A benzol szerkezetének modern nézőpontja: lapos molekula, melynek szénatomjai sp 2 hibridizációs állapotban vannak és szabályos hatszöggé egyesülnek.

Egy benzolmolekula képe:

Aromás- a gerjesztetlen állapot szokatlanul alacsony energiája, amelyet a π-elektronok delokalizációja okoz.

Aromás- olyan fogalom, amely a konjugált kötésrendszerrel ciklikus struktúrák szerkezeti, energetikai tulajdonságainak és reaktivitásának jellemzőinek összességét jellemzi

Az aromásság jelei Bármely vegyület aromás, ha rendelkezik: a) lapos zárt ciklussal; b) konjugált π-elektron rendszer, amely a ciklus összes atomját lefedi; c) ha a konjugációban részt vevő elektronok száma megfelel a Hückel-képletnek (4n + 2., ahol n a ciklusok száma).

izoméria

Elnevezéstan

orto-, meta-és pár- helyettesítve:

Fizikai tulajdonságok

Minden aromás vegyületnek szaga van. benzol, toluol, xilol, etilbenzol,

kumol, sztirol - folyadékok, naftalin, antracén - szilárd anyagok.

26. A benzol sorozat aromás szénhidrogénei. Elnevezéstan. Izomerizmus. Módszerek benzol és homológjainak előállítására: kőszénkátrányból, paraffinok aromatizálása és dehidrociklizálása, Wurtz-Fittig reakció szerint, Friedel-Crafts alkilezés olefinekkel, alkilhalogenidekkel, alkoholokkal, benzoesav sóiból, alkinek trimerizálása.

Az arének (aromás szénhidrogének) olyan ciklikus vegyületek, amelyek molekulái egy vagy több benzolmagot tartalmaznak. A benzol C6H6 tapasztalati képlete

izoméria

A di-, tri- és tetraszubsztituált aromás szénhidrogénekre jellemző a szubsztituens helyzetének izomériája és az oldalsó alkillánc izomériája.

A mono-, penta- és hexa-szubsztituált arének nem tartalmaznak izomereket, amelyek a gyűrűben lévő szubsztituens helyzetéhez kapcsolódnak.

Elnevezéstan

A benzolszármazékokat helyettesített benzoloknak nevezzük. Sokuk esetében vagy triviális neveket használnak, vagy a szubsztituenst egy előtag jelzi a „benzol” szó előtt. A monoszubsztituált benzolok esetében a nevek nem tartalmaznak számokat, mivel a benzolmolekula mind a hat szénatomja ekvivalens, szubsztituensenként csak egy monoszubsztituált benzol lehetséges.

Ha a benzolmolekulában két szubsztituens van, akkor három különböző diszubsztituált benzol lehet. Ennek megfelelően nevezik el őket orto-, meta-és pár- helyettesítve:

Ha három vagy több szubsztituens van a benzolban, akkor a gyűrűben elfoglalt helyzetüket csak számokkal kell jelezni. A szubsztituensek nevei minden esetben a „benzol” szó előtt szerepelnek ábécé sorrendben. A névből az 1-es szám elhagyható, a helyettesítő, amelytől a visszaszámlálás kezdődik, ebben az esetben a névalapban szerepel:

Nyugta:

1. Kőszénkátrány feldolgozás, olajlepárlás, száraz desztilláció

faipari.

2. Az olaj aromatizálása.

3. Hexán és heptán dehidrociklizálása.

C6H14 → C6H6 + 4H2

C7H16 → C6H5-CH3 + 4H2

4. Wurtz-Fittig:

Alkilezés Friedel-Crafts szerint. A reakció két lehetséges mechanizmusa elfogadott. Az első esetben az elektrofil részecske egy karbokation, amely halogén-alkán és alumínium-klorid (Lewis-sav) kölcsönhatása eredményeként képződik:

A második esetben feltételezhető, hogy az AlCl 3 alkil-halogeniddel alkotott poláris komplexének alkilcsoportja szolgál elektrofilként.

