Punctul de vedere modern asupra structurii benzenului: o moleculă plată, ai cărei atomi de carbon sunt într-o stare de hibridizare sp 2 și sunt combinați într-un hexagon obișnuit.

Imaginea unei molecule de benzen:

Aromaticitate- energie neobișnuit de scăzută a stării neexcitate, cauzată de delocalizarea electronilor π.

Aromaticitate- un concept care caracterizează totalitatea proprietăților structurale, energetice și caracteristicile reactivității structurilor ciclice cu un sistem de legături conjugate

Semne de aromaticitate Orice compus este aromatic dacă are: a) un ciclu plat închis; b) sistem de electroni π conjugați care acoperă toți atomii ciclului; c) dacă numărul de electroni implicați în conjugare corespunde formulei Hückel (4n + 2., unde n este numărul de cicluri).

izomerie

Nomenclatură

orto-, meta-și pereche-înlocuit:

Proprietăți fizice

Toți compușii aromatici au un miros. Benzen, toluen, xilen, etilbenzen,

cumen, stiren - lichide, naftalina, antracen - solide.

26. Hidrocarburi aromatice din seria benzenului. Nomenclatură. Izomerie. Metode de obținere a benzenului și omologilor săi: din gudron de cărbune, aromatizarea și dehidrociclizarea parafinelor, după reacția Wurtz-Fittig, alchilare Friedel-Crafts cu olefine, alchili halogenuri, alcooli, din sărurile acidului benzoic, trimerizarea alchinelor.

Arenele (hidrocarburile aromatice) sunt compuși ciclici ale căror molecule conțin unul sau mai mulți nuclei de benzen. Formula empirică a benzenului C6H6

izomerie

Pentru hidrocarburile aromatice di-, tri- și tetrasubstituite, izomeria poziției substituentului și izomeria lanțului alchil lateral sunt caracteristice.

Arenele mono-, penta- și hexa-substituite nu au izomeri asociați cu poziția substituentului în inel.

Nomenclatură

Derivații benzenului se numesc benzeni substituiți. Pentru multe dintre ele, fie sunt folosite nume banale, fie substituentul este indicat printr-un prefix înaintea cuvântului „benzen”. În cazul benzenilor monosubstituiți, denumirile nu includ numere, deoarece toți cei șase atomi de carbon ai moleculei de benzen sunt echivalenți, este posibil doar un benzen monosubstituit pentru fiecare substituent.

Dacă există doi substituenți pe molecula de benzen, atunci pot exista trei benzeni disubstituiți diferiți. Ele sunt denumite în consecință orto-, meta-și pereche-înlocuit:

Dacă există trei sau mai mulți substituenți în benzen, atunci poziția lor în inel ar trebui să fie indicată numai prin cifre. În toate cazurile, numele substituenților sunt enumerate înainte de cuvântul „benzen” în ordine alfabetică. Numărul 1 din nume poate fi omis, înlocuitorul de la care începe numărătoarea inversă, în acest caz este inclus în baza numelui:

Chitanță:

1. Prelucrarea gudronului de cărbune, distilarea uleiului, distilarea uscată

lemn.

2. Aromatizarea uleiului.

3. Dehidrociclizarea hexanului și heptanului.

C6H14 → C6H6 + 4H2

C7H16 → C6H5-CH3 + 4H2

4. Wurtz-Fittig:

Alchilare conform Friedel-Crafts. Sunt acceptate două mecanisme posibile pentru reacție. În primul caz, particula electrofilă este un carbocation format ca urmare a interacțiunii unui haloalcan cu clorură de aluminiu (acid Lewis):

În al doilea caz, se poate presupune că gruparea alchil a complexului polar de AlCl 3 cu halogenura de alchil servește drept electrofil.

