pirotechnik15gda / 1 TROCHĘ TEORII / 4 NITROWANIE 

Nitrowanie

Nitrowaniem nazywamy reakcję podstawiania grupami nitrowymi jednego lub więcej atomów wodoru w cząsteczce związku organicznego. Do nitrowania stosuje się mieszaninę nitrującą zawierającą stężony kwas azotowy ( V ) i stężony kwas siarkowy ( VI ). Przebieg reakcji nitrowania zależy odm stężenia kwasu azotowego ( V ), temperatury, sposobu dawkowania reagentów, czasu trwania reakcji, wymiany cieplnej itd. Nitrowanie jest reakcją egzotermiczną. Reakcje nitrowania prowadzi się zazwyczaj w temperaturach niskich ( 0 - 80° C ), ponieważ w wyższych temperaturach reakcja przebiega zbyt gwałtownie, kwas azotowy( V ) może zbyt gwałtownie utleniać związek i może nastąpić wybuch. Obniżenie temperatury reakcji w większym stopniu hamuje utleniające działanie kwasu azotowego ( V ) niż działanie nitrujące. Przy otrzymywaniu związków zawierających więcej niż jedną grupę nitrową, nitrowanie prowadzi się w wyższej temperaturze i używa się bardziej stężonego kwasu azotowego ( V ).
Mieszanina nitrująca składa się gdy operujemy stężonymi kwasami z 2 części kwasu azotowego i 1 części kwasu siarkowego.
Nie wszystkie związki organiczne można nitrować. Spośród związków nadających się do nitrowania najtrudniej nitrują się związki alifatyczne, o wiele łatwiej i z większą wydajnością nitrują się związki aromatyczne. W wyniku nitrowania powstaje związek nitrowy oraz woda:

Ar-H +HO-NO2 -> Ar-NO2 + H2O

która rozcieńcza powoli kwas azotowy ( V ), co hamuje przebieg reakcji. Stężony kwas siarkowy ( VI ) zawarty w mieszaninie nitrującej pochłania wodę i dzięki temu stężony kwas azotowy utrzymywany jest na odpowiednim poziomie. Benzen nitruje się łatwo. W reakcji nitrowania benzenu udział bierze kation nitroniowy +NO2, który powstaje w mieszaninie zgodnie z reakcją:

HO-NO2 + 2 H2SO4 -> +NO2 + H3O+ + 2 HSO4-

Pochodne benzenu nitrują się łatwiej lub trudniej od benzenu, w zależności od rodzaju podstawnika. Pochodne benzenu które kierują podstawniki w położenie orto i para ( -OH, -OR, -NH2, -Cl ) nitrują się łatwo. Na przykład fenol. Natomiast fluorowce i grupy alkilowe tylko w nieznacznym stopniu ułatwiają wprowadzenie grupy nitrowej. Do nitrowania toluenu lub chlorobenzenu stosuje się mieszaninę nitrującą i reakcje przeprowadza się prawie w takich samych warunkach, w jakich nitruje się benzen. Wolnych amin aromatycznych na ogół nie można nitrować, ponieważ kwas azotowy ( V ) mógłby je utlenić, dlatego przed nitrowaniem grupę nitrową zabezpiecza się przez acetylowanie i nitruje się pochodną acetylową aminy która po reakcji podaje się hydrolizie do nitro aminy:

C6H5-NH2 + (CH3CO)2O -> C6H5-NH-COCH3 + CH3COOH

C6H5-NH-COCH3 + HO-NO2 -> NO2-C6H4- NH-COCH3 +H2O

NO2-C6H4- NH-COCH3 + H-OH -> NO2-C6H4- NH2 + CH3COOH

Pochodne benzenu zawierające podstawniki, kierujące w położenie meta ( -NO2, -CHO, -COOH, -SO3H ) nitrują się trudno. Do nitrowania tego typu związków stosuje się mieszaninę dymiącego kwasu azotowego ( V ) z kwasem siarkowym ( VI ) lub stężonego kwasu azotowego ( V ) z oleum i reakcje przeprowadza się w wyższej temperaturze. Wprowadzenie trzeciej grupy nitrowej zachodzi bardzo trudno. Wprowadzenie grupy nitrowej do cząsteczki o charakterze kwasowym zwiększa kwasowość otrzymanego związku, np. nitrofenol jest bardziej kwaśny od fenolu, a związki o charakterze zasadowym po znitrowaniu wykazują słabsze właściwości zasadowe, np. nitroanilina jest słabszą zasadą od aniliny.
Związki nitrowe stosuje się do otrzymywania amin, które są związkami wyjściowymi do syntezy barwników, środków farmaceutycznych i innych. Niektóre związki nitrowe np. TNB, TNT, kwas pikrynowy są stosowane jako materiały wybuchowe. Związki alifatyczne nitrują się trudniej niż związki aromatyczne, nitrowanie prowadzi się w wysokiej temperaturze. W wyniku reakcji otrzymuje się mieszaninę różnorodnych mieszanin nitrowych oraz mieszaninę produktów utlenienia. Trzeciorzędowe związki nitrowe są obojętne, natomiast związki pierwszo- i drugorzędowe mają charakter kwasowy i rozpuszczają się w zasadzie sodowej jak i potasowej, roztwory ich są żółte.

UWAGA!!!
Przy nitrowaniu należy pamiętać, że mieszanina nitrująca jest substancją silnie żrącą. Przy nie przestrzeganiu temperatur lub przy użyciu zbyt dużej ilości reagentów, niestarannym mieszaniu, złym chłodzeniu, stosowaniu nie dość czystych substancji, reakcja może mieć przebieg gwałtowny a nawet wręcz wybuchowy. Dlatego wszystkie czynności powinny być wykonane bardzo ostrożnie i ściśle według przepisów.

 
   1 TROCHĘ TEORII
      2 ZJAWISKO WYBUCHU
      3 POBUDZENIE WYBUCHU
      4 NITROWANIE
      5 MATERIAŁY WYBUCHOWE
      6 MIESZANINY WYBUCHOWE
   2 WYROBY
   PODSTAWY
   FORUM
   Pirotechnik15gda
 
Copyright ©2007 by pirotechnik15gdahttp://www.stronaw24.zafriko.pl

solllen22222^^^^^^gren

Kreator Stron www