Fenol

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 19 maj 2021; kontroller kräver 11 redigeringar .

Fenol

Allmän

Systematiskt
namn

Hydroxibensen

Traditionella namn

Fenol, karbolsyra, karbolsyra, bensen; oxibensen

Chem. formel

C6H6O _ _ _ _

Råtta. formel

C6H5OH _ _ _ _

Fysikaliska egenskaper

Fast

94,11 g/ mol

1,07 g/cm³

8,5 ± 0,1 eV

Termiska egenskaper

Temperatur

• smältning

41°C

• kokande

181,84°C

• blinkar

79 (sluten bägare ), 85 (öppen) °C

Explosiva gränser

1,8 ± 0,1 vol%

Mol. värmekapacitet

134,7 (kr.) J / (mol K)

Entalpi

• utbildning

−162,944 kJ/mol

Ångtryck

0,4 ± 0,1 mmHg

Kemiska egenskaper

Syradissociationskonstant

pK_{a}

9,89 ± 0,01 [1]

Löslighet

• i vatten

6,5 g/100 ml

Strukturera

Hybridisering

sp 2 hybridisering

Klassificering

996

203-632-7

OC1=CC=CC=C1

InChI=1S/C6H6O/c7-6-4-2-1-3-5-6/h1-5,7HISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N

RTECS

SJ3325000

CHEBI

15882

FN-nummer

1671

ChemSpider

971

Säkerhet

LD 50

140 mg/kg (marsvin, intragastriskt)

Giftighet

Giftigt, mycket frätande, starkt irriterande

Riskfraser (R)

R23/24/25 , R34 , R48/20/21/22 , R68

Säkerhetsfraser (S)

S24/25 , S26 , S28 , S36/37/39 , S45

Kort karaktär. fara (H)

H301 , H311 , H331 , H314 , H341 , H373

säkerhetsåtgärder. (P)

P260 , P301+P310 , P303+P361+P353 , P305+P351+P338 , P361 , P405 , P501

signalord

farlig

GHS-piktogram

NFPA 704

2 3 0

Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.

Mediafiler på Wikimedia Commons

Fenol ( hydroxibensen , från föråldrad karbolsyra , kemisk formel - C 6 H 6 O eller C 6 H 5 OH ) är en organisk förening som leder klassen av fenoler .

Under standardförhållanden är fenol färglösa nålliknande kristaller som blir rosa i luften, med en karakteristisk lukt. Giftigt , är starkt irriterande .

Salter och estrar av fenol kallas fenolater .

Historik

Fenol upptäcktes 1834 av Friedlieb Ferdinand Runge , som extraherade det (orent) från stenkolstjära [2] . Runge döpte fenolen till "Karbolsäure" (kol-smörsyra, karbolsyra). Stenkolstjära förblev den huvudsakliga källan till fenol fram till utvecklingen av den petrokemiska industrin. År 1841 erhöll den franske kemisten Auguste Laurent ren fenol [3] .

År 1836 myntade Auguste Laurent namnet "von" för bensen [4] , vilket är roten till orden "fenol" och "fenyl". År 1843 myntade den franske kemisten Charles Gerhardt namnet "fenol" [5] .

De antiseptiska egenskaperna hos fenol utnyttjades av Sir Joseph Lister (1827–1912) i hans banbrytande teknik för antiseptisk kirurgi . Lister bestämde att själva såren skulle rengöras noggrant. Han täckte sedan såren med en bit tyg eller ludd [6] belagd med fenol eller "karbolsyra" som han kallade det. Hudirritation orsakad av konstant exponering för fenol ledde så småningom till införandet av aseptiska tekniker i kirurgi.

Fysiska egenskaper

Det är en färglös nålformade kristaller som blir rosa i luften på grund av oxidation, vilket leder till bildandet av färgade ämnen (detta beror på den mellanliggande bildningen av kinoner ). Den har en specifik lukt (som lukten av gouache , eftersom gouache innehåller fenol). Svårlösligt i vatten (6 g per 100 g vatten), i alkaliska lösningar, i alkohol, i bensen , i aceton . En 5% lösning i vatten är ett antiseptiskt medel som tidigare använts inom medicinen.

Kemiska egenskaper

På grund av närvaron av en aromatisk ring och en hydroxylgrupp, uppvisar fenol kemiska egenskaper som är karakteristiska för både alkoholer och aromatiska kolväten.