Alchilarea benzenului (reacția Friedel-Crafts)

C 6 H 6 + C 2 H 5 CI → C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCI

27.Substitutie electrofila in seria aromatica (nitrare, sulfonare, halogenare, alchilare si acilare Friedel-Crafts). Conceptul de complexe - și . Mecanismul reacțiilor de substituție electrofile

Primul grup de reacții este reacțiile de substituție. Am spus că arenele nu au legături multiple în structura moleculară, dar conțin un sistem conjugat de șase electroni, care este foarte stabil și oferă o putere suplimentară inelului benzenic. Prin urmare, în reacțiile chimice, în primul rând, are loc înlocuirea atomilor de hidrogen, și nu distrugerea inelului benzenic.

Am întâlnit deja reacții de substituție când vorbim despre alcani, dar pentru ei aceste reacții au decurs după un mecanism radical, în timp ce arenele se caracterizează printr-un mecanism ionic de reacții de substituție.

Primul proprietate chimică – halogenare. Înlocuirea unui atom de hidrogen cu un atom de halogen - clor sau brom.

Reacția are loc atunci când este încălzită și întotdeauna cu participarea unui catalizator. În cazul clorului, poate fi clorură de aluminiu sau clorură de fier trei. Catalizatorul polarizează molecula de halogen, rezultând ruperea legăturii heterolitice și se obțin ioni.

Ionul de clorură încărcat pozitiv reacţionează cu benzenul.

Dacă reacția are loc cu brom, atunci tribromura de fier sau bromura de aluminiu acționează ca catalizator.

Este important de menționat că reacția are loc cu bromul molecular și nu cu apa cu brom. Benzenul nu reacționează cu apa cu brom.

Halogenarea omologilor benzenului are propriile sale caracteristici. În molecula de toluen, gruparea metil facilitează substituția în inel, reactivitatea crește, iar reacția se desfășoară în condiții mai blânde, adică deja la temperatura camerei.

Este important de menționat că substituția are loc întotdeauna în pozițiile orto și para, astfel încât se obține un amestec de izomeri.

Al doilea proprietate - nitrarea benzenului, introducerea unei grupări nitro în inelul benzenic.

Se formează un lichid greu gălbui cu miros de migdale amare - nitrobenzen, astfel încât reacția poate fi calitativă pentru benzen. Pentru nitrare se folosește un amestec de nitrare de acizi azotic și sulfuric concentrați. Reacția se realizează prin încălzire.

Permiteți-mi să vă reamintesc că pentru nitrarea alcanilor în reacția Konovalov a fost folosit acid azotic diluat fără adăugarea de acid sulfuric.

În nitrarea toluenului, precum și în halogenare, se formează un amestec de orto- și para-izomeri.

Al treilea proprietate - alchilarea benzenului cu haloalcani.

Această reacție permite introducerea unui radical de hidrocarbură în ciclul benzenic și poate fi considerată o metodă de obținere a omologilor de benzen. Clorura de aluminiu este folosită ca catalizator, care favorizează descompunerea moleculei de haloalcan în ioni. Are nevoie si de incalzire.

Al patrulea proprietate - alchilarea benzenului cu alchene.

În acest fel, de exemplu, se poate obţine cumen sau etilbenzen. Catalizatorul este clorură de aluminiu.

2. Reacții de adiție la benzen

Al doilea grup de reacții este reacțiile de adiție. Am spus că aceste reacții nu sunt caracteristice, dar sunt posibile în condiții destul de dure, cu distrugerea norului de electroni pi și formarea de legături șase sigma.

a cincea proprietate în lista generală - hidrogenare, adăugare de hidrogen.

Temperatura, presiunea, catalizatorul nichel sau platina. Toluenul este capabil să reacționeze în același mod.

şaselea proprietate - clorinare. Vă rugăm să rețineți că vorbim în mod specific despre interacțiunea cu clorul, deoarece bromul nu intră în această reacție.

Reacția are loc sub iradiere ultravioletă dură. Se formează hexaclorociclohexan, un alt nume pentru hexacloran, un solid.

Este important să rețineți că pentru benzen nu este posibil reacții de adiție de halogenuri de hidrogen (hidrohalogenare) și adăugare de apă (hidratare).

