Тип урока: урок изучения нового материала на основе имеющихся знаний
Цель урока: Обобщить, расширить и систематизировать знания и понятия учеников по изученному разделу «Амины». Акцентировать внимание на ключевых понятиях темы «Анилин».
Прогнозируемый результат: Знания будут обобщены и систематизированы с целью.
Задачи урока:
Образовательные:
Проверить знания по изученному разделу, закрепить новый материал, углубить знания по теме; обобщить изученный материал; проверить усвоение материала на основе творческих заданий; формировать умения применять полученные знания на практике при выполнении упражнений и решении задач;
Развивающие:
Способствовать становлению умения оценивать товарища и самого себя развивать умение высказывать свою точку зрения, вести аргументированный разговор, делать выводы на основе анализа; помочь учащимся увидеть результаты своего труда; формировать у учащихся умения выделять главное; развивать познавательную активность и творческие способности.
Воспитательные:
Воспитывать активную жизненную позицию, честность, человеческую порядочность; воспитывать в учениках средствами урока уверенность в своих силах; подвести учащихся к выводу о самоценности человеческих качеств.
Ход урока
I Организационно-мотивационный этап (1 мин)
Цель этапа (ожидаемый результат): мотивировать учащихся на активную работу
Задачи этапа: Настроить учащихся на высокий темп урока
Приветствие учащихся на уроке. Сегодня наш урок будет очень насыщенным, и перед нами будет стоять ряд задач.
Но прежде запишите Д-З Слайд 2 Домашнее задание
(запись в дневник)
1. § 52, § 51повторить.
2. § 52, №4-6 письменно, 1-3 устно
I I Целеполагание (1,5 мин)
Цель: Обобщить знания по пройденному разделу «Амины», приобрести знания по теме урока, уметь сравнивать анилин с другими представителями ароматических и с алифатическими аминами
Задачи: Слайд 3 Задачи на уроке
Вспомнить физические и химические свойства аминов; продолжать формировать умение составлять уравнения реакций, характеризующих свойства аминов; познакомиться с особенностями химических процессов по разделу «Анилин»; продолжать учиться видеть причину течения хим. реакций в зависимости от строения молекулы; оценить свою работу на уроке.
III Основная часть. Изучение нового с опорой на известные факты
Строение аминов и анилина
Изучение нового материала на базе имеющихся знаний
Амины — органические производные , в молекуле которого один, два или все три атома замещены углеводородным остатком.
Соответственно обычно выделяют три типа аминов:
первичный амин метиламин
CH3CH2—NH—CH2CH3
вторичный амин диэтиламин
H3CСH2—N—CH2CH3
третичный амин триэтиламин
Для аминов характерна структурная изомерия:
Изомерия углеродного скелета
Изомерия положения функциональной группы
Первичные, вторичные и третичные амины изомерны друг другу (межклассовая изомерия).
Тренинг по изомерии и номенклатуре аминов
Изучение нового материала
Электронное строение анилина
Амины, в которых аминогруппа связана непосредственно связана с ароматическим кольцом, называются ароматическими аминами.
Простейшим представителем этих соединений является аминобензол, или анилин.
Основной отличительной чертой электронного строения аминов является наличие у атома , входящего в функциональную группу, неподеленной электронной пары. Это приводит к тому, что амины проявляют свойства оснований.
Существуют ионы, которые являются продуктом формального замещения на углеводородный радикал всех атомов водорода в ионе аммония.
Эти ионы входят в состав солей, похожих на соли аммония. Они называются четвертичными солями.
Тренинг по изомерии и номенклатуре ароматических аминов
Изучение физических свойств анилина в сравнении с физическими свойствами аминов
Физические свойства аминов и анилина
Простейшие амины (метиламин, диметиламин, триметил-амин) — газообразные вещества. Остальные низшие амины — жидкости, которые хорошо растворяются в воде. Имеют характерный запах, напоминающий запах аммиака.
Первичные и вторичные амины способны образовывать водородные связи. Это приводит к заметному повышению их температур кипения по сравнению с соединениями, имеющими ту же молекулярную массу, но неспособными образовывать водородные связи.
Анилин — маслянистая жидкость, ограниченно растворимая в воде, кипящая при температуре 184 °С.
Русский химик-органик, академик.
открыл (1842) реакцию восстановления ароматических нитросоединений и получил анилин. Доказал, что амины — основания, способные образовывать соли с различными кислотами. Анилин имеет такое большое промышленное значение, что за одну только реакцию имя этого учёного может быть вписано «золотыми буквами в историю химии.
Химические свойства аминов и анилина
Химические свойства аминов определяются в основном наличием у атома азота неподеленной электронной пары.