A benzol alkilezése (Friedel-Crafts reakció)

C 6 H 6 + C 2 H 5 Cl → C 6 H 5 - C 2 H 5 + HCl

27.Elektrofil szubsztitúció az aromás sorozatban (nitrálás, szulfonálás, halogénezés, alkilezés és Friedel-Crafts acilezés). A - és -komplexumok fogalma. Az elektrofil szubsztitúciós reakciók mechanizmusa

A reakciók első csoportja a szubsztitúciós reakciók. Azt mondtuk, hogy az arének nem tartalmaznak többszörös kötést a molekulaszerkezetben, hanem egy hat elektronból álló konjugált rendszert tartalmaznak, ami nagyon stabil és további erőt ad a benzolgyűrűnek. Ezért a kémiai reakciókban mindenekelőtt a hidrogénatomok helyettesítése történik, és nem a benzolgyűrű megsemmisülése.

Szubsztitúciós reakciókkal már találkoztunk az alkánokról beszélve, de náluk ezek a reakciók gyökös mechanizmus szerint zajlottak le, az arénekre pedig a szubsztitúciós reakciók ionos mechanizmusa a jellemző.

Első kémiai tulajdonság - halogénezés. Hidrogénatom helyettesítése halogénatommal - klórral vagy brómmal.

A reakció hevítéssel és mindig katalizátor részvételével megy végbe. Klór esetében ez lehet alumínium-klorid vagy vas-klorid három. A katalizátor polarizálja a halogén molekulát, ami heterolitikus kötésszakadást és ionokat eredményez.

A pozitív töltésű kloridion reakcióba lép a benzollal.

Ha a reakció brómmal megy végbe, akkor a vas-tribromid vagy az alumínium-bromid katalizátorként működik.

Fontos megjegyezni, hogy a reakció molekuláris brómmal megy végbe, nem pedig brómos vízzel. A benzol nem lép reakcióba brómos vízzel.

A benzolhomológok halogénezésének megvannak a maga sajátosságai. A toluol molekulában a metilcsoport elősegíti a szubsztitúciót a gyűrűben, a reakcióképesség megnő, és a reakció enyhébb körülmények között, azaz már szobahőmérsékleten megy végbe.

Fontos megjegyezni, hogy a szubsztitúció mindig orto és para helyzetben történik, így izomerek keverékét kapjuk.

Második tulajdonság - benzol nitrálása, nitrocsoport bevitele a benzolgyűrűbe.

Nehéz, sárgás, keserű mandula illatú folyadék képződik - nitrobenzol, így a reakció minőségi lehet a benzol esetében. A nitráláshoz tömény salétromsav és kénsav nitráló keverékét használják. A reakciót melegítéssel hajtjuk végre.

Hadd emlékeztesselek arra, hogy az alkánok nitrálásához a Konovalov-reakcióban híg salétromsavat használtak kénsav hozzáadása nélkül.

A toluol nitrálásakor, valamint a halogénezés során orto- és para-izomerek keveréke képződik.

Harmadik tulajdonság - a benzol alkilezése halogén-alkánokkal.

Ez a reakció lehetővé teszi szénhidrogén gyök bejutását a benzolgyűrűbe, és a benzolhomológok előállításának módszerének tekinthető. Katalizátorként alumínium-kloridot használnak, amely elősegíti a halogén-alkán molekula ionokká való bomlását. Fűtést is igényel.

Negyedik tulajdonság - a benzol alkénekkel történő alkilezése.

Ily módon például kumolt vagy etil-benzolt nyerhetünk. A katalizátor alumínium-klorid.

2. A benzol hozzáadásának reakciói

A reakciók második csoportja az addíciós reakciók. Azt mondtuk, hogy ezek a reakciók nem jellemzőek, de igen zord körülmények között a pi-elektronfelhő pusztulása és hat szigma kötés kialakulásával lehetségesek.

Ötödik tulajdonság az általános listán - hidrogénezés, hidrogén hozzáadása.

Hőmérséklet, nyomás, katalizátor nikkel vagy platina. A toluol ugyanúgy képes reagálni.

hatodik tulajdonság - klórozás. Felhívjuk figyelmét, hogy kifejezetten a klórral való kölcsönhatásról beszélünk, mivel a bróm nem lép be ebbe a reakcióba.