3. Înlocuirea în lanțul lateral a omologilor benzenului

Al treilea grup de reacții se referă numai la omologii benzenului - aceasta este o substituție în lanțul lateral.

al șaptelea o proprietate din lista generală este halogenarea la atomul de carbon alfa din lanțul lateral.

Reacția are loc atunci când este încălzită sau iradiată și întotdeauna numai la carbonul alfa. Pe măsură ce halogenarea continuă, al doilea atom de halogen va reveni la poziția alfa.

4. Oxidarea omologilor benzenului

Al patrulea grup de reacții este oxidarea.

Inelul de benzen este prea puternic, deci benzen nu se oxideaza permanganat de potasiu - nu își decolorează soluția. Acest lucru este foarte important de reținut.

Pe de altă parte, omologii benzenului sunt oxidați cu o soluție acidificată de permanganat de potasiu atunci când sunt încălziți. Și aceasta este a opta proprietate chimică.

Se dovedește acid benzoic. Se observă decolorarea soluției. În acest caz, indiferent cât de lungă este lanțul de carbon al substituentului, acesta se rupe întotdeauna după primul atom de carbon și atomul alfa este oxidat la o grupare carboxil cu formarea acidului benzoic. Restul moleculei este oxidat la acidul corespunzător sau, dacă este doar un atom de carbon, la dioxid de carbon.

Dacă omologul benzenului are mai mult de un substituent de hidrocarbură pe inelul aromatic, atunci oxidarea are loc după aceleași reguli - carbonul în poziția alfa este oxidat.

În acest exemplu, se obține un acid aromatic dibazic, care se numește acid ftalic.

In mod deosebit remarc oxidarea cumenului, izopropilbenzenului, cu oxigenul atmosferic in prezenta acidului sulfuric.

Aceasta este așa-numita metodă cumenă pentru producerea fenolului. De regulă, trebuie să se ocupe de această reacție în chestiuni legate de producerea de fenol. Aceasta este calea industrială.

nouălea proprietate - ardere, oxidare completă cu oxigen. Benzenul și omologii săi arde până la dioxid de carbon și apă.

Să scriem ecuația pentru arderea benzenului într-o formă generală.

Conform legii conservării masei, în stânga ar trebui să existe tot atâtea atomi câte atomi în dreapta. Pentru că, până la urmă, în reacțiile chimice, atomii nu merg nicăieri, dar ordinea legăturilor dintre ei pur și simplu se schimbă. Deci vor exista tot atâtea molecule de dioxid de carbon câte atomi de carbon există într-o moleculă de arenă, deoarece molecula conține un atom de carbon. Adică n molecule de CO2. Vor fi jumătate din câte molecule de apă decât atomii de hidrogen, adică (2n-6) / 2, ceea ce înseamnă n-3.

Există același număr de atomi de oxigen în stânga și în dreapta. În dreapta, sunt 2n din dioxid de carbon, deoarece sunt doi atomi de oxigen în fiecare moleculă, plus n-3 din apă, pentru un total de 3n-3. În stânga, există același număr de atomi de oxigen - 3n-3, ceea ce înseamnă că există jumătate din câte molecule, deoarece molecula conține doi atomi. Adică (3n-3)/2 molecule de oxigen.

Astfel, am compilat ecuația pentru arderea omologilor benzenului într-o formă generală.

Structura chimică

Atomii de carbon din molecula de benzen formează un hexagon plat obișnuit, deși este de obicei desenat alungit.

Structura moleculei de benzen a fost în cele din urmă confirmată de reacția de formare a acesteia din acetilenă. Formula structurală prezintă trei legături simple și trei duble alternative carbon-carbon. Dar o astfel de imagine nu transmite adevărata structură a moleculei. De fapt, legăturile carbon-carbon din benzen sunt echivalente și au proprietăți care nu sunt similare cu cele ale legăturilor simple sau duble. Aceste caracteristici sunt explicate prin structura electronică a moleculei de benzen.

