Fenol: co to za substancja, jej wpływ na organizm ludzki. Fenole - nazewnictwo, otrzymywanie, właściwości chemiczne
Rozkład termiczny powstałej soli z przejściem i utworzeniem estru kwasu salicylowego lub wypartego kwasu salicylowego:
Podczas ogrzewania soli miedzi dwuwartościowej bez dostępu pary i powietrza, charakterystyczna dla tych soli niebieska lub zielona barwa zanika i powstają bezbarwne sole miedzi jednowartościowej. Gdy proces prowadzi się w trudniejszych warunkach (wysoka temperatura, długotrwałe ogrzewanie, brak wolnego kwasu), powstaje pierwiastkowa miedź.
To, podobnie jak powstawanie miedzi jednowartościowej, wiąże się z gwałtownym wzrostem właściwości miedzi odciągających elektrony wraz ze wzrostem temperatury.
3. Regeneracja Cu 1 i Cu 0. Kiedy powietrze przepuszcza się przez stopiony kwas zawierający miedź jednowartościową lub pierwiastkową, ta ostatnia utlenia się do stanu dwuwartościowego:
W obecności pary wodnej możliwa jest hydroliza estrów kwasów z utworzeniem wyjściowych kwasów arylokarboksylowych i hydroksyarylokarboksylowych. Te ostatnie ulegają dekarboksylacji do fenoli.
![]() |
Jeśli chodzi o mechanizm powstawania fenolu podczas utleniania kwasów arylokarboksylowych, istnieją sprzeczne punkty widzenia.Kaeding i Toland sugerują utworzenie związku pośredniego powstającego podczas nukleofilowego ataku pierścienia przez atom tlenu. W tym przypadku w reakcji uczestniczy dimer soli miedzi, tj. w pobliżu znajdują się dwa atomy miedzi. W przypadku soli miedzi i kwasów toluilowych ten związek pośredni można przedstawić w następujący sposób:
Tutaj bliskość atomu tlenu do orto-pozycja (w stosunku do grupy karboksylowej) umożliwia atak nukleofilowy w tej pozycji. Jonizacja wiązania miedź-tlen zwiększa możliwość takiego ataku.
![]() |
Jednak pomysły te nie wyjaśniają obowiązkowej lokalizacji grupy hydroksylowej w orto-pozycja względem grupy karboksylowej. Ponadto inhibitory reakcji łańcuchowej, które hamują tworzenie się żywicy i niektóre inne procesy uboczne, które oczywiście zachodzą poprzez rodnikowy mechanizm łańcuchowy, nie wpływają na szybkość tworzenia fenolu, co wskazuje na większe prawdopodobieństwo jonowego mechanizmu oksydacyjnej dekarboksylacji.
Badania rozkładu termicznego soli miedzi kwasów arylokarboksylowych i kwasów arylosulfonowych wykazały, że jedynie kwasy arylokarboksylowe mogą być prawdziwymi surowcami do syntezy fenoli. Kwasy arylosulfonowe i diarylosulfony dają niewielkie ilości fenoli (do 1-2% przekształconego produktu wyjściowego). Jednakże już w minimalnych temperaturach niezbędnych do zajścia reakcji – w temperaturze 180-190°C – następuje intensywny rozkład termiczny kwasu sulfonowego z utworzeniem koksopodobnej pozostałości i dwutlenku siarki. Powstały ester kwasu sulfonowego i krezolu (lub innego fenolu) jest znacznie bardziej odporny na hydrolizę niż sam kwas sulfonowy, który rozkłada się na węglowodór i kwas siarkowy. Jednocześnie ester jest stosunkowo mało stabilny termicznie.
Szybkość konwersji soli miedzi z kwasami arylokarboksylowymi zależy od charakteru i położenia istniejących podstawników w jądrze. W przypadku braku powietrza i pary wodnej proces przebiega według równania:
z wytworzeniem tylko odpowiedniego estru, soli kwasu miedzi(I)arylokarboksylowego i dwutlenku węgla. W tym przypadku wydajność dwutlenku węgla można wykorzystać do oceny szybkości reakcji z wystarczającą dokładnością. Sam rozkład termiczny przebiega według reakcji pierwszego rzędu, kinetykę rozkładu scharakteryzowano danymi podanymi w tabeli. 2.2.
Tabela 2.2.
Kinetyka rozkładu soli miedzi (I) kwasu arylokarboksylowego
Jak wynika z tych danych, reakcja ulega znacznemu przyspieszeniu, gdy do pierścienia aromatycznego wprowadza się grupę metylową. W tym przypadku szybkość reakcji wzrasta w szeregu: benzoesan- P-toluilan- M-toluilan O-toluilat. Wprowadzenie do para- położenie atomu chloru względem grupy karboksylowej nieco zmniejsza szybkość procesu wprowadzania orto-pozycja nieznacznie ją zwiększa (w porównaniu do benzoesanu miedzi).
Zatem wytwarzanie krezoli z kwasów toluilowych jest możliwe w łagodniejszych warunkach niż fenol z kwasu benzoesowego i chlorofenole z kwasów chlorobenzoesowych. Synteza M-krezol z O-kwas toluilowy jest możliwy w temperaturze o 20-30 o C niższej niż z P- kwas toluilowy. Szybkość procesu znacznie wzrasta (4-5 razy), gdy do masy reakcyjnej dodaje się tlenek magnezu.
Fenol na skalę przemysłową wytwarza się również poprzez utlenianie kwasu benzoesowego w fazie gazowej w temperaturze 200-400 o C w obecności stałych katalizatorów, np.: soli miedzi i aktywatorów tlenków metali Co, Mo, W, a produktami reakcji są fenol , benzen i tlenek difenylu. Wadami tych procesów jest niska selektywność i aktywność katalizatora.