1. Амины как основания. Атом азота аминогруппы, подобно атому азота в молекуле аммиака, за счет неподеленной пары электронов может образовывать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму, выступая в роли донора. В связи с этим амины, как и аммиак, способны присоединять катион водорода, т. е. выступать в роли основания.
Как вы уже знаете из курса , реакция аммиака с водой приводит к образованию гидроксид-ионов. Раствор аммиака в воде имеет щелочную реакцию. Растворы аминов в воде также дают щелочную реакцию. А вот анилин является более слабым основанием и с взаимодействует неохотно.
Аммиак, реагируя с кислотами, образует соли аммония. Амины также способны вступать в реакцию с кислотами.
Основные свойства алифатических аминов выражены сильнее, чем у аммиака. Это связано с наличием одного и более донорных алкильных заместителей, положительный индуктивный эффект которых повышает электронную плотность на атоме азота. Повышение электронной плотности превращает азот в более сильного донора пары электронов, что повышает его основные свойства.
Так же и анилин в реакциях с кислотами основные свойства, но они менее выражены, чем у алифатических аминов.
В случае ароматических аминов аминогруппа и бензольное кольцо оказывают существенное влияние друг на друга.
Аминогруппа является ориентантом первого рода. Аминогруппа обладает отрицательным индуктивным эффектом и выраженным положительным мезомерным эффектом. Таким образом, реакции электрофильного замещения (бромирование, нитрование) будут приводить к орто - и пара-замещенным продуктам.
Обратим внимание, что в отличие от бензола, который бромируется только в присутствии катализатора — хлорида железа(III), анилин способен реагировать с бромной водой. Это объясняется тем, что аминогруппа, повышая электронную плотность в бензольном кольце (вспомните аналогичное влияние заместителей в молекулах толуола и фенола), активизирует ароматическую систему в реакциях электрофильного замещения. Кроме того, анилин, в отличие от бензола, немного растворим в воде.
Сопряжение п-системы бензольного кольца с неподеленной электронной парой аминогруппы приводит к тому, что анилин является существенно более слабым основанием, чем алифатические амины.
Особенности реакций полного и неполного окисления аминов и анилина, взаимный переход реакций окисления и восстановления показать.
ЗАПИСЫВАЮТСЯ ВСЕ ПРИМЕРЫ УХР, НАЗЫВАЮТСЯ ПРОДУКТЫ (объяснение ведётся в форме эвристической беседы)
Получение аминов и анилина
1. Получение аминов из галогенопроизводных
СН3СН2Вг + NН3 —> СН3СН2NH2 С6Н5Вг + NН3 —> С6Н5NH2
2. Получение первичных аминов восстановлением нитросоединений — алифатических и ароматических. Восстановителем является водород «в момент выделения», который образуется при взаимодействии, например, цинка со щелочью или железа с соляной кислотой.
Применение аминов и анилина
Амины широко применяются для получения лекарств, полимерных материалов. Анилин — важнейшее соединение данного класса (схема), которое используют для производства анилиновых красителей, лекарств (сульфаниламидных препаратов), полимерных материалов (анилиноформальдегидных смол), взрывчатые вещества, ракетное топливо, пестициды.
«Активные» или «реактивные» красители - лучший выбор из анилиновых красителей, существующих на современном рынке. Эта группа красителей превосходно зарекомендовала себя для тканей из волокон растительного происхождения (хлопок, лён, вискоза, конопля, бамбук, бумага, джут и т. д.).
IV Закрепление изученного материала
1. Укажите число у-связей в молекуле метил-фенил-амина:
а) 6; б) 5; в) 7; г) 4.
2. Какие свойства анилина объясняются влиянием фенильного радикала на аминогруппу:
а) анилин вступает в реакции замещения легче, чем бензол;
б) электронная плотность в ароматическом кольце распределена неравномерно;
в) в отличие от аммиака водный раствор анилина не изменяет окраски лакмуса;
г) как основание анилин слабее, чем аммиак?
3. Напишите графические формулы изомерных аминов с общей молекулярной формулой С4Н11N. Назовите эти вещества.
4. а)Из неорганического сырья получите хлоридфенил аммония.
HC1 + KOH спирт +HI +NH3 +HC1
б) Пропанол-2 → ? → ? → ? → ? → ?
5. Найдите массу 19,6%-ного раствора серной кислоты, способного прореагировать с 11,2 л метиламина (н. у.) с образованием средней соли.
6. Смесь фенола и анилина полностью прореагировала с 480 г. бромной воды с w (Вr2) = 3 %. На нейтрализацию продуктов реакции затратили 36,4 см3 раствора NаОН (w = 10%, р=1,2 г/см3). Определите массовые доли веществ в исходной смеси.