Structura electronică a benzenului

Fiecare atom de carbon din molecula de benzen este într-o stare de hibridizare sp 2. Este legat de doi atomi de carbon adiacenți și un atom de hidrogen prin trei legături y. Ca rezultat, se formează un hexagon plat: toți cei șase atomi de carbon și toate legăturile C-C și C-H y se află în același plan. Norul de electroni al celui de-al patrulea electron (electronul p), care nu participă la hibridizare, are forma unei gantere și este orientat perpendicular pe planul inelului benzenic. Astfel de nori de electroni p de atomi de carbon vecini se suprapun deasupra și sub planul inelului. Ca rezultat, șase electroni p formează un nor de electroni comun și o singură legătură chimică pentru toți atomii de carbon. Două regiuni ale planului mare de electroni sunt situate pe ambele părți ale planului legăturii y.

Norul de electroni p determină o reducere a distanței dintre atomii de carbon. În molecula de benzen, ele sunt aceleași și egale cu 0,14 nm. În cazul unei legături simple și duble, aceste distanțe ar fi 0,154 și, respectiv, 0,134 nm. Aceasta înseamnă că nu există legături simple și duble în molecula de benzen. Molecula de benzen este un ciclu stabil cu șase membri de grupări CH identice situate în același plan. Toate legăturile dintre atomii de carbon din benzen sunt echivalente, ceea ce determină proprietățile caracteristice ale nucleului benzenului. Acest lucru este reflectat cel mai precis de formula structurală a benzenului sub forma unui hexagon regulat cu un cerc în interior (I). (Cercul simbolizează echivalența legăturilor dintre atomii de carbon.) Cu toate acestea, formula Kekule este adesea folosită, indicând legături duble (II)

Tip de lecție: lecția de învățare a materialelor noi.

Tip de lecție: prelegerea cu probleme.

Scopul didactic principal al lecției: să realizeze înțelegerea conținutului materialului educațional de către toți elevii.

Obiectivele de învățare ale lecției:

• aprofundarea cunoștințelor despre hidrocarburi;
• să introducă elevilor un nou tip de legătură chimică, caracteristică acestui grup de compuși, folosind exemplul benzenului; dați conceptul de aromaticitate;

Obiectivele de dezvoltare ale lecției:

• să dezvolte la elevi capacitatea de a evidenția principalele, esențiale în materialul educațional, de a compara, generaliza și sistematiza, de a stabili relații cauză-efect;
• promovează dezvoltarea calităților volitive și emoționale ale individului;
• acordați o atenție deosebită dezvoltării interesului pentru subiectul și vorbirea elevilor.

Obiectivele educaționale ale lecției: contribuie la formarea ideilor de viziune asupra lumii:

• materialitatea lumii;
• continuitatea procesului de cunoaștere.

Echipament pentru lecție:

• reactivi: benzen, soluție KMnO 4 , apă cu brom;
• model de bilă și băț al moleculei de benzen (după Kekule);
• note de referință, tabele.

În timpul orelor

Epigraf la lecție:

„Educația nu constă în cantitatea de cunoștințe,
ci în deplina înţelegere şi aplicare pricepută a tuturor
ce stii."
A. Disterweg.

În ultima lecție, am cerut să repet soluția problemelor pentru găsirea formulei unei substanțe și caracterizarea substanțelor claselor studiate.

Rezolvăm probleme pentru găsirea formulei moleculare a unei substanțe și dăm o descriere a substanțelor care corespund compoziției obținute.

La tablă:

1 + 2 elevi (rezolvați probleme pe cartonașe).

SARCINA 1

Deduceți formula unei substanțe care conține 82,75% carbon 17,25% hidrogen. Densitatea relativă de vapori a acestei substanțe în aer este 2.

SARCINA #2

Determinați formula moleculară a unei hidrocarburi, fracția de masă a carbonului în care este de 85,7% și hidrogen - 14,3%. Densitatea relativă a unei substanțe în raport cu hidrogenul este 28.