Zaproponowano metodę wytwarzania fenolu poprzez utlenianie kwasu benzoesowego w fazie gazowej w temperaturze 250-350 o C, przy stosunku molowym reagentów kwas benzoesowy/woda/tlen równym 0,6-2,5/40-70/1,5 -2,5 i objętościową szybkość podawania kwasu benzoesowego 0,01-0,22 kg/h/kg katalizatora, charakteryzującą się tym, że reakcję prowadzi się w obecności katalizatorów typu tlenkowego o wzorze ogólnym Cu-M-O, osadzonych na tlenku glinu o określonej powierzchnia 40-190 m 2 /g, gdzie M-0,01-10,9 masa. % metali alkalicznych, ziem alkalicznych lub metali z grupy II b układu okresowego pierwiastków, zawartość miedzi wynosi 1,5-9,5% wag. %. Powierzchnia właściwa katalizatora przed użyciem wynosi 40-100 m2/g. Aby utrzymać aktywność i wydłużyć czas pracy katalizatora, do reaktora wprowadza się parę wodną w 40-70-krotnym nadmiarze molowym w stosunku do kwasu benzoesowego. Przy wyższym stosunku pary wodnej szybkość reakcji maleje. Jako środek utleniający można stosować tlen cząsteczkowy lub jego mieszaniny z gazami obojętnymi, korzystnie powietrzem.
Katalizatory wytwarza się poprzez impregnację nośnika (tlenku glinu) w wodnym roztworze odpowiednich soli przez 24 h. Po odparowaniu wody katalizatory kalcynuje się w ciągu 3,5-11 godzin w temperaturze 450-800 o C, w zależności od składników katalizatora. Zaletą tej metody jest łatwość przygotowania katalizatorów.
Zaproponowano metodę wytwarzania fenolu poprzez bezpośrednią katalityczną hydroksylację benzenu. Reakcja bezpośredniego wprowadzenia grupy hydroksylowej do pierścienia benzenowego jest znana od niedawna. Odbywa się to poprzez działanie podtlenku azotu N 2 O z benzenem w obecności katalizatora na bazie tlenków metali z grup V i VI układu okresowego, korzystnie V 2 O 5 osadzonego na SiO 2 w ilości od 1 do 10% wag. (zastosowanie Al 2 O 3 powoduje znaczny rozkład benzenu do tlenków węgla). W tej postaci reakcja wytwarzania fenolu ma niewielkie zastosowanie w zastosowaniach przemysłowych.
Proponowana metoda syntezy fenolu opiera się na bezpośredniej hydroksylacji benzenu w obecności podtlenku azotu N 2 O i kwaśnych zeolitów, które są dostępnymi, tanimi odczynnikami, dogodnymi do zastosowań przemysłowych. Stosowane są następujące rodzaje zeolitów:
1) Zeolit ZSM-5 z oleju Mobil
2) Zeolit US-Y, TOYO-SODA
3) HY Zeolit, związek chemiczny Union Carbide
4) Zeolit H-Mordenit z Grand Paroisse
Korzystnie jest stosować zeolit ZSM-5
Zeolit ma stosunek SiO2 / Al2O3 większy niż 90, korzystnie od 90 do 500. Oryginalny zeolit poddaje się obróbce w celu zwiększenia kwasowości kwasu mineralnego (chlorowodorowego, siarkowego, azotowego, nadchlorowego, fosforowego) lub organicznego, na przykład: trifluorometan sulfonowy lub podobny. Stężenie kwasu wynosi zwykle od 0,1 N do 2 N. Podczas przetwarzania weź od 10 do 100 ml na 1 g zeolitu. Podtlenek azotu stosuje się w postaci czystej lub zmieszanej z gazem obojętnym niezawierającym tlenu, np. azotem. Korzystny stosunek molowy benzen/N2O wynosi od 1 do 10. Temperatura reakcji wynosi 300-500 o C, podczas gdy mieszanina par benzenu i podtlenku azotu przepuszczana jest przez warstwę zeolitu.
1. Kharlampowicz, Georgy Dmitrievich i Chrkin, Yuri Vasilievich Fenol. M., „Chemia”, 1974, 376 s.
Fenole to związki organiczne, które mogą być szkodliwe dla ludzi i mieć wpływ na ich zdrowie. Mimo to produkcja tej substancji na świecie z roku na rok wzrasta.
Charakterystyka fenoli
Właściwości fizyczne fenolu: kształtem przypominają kryształy, które pod wpływem powietrza utleniają się, przybierają różową barwę i mają specyficzny zapach przypominający zapach gwaszu. Maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC) fenolu w powietrzu wynosi 4 mg/m3, w zbiornikach naturalnych – 0,001.
Substancja ta dobrze rozpuszcza się w alkoholu, olejach i acetonie. Fenol rozpuszcza się w wodzie stopniowo, w stosunku 1/20, jeśli temperatura wody osiągnie +700° C. W zanieczyszczonych wodach naturalnych jego zawartość może sięgać dziesiątek, a nawet setek mikrogramów na litr.
Kwas karbolowy to 2-5% roztwór fenolu i jest doskonałym środkiem antyseptycznym, który może niszczyć patogenne drobnoustroje i bakterie. Kwas karbolowy wykorzystywany jest do produkcji wielu farmaceutyków.
Syntetyczny fenol techniczny stosowany jest jako surowiec do produkcji kaprolaktamu, kwasu adypinowego, aniliny, alkilofenolu i hydrochinonu. Pod względem liczby grup OH fenole i alkohole mają podobną budowę, ale fenol jest silniejszym kwasem.