Efter hydroxylgrupp:

Det har svaga syraegenskaper (starkare än alkoholers), under inverkan av alkalier bildar det salter - fenolater (till exempel natriumfenolat - C 6 H 5 ONa) [7] :

\mathsf{C_6H_5OH + NaOH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O}

Fenol är en så svag syra att även kolsyra tränger undan den från fenolater:

{\displaystyle {\mathsf {C_{6}H_{5}ONa+H_{2}O+CO_{2}\högerpil C_{6}H_{5}OH+NaHCO_{3))))

Fenolater sönderdelas mer intensivt under inverkan av starka syror, till exempel under inverkan av svavelsyra :

{\displaystyle {\mathsf {C_{6}H_{5}ONa+H_{2}SO_{4}\högerpil C_{6}H_{5}OH+NaHSO_{4))))

Interaktion med metalliskt natrium :

\mathsf{2C_6H_5OH + 2Na \rightarrow 2C_6H_5ONa + H_2\uparrow}

Fenol är inte direkt förestrad med karboxylsyror; estrar kan erhållas genom att omsätta fenolater med anhydrider eller syrahalider :

{\mathsf {C_{6}H_{5}ONa+CH_{3}COCl\högerpil C_{6}H_{5}OCOCH_{3}+NaCl))

{\mathsf {C_{6}H_{5}ONa+(CH_{3}CO)_{2}O\högerpil C_{6}H_{5}OCOCH_{3}+CH_{3}COONa))

Bildandet av etrar . För att erhålla fenoletar verkar haloalkaner eller halogenderivat av arener på fenolater. I det första fallet erhålls blandade fett-aromatiska etrar:

{\mathsf {C_{6}H_{5}ONa+CH_{3}I\högerpil C_{6}H_{5}OCH_{3}+NaI))

I det andra fallet erhålls rena aromatiska etrar:

{\mathsf {C_{6}H_{5}ONa+C_{6}H_{5}Cl{\xrightarrow[{}]{Cu))C_{6}H_{5}OC_{6}H_ {5}+NaCl}}

Reaktionen utförs i närvaro av pulveriserad koppar , som fungerar som en katalysator.

Under destillationen av fenol med zinkdamm ersätts hydroxylgruppen med väte [8] :

{\mathsf {C_{6}H_{5}OH+Zn\högerpil C_{6}H_{6}+ZnO))

Fenol går in i elektrofila substitutionsreaktioner på den aromatiska ringen. Hydroxogruppen , som är en av de starkaste givargrupperna (på grund av en minskning av elektrontätheten på den funktionella gruppen), ökar ringens reaktivitet mot dessa reaktioner och styr substitutionen till orto- och parapositionerna [9] . Fenol alkyleras, acyleras, halogeneras, nitreras och sulfoneras lätt.

Kolbe-Schmitt-reaktionen används för syntes av salicylsyra och dess derivat ( acetylsalicylsyra och andra).

{\mathsf {C_{6}H_{5}OH+CO_{2}{\xrightarrow[{}]{NaOH}}C_{6}H_{4}OH(COONa)))

{\displaystyle {\mathsf {C_{6}H_{4}OH(COONa)+H_{2}SO_{4}\högerpil C_{6}H_{4}OH(COOH)+NaHSO_{4))))

Interaktion med bromvatten (kvalitativ reaktion på fenol):

\mathsf{C_6H_5OH + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3OH + 3HBr}

2,4,6-tribromfenol bildas, ett vitt fast ämne.

Interaktion med koncentrerad salpetersyra :

\mathsf{C_6H_5OH + 3HNO_3 \högerpil C_6H_2(NO_2)_3OH + 3H_2O}

Interaktion med järn(III)klorid ( kvalitativ reaktion för fenol [10] ):

{\mathsf {6C_{6}H_{5}OH+FeCl_{3}\högerpil H_{3}[Fe(C_{6}H_{5}O)_{6}]+3HCl))

Additionsreaktion: hydrering av fenol i närvaro av metallkatalysatorer leder till bildning av cyklohexanol och cyklohexanon :

{\mathsf {2C_{6}H_{5}OH+5H_{2}{\xrightarrow {t,p,kat:Pt/Pd,Pd/Ni,Pd/Al_{2}O_{3}, Ni/Cr/Al_{2}O_{3}}}C_{6}H_{11}OH+C_{6}H_{10}O}}

Fenoloxidation: på grund av närvaron av en hydroxylgrupp i fenolmolekylen är oxidationsmotståndet mycket lägre än för bensen. Beroende på oxidationsmedlets natur och reaktionsbetingelserna erhålls olika produkter. Så under inverkan av väteperoxid i närvaro av en järnkatalysator bildas en liten mängd diatomisk fenol - pyrokatekol:

{\mathsf {C_{6}H_{5}OH+2H_{2}O_{2}{\xrightarrow[{-H_{2}O}]{kat:Fe))C_{6}H_{ 4}(OH)_{2}}}

Vid interaktion med starkare oxidationsmedel (kromblandning, mangandioxid i surt medium) bildas para-kinon .