A reakció kemény ultraibolya besugárzás mellett megy végbe. Szilárd anyag, hexaklór-ciklohexán képződik, amely a hexaklórán másik neve.

Fontos megjegyezni, hogy a benzol esetében nem lehetséges hidrogén-halogenidek addíciós reakciói (hidrohalogénezés) és víz hozzáadása (hidratálás).

3. Szubsztitúció a benzolhomológok oldalláncában

A reakciók harmadik csoportja csak a benzolhomológokat érinti – ez az oldallánc helyettesítése.

hetedik az általános listán szereplő tulajdonság a halogénezés az oldallánc alfa-szénatomján.

A reakció hevítéskor vagy besugárzáskor megy végbe, és mindig csak az alfa-szénnél. Ahogy a halogénezés folytatódik, a második halogénatom visszatér alfa-helyzetbe.

4. A benzolhomológok oxidációja

A reakciók negyedik csoportja az oxidáció.

A benzolgyűrű túl erős, ezért benzol nem oxidálódik kálium-permanganát - nem színezi el az oldatát. Ezt nagyon fontos megjegyezni.

Másrészt a benzolhomológokat melegítéskor megsavanyított kálium-permanganát-oldattal oxidálják. És ez a nyolcadik kémiai tulajdonság.

Kiderül, hogy benzoesav. Az oldat elszíneződése figyelhető meg. Ilyenkor akármilyen hosszú is a szubsztituens szénlánca, az mindig az első szénatom után megszakad, és az alfa atom benzoesav képződésével karboxilcsoporttá oxidálódik. A molekula többi része a megfelelő savvá, vagy ha csak egy szénatom, akkor szén-dioxiddá oxidálódik.

Ha a benzolhomológ egynél több szénhidrogén szubsztituenst tartalmaz az aromás gyűrűn, akkor az oxidáció ugyanazon szabályok szerint megy végbe - az alfa-helyzetben lévő szén oxidálódik.

Ebben a példában egy kétbázisú aromás savat kapunk, amelyet ftálsavnak nevezünk.

Különleges módon megjegyzem a kumén, az izopropil-benzol oxidációját légköri oxigénnel kénsav jelenlétében.

Ez az úgynevezett kumén módszer a fenol előállítására. Általában ezzel a reakcióval kell foglalkozni a fenoltermeléssel kapcsolatos kérdésekben. Ez az ipari módszer.

kilencedik tulajdonság - égés, teljes oxidáció oxigénnel. A benzol és homológjai szén-dioxiddá és vízzé égnek.

Írjuk fel a benzol égésének egyenletét általános formában.

A tömegmegmaradás törvénye szerint a bal oldalon annyi atom legyen, ahány atom van a jobb oldalon. Mert végül is a kémiai reakciókban az atomok nem mennek sehova, hanem egyszerűen megváltozik a köztük lévő kötések sorrendje. Tehát annyi szén-dioxid molekula lesz, ahány szénatom egy arénmolekulában, mivel a molekula egy szénatomot tartalmaz. Ez n CO 2 molekula. Feleannyi vízmolekula lesz, mint hidrogénatom, azaz (2n-6) / 2, ami n-3-at jelent.

A bal és a jobb oldalon ugyanannyi oxigénatom található. A jobb oldalon 2n van a szén-dioxidból, mert minden molekulában két oxigénatom van, plusz n-3 vízből, összesen 3n-3. A bal oldalon ugyanannyi oxigénatom található - 3n-3, ami azt jelenti, hogy feleannyi molekula van, mivel a molekula két atomot tartalmaz. Azaz (3n-3)/2 oxigénmolekula.

Így összeállítottuk a benzolhomológok égésének egyenletét általános formában.

Kémiai szerkezet

A benzolmolekulában lévő szénatomok szabályos lapos hatszöget alkotnak, bár az általában megnyúlt.

A benzolmolekula szerkezetét végül az acetilénből való képződésének reakciója igazolta. A szerkezeti képlet három egyszeres és három kettős váltakozó szén-szén kötést mutat. De egy ilyen kép nem közvetíti a molekula valódi szerkezetét. Valójában a benzol szén-szén kötései egyenértékűek, és tulajdonságaik nem hasonlítanak sem az egyszeres, sem a kettős kötésekhez. Ezeket a tulajdonságokat a benzolmolekula elektronszerkezete magyarázza.