7. На нейтрализацию 30 г смеси бензола, фенола и анилина нужно 49,7 мл 17% НС1 (p = 1,0 г/мл). В реакции такого же количества смеси с бромной водой образуется 99,05 г осадка. Найдите массовые доли компонентов в исходной смеси.
V Оценка деятельности класса. Рефлексия.
Задачи урока: на примере анилиза закрепить знания учащихся о химических свойствах аминов; дать представление об ароматических аминах; показать практическую значимость анилина как важнейшего продукта химической промышленности .
Оборудование: на демонстрационном столе - анилин, вода, фенолфталеин, соляная кислота, раствор щелочи, пробирки.
Анилин изучается с целью конкретизации общего понятия об аминах и как важнейший представитель этого класса соединений.
В связи с этим урок можно провести в форме рассказа с максимальным привлечением учащихся для обсуждения заданий и вопросов:
Назовите гомологические ряды углеводородов и укажите особенности их строения.
Какие вещества относятся к аминам?
Какова формула ароматического амина?
Как доказать, что анилин проявляет основные свойства? Составьте уравнение химической реакции.
Далее внимание учащихся привлекают к реакции взаимодействия анилина с бромом, не останавливаясь на влиянии аминогруппы на бензольное кольцо, а лишь указывая, что особенности строения молекулы анилина обусловливают возможность осуществления этой реакции.
О получении и применении анилина для изготовления красителей, различных фармацевтических препаратов, фотореагентов, взрывчатых веществ, пластических масс и т.д. рассказывает учитель.
На этом уроке, по нашему мнению, целесообразно отметить в рассказе о производстве и применении анилина и токсическое воздействие выбросов как производства, так и побочных продуктов при использовании аминосоединений.
Развернутый план-конспект урока
При изучении данной темы надо закрепить основную идею о развитии органических веществ и причинах, порождающих их многообразие; углубить понятие о ковалентной связи на примерах аминов; расширить знания о водородных связях и амфотерных соединениях .
Приступая к рассмотрению темы, предлагают учащимся вспомнить, какие соединения, содержащие азот, им известны. Учащиеся называют нитробензол, нитроглицерин, тринитроклетчатку. Коротко повторяют сведения о свойствах нитробензола и его получении в лаборатории. При этом составляют на доске уравнение реакции, отмечают ее тип (замещения) и дают название (реакция нитрования). На вопрос, могут ли быть проведены реакции нитрования предельных углеводородов, учащиеся дают утвердительный ответ. После этого записывают уравнения реакций нитрования до пятого гомолога. Учитель отмечает, что впервые эти реакции были проведены русским ученым М.И. Коноваловым в 1886 г. По аналогии с нитробензолом дает названия вновь полученным азотсодержащим веществам - нитрометан, нитроэтан и т.д. Далее коротко учитель знакомит учащихся с физическими свойствами полученных гомологов. Из химических свойств нитросоединений следует подчеркнуть их способность восстанавливаться водородом. Для того, чтобы учащиеся убедились в образовании гомологического ряда новых азотсодержащих веществ и самостоятельно их назвали, составляют уравнения реакций:
СН 3 NО 2 + 3Н 2 2Н 2 О + СН 3 NН 2
С 2 Н 5 NO 2 + 3Н 2 2Н 2 О + С 2 Н 5 NН 2
С 3 Н 7 NO 2 + 3Н 2 2Н 2 О + С 3 Н 7 NН 2 и т.д.
Обращают внимание на образование новой функциональной группы атомов, - NН 2 - аминогруппы. Здесь надо отметить, что аминами их называют по тем радикалам, которые входят в состав молекулы, с прибавлением слова «амин». После этого учащиеся без труда дают названия полученным веществам: метиламин, этиламин и др. Сопоставляя записанные ранее уравнения реакций нитрования с реакциями восстановления, делают вывод о генетической связи между гомологическими рядами органических веществ: углеводороды можно превратить в нитросоединения, а нитросоединения - в амины:
СН 4 + НNО 3 Н 2 О + СН 3 NО 2 ;
СН 3 NО 2 + 3Н 2 2Н 2 О + СН 3 NH 2 .