Får

För närvarande utförs produktionen av fenol i industriell skala på tre sätt:

kumenmetoden. I en bubbelkolonnkaskad utsätts kumen för icke-katalytisk luftoxidation för att bilda kumenhydroperoxid (HPC). Den resulterande kraftvärmen, katalyserad med svavelsyra, sönderdelas för att bilda fenol och aceton . Dessutom är en värdefull biprodukt av denna process a-metylstyren . 95 % av all fenol som produceras i världen produceras med denna metod. Metoden uppfanns av de sovjetiska forskarna P. G. Sergeev, N. M. Gornastaleva, R. Yu. Udris, B. D. Kruzhalov. Jämfört med de flesta andra processer använder kumenprocessen relativt milda syntesbetingelser och relativt billiga råmaterial. Men för att fungera ekonomiskt måste det finnas efterfrågan på både fenol och aceton [11] [12] . 2010 var den globala efterfrågan på aceton cirka 6,7 miljoner ton, varav 83 procent tillgodosågs av kumenaceton;
oxidation av toluen , med mellanliggande bildning av bensoesyra (ca 3%);
utvinning från stenkolstjära .

Fenol kan också framställas genom reduktion av kinon .

Biologisk roll

Den proteinogena aminosyran tyrosin är ett strukturellt derivat av fenol och kan betraktas som para -substituerad fenol eller α - substituerad para-kresol . Andra fenoliska föreningar är också vanliga i naturen, inklusive polyfenoler . I sin fria form finns fenol i vissa mikroorganismer och är i jämvikt med tyrosin. Balansen upprätthålls av enzymet tyrosin-fenol-lyas ( EC 4.1.99.2).

Den biologiska betydelsen av fenol brukar beaktas i termer av dess påverkan på miljön. Fenol är en av de industriella föroreningarna. I sin rena form är fenol ganska giftigt för djur och människor . Fenol är skadligt för många mikroorganismer , så industriellt avloppsvatten med högt innehåll av fenol är svårt att biologiskt behandla.

Applikation

Världsproduktionen av fenol 2006 är 8,3 miljoner ton/år. Produktionsmässigt hamnar fenol på 33:e plats bland alla ämnen som produceras av den kemiska industrin och på 17:e plats bland organiska ämnen. . Enligt 2006 års data har världskonsumtionen av fenol följande struktur:

43% av fenolen används för att göra bisfenol A , som i sin tur används för att göra polykarbonater och epoxihartser ;
30 % av fenolen går åt till produktion av fenol-formaldehydhartser ;
12 % av fenolen omvandlas genom hydrering till cyklohexanol , som används för att erhålla konstgjorda fibrer - nylon och kapron [13] ;
i Ryssland används en stor mängd fenol vid oljeraffinering , i synnerhet för selektiv rening av oljor vid processenheter av typen 37/1 och A-37/1. Fenol uppvisar hög selektivitet och effektivitet när det gäller att avlägsna hartsartade ämnen, olika polycykliska aromatiska kolväten med korta sidokedjor, såväl som föreningar som innehåller svavel från oljor [14] ;
resten av fenolen går till andra behov, inklusive produktion av antioxidanter (ionol), nonjoniska ytaktiva ämnen - polyoxietylerade alkylfenoler ( neonoler ), andra fenoler ( kresoler ), läkemedel ( aspirin ), antiseptika ( xeroform ) och bekämpningsmedel . En lösning av 1,4 % fenol används inom medicin (oracept) som bedövningsmedel och antiseptisk [15] .

Fenol och dess derivat bestämmer rökrökens konserverande egenskaper . . I kosmetologi - som en kemisk peeling (giftig).

i boskapsuppfödning - desinfektion av djur med lösningar av fenol och dess derivat.
i kosmetologi - för djup peeling.

Toxiska egenskaper

Fenol är giftigt . Beroende på graden av påverkan på människokroppen klassificeras fenol som ett mycket farligt ämne ( faroklass 2). Vid inandning orsakar det skador på nervsystemets funktioner. Damm, ångor och fenollösning irriterar slemhinnor i ögonen , luftvägarna, huden och orsakar kemiska brännskador . Bevis för att fenol är cancerframkallande för människor saknas [16] .