A benzol elektronikus szerkezete

A benzolmolekulában minden szénatom sp 2 hibridizációs állapotban van. Három y-kötéssel kapcsolódik két szomszédos szénatomhoz és egy hidrogénatomhoz. Ennek eredményeként lapos hatszög képződik: mind a hat szénatom és az összes C--C és C-H y-kötés ugyanabban a síkban található. A negyedik elektron (p-elektron) elektronfelhője, amely nem vesz részt a hibridizációban, súlyzó alakú, és merőleges a benzolgyűrű síkjára. Az ilyen szomszédos szénatomokból álló p-elektronfelhők a gyűrű síkja felett és alatt átfedik egymást. Ennek eredményeként hat p-elektron közös elektronfelhőt és egyetlen kémiai kötést alkot az összes szénatom számára. A nagy elektronsík két tartománya az y-kötéssík két oldalán helyezkedik el.

A p-elektronfelhő a szénatomok közötti távolság csökkenését okozza. A benzolmolekulában ezek azonosak és 0,14 nm-rel egyenlők. Egyszeres és kettős kötés esetén ezek a távolságok 0,154, illetve 0,134 nm lennének. Ez azt jelenti, hogy a benzolmolekulában nincsenek egyszeres és kettős kötések. A benzolmolekula azonos síkban elhelyezkedő, azonos CH-csoportok stabil hattagú ciklusa. A benzolban a szénatomok közötti összes kötés egyenértékű, ami meghatározza a benzolmag jellemző tulajdonságait. Ezt a legpontosabban a benzol szerkezeti képlete tükrözi egy szabályos hatszög formájában, amelynek belsejében egy kör van (I). (A kör a szénatomok közötti kötések egyenértékűségét szimbolizálja.) Azonban gyakran használják a Kekule-képletet, amely kettős kötéseket (II) jelöl.

Az óra típusa: lecke új anyag tanulása.

Az óra típusa: problémaelőadás.

Az óra fő didaktikai célja: elérje, hogy minden tanuló megértse az oktatási anyag tartalmát.

Az óra tanulási céljai:

• a szénhidrogénekkel kapcsolatos ismeretek elmélyítése;
• a benzol példáján keresztül megismertetni a tanulókkal az erre a vegyületcsoportra jellemző új típusú kémiai kötést; adja meg az aromásság fogalmát;

Az óra fejlesztési céljai:

• fejleszteni a tanulókban a fő, lényeges kiemelésének képességét az oktatási anyagban, az összehasonlítást, általánosítást és rendszerezést, az ok-okozati összefüggések megállapítását;
• elősegíti az egyén akarati és érzelmi tulajdonságainak fejlődését;
• kiemelt figyelmet fordítanak a tanulók tantárgy iránti érdeklődésének és beszédének fejlesztésére.

Az óra nevelési céljai: hozzájárulnak a világnézeti elképzelések kialakulásához:

• a világ anyagisága;
• a megismerési folyamat folytonossága.

Az óra felszerelése:

• reagensek: benzol, KMnO 4 oldat, brómos víz;
• a benzolmolekula golyós-bot-modellje (Kekule szerint);
• hivatkozási jegyzetek, táblázatok.

Az órák alatt

Epigráfia a leckéhez:

„Az oktatás nem a tudás mennyiségéből áll,
hanem mindenek teljes megértésében és ügyes alkalmazásában
amit tudsz."
A. Disterweg.

Az utolsó órán egy anyag képletének megtalálására és a vizsgált osztályok szubsztanciáinak jellemzésére vonatkozó feladatok megoldásának megismétlését kértem.

Problémákat oldunk meg egy anyag molekulaképletének megtalálásához, és leírást adunk azokról az anyagokról, amelyek megfelelnek a kapott összetételnek.

A táblára:

1 + 2 tanuló (feladatok megoldása kártyákon).

1. FELADAT

Vezesse le a 82,75% szenet és 17,25% hidrogént tartalmazó anyag képletét! Ennek az anyagnak a relatív gőzsűrűsége a levegőben 2.