Clasa + student la tabla:

SARCINA #3

Care este formula moleculară a unei substanțe în care fracția de masă a carbonului este de 93,2%. Densitatea relativă pentru hidrogen este 39.

Răspuns: C6H6 este formula adevărată

La rezolvarea celei de-a treia probleme, am obținut numărul de compoziție C6H6. Căreia dintre clasele cunoscute de hidrocarburi poate fi atribuită această substanță?

Nu putem atribui această substanță nici uneia dintre clasele de hidrocarburi studiate.

Deci, problema!, pe care trebuie să o rezolvăm împreună. Astazi noi Să facem cunoștință cu un nou grup de hidrocarburi numite aromatice.

TEMA LECȚIEI: Hidrocarburi aromatice (arene). Benzen. Structura moleculei.

Principalele noastre sarcini astăzi:

1. Aprofundați cunoștințele despre hidrocarburi, extindeți înțelegerea diversității compușilor organici.
2. Pentru a face cunoștință cu un nou tip de legătură chimică, caracteristică acestui grup de hidrocarburi.

Planul cursului:

1. Arenele sunt una dintre clasele de hidrocarburi.
2. Istoria descoperirii benzenului.
3. Structura moleculei de benzen.
   a) structura benzenului conform Kekul;
   b) idei moderne despre structura electronică a benzenului;
   c) conceptul de nucleu aromatic și o legătură și jumătate.

D/s cu. 51-53, întocmește un rezumat al prelegerii.

Astăzi în lecție ne vom familiariza cu un nou grup de hidrocarburi numite aromatice sau arene.

aromatice aceste hidrocarburi au fost denumite pentru că primii reprezentanți cunoscuți ai lor au avut un aspect plăcut miros. Mai târziu s-a dovedit că cele mai multe dintre substanțele care sunt chimic. proprietățile aparțin aceluiași grup, nu au miros parfumat. Cu toate acestea, numele comun stabilit istoric al acestor compuși a rămas cu ei până în prezent.

Cel mai simplu reprezentant al hidrocarburilor aromatice este benzenul.

Clasele anterioare de hidrocarburi au fost studiate pe baza relațiilor cauză-efect: compozitie - structura - proprietati - aplicare. Vom lăsa deocamdată același principiu logic.

Compus substante noi stabilit- C6H6. Este benzen. Benzenul este, de asemenea, o hidrocarbură, dar o hidrocarbură fundamental diferită de cele discutate. Ce este benzenul?

Să aflăm istoria descoperirii benzenului. (Mesaje elevilor).

1 elev.

În 1825, M. Faraday s-a separat de gazul de iluminat produs la acea vreme în Anglia din cărbune, un lichid format din carbon și hidrogen. Câțiva ani mai târziu (în 1834)

În timpul distilării acidului benzoic, E. Mitcherlich a obţinut o substanţă identică cu a lui Faraday, numită benzină, pentru a sublinia relaţia genetică cu acidul benzoic, şi a constatat că are compoziţia elementară C 6 H 6 (în anglo-saxonă). țări, acest nume este încă păstrat pentru benzen).

Mai târziu, J. Liebig a recomandat să dea acestui compus un nume înrădăcinat - benzen (desinența - ol indică caracterul său uleios din latină oleim - ulei). În 1845, A.V. Hoffmann a izolat pentru prima dată benzenul din gudronul de cărbune.

al 2-lea elev.

„Ziua de naștere” a teoriei structurii benzenului ca compus aromatic este 27 ianuarie 1865 – ziua în care informațiile despre „Constituția Substanțelor Aromatice” au fost publicate în Buletinul Societății de Chimie din Paris.

Să trecem la pasul următor: Să stabilim structura moleculei de benzen. După cum am stabilit deja, benzenul nu poate fi atribuit niciunei dintre clasele cunoscute de hidrocarburi. Dar, să încercăm să ne imaginăm ce variante ale formulei sale pot fi:

De asemenea, puteți veni cu izomeri care diferă în poziția legăturilor duble și triple.