Maximalt tillåtna koncentrationer (MPC) av fenol [17] [18] [19] [20] :

MPKr.z. = 1 mg/m³ ( faroklass 2 )
MPC.s. = 0,3 mg/m³ ( faroklass 2 )
MPCm.r. = 0,01 mg/m³
MPCs.s. = 0,006 mg/m³
MPCv. = 0,001 mg/l.

Genom att komma på huden absorberas fenol mycket snabbt även genom intakta områden och börjar efter några minuter att påverka hjärnvävnaden. Först finns det en kortvarig excitation, och sedan - förlamning av andningscentrumet. Även när de utsätts för minimala doser av fenol, observeras nysningar, hosta, huvudvärk, yrsel, blekhet, illamående och förlust av styrka. Allvarliga fall av förgiftning kännetecknas av medvetslöshet, cyanos, andnöd, okänslighet i hornhinnan, snabb, knappt märkbar puls, kallsvett och ofta kramper. Den dödliga dosen för människor vid intag är 1-10 g, för barn - 0,05-0,5 g [21] .

Arbetssäkerhet

MPC i luften i arbetsområdet - 1 mg / m³ (max en gång) och 0,3 mg / m³ (genomsnittligt skift). Fenolluktströskeln varierar från person till person; och den kan nå (gruppgenomsnitt) 5,8-7,5 mg/m³ [22] . Och för enskilda arbetare kan det vara mycket högre än medelvärdet. Av denna anledning kan det förväntas att användningen av allmänt tillgänglig filtrerande RPE , i kombination med " filterbyte när mask luktar" (som nästan allmänt rekommenderas i RF av leverantörer), kommer att resultera i överexponering för fenolångor i minst vissa arbetare, och orsakar skada på deras hälsa [23] - på grund av det försenade utbytet av gasmaskfilter . För att skydda mot fenol bör mer effektiv teknikförändring och kollektivt skydd användas .

Fenolkatastrof i Ufa

Ett tydligt exempel på fenols påverkan på miljön var fallet våren 1990 i Ufa . Som ett resultat av en konstgjord olycka vid produktionsföretaget Ufakhimprom läckte en stor mängd fenol ut i Shugurovka- floden , som rinner ut i den större Ufa- floden , som är källan till nytta och dricksvattenförsörjning för staden Ufa. Vattenföroreningarna i området för det södra vattenintaget överskred MPC med mer än 100 gånger. Faran för förorening av dricksvatten med fenol manifesteras i det faktum att klor användes vid vattenrening , som, i samverkan med fenol, bildade klorderivat (en blandning av klorfenoler) - mer giftiga ämnen (ungefär 100-250 gånger högre än toxicitet hos fenol själv). Befolkningen i Ufa varnades för farorna med att använda kranvatten för att dricka. Det totala antalet människor som konsumerade dricksvatten kontaminerat med fenol från Ufas södra vattenintag var 672 876 personer [24] .

