — пирокатехина:

C 6 H 5 O H + 2 H 2 O 2 → − H 2 O k a t : F e C 6 H 4 ( O H ) 2 H_<5>OH+2H_<2>O_<2><2>O>]>C_<6>H_<4>(OH)_<2>>>>

При взаимодействии более сильных окислителей (хромовая смесь, диоксид марганца в кислой среде) образуется пара-хинон.

Биологическая роль [ править | править код ]

Протеиногенная аминокислота тирозин является структурным производным фенола и может быть рассмотрена как пара-замещённый фенол или α-замещённый пара-крезол. В природе распространены и другие фенольные соединения, в том числе полифенолы. В свободном виде фенол встречается у некоторых микроорганизмов и находится в равновесии с тирозином. Равновесие поддерживает фермент тирозин-фенол-лиаза (КФ 4.1.99.2).

Биологическое значение фенола обычно рассматривается в рамках его воздействия на окружающую среду. Фенол — один из промышленных загрязнителей. Фенол довольно токсичен для животных и человека. Фенол губителен для многих микроорганизмов, поэтому промышленные сточные воды с высоким содержанием фенола плохо поддаются биологической очистке.

Применение [ править | править код ]

По данным на 2006 год мировое потребление фенола имеет следующую структуру:

  • 44 % фенола расходуется на производство бисфенола А, который, в свою очередь, используется для производства поликарбонатов и эпоксидных смол;
  • 30 % фенола расходуется на производство фенолформальдегидных смол;
  • 12 % фенола гидрированием превращается в циклогексанол, используемый для получения искусственных волокон — нейлона и капрона[14] ;
  • в России большое количество фенола используется в нефтепереработке, в частности для селективной очистки масел на технологических установках типа 37/1 и А-37/1. Фенол проявляет высокую селективность и эффективность при удалении из масел смолистых веществ, различных полициклических ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, а также соединений, содержащих серу[15] ;
  • остальной (100-44-30-12) фенол расходуется на другие нужды, в том числе на производство антиоксидантов (ионол), неионогенных ПАВ — полиоксиэтилированных алкилфенолов (неонолы), других фенолов (крезолов), лекарственных препаратов (аспирин), антисептиков (ксероформа) и пестицидов. Раствор 1,4 % фенола применяется в медицине (орасепт) как обезболивающее и антисептическое средство [16] .

Фенол и его производные обусловливают консервирующие свойства коптильного дыма. Также фенол используют в качестве консерванта в вакцинах [17] . В косметологии как химический пилинг (токсично).

  • в скотоводстве: дезинфекция животных растворами фенола и его производных.
  • в косметологии для проведения глубокого пилинга.

Токсические свойства [ править | править код ]

Фенол ядовит. Относится к высокоопасным веществам (Класс опасности II). При вдыхании вызывает нарушение функций нервной системы. Пыль, пары и раствор фенола раздражают слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, кожу, вызывая химические ожоги. Доказательства канцерогенности фенола для людей отсутствуют [18] .

Читайте также:  Общий анализ кала что показывает у детей

Попадая на кожу, фенол очень быстро всасывается даже через неповреждённые участки и уже через несколько минут начинает воздействовать на ткани головного мозга. Сначала возникает кратковременное возбуждение, а потом и паралич дыхательного центра. Даже при воздействии минимальных доз фенола наблюдается чихание, кашель, головная боль, головокружение, бледность, тошнота, упадок сил. Тяжелые случаи отравления характеризуются бессознательным состоянием, синюшностью, затруднением дыхания, нечувствительностью роговицы, скорым, едва ощутимым пульсом, холодным потом, нередко судорогами. Смертельная доза для человека при попадании внутрь 1—10 г, для детей 0,05—0,5 г [23] .

Охрана труда [ править | править код ]

При ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м³ (максимально-разовая) и 0,3 мг/м³ (среднесменная). Порог восприятия запаха фенола у разных людей разный; и он может достигать (среднее значение в группе) 5,8-7,5 мг/м³ [24] . А у отдельных работников он может быть значительно больше среднего значения. По этой причине можно ожидать, что использование широко распространённых фильтрующих СИЗОД в сочетании с «заменой фильтров по появлении запаха под маской» (как это почти всегда рекомендуется в РФ поставщиками) приведёт к чрезмерному воздействию паров фенола на, по крайней мере, часть работников, и причинить вред их здоровью [25] — из-за запоздалой замены противогазных фильтров. Для защиты от фенола следует использовать более эффективные изменение технологии и средства коллективной защиты.

Фенольная катастрофа в Уфе [ править | править код ]

Наглядным примером воздействия фенола на окружающую среду стал случай весной 1990 года в Уфе. В результате техногенной аварии на предприятии ПО «Уфахимпром» произошла утечка большого количества фенола в речку Шугуровка, впадающую в более крупную реку Уфу, являющуюся источником хозяйственно-питьевого водоснабжения города Уфы. Загрязнение воды в районе Южного водозабора превышало ПДК более чем в 100 раз. Опасность загрязнения питьевой воды фенолом проявляется в том, что при очистке вод использовался хлор, который, взаимодействуя с фенолом, образовывал хлорпроизводные (смесь хлорфенолов) — более токсичные вещества (некоторые в 100—250 раз превышают токсичность самого фенола). Население Уфы было оповещено об опасности употребления водопроводной воды для питья. Общая численность населения, потреблявшего питьевую воду, загрязненную фенолом из Южного водозабора Уфы, составила 672 876 человек [26] .

Помогите с ответами
1. Выданную вам водную эмульсию фенола разделите в две
пробирки. К эмульсии в одной пробирке добавьте 2-3 мл воды.
Взболтайте смесь. Растворился ли полностью фенол в воде?
2. Проверьте, изменяется ли растворимость фенола в воде при
нагревании смеси и ее последующем охлаждении.
3. Ко второй порции эмульсии фенола прибавьте несколько
капель раствора щелочи и взболтайте. Что наблюдаете? Объяс-
ните это явление.
4. К полученному в предыдущем опыте раствору прибавьте
немного кислоты (серной или соляной). Объясните причину по-
мутнения раствора. Составьте уравнения этой и предыдущей
реакций.
5. Сполосните пробирку прозрачным раствором фенола и на-
лейте в нее концентрированную бромную воду до появления бе-
лой взвеси. Объясните наблюдаемое явление. Составьте уравне-
ние реакции.
Указание. После опытов с фенолом руки тщательно вымойте.

“>

Похожие статьи