Acum avem cum se numește ipoteza de lucru. Să încercăm să verificăm. Dacă se poate dovedi corectitudinea uneia dintre structurile propuse de noi, ipoteza devine teorie dacă nu, ne vom gândi mai departe.

Sunt foarte o simpla reactie care permite stabiliți rapid și fiabil disponibilitatea legături duble sau tripleîn hidrocarburi nesaturate. Care?

Aceasta este adăugarea de brom prin legături multiple. Dacă presupunem că a treia formulă este corectă, atunci ar trebui să se obțină următorul compus: CH 2 Br-CHBr-CBr 2 -CBr 2 -CH 2 Br-CH 2 Br

Este suficient să agitați hidrocarbura nesaturată cu apă de brom de mai multe ori, deoarece soluția galbenă devine incoloră.

Experiență demonstrativă.

Agitați benzenul cu apă cu brom - fara efect!

Deci al nostru presupunerile sunt gresite.

Puteți încerca să atașați la molecula de benzen nu brom, dar hidrogen.În condițiile noastre, acest lucru nu se poate face. Dar dacă acest lucru se face într-un dispozitiv special deasupra catalizatorului, atunci este posibil să se obțină o hidrocarbură din benzen cu formula

Dacă acționați asupra ei cu apă cu brom - reactia este negativa. Apoi rămâne de presupus că hidrocarbura Cu6 N 12 are o structură ciclică închisă. Acest inel este format din șase grupe CH2:

Aparent, benzen de asemenea are un ciclic structura. Și formula pentru aceasta este:

Cu legături duble? Dar apa cu brom!???

cont pentru presupune că trei legături duble reunite într-un singur inel cu șase membri se comportă cumva într-un mod nou.

Formula benzenului - un hexagon cu trei legături duble - confirmată sinteză benzen din acetilena. Trei molecule de acetilenă formează un inel benzenic. În acest caz, una dintre cele trei legături ale acetilenei, așa cum ar fi, merge la formarea unei legături simple cu atomul de carbon al altei molecule și rămân două. Rezultatul este o alternanță de legături duble și simple.

Chimistul german Fiedrich August Kekule a raționat astfel sau ceva de genul acesta când a ajuns pentru prima dată la concluzia în 1865 că benzenul este un hexagon cu legături duble și simple alternând.

Formula lui Kekule a fost întâmpinată cu furtună dezbate, care nu s-au potolit de multe decenii. Într-adevăr, unele proprietăți ale benzenului, această formulă este bună explicat, si ceva contrazis.

S-a dovedit că benzenul poate încă, în anumite condiții, adăugați halogeni, de exemplu, șase atomi de clor, în toate cele trei legături duble. Pe de altă parte, atomii hidrogenîn benzen poate fi foarte ușor înlocuit altor grupuri (vom vorbi despre asta mai târziu). Această capacitate este una dintre principalele proprietăți ale benzenului din complex, care se numește aromaticitate. Aromaticitatea (adică capacitatea ușor de înlocuit atomi de hidrogen) nu se explică prin formula Kekule. Mai departe. Pentru fiecare benzen disubstituit, judecând după această formulă, trebuie să existe doi izomeri. De exemplu, pentru orto-xilen, aceștia sunt izomeri:

Chiar nimeni nu am putut alege doi izomeri ai orto-xilenului. Creatorul teoriei structurii benzenului a trebuit să facă „clarificări” în formula sa. Kekule a sugerat acel dublu conexiunile nu sunt fixeîn benzen, dar tot timpul se misca.

controversăîn jurul teoriei structurii benzenului incetat cu doar câteva decenii în urmă. Ce sunt idei moderne despre electronic clădire benzen?

Chimistul german E. Hückel a aplicat teoria mecanică cuantică compușilor aromatici și a arătat că fiecare atom de carbon se află în starea hibridizată SP². Ce înseamnă?

Clasă(elev la tablă).

