Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Григорович

§ 29. Анілін — представник ароматичних амінів

Пригадайте: хімічні властивості фенолу та взаємний вплив атомів у його молекулах (за § 17).

Структурна формула та будова молекули аніліну

Анілін — найважливіший серед ароматичних амінів. Його молекулярна формула C6H5NH2. У молекулах аніліну бензенове ядро сполучене з аміногрупою:

З огляду на будову, анілін також можна назвати феніламіном (феніл — назва замісника C6H5), або амінобензеном.

Анілін був відкритий декількома хіміками: 1826 року німецький хімік О. Унфердорбен добув його з природного барвника індиго під назвою кристалін, 1834 року Ф. Рунге — з кам'яновугільної смоли під назвою кіанол тощо. Але тільки 1843 року А. Гофман установив будову аніліну й довів, що всі ці речовини ідентичні.

Август Вільгельм фон Гофман (1818-1892)

Розробив метод добування амінів.

Назва «анілін» уперше була застосована Ю. Фріцше, який добув його нагріванням природного барвника індиго з лугом, і походить від назви однієї з рослин, що містить індиго — Indigofera anil.

Фізичні властивості аніліну

• Безбарвна олієподібна речовина з характерним запахом;

• на повітрі швидко окиснюється й набуває червоно-бурого забарвлення;

• обмежено розчинний у воді (3,6 г на 100 мл), добре розчиняється в органічних розчинниках;

• трохи важчий за воду, густина 1,022 г/мл;

• tпл. = -6,3 °C, tкип. = 184,1 °C;

• отруйний, у разі потрапляння на шкіру спричиняє хімічні опіки.

Хімічні властивості аніліну

Як і у випадку з фенолом, хімічні властивості аніліну мають поєднувати властивості ароматичних вуглеводнів (бензену) та амінів.

1. Взаємодія з хлоридною кислотою. Як і всі аміни, анілін виявляє основні властивості й реагує з кислотами:

На відміну від аніліну, його сіль (анілін гідрохлорид) у воді розчиняється набагато краще й окиснюється повітрям значно важче. Тому в лабораторіях анілін часто зберігають у вигляді гідрохлориду.

Демонстраційний дослід: взаємодія аніліну з хлоридною кислотою

У пробірку наливаємо 0,5-1 мл аніліну (мал. а). До аніліну додаємо близько 5 мл води. Оскільки анілін обмежено розчиняється у воді, то утворюються два окремі шари (мал. б). Ретельно перемішуємо. Анілін утворює емульсію з водою (мал. в). Додаємо хлоридну кислоту (мал. г). Краплі аніліну потроху зменшуються і згодом зникають, спостерігаємо однорідний розчин анілін гідрохлориду (мал. д).

2. Взаємодія з бромом. Ви вже знаєте, що на відміну від бензену фенол активно взаємодіє з бромом унаслідок впливу гідроксильної групи на бензенове ядро. Так само анілін за звичайних умов активно взаємодіє з бромом — заміщуються три атоми Гідрогену в бензеновому ядрі:

Під час реакції спостерігається утворення білого осаду 2,4,6-трибромоаніліну.

Добування та застосування аніліну

Анілін — дуже важливий реагент для хімічної промисловості, тому метод його добування має бути простим і дешевим. Основний спосіб добування аніліну — відновлення нітробензену:

Демонстраційний дослід: взаємодія аніліну з бромом

Для реакції використовуємо не чисті речовини, а їх розчини (мал. а): розбавлений розчин аніліну у воді та розчин брому (бромну воду). У пробірку наливаємо 2-3 мл розчину аніліну та тоненькою цівкою доливаємо бромну воду (мал. б). Реакція відбувається майже миттєво і супроводжується утворенням осаду (мал. в).

Нітробензен для цього синтезують нітруванням бензену. Для його відновлення можна використовувати різні відновники. У лабораторній практиці використовують амоній сульфід, цинк або залізо за наявності хлоридної кислоти. У промисловості нітробензен відновлюють воднем за високої температури за наявності каталізаторів:

Першим відновлення нітробензену 1842 року здійснив видатний хімік М. М. Зінін, за що здобув всесвітню славу. У ті часи анілін у великих обсягах був вкрай необхідний для добування різноманітних штучних барвників, виробництво яких на той час було дуже затребуваним, але дорогим. Завдяки відкриттю Зініна 1856 року Вільям Перкін організував промислове виробництво фіолетового барвника мовеїну. Із часом було налагоджено виробництво дешевих анілінових барвників з яскравим і різноманітним забарвленням, придатних для фарбування тканин. Це дозволило відмовитися від такої дефіцитної і дорогої природної сировини, як барвники індиго, кошеніль, королівський пурпур.

Микола Миколайович Зінін (1812-1880)

Розробив метод добування аніліну.

В Україні анілінофарбова промисловість виготовляє барвники для текстильної, взуттєвої та поліграфічної промисловостей. Підприємства зосереджені поблизу коксохімічного виробництва. Найбільшим підприємством галузі є «Рубіжанський барвник».

Сьогодні великі обсяги аніліну також витрачають на виробництво поліуретанів, штучних каучуків та гербіцидів.

Ключова ідея

Хімічні властивості аніліну є ілюстрацією справедливості другого постулату теорії будови органічних сполук про взаємний вплив атомів у молекулі.

Контрольні запитання

  • 455. Запишіть молекулярну, розгорнуту та скорочену структурні формули аніліну.
  • 456. Схарактеризуйте фізичні властивості аніліну. Що відбуватиметься, якщо в склянку з водою налити стільки ж аніліну?
  • 457. Схарактеризуйте хімічні властивості аніліну. Що є спільного та в чому полягають відмінності у хімічних властивостях аніліну з бензеном та амінами? Наведіть відповідні рівняння реакцій.

Завдання для засвоєння матеріалу

  • 458. За якою ознакою метиламін та анілін можна віднести до: а) однієї групи амінів (якої); б) до різних груп амінів (яких)?
  • 459. Складіть рівняння реакції феніламоній хлориду з лугом.
  • 460. Складіть рівняння реакції для здійснення перетворень за схемами:

Комплексні завдання

  • 461. Обчисліть масу аніліну, що можна добути з нітробензену масою 36,9 г.
  • 462. Обчисліть масу трибромоаніліну, що можна добути з аніліну масою 32,55 г.
  • 463. Технічний анілін масою 5 г змішали з хлоридною кислотою. У результаті отримали розчин масою 50 г із масовою часткою солі 12,95 %. Обчисліть масову частку домішок в аніліні.
  • 464. Обчисліть масу технічного нітробензену, що містить 18 % домішок, необхідного для добування аніліну масою 18,6 кг.

Завдання з розвитку критичного мислення

  • 465. Складіть рівняння реакцій, за якими можна добути анілін з метану.
  • 466. Уважно прочитайте, як проводять демонстрацію взаємодії аніліну з хлоридною кислотою. Хлоридна кислота і так містить значну кількість води, оскільки є водним розчином гідроген хлориду. Як ви вважаєте, для чого перед хлоридною кислотою додають значну кількість води?