Zastosowanie w medycynie i innych gałęziach przemysłu
Zakres fenolu, ze względu na jego niebezpieczeństwo i toksyczność, jest ograniczony. Aby zmniejszyć zagrożenie, stosuje się go w małych ilościach i miesza z innymi składnikami. Substancja jest aktywnie wykorzystywana przez producentów w następujących branżach:
- Lekarstwo: stosowany jako dobry środek antyseptyczny, dezynfekujący przy infekcjach grzybiczych, stanach zapalnych ucha środkowego. Zajmuje się także produkcją leków (aspiryna), inżynierią genetyczną;
- W kosmetologii: peeling fenolowy. Do produkcji wyrobów kosmetycznych wykorzystuje się fenol-formaldehyd;
- Przemysł rafineryjny: oczyszczanie pozostałości surowców naftowych;
- Rolnictwo: różne nawozy do zwalczania szkodników i chwastów. Stosowany również jako środek antyseptyczny do dezynfekcji skór zwierzęcych;
- Przemysł spożywczy – do utrwalania żywności;
- Przemysł chemiczny: produkcja środków czyszczących i dezynfekcyjnych, żywic epoksydowych, tworzyw sztucznych, w produkcji barwników.
Dlaczego fenol jest niebezpieczny?
Substancja ta jest niebezpieczna i toksyczna, jej klasa zagrożenia jest druga. Wnika do organizmu przez błony śluzowe i skórę, skąd przedostaje się do narządów wewnętrznych:
- Przedostanie się jednego grama fenolu do organizmu człowieka jest śmiertelne. Dla organizmu dziecka wystarczy mniej niż jeden gram. Niezależnie od stanu, w jakim występuje fenol-formaldehyd, dla człowieka jest to kolosalna szkoda wpływająca na zdrowie;
- Fenol w postaci ciekłej lub w postaci pary (gazowej) może powodować oparzenia lub reakcje alergiczne, a także powoduje martwicę tkanek (w wyniku zmian w cząsteczkach białek).
- Ponadto zaburzają krążenie krwi w organizmie, niszczą czerwone krwinki i powodują zapalenie skóry.
Aby uniknąć poważnych konsekwencji działania fenolu-formaldehydu na organizm, musisz znać przyczyny zatrucia i sposoby jego zwalczania.
Przyczyny zatrucia
Zatrucie występuje z następujących powodów:
- Stosowanie leków zawierających fenol, których data ważności upłynęła;
- Nieznajomość składu leku, stosowanie bez „recepty”;
- Zatrucie fenolem w kontakcie z zabawkami (najczęściej spotykane w zabawkach produkowanych w Chinach, chociaż inni producenci również borykają się z tym problemem).
- Nadmierne dawki.
Jeśli dorośli przez nieostrożność wpadną pod wpływ fenolu, wówczas cierpią dzieci, ponieważ dorośli umieszczają leki w łatwo dostępnych miejscach, a czasem nawet zostawiają je otwarte.
Objawy zatrucia
Zatrucie fenolem dzielimy na ostre i przewlekłe.
Do ostrego zatrucia dochodzi w przypadku kontaktu substancji ze skórą, połknięcia lub wdychania oparów. Bardzo trudno jest zatruć się oparami w domu, zdarza się to znacznie częściej w przedsiębiorstwach. Wystarczy jeden oddech, aby zaobserwować następujące objawy:
- Uporczywy kaszel spowodowany podrażnieniem płuc;
- Nadmierna pobudliwość;
- Silny ból głowy;
- Osłabienie i bóle ciała.
Powyższe problemy zdrowotne mogą być przyczyną hospitalizacji.
Objawy zatrucia fenolem w przypadku kontaktu ze skórą:
- Uszkodzony obszar skóry staje się biały;
- Transformacja skóry, pojawienie się zmarszczek i fałd;
- Po chwili skóra staje się czerwona;
- Wydmuchiwane są bąbelki;
- Pieczenie i mrowienie.
W przypadku połknięcia substancji chemicznej mogą wystąpić następujące objawy:
- Zły oddech;
- Pojawienie się plam w jamie ustnej;
- Ból gardła, narządów wewnętrznych;
- Złe samopoczucie, wymioty;
- Zwiększona potliwość;
- Zmiana koloru moczu.
Duże dawki kwasu karbolowego mogą spowodować śmierć.
W przypadku stałego, ale niewielkiego narażenia organizmu na substancję, rozwija się zatrucie przewlekłe, któremu towarzyszy:
- Osłabienie i bóle ciała;
- Słaby sen;
- Silny ból głowy;
- Brak apetytu;
- Zły humor.
Pierwsza pomoc w przypadku zatrucia fenolem
Jeśli podejrzewasz zatrucie fenolem, powinieneś natychmiast zwrócić się o pomoc lekarską. Niemożliwe jest samodzielne usunięcie substancji z organizmu, ale udzielenie pierwszej pomocy jest całkiem możliwe.
- Zabierz ofiarę na świeże powietrze;
- Jeżeli stężenie substancji w żołądku jest duże, sorbent należy popić dużą ilością wody;
- W przypadku zatrucia wewnętrznego należy dokładnie przepłukać usta wodą (mlekiem) przez 5–10 minut, a następnie wypluć;
- Uszkodzoną skórę należy przemyć wodą;
- Nie wychodź z prysznica do czasu przybycia karetki, dokładnie spłucz wszystkie dotknięte obszary ciała.
Pełne leczenie i diagnoza przeprowadzane są wyłącznie pod nadzorem lekarza. Truciznę należy usunąć za pomocą witaminy B1, etanolu (zewnętrznie), a także poprzez zabiegi takie jak tracheotomia i intubacja.