Эти соединения являются аминами жирного ряда, так как они получены от предельных углеводородов. Затем описывают физические свойства первых представителей ряда аминов. Прежде чем перейти к изучению их химических свойств, обращают внимание на состав функциональной группы. Аминогруппа - остаток от аммиака, в котором один атом водорода замещен на углеводородный радикал. Далее предлагают рассмотреть амины как производные аммиака. Учащиеся отмечают, что в аммиаке могут быть заменены на углеводородные радикалы и два других атома водорода. Тогда в зависимости от числа остатков углеводородов, входящих в молекулу, амины могут быть
СН 3 NH 2 , С 2 Н 5 NH 2
первичные
вторичные
третичные
В природе амины встречаются при разложении белковых соединений; например, в селедочном рассоле содержится метиламин, диметиламин, три-метиламин. Все амины являются производными от аммиака, поэтому они должны обладать и сходством с ним. Этот вопрос учащиеся могут решать самостоятельно (к этому уроку они должны повторить свойства аммиака). Например, один из учащихся записывает в левой части доски уравнения реакций, характеризующих химические свойства аммиака (взаимодействие с водой, с кислотами, горение в токе кислорода). Здесь же демонстрируют эти опыты, особо подчеркивая способность аммиака гореть только в токе кислорода.
Затем проводят подобные опыты с аминами (см. пп. 1.1.3.1.). На основании опытов делают выводы о свойствах аминов.
В отличие от аммиака амины горят на воздухе. Делают вывод: амины по химическим, свойствам сходны с аммиаком, но в отличие от него горят на воздухе. Это свойство привело ученого Вюрца к открытию аминов в 1848 г. Во время объяснений в правой части доски параллельно со свойствами аммиака записывают уравнения реакций с аминами. В результате сопоставления свойств аммиака и аминов учащиеся убеждаются, что среди органических веществ существуют вещества со свойствами оснований органические основания. Объясняют это, исходя из электронного строения, рассматривая на примере образования иона аммония. Напоминают, что у атома азота из пяти валентных электронов три неспаренных идут на образование ковалентных связей с атомами водорода, образуя молекулу аммиака, а два спаренных электрона остаются необобщенными, свободными. За счет их у атома азота устанавливается ковалентная связь с ионом (протоном) водорода воды или кислоты. При этом в первом случае освобождаются ионы гидроксила, которые определяют свойства оснований, во втором - ионы кислотного остатка. Рассматривают электронное строение аминов:
Особое внимание обращают на неподеленную электронную пару азота, которая, так же как и в аммиаке, идет на образование ковалентной связи с протоном водорода. При этом образуется органическое соединение со свойствами оснований (1) или соли (2), если протон (ион) водорода был от кислоты:
Формула соли может быть записана и по-иному:
СН 3. NH 2. НС1
Хлористоводородный метиламин
Учащимся известно, что свойства веществ определяются их строением. Сравнивая электронное строение гидрооксида аммония и метиламмония. они могут установить, какие вещества - амины или аммиак - являются более сильными основаниями.
Целесообразно напомнить, что метальный радикал способен оттеснять от себя электронную плотность. Тогда на азоте возникает повышенная электронная плотность и он прочнее будет удерживать протон водорода в молекуле. Ион гидроксила освобождается, концентрация его в растворе увеличивается, поэтому амины жирного ряда и являются более сильными основаниями, чем аммиак. Для закрепления материала учитель предлагает вопрос: усиление или ослабление основных свойств ожидается у диметиламина и триметиламина? Учащиеся знают, что радикал способен оттеснять от себя электронную плотность, поэтому они самостоятельно делают вывод, что двух- и трехзамещенные амины по сравнению с однозамещенными должны быть более сильными основаниями. Два радикала в большей степени увеличат электронную плотность на азоте, и, следовательно, азот сильнее будет удерживать ион водорода, а гидроксильные ионы станут поступать в раствор, т.е. сила основных свойств аминов зависит от величины отрицательного заряда на атоме азота: чем он больше, тем больше сила оснований. Казалось бы, третичный амин должен быть самым сильным основанием, но эксперимент показывает обратное. Видимо, три метальных радикала экранируют неподеленную пару электронов азота, мешают свободному присоединению ионов водорода, а, следовательно, в раствор мало поступает ионов гидроксила, поэтому среда слабоосновная.
Для того чтобы учащиеся лучше усвоили генетическую связь между классами органических веществ, разбирают образование ароматических аминов от «родоначальника» всех ароматических углеводородов - бензола через нитросоединения. Прежде всего, коротко напоминают способы получения аминов жирного ряда от предельных углеводородов, затем предлагают вспомнить свойства изученного ранее бензола и объяснить их, исходя из электронного строения бензола. Для этого желательно вывесить таблицу электронного строения бензола, подготовить модель его молекулы. Таким образом, учащиеся сами «протянут ниточку» от бензола к фениламину через нитробензол и без труда запишут соответствующие уравнения реакций.