2. FELADAT

Határozza meg a szénhidrogén molekulaképletét, amelyben a szén tömeghányada 85,7%, a hidrogén pedig 14,3%. Egy anyag hidrogénhez viszonyított relatív sűrűsége 28.

Osztály + diák a táblánál:

3. FELADAT

Mi a molekulaképlete annak az anyagnak, amelyben a szén tömeghányada 93,2%. A hidrogén relatív sűrűsége 39.

Válasz: C6H6 az igazi képlet

A harmadik feladat megoldása során a C6H6 összetétel számát kaptuk. Az ismert szénhidrogén-osztályok közül melyikhez sorolható ez az anyag?

Ezt az anyagot nem tudjuk a vizsgált szénhidrogén-osztályok egyikének sem tulajdonítani.

Szóval, a probléma!, amit közösen kell megoldanunk. Ma mi Ismerkedjünk meg az aromás szénhidrogének új csoportjával.

AZ ÓRA TÉMA: Aromás szénhidrogének (arének). Benzol. A molekula szerkezete.

Fő feladataink ma:

1. A szénhidrogénekkel kapcsolatos ismeretek elmélyítése, a szerves vegyületek sokféleségének ismerete bővítése.
2. Megismerni a szénhidrogének e csoportjára jellemző új típusú kémiai kötést.

Előadás terv:

1. Az arének a szénhidrogének egyik osztálya.
2. A benzol felfedezésének története.
3. A benzolmolekula szerkezete.
   a) a benzol szerkezete Kekul szerint;
   b) modern elképzelések a benzol elektronszerkezetéről;
   c) az aromás mag és a másfél kötés fogalma.

D / s -val. 51-53., készítsen összefoglalót az előadásról.

A mai órán a szénhidrogének egy új csoportjával, az aromás anyagokkal vagy arénekkel ismerkedünk meg.

aromás Ezeket a szénhidrogéneket azért nevezték el, mert az első ismert képviselőiknek kellemes volt szag. Később kiderült, hogy a legtöbb anyag, amely kémiailag. tulajdonságai ugyanabba a csoportba tartoznak, nincs illatos illata. Ezeknek a vegyületeknek a történelmileg kialakult közneve azonban a mai napig náluk maradt.

Az aromás szénhidrogének legegyszerűbb képviselője a benzol.

A szénhidrogének korábbi osztályait az ok-okozati összefüggések alapján vizsgálták: összetétel - szerkezet - tulajdonságok - alkalmazás. Egyelőre meghagyjuk ugyanazt a logikai elvet.

Összetett anyagok mi alapított- C 6 H 6. Ez benzol. A benzol szintén szénhidrogén, de alapvetően különbözik a tárgyaltaktól. Mi az a benzol?

Ismerjük meg a benzol felfedezésének történetét. (Diáküzenetek).

1. tanuló.

1825-ben M. Faraday leválasztotta az akkor Angliában előállított gyújtógázt a szénből, egy szénből és hidrogénből álló folyadékból. Néhány évvel később (1834-ben)

A benzoesav desztillációja során E. Mitcherlich a benzoesavval való genetikai rokonság hangsúlyozása érdekében Faradayéval azonos anyagot kapott, ezt benzinnek nevezték, és megállapította, hogy ennek elemi összetétele C 6 H 6 (angolszász nyelven). országokban ezt a nevet még őrzik a benzol esetében).

Később J. Liebig javasolta ennek a vegyületnek a gyökeres elnevezését - benzolt (az ol végződés olajos jellegét jelzi a latin oleim - olaj szóból). 1845-ben A.V. Hoffmann izolált először benzolt a kőszénkátrányból.

2. tanuló.

A benzol, mint aromás vegyület szerkezetére vonatkozó elmélet "születésnapja" 1865. január 27. - az a nap, amikor a Paris Chemical Society Bulletinében megjelentek az "Aromás anyagok összetételéről" szóló információk.

Térjünk át a következő lépésre: Határozzuk meg a benzolmolekula szerkezetét! Amint azt már megállapítottuk, a benzol nem tulajdonítható egyik ismert szénhidrogén-osztályhoz sem. De próbáljuk elképzelni, milyen változatai lehetnek a képletének:

Olyan izomerekkel is előállhat, amelyek a kettős és hármas kötések helyzetében különböznek egymástól.