Din cei patru electroni ai fiecărui carbon, unul S și doi P - electroni formează trei SP² - orbitali hibrizi complet identici care se află în același plan la un unghi de 120 ° unul față de celălalt. Doi dintre acești orbitali sunt folosiți pentru a se suprapune cu aceiași orbitali ai doi atomi de carbon vecini, iar unul este folosit pentru a se forma cu un atom de hidrogen.

Toți acești electroni se formează coloana vertebrală electronică a benzenului.

Deasupra și dedesubtul fiecărui atom de carbon se află cifra volumetrica P - electron.

Acum imaginați-vă că în inelul benzenic al cifrei opt P - electroni în perechi suprapuneți „laturile” acestea. formează trei legături duble. Acesta este modelul electronic al benzenului, descris pe hârtie prin formula Kekule. (arată modelul ball-and-stick).

Dacă formula lui Kekule este corectă, atunci distanţăîntr-o moleculă de benzen între doi atomi de carbon adiacenți trebuie să fie diferiți: 0,154 nmîntre atomi în care p-norii nu se suprapun şi 0,133 nmîntre atomi de carbon legați P- comunicarea.

Dar studiul benzenului prin metode fizice a arătat că toate distanțele din moleculă sunt strict aceleași și lungimea legăturii C - C este 0,140 nm, acestea. media dintre lungimile legăturilor simple și duble. Este logic să presupunem că fiecare opt electronic este un orbital se suprapune la fel si concomitent cu aceleasi opti a doi vecini.

În proiecția pe planul moleculei, vor apărea acești nori de electroni cercuri suprapuse(arata conform tabelului). Într-o moleculă, nu trei separate P- conexiuni, și unificat P– sistem electronic de șase electroni, comuni tuturor atomilor de carbon. Sub influența acestui comun pentru moleculă P- nor de electroni şi distanta se micsoreazaîntre atomi de carbon 0,154 până la 0,140 nm.

Un model la scară (volumeric) al moleculei de benzen este prezentat în tabel (prezentare). Deoarece densitatea electronilor este distribuită uniform în moleculă, toate legăturile dintre atomii de C sunt exact aceleași.

Deci chimica conexiuniîn benzen, nu simplu și nici dublu, ci așa cum se obișnuiește să spună unu si jumatate, de natură intermediară. Aceste conexiuni se mai numesc aromat, ei mai puternic P– conexiuni(deci apa cu brom nu este decolorată - atomii de brom nu se atașează).

Pentru a arăta distribuția uniformă a electr. Densitatea în molecula de benzen, formula sa structurală este adesea descrisă ca hexagon cu cerc interior:

O astfel de structură se numește benzen sau miez aromatic.Și hidrocarburile, în compoziția moleculelor, care conține un nucleu aromatic, se numesc hidrocarburi aromatice.

De fapt, această structură a moleculei de benzen poartă caracteristicile structurale atât ale primei structuri, cât și ale celei de-a doua structuri și reprezintă un sistem calitativ nou. Să facem o analogie pe baza cunoștințelor tale biologice: un hibrid de cal și măgar este un catâr. Catârul poartă caracteristicile atât ale calului, cât și ale măgarului, dar este un animal complet nou, cu caracteristici inerente doar acestuia. Și prin urmare, dacă vrem să descriem acest animal unei persoane care nu a văzut niciodată un catâr, putem vorbi despre un cal, despre un măgar și apoi să spunem: un catâr este ceva la mijloc.

Dar chiar și acum, formula Kekule este adesea folosită, ținând cont de faptul că transmite doar condiționat structura moleculei.

Să rezumăm:(consolidarea cunoștințelor)

1. Ce hidrocarburi se numesc aromatice?
2. Ce tip de hibridizare este tipic pentru un nucleu aromatic?
3. Ce este un inel de benzen?
4. Cum este un unit P- conexiune?
5. Care sunt unghiurile dintre direcțiile de legătură în nucleul aromatic?
6. Care este distanța dintre atomii de carbon?
7. Ce legături se numesc legături aromatice (una și jumătate)?

S-a terminat lecția! La revedere!