Здесь же демонстрируют опыт получения нитробензола в колбе с обратным холодильником. На доске записывают уравнение соответствующей реакции. Затем проводят опыт восстановления полученного нитробензола в анилин. Во время выполнения этого опыта сообщают учащимся о реакции Н.Н. Зинина и ее значении для народного хозяйства.
Затем демонстрируют чистый анилин (если он есть в школе), рассказывая о его токсичности и об осторожном обращении с ним. Демонстрируют некоторые физические свойства: агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде.
Затем переходят к изучению химических свойств анилина. По аналогии с аминами жирного ряда предполагают наличие у анилина основных свойств. Для этого в стакан, в котором проверяли растворимость анилина в воде, приливают несколько капель фенолфталеина. Окраска раствора не меняется. Проверяют взаимодействие анилина с концентрированными соляной и серной кислотами. После охлаждения смеси учащиеся наблюдают кристаллизацию солей, следовательно, анилин проявляет свойства оснований, не слабее, чем амины жирного ряда. В ходе обсуждения этих опытов составляют уравнения реакций, дают названия образующимся веществам.
Далее демонстрируют взаимодействие солей анилина со щелочью (проводим аналогию с солями аммония). Здесь попутно ставят вопрос: в виде каких соединений амины жирного ряда находятся в селедочном рассоле, если он взаимодействует со щелочью с образованием аминов? (Как правило, учащиеся отвечают: в виде солей). Проверяют растворимость их в воде и взаимодействие солей анилина с окислителями, например с двухромовокислым калием. Этой реакцией обнаруживают вещества, разнообразные по окраске. Сообщают учащимся, что на свойствах анилина основано производство мно-гочисленных анилиновых красителей (в том числе и такого ценного, как синтетическое индиго), лекарственных веществ, пластических масс. В заключение демонстрируют опыт взаимодействия анилина с хлорной известью. Отмечают, что эта реакция является характерной на анилин. Для проверки предлагают обнаружить анилин в смеси веществ, полученных при постановке опыта восстановления нитробензола металлами. Учащиеся еще раз убеждаются в существовании генетической связи между классами. Для закрепления изученного предлагают составить уравнения реакций, подтверждающие возможность осуществления следующих превращений:
Учащиеся на опыте увидят, что основные свойства анилина по сравнению с аминами предельного ряда ослаблены. Объясняется это влиянием ароматического радикала фенила С 6 Н 5 . Для пояснения вновь расссматривваем электронное строение бензола. Учащиеся вспоминают, что подвижное -электронное облако бензольного ядра образовано шестью электронами (хорошо иметь модель молекулы или хороший рисунок молекулы бензола). Необходимо подчеркнуть, что в бензольном ядре вместо одного атома водорода стоит аминогруппа, нарисовать электронное строение молекулы амина и еще раз обратить внимание на свободную неподеленную пару электронов атома азота в аминогруппе, которая вступает во взаимодействие с -электронами бензольного кольца. Вследствие этого на азоте электронная плотность уменьшается, свободная пара электронов с меньшей силой удерживает протон водорода и в раствор поступает мало гидроксильных ионов. Все это определяет более слабые основные свойства анилина, что наблюдалось при реакции его с индикаторами.
Неподеленная пара электронов азота аминогруппы, вступая во взаимодействие с -электронами бензольного ядра, смещает электронную плотность в орто- и пара-положения, делая ядро бензола в этих местах химически более активным. Это легко подтверждается опытом взаимодействия анилина с бромной водой, который тут же показывают:
В заключение следует обратить внимание учащихся на существующую в природе связь между веществами, на их развитие от простого к сложному.
Билет№19
Задача. Вычислить объем углекислого газа, полученного при сгорании 8 грамм метана.
1. Окислительно – восстановительные реакции (на примере взаимодействия алюминия с оксидами некоторых металлов, концентрированной серной кислоты с медью).
Окислительно-восстановительные реакции (разобрать на примерах взаимодействия алюминия с оксидом железа (III), азотной кислоты с медью).
К окислительно-восстановительным реакциям могут быть отнесены химические реак-ции следующих типов.
Реакции замещения (вытеснения)
Примером реакций этого типа может служить реакция между оксидом железа (III) и алюминием. В этой реакции алюминий вытесняет железо из раствора, причем сам алюминий окисляется, а железо восстанавливается.
Приведем еще два примера:
В этой реакции хлор вытесняет бром из раствора (хлор окисляется, бром восстанавливается), содержащего ионы брома.
