16. ДІАЗОСПОЛУКИ ТА АЗОБАРВНИКИ

Реакція первинних ароматичних амінів з нітратною) (кислотоюІІІ (НNO2) приводить до утворення солей діазонію. Ці солі мають загальну формулу ArN2+X-, де Ar – залишок ароматичного вуглеводню, а Х – кислотний залишок. Наприклад:

N N +Cl-

Фенілдіазоній хлорид Діазонієві катіони утворюють з гідроксильним аніоном ковалентно

побудовані діазосполуки. Найвідомішими сполуками цієї групи є арилдіазотати – солі відповідних діазосполук:

N N ONa

вають діазен), звۥязану з двома арильними залишками, називаються

азосполуками:

N N

Азобензен, або дифенілдіазен

Основним способом добування азосполук є реакція азосполучення: дія арилдіазоніїв на ароматичні сполуки.

Практичне значення діазосполук і азобарвників

У сучасній промисловості азосполуки становлять понад половину барвників за номенклатурою й близько чверті за тоннажем. Азосполуки і азобарвники широко використовуються в текстильній промисловості як барвники вовняних, бавовняних, а також штучних та синтетичних волокон. Їх також застосовують для фарбування жирів, мила, пластмас, лакових матеріалів. Деякі азобарвники використовуються в харчовій про-

190

мисловості для надання харчовим продуктам, кондитерським виробам та напоям товарного вигляду. Головним критерієм підбору барвників для цих цілей є їх нешкідливість для організму.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: пробірки, термометр, газовідвідна трубка, йод крохмальний папір, лід.

РЕАКТИВИ: анілін, HCl (концентрований та 10 %-ий розчин), 30 %-ий розчин NaNO2, 1 % розчин FeCl3, 10 %-ий розчин NaOH, лужний розчин фенолу, лужний розчин β-нафтолу (0,1 – 0,2 г β-нафтолу розчиняють в 2-3 мл 10 %-ого розчину NaOH), диметиланілін, насичений розчин натрій ацетату.

ДОСЛІД 1. ДІАЗОТУВАННЯ АНІЛІНУ

У велику пробірку вносять 1 мл аніліну, 7-8 мл дистильованої води і 2,5 мл концентрованої соляної кислоти. Суміш добре охолоджують до 0- 1 °С водою зі снігом або льодом і краплями при струшуванні додають 1 мл 30 % натрій нітрату(ІІІ). Необхідно слідкувати за тим, щоб температура розчину не піднімалась вище5-7 °С, для чого додають шматочки льоду в пробірку.

За допомогою йодокрохмального паперу визначають закінчення реакції діазотування. Якщо реакція діазотування закінчилась, то в розчині повинен міститися надлишок нітратної(ІІІ) кислоти, який викликає забарвлення йодокрохмального паперу(посиніння або почорніння). Якщо забарвлення не виникає, додають ще розчин натрій нітрату(ІІІ) і повторюють пробу з йодкрохмальним папером. Отриманий в результаті реакції фенілдіазоній хлорид використовують для наступних дослідів.

Рівняння реакції:

ДОСЛІД 2. ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ НА СОЛІ ФЕНІЛДІАЗОНІЮ

У пробірку наливають 4 мл розчину солі фенілдіазонію і нагрівають. Розчин мутніє і виділяються бульбашки газу − азоту. Реакція перебігає за рівнянням:

191

Реакція продовжується і без нагрівання. По закінченні реакції пробірку закривають корком з газовідвідною трубкою, кінець якої опускають в порожню пробірку. Пробірку з розчином нагрівають і тримають в горизонтальному положенні. Утворений при розкладі солі фенілдіазонію вільний фенол переганяється з водяною парою у пробірку. Достатньо перегнати хоча б 1 краплю рідини. Фенол виявляють за характерним запахом, також реакцією з ферум(ІІІ) хлоридом. Для цього відгін розбавляють водою і додають 1-2 краплі розчину ферум(ІІІ) хлориду. Виникає фіолетове забарвлення.

ДОСЛІД 3. УТВОРЕННЯ КИСЛИХ АЗОБАРВНИКІВ

а) До 1 мл лужного розчину фенолу додають рівний об’єм солі фенілдіазоній хлориду. Утворюється кислий азобарвник - пара гідроксиазобензол, який має яскравий жовтогарячий колір.

Рівняння реакції:

б) До 1 мл лужного розчину β-нафтолу добавляють рівний об’єм солі фенілдіазонію. У вигляді пластівців жовто-червоного кольору випадає кислий барвник α-фенілазо-β-нафтол, або Судан І:

192

Судан І нерозчинний у воді, але добре розчинний в жирах і багатьох органічних розчинниках (спирт, ацетон, бензол). Він застосовується для розпізнавання жиру в гістології і паталогічній анатомії, а також в клінічних лабораторіях для розпізнавання краплинок жиру при дослідженні шлункового соку, калу та інших багатоскладових об’єктів біологічного походження.

ДОСЛІД 4. УТВОРЕННЯ ОСНОВНОГО АЗОБАРВНИКА

У пробірку вносять 1 краплю диметиланіліну, додають кілька крапель води і краплями концентровану соляну кислоту до утворення прозорого розчину. Суміш охолоджують льодом, додають до цього розчину частину солі фенілдіазонію і енергійно струшують. При додаванні насиченого розчину ацетату натрію випадає жовтогарячий осад основи барвника– фенілазодиметиланілін, або пара-диметиламіноазобензен.

Рівняння реакції:

ДОСЛІД 5. ВПЛИВ РЕАКЦІЇ СЕРЕДОВИЩА НА ЗМІНИ КОЛЬОРУ ОСНОВНОГО АЗОБАРВНИКА

У пробірку вносять 2 краплі розчину отриманого диметиламіноазобензену і 10 крапель води. Вміст пробірки перемішують і ділять на дві частини. В одну пробірку додають дві краплі10 %-го розчину соляної кислоти. Розчин забарвлюється в червоний колір. В другу пробірку прили-

вають 2 краплі 10 %-го розчину натрій гідроксиду. Зۥявляється жовте забарвлення – колір вільної основи диметиламіноазобензену. Розчин диметиламіноазобензену застосовується як індикатор для титрування -ві льної соляної кислоти при аналізі шлункового соку. Перехід червоного кольору в жовтий відбувається при рН= 4, що є причиною різного забарвлення індикатора пара-диметиламіноазобензену в кислих розчинах з різними значеннями рН.

Контрольні запитання та завдання

1.Які речовини називаються азосполуками?

2.З яких сполук утворюються азобарвники?

3.Написати схеми реакцій діазотування:

а) орто-толуїдину;

193

б) пара-хлораніліну; г) α-нафтиламіну.

4. Написати схеми реакцій хлориду α-нафтілдіазонію: а) з водою; б) з КІ;

в) з СuCl2.

5.Написати схему синтезу азобарвника метилоранжу, виходячи з бензену і користуючись простими органічними та неорганічними сполуками.

194