Anteckningar

↑ Binas (holländska) - 2 - Noordhoff Uitgevers , 1986. - ISBN 978-90-01-89351-4
↑ FF Runge (1834) "Ueber einige Produkte der Steinkohlendestillation" Arkiverad 29 april 2021 på Wayback Machine (Om vissa produkter från koldestillation), Annalen der Physik und Chemie , 31 : 65-78. På sidan 69 i volym 31 heter Runge fenol "Karbolsäure" (kol-olja-syra, karbolsyra). Runge karakteriserar fenol i: F. F. Runge (1834) "Ueber einige Produkte der Steinkohlendestillation," Arkiverad 3 mars 2021 på Wayback Machine Annalen der Physik und Chemie , 31 : 308-328.
↑ Auguste Laurent (1841) "Mémoire sur le phényle et ses dérivés" Arkiverad 27 oktober 2019 på Wayback Machine (Memoir on benzene and its derivatives), Annales de Chimie et de Physique , serie 3, 3 : 195-228. På sidan 198 namnger Laurent fenol "hydrate de phényle" och "l'acide phénique".
↑ Auguste Laurent (1836) "Sur la chlorophénise et les acides chlorophénisique et chlorophénèsique," Annales de Chemie et de Physique , vol. 63, sid. 27-45, se sid. 44 Arkiverad 20 mars 2015 på Wayback Machine : Je donne le nom de phène au radikal fondamental des acides précédens (φαινω, j'éclaire), puisque la benzine se trouve dans le gaz de l'éclairage. (Jag ger namnet "phène" (φαινω, jag belyser) till den fundamentala radikalen i den föregående syran, eftersom bensen finns i lysande gas.)
↑ Gerhardt, Charles (1843) "Recherches sur la salicine," Arkiverad 6 november 2018 på Wayback Machine Annales de Chimie et de Physique , serie 3, 7 : 215-229. Gerhardt myntar namnet "phénol" på sidan 221.
↑ Lister, Joseph. Antiseptisk princip för operationen av kirurgi . — 1867. Arkiverad 15 september 2014 på Wayback Machine
↑ Smith, Michael B. & March, Jerry (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6:e upplagan), New York: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1 , < https ://books.google.com/books?id=JDR-nZpojeEC&printsec=frontcover > Arkiverad 24 december 2019 på Wayback Machine
↑ Roscoe, Henry. En avhandling om kemi, volym 3, del 3 . London: Macmillan & Co. , 1891. - S. 23.
↑ Organisk kemi 2nd Ed. John McMurry ISBN 0-534-07968-7
↑ Kvalitativ reaktion på fenol _
↑ Fenol -- Den väsentliga kemiska industrin online (11 januari 2017). Hämtad 2 januari 2018. Arkiverad från originalet 3 januari 2018. (obestämd)
↑ Direkta rutter till Phenol (nedlänk) . Hämtad 9 april 2007. Arkiverad från originalet 9 april 2007. (obestämd)
↑ Plotkin, Jeffrey S. Vad är nytt i fenolproduktionen? (inte tillgänglig länk) . American Chemical Society (21 mars 2016). Hämtad 2 januari 2018. Arkiverad från originalet 27 oktober 2019. (obestämd)
↑ Yaushev R. G., Usmanov R. M. Intensifiering av processen för selektiv rening av oljor med fenol. - M. : TsNIITEneftekhim, 1988. - 76 sid. - (Oljeraffinering).
↑ Fenolspray . drugs.com . Hämtad 27 oktober 2019. Arkiverad från originalet 11 juli 2017. (obestämd)
↑ US Department of Health and Human Services. Hur kan fenol påverka min hälsa? Arkiverad 28 juni 2013 på Wayback Machine Toxicological Profile for Phenol: 24.
↑ s: Hygieniska standarder GN 2.2.5.1313-03 . "Maximala tillåtna koncentrationer (MPC) av skadliga ämnen i luften i arbetsområdet"
↑ (Rospotrebnadzor) . nr 535. Hydroxibensen (fenol) // GN 2.2.5.3532-18 "Maximala tillåtna koncentrationer (MPC) av skadliga ämnen i luften i arbetsområdet" / godkänd av A.Yu. Popova . - M. , 2018. - S. 39. - 170 sid. - (Sanitära regler). (ryska) Arkiverad 12 juni 2020 på Wayback Machine
↑ s: Hygieniska standarder GN 2.1.6.1338-03 . "Maximala tillåtna koncentrationer (MPC) av föroreningar i den atmosfäriska luften i befolkade områden"
↑ s: Hygieniska standarder GN 2.1.5.1315-03 . "Maximala tillåtna koncentrationer (MPC) av kemiska ämnen i vattnet i vattenförekomster av hushållsdrickande och kulturell och hushållsvattenanvändning"
↑ Akutvård vid akut förgiftning. Handbok i toxikologi. Ed. Golikova S. N. - M .: Medicin, 1977. - S. 174.
↑ Herbert Kohler och Willem Jan Homans. Kombination von Olfactometer und Flammenionisationsdetektor zur Bestimmung von Geruchschweilwerten - Einsatz der mcBmethodik in der Praxis (tyska) // Staub, Reinhaltung der Luft. - Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1980. - August ( Bd. 40 , H. 8 ). - S. 331-335 . — ISSN 0039-0771 .
↑ Volkova Z.A., Muratov V.K., Prokazova N.V. Fenoler // Big Medical Encyclopedia : i 30 volymer / kap. ed. B.V. Petrovskij . - 3:e uppl. - Moskva: Soviet Encyclopedia , 1985. - T. 26. Kolsyrat vatten - Klor . — 560 sid. — 150 000 exemplar.
↑ 1990 - förorening av dricksvatten i Ufa med fenol Arkiverad den 15 januari 2005.

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor katalanska Stor katalanska stor kines stor kines Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Britannica (online) Universalis
I bibliografiska kataloger	BNF : 123062886 GND : 4346494-4 J9U : 987007283488905171 LCCN : sh85020087 NDL : 00563108