Zapobieganie
Podstawową zasadą, której należy przestrzegać, aby uniknąć zatrucia, jest unikanie kontaktu z substancją podczas pracy ze składnikami zawierającymi fenol. Zaleca się stosowanie sprzętu ochronnego (rękawiczki, maseczki, kombinezony i maski oddechowe).
Nie kupuj leków zawierających fenol-formaldehyd; jeśli to możliwe, zażywaj leki analogowe i alternatywne (łatwiej wydać trochę pieniędzy, niż ryzykować zdrowie); jeśli masz je w domu, przechowuj je w miejscach trudno dostępnych dla dzieci.
Do celów kosmetycznych stosuję fenolowo-formaldehydowy jako peeling fenolowy, jednak może on wykazywać działanie alergiczne, dlatego warto zastanowić się nad celowością takiego zabiegu.
Fenol jest organiczną substancją chemiczną, węglowodorem. Inne nazwy: kwas karbolowy, hydroksybenzen. Występuje w pochodzeniu naturalnym i przemysłowym. Czym jest fenol i jakie ma znaczenie w życiu człowieka?
Pochodzenie substancji, właściwości chemiczne i fizyczne
Wzór chemiczny fenolu to c6h5oh. Z wyglądu substancja przypomina kryształy w postaci igieł, przezroczyste, z białym odcieniem. Na świeżym powietrzu pod wpływem tlenu kolor staje się jasnoróżowy. Substancja ma specyficzny zapach. Fenol pachnie farbą gwaszową.
Naturalne fenole to przeciwutleniacze, które występują w różnych ilościach we wszystkich roślinach. Decydują o kolorze, zapachu, chronią rośliny przed szkodliwymi owadami. Naturalny fenol korzystnie wpływa na organizm ludzki. Występuje w oliwie z oliwek, ziarnach kakaowca, owocach i orzechach. Ale są też związki toksyczne, takie jak garbniki.
Przemysł chemiczny wytwarza te substancje w drodze syntezy. Są trujące i bardzo toksyczne. Fenol jest niebezpieczny dla człowieka, a przemysłowa skala jego produkcji znacząco zanieczyszcza środowisko.
Właściwości fizyczne:
- Fenol normalnie rozpuszcza się w wodzie, alkoholu, alkaliach;
- ma niską temperaturę topnienia, w temperaturze 40°C przechodzi w gaz;
- jego właściwości są pod wieloma względami podobne do alkoholu;
- ma wysoką kwasowość i rozpuszczalność;
- w temperaturze pokojowej są w stanie stałym;
- Zapach fenolu jest ostry.
Jak wykorzystuje się fenole?
Ponad 40% substancji wykorzystuje się w przemyśle chemicznym do produkcji innych związków organicznych, głównie żywic. Wykonany jest również z włókien sztucznych - nylonu, nylonu. Substancja stosowana w przemyśle rafinacji ropy naftowej do oczyszczania olejów stosowanych w platformach wiertniczych i innych obiektach technologicznych.
Fenol wykorzystywany jest do produkcji farb i lakierów, tworzyw sztucznych oraz w chemikaliach i pestycydach. W weterynarii zwierzęta hodowlane są leczone tą substancją w gospodarstwach, aby zapobiec infekcjom.
Zastosowanie fenolu w przemyśle farmaceutycznym jest znaczące. Jest zawarty w wielu lekach:
- środki antyseptyczne;
- leki przeciwbólowe;
- leki przeciwpłytkowe (rozrzedzające krew);
- jako środek konserwujący do produkcji szczepionek;
- w kosmetyce jako składnik preparatów do peelingów chemicznych.
W inżynierii genetycznej fenol wykorzystuje się do oczyszczania DNA i ekstrakcji go z komórek.
Toksyczne działanie fenolu
Fenol jest trucizną. Pod względem toksyczności związek należy do 2. klasy zagrożenia. Oznacza to, że jest bardzo niebezpieczny dla środowiska. Stopień wpływu na organizmy żywe jest wysoki. Substancja może spowodować poważne szkody w systemie ekologicznym. Minimalny okres rekonwalescencji po działaniu fenolu wynosi co najmniej 30 lat, pod warunkiem całkowitego wyeliminowania źródła zanieczyszczeń.
Syntetyczny fenol ma negatywny wpływ na organizm ludzki. Toksyczne działanie związku na narządy i układy:
- Wdychanie lub połknięcie oparów powoduje uszkodzenie błon śluzowych przewodu pokarmowego, górnych dróg oddechowych i oczu.
- W przypadku kontaktu ze skórą następuje oparzenie fenolem.
- Przy głębokiej penetracji powoduje martwicę tkanek.
- Ma wyraźny toksyczny wpływ na narządy wewnętrzne. Kiedy nerki są uszkodzone, powoduje odmiedniczkowe zapalenie nerek, niszczy strukturę czerwonych krwinek, co prowadzi do głodu tlenu. Może powodować alergiczne zapalenie skóry.
- Wdychanie fenolu w dużych stężeniach powoduje zakłócenie aktywności mózgu i może prowadzić do zatrzymania oddechu.
Mechanizm toksycznego działania fenoli polega na zmianie struktury komórki i w konsekwencji jej funkcjonowania. Neurony (komórki nerwowe) są najbardziej podatne na substancje toksyczne.
Maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC fenolu):
- maksymalna pojedyncza dawka w atmosferze dla obszarów zaludnionych wynosi 0,01 mg/m3, która utrzymuje się w powietrzu przez pół godziny;
- średnia dobowa dawka w atmosferze dla obszarów zaludnionych wynosi 0,003 mg/m3;
- dawka śmiertelna po spożyciu wynosi dla dorosłych od 1 do 10 g, dla dzieci od 0,05 do 0,5 g.