Most megvan az ún munkahipotézis. Próbáljuk meg ellenőrizni. Ha az általunk javasolt szerkezetek valamelyikének helyessége bebizonyítható, hipotézis elméletté válik ha nem, akkor továbbgondoljuk.

Vannak nagyon egyszerű reakció melyik lehetővé teszi gyorsan és megbízhatóan megállapítja a rendelkezésre állást kettős vagy hármas kötések telítetlen szénhidrogénekben. Melyik?

Ez a bróm hozzáadása több kötésen keresztül. Ha feltételezzük, hogy a 3. képlet helyes, akkor a következő vegyületet kell kapni: CH 2 Br-CHBr-CBr 2 -CBr 2 -CH 2 Br-CH 2 Br

A telítetlen szénhidrogént elegendő brómos vízzel többször felrázni, mert a sárga oldat színtelenné válik.

Bemutató tapasztalat.

Rázza fel a benzolt brómos vízzel - hatástalan!

Tehát a miénk tévesek a feltételezések.

Megpróbálhat nem brómot kötni a benzolmolekulához, hanem hidrogén. A mi körülményeink között ez nem valósítható meg. De ha ezt a katalizátor feletti speciális eszközben teszik meg, akkor a következő képlettel lehet szénhidrogént előállítani benzolból

Ha brómos vízzel hat rá - a reakció negatív. Akkor még azt kell feltételezni, hogy a szénhidrogén Val vel6 N A 12. ábra zárt ciklikus szerkezetű. Ez a gyűrű hat CH2 csoportból áll:

Látszólag, benzol is ciklikusa van szerkezet. A képlet pedig a következő:

Kettős kötésekkel? De brómos víz!???

számla tegyük fel hogy három kettős kötés egy hattagú gyűrűben egyesülve viselkedik valahogy új módon.

A benzol képlete - egy hatszög három kettős kötéssel - megerősítette szintézis benzol acetilénből. Három acetilénmolekula alkot egy benzolgyűrűt. Ebben az esetben az acetilén három kötése közül az egyik egy másik molekula szénatomjával egyszerű kötést képez, és kettő megmarad. Az eredmény a kettős és egyes kötések váltakozása.

A német kémikus, Fiedrich August Kekule így vagy ehhez hasonló érvelést fejtett ki, amikor 1865-ben először arra a következtetésre jutott, hogy A benzol egy hatszög váltakozó kettős és egyszeres kötésekkel.

Kekule képletét viharosan fogadták vita, amelyek hosszú évtizedek óta nem csillapodtak. Valójában a benzol bizonyos tulajdonságai miatt ez a képlet jó magyarázta, és néhány ellentmondott.

Kiderült, hogy a benzol bizonyos körülmények között továbbra is halogének hozzáadása, például hat klóratom mindhárom kettős kötésen keresztül. Másrészt az atomok hidrogén benzolban nagyon könnyen lehet lecserélték más csoportokhoz (erről később lesz szó). Ez a képesség a benzol egyik fő tulajdonsága a komplexben, amelyet ún aromás. Az aromaitás (azaz a képesség könnyen cserélhető hidrogénatom) nem magyarázza a Kekule-képlet. További. E képlet alapján minden diszubsztituált benzol esetében léteznie kell két izomer. Például az orto-xilol esetében ezek az izomerek:

Tényleg senki nem tudta kiválasztani az orto-xilol két izomerje. A benzol szerkezeti elméletének megalkotójának "tisztázásokat" kellett tennie a képletében. Kekule azt a duplát javasolta a csatlakozások nem rögzítettek benzolban, de mindig mozognak.

vita a benzol szerkezetének elmélete körül megszűnt csak néhány évtizeddel ezelőtt. Mik modern elképzelések arról elektronikus épület benzol?

E. Hückel német kémikus a kvantummechanikai elméletet alkalmazta aromás vegyületekre, és kimutatta, hogy minden szénatom SP² hibridizált állapotban van. Mit jelent?

Osztály(diák a táblánál).

