71. Нитросоединения
Особенности нитросоединений: 1) это органические вещества, в молекулах которых содержится нитрогруппа – № 2 при атоме углерода; 2) нитросоединения можно рассматривать как производные углеводородов, которые получаются путем замещения атома водорода на нитрогруппу; 3) по числу нитрогрупп различаются моно-, ди– и полинитросоединения; 4) название углеводородов происходит от названий исходных углеводородов с добавлением приставки нитро-, например: а) нитрометан – СН3NO2; б) 2-нитропентан – СН3-СН2-СН2-СН (NO2) – СН3.
Введение в органическое вещество нитрогруппы называется нитрованием.
Способы нитрования:
1) нитрование ароматических соединений легко осуществимо при действии смесью концентрированных азотной и серной кислот (первая – нитрирующий агент, вторая – водоотнимающий):
а) тринитротолуол является хорошим взрывчатым веществом; б) взрывается только от детонации, горит коптящим пламенем без взрыва;
2) впервые реакцию нитрования алканов осуществил М.И. Коновалов в 1888 г. Эта реакция носит его имя. Действие на алканы разбавленной HNO при t = 110–140 °C.
3) нитросоединения также получаются взаимодействием алкилгалогенидов с нитритом серебра: С3Н7I (пропилиодид) + АgNO2 = С3Н7NO2 (нитропропан) + АgI;
4) при восстановлении нитросоединений образуются амины.
Нитросоединения представляют собой бесцветные малорастворимые в воде и хорошо растворимые в органических растворителях жидкости, обладающие характерным миндальным запахом. Все нитросоединения являются довольно сильными ядами для центральной нервной системы. Некоторые из них обладают раздражающим действием (СCl3NO2 – хлорпикрин). Благодаря высокой полярности нитросоединения могут растворять такие вещества, которые не растворяются в обычных растворителях. Полинитросоединения обычно слабо окрашены, взрывчаты при ударе и детонации. Некоторые нитроалканы применяют в качестве окислителей в ракетном топливе. Многие из полинитросоединений обладают взрывчатыми свойствами, так, тетранирометан С(NO2)4 является сильным взрывчатым веществом. Галогенсодержащие нитросоединения, например СCl3NO2 (хлорпикрин) обладает раздражающим действием на слизистые оболочки. Применяется в качестве учебно-боевого ОВ, для проверки средств защиты на герметичность и в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми и вредителями.
72. Амины
Амины – это производные аммиака, в котором один, два или все три атома водорода замещены органическими радикалами.
Строение и свойства аминов.
Известно много органических соединений, в которые азот входит в виде остатка аммиака, например: 1) метиламин СН3-NН2; 2) диметиламин СН3-NH-СН3; 3) фениламин (анилин) С6Н5-NН2; 4) метилэтиамин СН3-NН-C2H5.
Все эти соединения относятся к классу аминов.
Сходство аминов с аммиаком не только формальное. Они имеют и некоторые общие свойства.
1. Низшие представители аминов предельного ряда газообразны и имеют запах аммиака.
4СН3-NH2 + 9O2 → 4СO2 + 10Н2О + 2N2.
2. Если амин растворить в воде и раствор испытать лакмусом, то появится щелочная реакция, как и в случае аммиака.
3. Амины имеют характерные свойства оснований.
4. Сходство свойств аминов и аммиака находит объяснение в их электронном строении.
5. В молекуле аммиака из пяти валентных электронов атома азота три участвуют в образовании ковалентных связей с атомами водорода, одна электронная пара остается свободной.
6. Электронное строение аминов аналогично строению аммиака.
7. У атома азота в них имеется также неподеленная пара электронов. В неорганической химии к основаниям относятся вещества, в которых атомы металла соединены с одной или несколькими гидроксильными группами. Но основания – понятие более широкое. Свойства их противоположны свойствам кислот.
8. Амины называются еще органическими основаниями.
9. Являясь основаниями, амины взаимодействуют с кислотами, при этом образуются соли.
Эта реакция аналогична реакциям аммиака и также заключается в присоединении протона.
Но при сходстве свойств этих веществ как оснований между ними имеются и различия:
а) амины – производные предельных углеводородов – оказываются более сильными основаниями, чем аммиак;
б) они отличаются от аммиака лишь наличием в молекулах углеводородных радикалов, поэтому видно влияние этих радикалов на атом азота;
в) в аминах под влиянием радикала – СН3 электронное облако связи С-N смещается несколько к азоту, электронная плотность на азоте возрастает, и он прочнее удерживает присоединенный ион водорода;
г) гидроксильные группы воды от этого становятся более свободными, щелочные свойства раствора усиливаются.