Реакции металла с кислотами
Эти реакции, в сущности, тоже представляют собой реакции замещения. В качестве примера приведем реакцию между медью и азотной кислотой. Медь вытесняет водород из кислоты. При этом происходит окисление меди, которая превращается в гидратированный катион, а содержащиеся в растворе кислоты гидратированные протоны азота восстанавливаются, образуя оксид азота.
Реакции металлов с водой
Эти реакции тоже принадлежат к типу реакций замещения. Они сопровождаются вытеснением из воды водорода в газообразном состоянии. В качестве примера приведем реакцию между металлическим натрием и водой:
Реакции металлов с неметаллами
Эти реакции могут быть отнесены к реакциям синтеза. В качестве примера приведем образование хлорида натрия в результате сгорания натрия в атмосфере хлора
2. Анилин – представитель аминов, химическое строение и свойства.
Основные свойства анилина: а) ароматический амин – анилин имеет большое практическое значение; б) анилин C6H5NH2 – это бесцветная жидкость, которая плохо растворяется в воде; в) имеет светло-коричневую окраску при частичном окислении на воздухе; г) анилин сильно ядовит. Основные свойства у анилина проявляются слабее, чем у аммиака и аминов предельного ряда. 1. Анилин не изменяет окраски лакмуса, но при взаимодействии с кислотами образует соли. 2. Если к анилину прилить концентрированную соляную кислоту, то происходит экзотермическая реакция и после охлаждения смеси можно наблюдать образование кристаллов соли: +Cl-– хлорид фениламмония. 3. Если на раствор хлорида фениламмония подействовать раствором щелочи, то снова выделится анилин: [С6Н5NН3]++ Сl-+ Nа++ ОН-? Н2О + С6Н5NН2 + Nа++ СI-. Здесь выражено влияние ароматического радикала фенила – С6Н5. 4. В анилине C6H5NH2 бензольное ядро смещает к себе неподеленную электронную пару азота аминогруппы. При этом электронная плотность на азоте уменьшается и он слабее связывает ион водорода, а это значит, что свойства вещества как основания проявляются в меньшей степени. 5. Аминогруппа влияет на бензольное ядро. 6. Бром в водном растворе не реагирует с бензолом. Способы применения анилина: 1) анилин– один из важнейших продуктов химической промышленности; 2) он является исходным веществом для получения многочисленных анилиновых красителей; 3) анилин используется при получении лекарственных веществ, например сульфаниламидных препаратов, взрывчатых веществ, высокомолекулярных соединений и т. д. Открытие профессором Казанского университета Н.Н. Зининым (1842 г.) доступного способа получения анилина имело большое значение для развития химии и химической промышленности. 1. Промышленность органического синтеза началась с производства красителей. 2. Широкое развитие этого производства стало возможным на основе использования реакции получения анилина, известной сейчас в химии под названием реакции Зинина. Особенности реакции Зинина: 1) эта реакция заключается в восстановлении нитробензола и выражается уравнением: С6Н5-NO2 + 6Н? С6Н5-NН2 + 2Н2О; 2) распространенным промышленным способом получения анилина является восстановление нитробензола металлами, например железом (чугунными стружками), в кислой среде; 3) восстановление нитросоединений соответствующего строения – это общий способ получения аминов.
Вопрос 1.Амины. Их строение и свойства. Получение анилина и применение.
Ответ. Амины-производные аммиака, в молекуле которого атомы водорода (частично или полностью) замещены углеводородными радикалами.
В зависимости от числа радикалов различают амины первичные (с одним радикалом), вторичные (с двумя) и третичные (с тремя).
R-N-H, R 1 -N-R 2 , R 1 -N-R 2 ,
первичный амин вторичный амин третичный амин
Названия аминов производят от названия радикалов, входящих в их молекулы, добавляя окончание –амин˸
CH 3 NH 2 , CH 3 -NH-CH 3 ,
метиламин диметиламин
CH 3 -CH 2 -N-CH 2 -CH 2 -CH 3 .
метилэтилпропиламин
Физические свойства
Простейшие амины – газы, имеющие запах аммиака. Средние амины – жидкости со слабым запахом рыбы, хорошо растворимые в воде. Высшие амины – твёрдые вещества без запаха. В воде нерастворимы.
Химические свойства
Свойства, сходные со свойствами аммиака
Сходства свойств аминов и аммиака объясняется их электронным строением. Молекулы аммиака и аминов содержат атомы азота, имеющий свободную не поделенную пару электронов (точками указаны электроны атома азота)˸
x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣
x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣
а) Взаимодействие с водой (образуется основание, раствор имеет щелочную реакцию)˸
CH 3 NH 2 + HOH = + OH - .