Objawy zatrucia fenolem
Od dawna udowodniono szkodliwość fenolu dla organizmów żywych. W kontakcie ze skórą lub błonami śluzowymi związek szybko się wchłania, pokonuje barierę hematogenną i poprzez krew rozprzestrzenia się po całym organizmie.
Mózg jako pierwszy reaguje na działanie trucizny. Objawy zatrucia u ludzi:
- Psyche. Początkowo pacjent odczuwa łagodne podniecenie, które nie trwa długo i zostaje zastąpione irytacją. Potem przychodzi apatia, obojętność na to, co dzieje się wokół, osoba jest w stanie depresji.
- System nerwowy. Zwiększa się ogólne osłabienie, letarg, utrata sił. Wrażliwość dotykowa jest zamazana, ale reakcja na światło i dźwięki jest zaostrzona. Ofiara odczuwa mdłości, które nie mają związku z funkcjonowaniem układu trawiennego. Pojawiają się zawroty głowy, a ból głowy staje się bardziej intensywny. Ciężkie zatrucie może prowadzić do drgawek i utraty przytomności.
- Skóra. Skóra staje się blada i zimna w dotyku, a w ciężkich przypadkach nabiera niebieskiego odcienia.
- Układ oddechowy. Jeśli nawet małe dawki dostaną się do organizmu, osoba może odczuwać duszność i przyspieszony oddech. Z powodu podrażnienia błony śluzowej nosa ofiara stale kicha. W przypadku umiarkowanego zatrucia rozwija się kaszel i spastyczne skurcze krtani. W ciężkich przypadkach wzrasta ryzyko skurczu tchawicy i oskrzeli, a w rezultacie uduszenia, prowadzącego do śmierci.
Okolicznościami, w których może dojść do zatrucia są: naruszenie zasad bezpieczeństwa podczas pracy ze szczególnie niebezpiecznymi substancjami, przedawkowanie leków, zatrucie gospodarstwa domowego detergentami i środkami czystości, w wyniku nieszczęśliwego wypadku.
Jeśli w domu znajdują się meble niskiej jakości, zabawki dla dzieci, które nie spełniają międzynarodowych norm bezpieczeństwa lub ściany pomalowane są farbą nieprzeznaczoną do tego celu, wówczas osoba stale wdycha wydobywające się opary fenolu. W takim przypadku rozwija się przewlekłe zatrucie. Jej głównym objawem jest zespół chronicznego zmęczenia.
Zasady pierwszej pomocy
Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, to przerwać kontakt człowieka ze źródłem trucizny.
Wyprowadzić poszkodowanego z pomieszczenia na świeże powietrze, odpiąć guziki, zamki i zamki błyskawiczne, aby zapewnić lepszy dostęp tlenu.
Jeżeli roztwór fenolu dostanie się na ubranie, należy je natychmiast zdjąć. Zanieczyszczoną skórę i błony śluzowe oczu dokładnie i wielokrotnie przemywać bieżącą wodą.
Jeżeli fenol dostanie się do ust, nie połykaj niczego, lecz natychmiast przepłucz usta przez 10 minut. Jeżeli substancja przedostała się do żołądka, sorbent można popić szklanką wody:
- węgiel aktywny lub biały;
- enterosorb;
- enterosżel;
- sorbex;
- karbolen;
- polisorb;
- laktofiltr.
Nie należy płukać żołądka, ponieważ ta procedura zwiększy nasilenie oparzenia i zwiększy obszar uszkodzenia błony śluzowej.
Antidotum na fenol jest roztworem glukonianu wapnia do podawania dożylnego. W przypadku zatrucia o dowolnym nasileniu ofiarę zabiera się do szpitala na obserwację i leczenie.
W przypadku ciężkiego zatrucia fenol można usunąć z organizmu w warunkach szpitalnych, stosując następujące metody:
- Hemosorpcja to oczyszczanie krwi za pomocą specjalnego sorbentu, który wiąże cząsteczki toksycznej substancji. Krew jest oczyszczana poprzez przejście przez specjalny aparat.
- Terapia detoksykacyjna to dożylny wlew roztworów, które rozrzedzają stężenie substancji we krwi i sprzyjają jej naturalnej eliminacji z organizmu (przez nerki).
- Hemodializa jest wskazana w ciężkich przypadkach, gdy istnieje potencjalne zagrożenie życia. Zabieg przeprowadza się za pomocą aparatu „sztucznej nerki”, w którym krew przechodzi przez specjalne membrany i pozostawia cząsteczki toksycznej substancji. Krew wraca do organizmu czysta i nasycona przydatnymi mikroelementami.
Fenol jest syntetyczną substancją toksyczną, niebezpieczną dla człowieka. Nawet naturalnie występujący związek może być szkodliwy dla zdrowia. Aby uniknąć zatrucia, należy odpowiedzialnie pracować na produkcji, gdzie istnieje ryzyko kontaktu z trucizną. Podczas zakupów zwracaj uwagę na skład produktów. Nieprzyjemny zapach wyrobów z tworzyw sztucznych powinien Cię ostrzec. Stosując leki zawierające fenol należy przestrzegać przepisanej dawki.
Fenol (hydroksybenzen,kwas karbolowy) – TenOorganicznyinny związek aromatyczny o wzorzeAućC6H5OH. Należy do klasy o tej samej nazwie – fenoli.
Z kolei Fenole to klasa związków organicznych z szeregu aromatycznego, w której występują grupy hydroksylowe OH− połączony z węglem pierścienia aromatycznego.
Ze względu na liczbę grup hydroksylowych wyróżnia się:
- fenole jednowodorotlenowe (arenole): fenol i jego homologi;
- fenole dwuatomowe (arenodiole): pirokatechina, rezorcyna, hydrochinon;
- fenole trójatomowe (arenetriole): pirogalol, hydroksyhydrochinon, floroglucynol;
- fenole wielowodorotlenowe.