Mindegyik szén négy elektronjából egy S és két P-elektron három teljesen azonos SP² - hibrid pályát alkot, amelyek ugyanabban a síkban, egymással 120°-os szöget zárnak be. Ezen pályák közül kettőt arra használnak, hogy átfedjenek két szomszédos szénatom azonos pályájával, egyet pedig hidrogénatommal.

Mindezek az elektronok kialakulnak a benzol elektronikus gerince.

Mindegyik szénatom felett és alatt van térfogati ábra P - elektron.

Most képzeljük el, hogy a nyolcas ábra benzolgyűrűjében P - elektronok párban átfedi az "oldalakat" azok. három kettős kötést alkotnak. Ez a benzol elektronikus modellje, amelyet papíron a Kekule-képlet ír le. (mutasd a golyós-botos modellt).

Ha Kekule képlete helyes, akkor távolság egy benzolmolekulában két szomszédos szénatom között eltérőnek kell lennie: 0,154 nm atomok között, amelyekben a p-felhők nem fedik át egymást és 0,133 nm szénatomok között megkötött P- kommunikáció.

A benzol fizikai módszerekkel történő vizsgálata azonban azt mutatta, hogy a molekulában minden távolság szigorúan azonos, és a C-C kötés hossza 0,140 nm, azok. az egyes és kettős kötések hossza közötti átlag. Logikus azt feltételezni, hogy minden elektronikus nyolcas orbitális ugyanazt fedi átés egyidejűleg két szomszéd ugyanazokkal a nyolcasaival.

A molekula síkjára vetítve ezek az elektronfelhők fognak megjelenni egymást átfedő körök(táblázat szerint mutasd). Egy molekulában nem három különül el P- kapcsolatok, és egységes P– elektronikus rendszer hat elektronból, minden szénatomnál közös. Hatása alatt ez a közös a molekula P- elektronfelhő és a távolság csökken szénatomok között 0,154-0,140 nm.

A benzolmolekula léptékű (térfogati) modelljét a táblázat mutatja be (show). Mivel az elektronsűrűség egyenletesen oszlik el a molekulában, a C atomok közötti összes kötés pontosan azonos.

Tehát a vegyszer kapcsolatokat benzolban nem egyszeres és nem duplán, hanem ahogy mondani szokás másfél, köztes jellegű. Ezeket a kapcsolatokat más néven aromás,ők erősebb P– kapcsolatok(tehát a brómos víz nem színtelenül - a bróm atomok nem kapcsolódnak össze).

Az elektromosság egyenletes eloszlásának bemutatása. A benzolmolekulában lévő sűrűséget, szerkezeti képletét gyakran úgy ábrázolják hatszög körrel belül:

Az ilyen szerkezetet ún benzol vagy aromás mag.És a szénhidrogéneket, a molekulák összetételében, amelyek aromás magot tartalmaznak, nevezik aromás szénhidrogének.

Valójában a benzolmolekulának ez a szerkezete mind az első, mind a második szerkezet szerkezeti jellemzőit viseli, és minőségileg új rendszert képvisel. Vonjunk egy hasonlatot biológiai ismeretei alapján: a ló és a szamár hibridje az öszvér. Az öszvér a lóra és a szamárra jellemző tulajdonságokat egyaránt viseli, de teljesen új állat, csak rá jellemző tulajdonságokkal. És ezért, ha egy olyan embernek akarjuk leírni ezt az állatot, aki soha nem látott öszvért, beszélhetünk lóról, szamárról, majd azt mondhatjuk: az öszvér valami a kettő között van.

De még most is gyakran használják a Kekule-képletet, figyelembe véve, hogy csak feltételesen közvetíti a molekula szerkezetét.

Összefoglaljuk:(tudás megszilárdítása)

1. Milyen szénhidrogéneket nevezünk aromásnak?
2. Milyen típusú hibridizáció jellemző egy aromás magra?
3. Mi az a benzolgyűrű?
4. Milyen az egységes P- kapcsolat?
5. Mekkora szöget zár be a kötés iránya az aromás magban?
6. Mekkora a távolság a szénatomok között?
7. Milyen kötéseket nevezünk aromás (másfél) kötéseknek?