гидроксид метиламмония
(слабое основание)
б) Взаимодействие с кислотами (амины обладают основными свойствами˸ они присоединяют протон H +)˸
CH 3 NH 2 + HCI = [ CH 3 NH 3 ]CI.
хлорид метиламмония
Особые свойства˸
1.Окисление (горение на воздухе)˸
4CH 3 NH 2 + 9O 2 = 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O.
2.Бромирование˸
C 6 H 5 NH 2 + 3Br 2 = C 6 H 2 Br 3 NH 2 ↓ + 3HBr.
2,4,6 - триброманилин
3.Присоединение алкилгалогенидов˸
C 6 H 5 NH 2 + C 2 H 5 CI = + CI - .
Получение анилина
Получение анилина C 6 H 5 NH 2 – восстановление нитросоединения до амина (реакция Зинина,1842 г.)˸
C 6 H 5 NH 2 + 3(NH 4) 2 S = C 6 H 5 NH 2 + 3S+ 6NH 3 + 2H 2 O.
Современный метод˸
Fe + 2HCI = FeCI 2 + 2H,
атомарный
C 6 H 5 NO 2 + 6H = C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O.
Наиболее перспективен контактный способ - пропускание смеси паров нитробензола и водорода над катализатором˸
C 6 H 5 NO 2 + 3H 2 ═ C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O.
Восстановители˸ (NH 4) 2 S,H 2 , Fe (в виде чугунных стружек) в присутствии HCI.
Применение анилина˸
1.Как сырье в производстве анилиновых красителей.
2.В фармацевтической отрасли промышленности (для получения сульфаниламидных препаратов).
3.В производстве анилинформальдегидных смол.
4. В производстве взрывчатых веществ.
Вопрос 1.Амины. Их строение и свойства. Получение анилина и применение. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Вопрос 1.Амины. Их строение и свойства. Получение анилина и применение." 2015, 2017-2018.
Тема 5. НИТРОГЕНОСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Урок 51
Тема урока. Анилин, его состав, строение молекулы, физические свойства. Химические свойства анилина: взаимодействие с неорганическими кислотами, бромной водой.
Взаимное влияние атомов в молекуле анилина. Получение анилина
Цели урока: ознакомить учащихся с анилином как представителем нитросоединений, его физическими свойствами; дать представление о строении молекулы анилина; рассмотреть химические свойства анилина, способы его получения и применения.
Тип урока: комбинированный урок усвоения знаний, умений и навыков и творческому применению их на практике.
Формы работы: рассказ учителя, эвристическая беседа, лабораторная работа.
Демонстрация 1. Взаимодействие анилина с хлоридной кислотой.
Демонстрация 2. Взаимодействие анилина с бромной водой.
Оборудование: схема строения молекулы анилина.
1. Почему амины называют органическими основаниями?
Три ученика у доски, остальные в тетрадях выполняют задание.
2. Составьте уравнения реакций взаимодействия:
а) метиламина с серной кислотой;
б) диметиламина с нітратною кислотой;
в) метилетиламіну с хлоридной кислотой.
3. Одержте этиламин:
а) из соответствующего нитросоединения;
б) из соответствующего спирта;
в) с етиламоній хлорида.
4. Как классифицируются амины по типу углеводородного радикала?
III. Изучение нового материала
1. История открытия анилина
Анилин (феніламін) - органическое соединение с формулой C 6 H 5 NH 2 , простейший ароматический амин. представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом, немного тяжелее воды и плохо в ней растворимый, хорошо растворяется в органических растворителях. На воздухе анилин быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит.
Впервые анилин получил в 1826 г. в процессе перегонки индиго с известью немецкий химик, который дал ему название «кристалін». 1834 г. Ф. Рунге обнаружил анилин в каменноугольной смоле и назвал «кіанолом». 1841. Ю. Ф. Фрішце получил анилин в результате нагрева индиго с раствором КОН и назвал его «анилином». 1842 г. анилин получил М. М. Зинин путем восстановления нітробензену (NH 4)2SO 3 и назвал его «бензидамом». 1843. А. В. Гофман установил идентичность всех перечисленных соединений. Слово «анилин» происходит от названия одного из растений, содержащих индиго - Indigofera anil (современное международное название растения - Indigofera suffruticosa ).
Анилин - простейший ароматический амин. Амины являются более слабыми основаниями, чем аммиак, так как неразделенная электронная пара атома Азота смещается в сторону бензольного кольца, сочетаясь с р-электронами бензольного ядра.
Уменьшение электронной плотности на атоме Азота приводит к снижению способности відщеплювати протоны от слабых кислот. Поэтому анилин - слабее основание, чем алифатические амины и аммиак, взаимодействует только с сильными кислотами (HCl , H 2SO 4), а его водный раствор не окрашивает лакмус в синий цвет.