Odpowiednio właściwie fenol, jako substancja jest najprostszym przedstawicielem grupy fenolowej i ma jeden pierścień aromatyczny i jedną grupę hydroksylową ON.
Właściwości fenolu
Świeżo destylowany fenol to bezbarwne kryształy w kształcie igieł o temperaturze topnienia 41°C i temperatura wrzenia 182°C. Podczas przechowywania, szczególnie w wilgotnej atmosferze i w obecności niewielkich ilości soli żelaza i miedzi, szybko nabiera czerwonej barwy. Fenol można mieszać w dowolnych proporcjach z alkoholem, wodą (po podgrzaniu powyżej 60°C), dobrze rozpuszczalny w eterze, chloroformie, glicerynie, dwusiarczku węgla.
Ze względu na dostępność -OH grupę hydroksylową, fenol ma właściwości chemiczne charakterystyczne dla alkoholi i węglowodorów aromatycznych.
W grupie hydroksylowej fenol ulega następującym reakcjom:
- Ponieważ fenol ma nieco silniejsze właściwości kwasowe niż alkohole, pod wpływem zasad tworzy sole - fenolany (np. fenolan sodu - C6H5ONa):
C 6 H 5 OH + NaOH -> C 6 H 5 ONa + H 2 O
- W wyniku oddziaływania fenolu z metalicznym sodem otrzymuje się także fenolan sodu:
2C 6 H 5 OH + 2Na -> 2C 6 H 5 ONa + H 2
- Fenol nie jest bezpośrednio estryfikowany kwasami karboksylowymi; estry otrzymuje się w reakcji fenolanów z bezwodnikami lub halogenkami kwasowymi:
C 6 H 5 OH + CH 3 COOH -> C6H 5 OCOCH 3 + NaCl
- Podczas destylacji fenolu z pyłem cynkowym zachodzi reakcja zastąpienia grupy hydroksylowej wodorem:
C 6 H 5 OH + Zn -> C 6 H 6 + ZnO
Reakcje fenolu na pierścieniu aromatycznym:
- Fenol ulega reakcjom podstawienia elektrofilowego w pierścieniu aromatycznym. Grupa OH, będąc jedną z najsilniejszych grup donorowych (ze względu na spadek gęstości elektronowej na grupie funkcyjnej), zwiększa reaktywność pierścienia na te reakcje i kieruje podstawienie do orto- I para- zaprowiantowanie. Fenol łatwo ulega alkilowaniu, acylowaniu, halogenowaniu, nitrowaniu i sulfonowaniu.
- Reakcja Kolbe-Schmitta służy do syntezy kwasu salicylowego i jego pochodnych (kwas acetylosalicylowy i inne).
C 6 H 5 OH + CO 2 – NaOH -> C 6 H 4 OH(COONa)
C 6 H 4 OH(COONa) – H2SO4 -> C 6 H 4 OH(COOH)
Jakościowe reakcje na fenol:
- W wyniku interakcji z wodą bromową:
C 6 H 5 OH + 3Br 2 -> C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr
jest uformowany 2,4,6-tribromofenol- białe ciało stałe.- Ze stężonym kwasem azotowym:
C 6 H 5 OH + 3HNO 3 -> C 6 H 2 (NO 2) 3 OH + 3H 2 O
- Z chlorkiem żelaza(III) (jakościowa reakcja na fenol):
C 6 H 5 OH + FeCl 3 -> ⌈Fe(C 6 H 5 OH) 6 ⌉Cl 3
Reakcja dodawania
- Uwodornienie fenolu w obecności katalizatorów metalicznych Pt/Pd , Pd/Ni , zdobądź alkohol cykloheksylowy:
C6H5OH -> C6H11OH
Utlenianie fenolu
Ze względu na obecność grupy hydroksylowej w cząsteczce fenolu stabilność utleniania jest znacznie niższa niż w przypadku benzenu. W zależności od charakteru utleniacza i warunków reakcji otrzymuje się różne produkty.
- Tak więc pod działaniem nadtlenku wodoru w obecności katalizatora żelaznego powstaje niewielka ilość dwuatomowego fenolu, pirokatecholu:
C 6 H 5 OH + 2H 2 O 2 – Fe > C 6 H 4 (OH) 2
- W przypadku interakcji silniejszych utleniaczy (mieszanina chromu, dwutlenek manganu w kwaśnym środowisku) powstaje parachinon.
Wytwarzanie fenolu
Fenol otrzymywany jest ze smoły węglowej (produktu koksowania) oraz syntetycznie.
Zawiera smołę węglową z produkcji koksu od 0,01 do 0,1% fenole w produktach półkoksujących od 0,5 do 0,7%; w oleju powstałym podczas uwodornienia i w ściekach razem wziętych - od 0,8 do 3,7%. Zawierają smołę z węgla brunatnego i ścieki półkoksownicze od 0,1 do 0,4% fenole. Smołę węglową poddaje się destylacji, wybierając frakcję fenolową, która odparuje w temperaturze 160-250°C. Skład frakcji fenolowej obejmuje fenol i jego homologi (25-40%), naftalen (25-40%) i zasady organiczne (pirydyna, chinolina). Naftalen oddziela się przez filtrację, a pozostałą frakcję traktuje się 10-14% roztworem wodorotlenku sodu.
Powstałe fenolany oddziela się od obojętnych olejów i zasad pirydynowych przez przedmuchanie świeżą parą, a następnie traktuje dwutlenkiem węgla. Wyodrębnione surowe fenole poddaje się rektyfikacji, wybierając kolejno fenol, krezole i ksylenole.
Większość fenolu produkowanego obecnie na skalę przemysłową otrzymywana jest różnymi metodami syntetycznymi.