Aromatice (Arene) - Aceștia sunt compuși organici în moleculele cărora există unul sau mai multe inele benzenice. Inelul benzenic, sau nucleul, este un grup ciclic de atomi de carbon cu o natură specială a legăturilor.

Formula generala- CnH2n-6

1. Reprezentanți:

MONONUCLEAR

1. C6H6 - benzenul, strămoșul seriei omoloage de arene

2. C6H5-CH3 - toluen (metilbenzen)

3. С 6 H 5 - CH \u003d С H 2 - stiren (vinilbenzen)

4. Xilen (orto-, para-, meta-xilen)

MULTICOLOR (CONDENSAT)

1. Naftalină

2. antracen

2. Structura hidrocarburilor aromatice :

Prima formulă structurală a benzenului a fost propusă în 1865 de chimistul german F.A. Kekule:

Atomii de C din molecula de benzen formează un hexagon plat obișnuit, deși este adesea desenat alungit.

Formula de mai sus reflectă corect echivalența a șase atomi de C, dar nu explică o serie de proprietăți speciale ale benzenului. De exemplu, în ciuda nesaturației, nu prezintă o tendință la reacții de adiție: nu decolorează apa de brom și soluția de permanganat de potasiu, adică. nu se caracterizează prin reacţii calitative tipice compuşilor nesaturaţi .

În formula structurală a lui Kekule, există trei legături simple și trei duble alternative carbon-carbon. Dar o astfel de imagine nu transmite adevărata structură a moleculei. De fapt, legăturile carbon-carbon din benzen sunt echivalente. Acest lucru se datorează structurii electronice a moleculei sale.

Fiecare atom de C din molecula de benzen este într-o stare de hibridizare sp 2. Este legat de doi atomi de C vecini și de un atom de H prin trei σ -conexiuni. Ca rezultat, se formează un hexagon plat, unde toți cei șase atomi de C și toțiσ Legăturile -C–C și C–H se află în același plan (unghiul dintre legăturile C–C este de 120 o).

Orez. Schema de invatamant -legături în molecula de benzen.

Al treilea p-orbital al atomului de carbon nu este implicat în hibridizare. Are forma unei gantere si este orientata perpendicular pe planul inelului benzenic. Astfel de orbitali p ai atomilor de C vecini se suprapun deasupra si sub planul inelului.

Orez. Orbitali 2p nehibrizi ai carbonului din molecula de benzen

Ca rezultat, șase electroni p (din toți cei șase atomi de C) formează un comun π -nor de electroni și o singură legătură chimică pentru toți atomii de C.

Orez. Moleculă de benzen. Locație π - nor de electroni

π - Norul de electroni determină o reducere a distanței dintre atomii de C.

În molecula de benzen, ele sunt aceleași și egale cu 0,139 nm. În cazul unei legături simple și duble, aceste distanțe ar fi 0,154 și, respectiv, 0,134 nm. Aceasta înseamnă că în molecula de benzen nu există o alternanță de legături simple și duble, ci există o legătură specială - „una și jumătate” - intermediară între una simplă și una dublă, așa-numita legătură aromatică. Pentru a arăta distribuția uniformă a norului de electroni p în molecula de benzen, este mai corect să-l descriem ca un hexagon obișnuit cu un cerc în interior (cercul simbolizează echivalența legăturilor dintre atomii de C):

3. Izomerie, nomenclatură

Izomeria se datorează izomeriei scheletului de carbon al radicalilor existenți și poziției lor reciproce în inelul benzenic. Poziția a doi substituenți este indicată prin prefixe: orto- (o-) dacă se află la atomi de carbon învecinați (poziția 1, 2-), meta- (m-) pentru separat de un atom de carbon (1, 3-) și pereche- (p-) pentru cele opuse unul altuia (1, 4-).

De exemplu, pentru dimetilbenzen (xilen):

orto-xilen (1,2-dimetilbenzen)

Radicalii hidrocarburi aromatice se numesc radicali arii . Radical C 6 H 5 - numit fenil.