2. Получение анилина
♦ Предложите способы получения анилина.
Восстановление нитросоединений обычно используют для получения первичных аминов ароматического ряда (реакция Зинина).
Атомарный водород образуется в момент выделения в результате реакции цинка (или алюминия) с кислотой или щелочью.
Изначально анилин получали путем восстановления нітробензену молекулярным водородом; практический выход анилина не превышал 15 %. 1842 г. профессор Казанского университета Н. М. Зинин разработал более рациональный способ получения анилина восстановлением нітробензену (реакция Зинина):
В процессе взаимодействия концентрированной соляной кислоты с железом выделяется атомарный водород, более химически активный по сравнению с молекулярным.
3. Химические свойства анилина
Анилин - слабое основание. С сильными кислотами анилин способен образовывать соли.
Демонстрация 1. Взаимодействие анилина с хлоридной кислотой
Приготовим смесь анилина с водой. Добавим к смеси хлоридную кислоту. Происходит растворение анилина. В растворе образуется феніламоній хлорид, или солянокислый анилин.
Задача 1. Запишите уравнения взаимодействия анилина с серной кислотой.
Аминогруппа влияет на бензольне кольцо, вызывая увеличение подвижности атомов Водорода по сравнению с бензеном, причем, вследствие сопряжения неподеленной электронной пары с п-электронной ароматической системой, увеличивается электронная плотность в орто - и пара-положениях.
В процессе нитрования и бромирования анилин легко образует 2,4,6-трехзамещенные продукты реакции. Например, анилин энергично реагирует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-триброманіліну. Эта реакция используется для качественного и количественного определения анилина:
Демонстрация 2. Взаимодействие анилина с бромной водой, Анилин легко окисляется. На воздухе анилин буреет, вследствие действия других окислителей образует вещества разнообразной окраски. С хлорной известью CaOCl 2 дает характерное фиолетовое окрашивание. Это одна из самых чувствительных качественных реакций на анилин.
*Практическое значение имеет реакция анилина с нітритною кислотой при пониженной температуре (около 0 °С). В результате этой реакции (реакции діазотування) образуются соли диазония, которые используются в синтезе нітробарвників и ряда других соединений.
При более высокой температуре реакция происходит с выделением азота, а анилин превращается в фенол:
4. Применение анилина. Вредное воздействие на человека
1) Основная область применения анилина - синтез красителей и лекарственных средств.
Промышленное производство фиолетового красителя мовеїну на базе анилина началось в 1856 г. Путем окисления анилина хромовой смесью (K 2Cr 2O 7 + H 2SO 4) получают «анилиновый черный - краситель для ткани.
Сейчас подавляющая часть (85 %) производимого в мире анилина используется для производства метилдіізоціанатів, что в дальнейшем применяются для производства полиуретанов. Анилин также используется при производстве искусственных каучуков (9 %), гербицидов (2 %) и красителей (2 %).
Итак, анилин применяется преимущественно как полупродукт в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты), но учитывая ожидаемый рост объемов производства полиуретанов возможно значительное изменение картины потребителей в среднесрочной перспективе.
2) Анилин влияет на центральную нервную систему, вызывает кислородное голодание организма за счет образования в крови метгемоглобина, гемолиза и дегенеративных изменений эритроцитов. В организм анилин попадает во время дыхания, в виде паров, а также через кожу и слизистые оболочки. Всасывание через кожу усиливается в случае нагрева воздуха или употребление алкоголя.
В случае легкого отравлении анилином наблюдаются слабость, головокружение, головная боль, синюшность губ, ушных раковин и ногтей. В случае отравлений средней тяжести также наблюдаются тошнота, рвота, иногда шатание во время ходьбы, учащение пульса. Тяжелые случаи отравления являются крайне редкими.
В случае хронического отравления анилином (анілізм) возникают токсический гепатит, а также нервно-психические расстройства, расстройства сна, ухудшение памяти.
В случае отравления анилином необходимо прежде всего вывести пострадавшего из очага отравления, обмыть теплой (но не горячей!) водой. Также необходимо вдыхание кислорода с карбогеном. Кроме этого, применяют кровопускание, введение антидотов (метиленовая синь), сердечно-сосудистых средств. Следует обеспечить пострадавшему покой.
IV. Подведение итогов урока
Подводим итоги урока, оценивает работу учащихся на уроке.
V. Домашнее задание
Проработать материал параграфа, ответить на вопросы к нему, выполнить упражнения.
Творческое задание: найти информацию по теме «Влияние анилина на окружающую среду».