Syntetyczne metody otrzymywania fenolu
- Przez metoda benzenosulfonianowa benzen miesza się z olejem witriolowym. Powstały produkt traktuje się sodą i otrzymuje się sól sodową kwasu benzenosulfonowego, po czym roztwór odparowuje się, oddziela się wytrącony siarczan sodu i sól sodową kwasu benzenosulfonowego stapia się z zasadą. Albo nasycić powstały fenolan sodu dwutlenkiem węgla, albo dodać kwas siarkowy aż do rozpoczęcia wydzielania się dwutlenku siarki i oddestylowania fenolu.
- Metoda chlorobenzenowa polega na bezpośrednim chlorowaniu benzenu chlorem gazowym w obecności żelaza lub jego soli i zmydlaniu powstałego chlorobenzenu roztworem wodorotlenku sodu lub hydrolizie w obecności katalizatora.
- Zmodyfikowana metoda Raschiga opiera się na utleniającym chlorowaniu benzenu chlorowodorem i powietrzem, a następnie hydrolizie chlorobenzenu i uwolnieniu fenolu przez destylację.
- Metoda kumenowa polega na alkilowaniu benzenu, utlenieniu powstałego izopropylobenzenu do wodoronadtlenku kumenu i jego późniejszym rozkładzie na fenol i aceton:
Izopropylobenzen otrzymuje się w wyniku reakcji benzenu z czystym propylenem lub frakcją propanowo-propylenową z krakingu oleju, oczyszczoną z innych związków nienasyconych, wilgoci, merkaptanów i siarkowodoru, które zatruwają katalizator. Jako katalizator stosuje się na przykład trójchlorek glinu rozpuszczony w polialkilobenzenie. w diizopropylobenzenie. Alkilowanie przeprowadza się w temperaturze 85°C i pod ciśnieniem 0,5 MPa co zapewnia, że proces odbywa się w fazie ciekłej. Izopropylobenzen utlenia się do wodoronadtlenku tlenem atmosferycznym lub tlenem technicznym w temp 110-130°С w obecności soli metali o zmiennej wartościowości (żelazo, nikiel, kobalt, mangan) Wodoronadtlenek rozkłada się pod wpływem rozcieńczonych kwasów (siarkowego lub fosforowego) lub niewielkich ilości stężonego kwasu siarkowego w temperaturze 30-60°C. Po rektyfikacji otrzymuje się fenol, aceton i pewną ilość α-metylostyren. Opracowana w ZSRR przemysłowa metoda kumenowa jest najbardziej korzystna ekonomicznie w porównaniu z innymi metodami produkcji fenolu. Produkcja fenolu za pomocą kwasu benzenosulfonowego wiąże się ze zużyciem dużych ilości chloru i zasad. Chlorowanie oksydacyjne benzenu wiąże się z dużym zużyciem pary - 3-6 razy większym niż przy stosowaniu innych metod; Ponadto podczas chlorowania następuje silna korozja sprzętu, co wymaga użycia specjalnych materiałów. Metoda kumenowa jest prosta w konstrukcji sprzętowej i pozwala na jednoczesne otrzymanie dwóch wartościowych technicznie produktów: fenol i aceton.
- Podczas oksydacyjnej dekarboksylacji kwasu benzoesowego Najpierw przeprowadza się katalityczne utlenianie toluenu w fazie ciekłej do kwasu benzoesowego, które w obecności Cu2+ przekształcony w kwas benzenosalicylowy. Proces ten można opisać za pomocą poniższego diagramu:
Kwas benzoilosalicylowy rozkłada się pod wpływem pary wodnej na kwas salicylowy i benzoesowy. Fenol powstaje w wyniku szybkiej dekarboksylacji kwasu salicylowego.
Zastosowanie fenolu
Fenol wykorzystuje się jako surowiec do produkcji polimerów: poliwęglanu oraz (najpierw syntetyzuje się bisfenol A, a następnie te), żywice fenolowo-formaldehydowe, cykloheksanol (z późniejszą produkcją nylonu i nylonu).
Podczas rafinacji ropy naftowej fenol wykorzystuje się do oczyszczania olejów z substancji żywicznych, związków zawierających siarkę i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.
Ponadto fenol służy jako surowiec do produkcji jonolu, neonoli (), kreozoli, aspiryny, środków antyseptycznych i pestycydów.
Fenol jest dobrym środkiem konserwującym i antyseptycznym. Stosowany jest do dezynfekcji w hodowli zwierząt, medycynie i kosmetologii.
Toksyczne właściwości fenolu
Fenol jest toksyczny (II klasa zagrożenia). Wdychanie fenolu powoduje zaburzenie funkcji układu nerwowego. Pył, opary i roztwory fenolu w przypadku zetknięcia się z błonami śluzowymi oczu, dróg oddechowych lub skórą powodują oparzenia chemiczne. W kontakcie ze skórą fenol wchłania się w ciągu kilku minut i zaczyna oddziaływać na centralny układ nerwowy. W dużych dawkach może powodować paraliż ośrodka oddechowego.Połknięcie jest śmiertelną dawką dla człowieka 1-10 gr, dla dzieci 0,05-0,5 g.
Bibliografia:
Kuznetsov E. V., Prokhorova I. P. Album schematów technologicznych do produkcji polimerów i tworzyw sztucznych na ich bazie. wyd. 2. M., Chemia, 1975. 74 s.
Knop A., Sheib V. Żywice fenolowe i materiały na ich bazie. M., Chemia, 1983. 279 s.
Bachman A., Müller K. Fenoplastiki. M., Chemia, 1978. 288 s.
Nikolaev A.F. Technologia tworzyw sztucznych, Leningrad, Chemia, 1977. 366 s.