Leckének vége! Viszontlátásra!

Aromás (arénák) - Ezek olyan szerves vegyületek, amelyek molekuláiban egy vagy több benzolgyűrű található. A benzolgyűrű vagy atommag a szénatomok ciklikus csoportja, amely speciális kötéseket tartalmaz.

Általános képlet- C n H 2n-6

1. Képviselők:

MONONUKLEÁRIS

1. C 6 H 6 - benzol, az arének homológ sorozatának őse

2. C6H5-CH3 - toluol (metil-benzol)

3. С 6 H 5 - CH \u003d С H 2 - sztirol (vinilbenzol)

4. Xilol (orto-, para-, meta-xilol)

MULTICORE (KONDENZÁLT)

1. Naftalin

2. Antracén

2. Az aromás szénhidrogének szerkezete :

A benzol első szerkezeti képletét F.A. Kekule német kémikus javasolta 1865-ben:

A benzolmolekulában lévő C atomok szabályos lapos hatszöget alkotnak, bár gyakran megnyúlt.

A fenti képlet helyesen tükrözi hat szénatom egyenértékűségét, de nem magyarázza meg a benzol számos speciális tulajdonságát. Például a telítetlenség ellenére nem mutat addíciós reakciókra való hajlamot: nem színteleníti a brómos vizet és a kálium-permanganát oldatot, i.e. nem jellemzik a telítetlen vegyületekre jellemző kvalitatív reakciók .

A Kekule szerkezeti képletében három egyszeres és három kettős váltakozó szén-szén kötés található. De egy ilyen kép nem közvetíti a molekula valódi szerkezetét. Valójában a benzol szén-szén kötései egyenértékűek. Ez a molekula elektronszerkezetének köszönhető.

A benzolmolekulában minden C atom sp 2 hibridizációs állapotban van. Két szomszédos szénatomhoz, egy H atomhoz pedig három kötődik σ -kapcsolatok. Ennek eredményeként egy lapos hatszög alakul ki, ahol mind a hat C atom és az összesσ A -C–C és a C–H kötések egy síkban helyezkednek el (a C–C kötések közötti szög 120 o).

Rizs. Oktatási rendszer -kötések a benzolmolekulában.

A szénatom harmadik p-pályája nem vesz részt a hibridizációban. Súlyzó alakú, és merőleges a benzolgyűrű síkjára. A szomszédos C atomok ilyen p-pályái átfedik egymást a gyűrűsík felett és alatt.

Rizs. Nem hibrid 2p szénpályák a benzolmolekulában

Ennek eredményeként hat p-elektron (mind a hat szénatomból) közös π -elektronfelhő és egyetlen kémiai kötés az összes C atomra.

Rizs. benzol molekula. Elhelyezkedés π - elektronfelhő

π - Az elektronfelhő a C atomok közötti távolság csökkenését okozza.

A benzolmolekulában ezek azonosak és 0,139 nm-nek felelnek meg. Egyszeres és kettős kötés esetén ezek a távolságok 0,154, illetve 0,134 nm lennének. Ez azt jelenti, hogy a benzolmolekulában nem váltakoznak az egyszerű és kettős kötések, hanem van egy speciális – „másfél” kötés, amely az egyszeres és a kettős kötés között van, az úgynevezett aromás kötés. A p-elektronfelhő egyenletes eloszlásának bemutatásához a benzolmolekulában helyesebb szabályos hatszögként ábrázolni, benne egy körrel (a kör a C atomok közötti kötések egyenértékűségét szimbolizálja):

3. Izomerizmus, nómenklatúra

Az izomerizmus a meglévő gyökök szénvázának izomériájából és a benzolgyűrűben elfoglalt kölcsönös helyzetükből adódik. Két szubsztituens helyzetét előtagok jelzik: orto- (o-) ha a szomszédos szénatomokon vannak (1, 2-), meta- (m-) egy szénatommal elválasztott (1, 3-) és pár- (p-) egymással szemben állókra (1, 4-).

Például dimetil-benzolra (xilolra):

orto-xilol (1,2-dimetil-benzol)

Az aromás szénhidrogén gyököket ún aril gyökök . C 6 H 5 gyök - ún fenil.