DEFINICJA
Fenole- pochodne węglowodorów aromatycznych, w cząsteczkach których grupy hydroksylowe są bezpośrednio związane z atomami węgla pierścienia benzenowego. Grupą funkcyjną, podobnie jak alkoholi, jest OH.
Fenol jest substancją stałą, bezbarwną, krystaliczną, niskotopliwą, bardzo higroskopijną, o charakterystycznym zapachu. W powietrzu fenol utlenia się, dlatego jego kryształy początkowo uzyskują różowawy odcień (ryc. 1), a podczas długotrwałego przechowywania ciemnieją i stają się bardziej czerwone. Jest słabo rozpuszczalny w wodzie o temperaturze pokojowej, ale szybko i dobrze rozpuszcza się w temperaturze 60 - 70 o C. Fenol jest niskotopliwy, jego temperatura topnienia wynosi 43 o C. Jest toksyczny.
Ryż. 1. Fenol. Wygląd.
Wytwarzanie fenolu
Na skalę przemysłową fenol otrzymuje się ze smoły węglowej. Spośród metod laboratoryjnych najczęściej wykorzystuję:
- hydroliza chlorobenzenu
C 6 H 5 Cl + NaOH → C 6 H 5 OH + NaCl (kat = Cu, t 0).
- alkaliczne topienie soli kwasów arenosulfonowych
C 6 H 5 SO 3 Na + 2 NaOH → C 6 H 5 OH + Na 2 SO 3 + H 2 O (t 0).
— metoda kumenowa (utlenianie izopropylobenzenu)
C 6 H 5 -C(CH 3)H-CH 3 + O 2 →C 6 H 5 OH + CH 3 -C(O)-CH 3 (H +, t 0).
Właściwości chemiczne fenolu
Przekształcenia chemiczne fenolu zachodzą głównie poprzez rozszczepienie:
1) Połączenia O-H
— oddziaływanie z metalami
2C 6 H 5 OH + 2 Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2 .
- interakcja z alkaliami
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O.
— oddziaływanie z bezwodnikami kwasów karboksylowych
C6H5-OH + Cl-C(O)-O-C(O)-CH3 → C6H5-O-C(O)-CH3 + CH3COOH (t 0).
— oddziaływanie z halogenkami kwasów karboksylowych
C 6 H 5 -OH + Cl-C(O)-CH 3 → C 6H 5 -O-C(O)-CH 3 + HCl (t 0).
- interakcja z FeCl 3 (reakcja jakościowa na fenol - pojawienie się fioletowego zabarwienia, które znika po dodaniu kwasu)
6C 6 H 5 OH + FeCl 3 → (C 6 H 5 OH) 3 + 3Cl - .
2) połączenia C sp 2 -H głównie w O- I N- postanowienia
- bromowanie
C 6 H 5 -OH + 3Br 2 (aq) →Br 3 -C 6 H 2 -OH↓ + 3HBr.
- nitrowanie (tworzenie kwasu pikrynowego)
C 6 H 5 -OH + 3HONO 2 (stęż.) → (NO 2) 3 -C 6 H 2 -OH + 3H 2 O (H +).
3) pojedyncza chmura 6π elektronów pierścienia benzenowego
- uwodornienie
C 6 H 5 OH + 3H 2 → C 6 H 11 -OH (kat = Ni, t 0 = 130 - 150, p = 5 - 20 atm).
Zastosowanie fenolu
Fenol w dużych ilościach wykorzystuje się do produkcji barwników, tworzyw fenolowo-formaldehydowych i substancji leczniczych.
Spośród fenoli dwuatomowych rezorcyna stosowana jest w medycynie jako środek antyseptyczny i substancja do niektórych testów klinicznych, a hydrochinon i inne fenole dwuatomowe stosowane są jako wywoływacze w przetwarzaniu materiałów fotograficznych.
W medycynie Lysol, który zawiera różne fenole, służy do dezynfekcji pomieszczeń i mebli.
Niektóre fenole stosowane są jako przeciwutleniacze – substancje zapobiegające psuciu się żywności podczas długotrwałego przechowywania (tłuszcze, oleje, koncentraty spożywcze).
Przykłady rozwiązywania problemów
PRZYKŁAD 1
Ćwiczenia | Wodny roztwór zawierający 32,9 g fenolu potraktowano nadmiarem bromu. Oblicz masę powstałej pochodnej bromu. |
Rozwiązanie | Zapiszmy równanie reakcji fenolu z bromem: C 6 H 5 OH + 3Br 2 →C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr. W wyniku tej interakcji powstaje 2,4,6-tribromofenol. Obliczmy ilość substancji fenolowej (masa molowa wynosi 94 g/mol): n(C6H5OH) = m(C6H5OH) / M(C6H5OH); n(C6H5OH) = 32,9 / 94 = 0,35 mol. Zgodnie z równaniem reakcji n(C 6 H 5 OH): n(C 6 H 2 Br 3 OH) = 1:1, tj. n(C6H2Br3OH) = n(C6H5OH) = 0,35 mol. Wtedy masa 2,4,6-tribromofenolu będzie równa (masa molowa -331 g/mol): m(C 6 H 2 Br 3 OH) = 0,35 × 331 = 115,81 g. |
Odpowiedź | Masa powstałej pochodnej bromowej wynosi 115,81 g. |
PRZYKŁAD 2
Ćwiczenia | Jak otrzymać fenol z jodobenzenu? Oblicz masę fenolu, którą można otrzymać z 45,9 g jodobenzenu. |
Rozwiązanie | Zapiszmy równanie reakcji wytwarzania fenolu z jodobenzenu: C 6 H 5 I + NaOH → C 6 H 5 OH + NaI (kat = Cu, t 0). |