Fenol

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 19. května 2021; kontroly vyžadují 11 úprav .

fenol

Všeobecné

Systematický
název

Hydroxybenzen

Tradiční jména

Fenol, kyselina karbolová, kyselina karbolová, benzen; oxybenzen

Chem. vzorec

C6H6O _ _ _ _

Krysa. vzorec

C6H5OH _ _ _ _

Fyzikální vlastnosti

pevný

94,11 g/ mol

1,07 g/cm³

8,5 ± 0,1 eV

Tepelné vlastnosti

Teplota

• tání

41 °C

• vroucí

181,84 °C

• bliká

79 (zavřený kelímek ), 85 (otevřený) °C

Meze výbušnosti

1,8 ± 0,1 obj. %

Mol. tepelná kapacita

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

Entalpie

• vzdělávání

−162,944 kJ/mol

Tlak páry

0,4 ± 0,1 mmHg

Chemické vlastnosti

Disociační konstanta kyseliny

pK_{a}

9,89 ± 0,01 [1]

Rozpustnost

• ve vodě

6,5 g/100 ml

Struktura

Hybridizace

hybridizace sp2 _

Klasifikace

996

203-632-7

OC1=CC=CC=Cl

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

RTECS

SJ3325000

CHEBI

15882

UN číslo

1671

ChemSpider

971

Bezpečnost

LD 50

140 mg/kg (morče, intragastricky)

Toxicita

Toxický, vysoce žíravý, silně dráždivý

Rizikové věty (R)

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

Bezpečnostní fráze (S)

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

Stručný charakter. nebezpečí (H)

H301 , H311 , H331 , H314 , H341 , H373

preventivní opatření. (P)

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

signální slovo

nebezpečný

piktogramy GHS

NFPA 704

2 3 0

Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.

Mediální soubory na Wikimedia Commons

Fenol ( hydroxybenzen , ze zastaralé kyseliny karbolové , chemický vzorec - C 6 H 6 O nebo C 6 H 5 OH ) je organická sloučenina , která vede třídu fenolů .

Za standardních podmínek jsou fenoly bezbarvé jehlicovité krystaly , na vzduchu růžovějící, s charakteristickým zápachem. Toxický , je silně dráždivý .

Soli a estery fenolu se nazývají fenoláty .

Historie

Fenol objevil v roce 1834 Friedlieb Ferdinand Runge , který ho (nanečisto) extrahoval z černouhelného dehtu [2] . Runge pojmenoval fenol „Karbolsäure“ (uhlík-máselná kyselina, karbolová kyselina). Černouhelný dehet zůstal hlavním zdrojem fenolu až do rozvoje petrochemického průmyslu. V roce 1841 získal francouzský chemik Auguste Laurent čistý fenol [3] .

V roce 1836 vymyslel Auguste Laurent název „von“ pro benzen [4] , což je kořen slov „fenol“ a „fenyl“. V roce 1843 vymyslel francouzský chemik Charles Gerhardt název „fenol“ [5] .

Antiseptické vlastnosti fenolu využil Sir Joseph Lister (1827–1912) ve své průkopnické technice antiseptické chirurgie . Lister se rozhodl, že rány samotné by se měly důkladně vyčistit. Rány pak zakryl kusem látky nebo vlákna [6] potaženým fenolem nebo „kyselinou karbolovou“, jak tomu říkal. Podráždění kůže způsobené neustálou expozicí fenolu nakonec vedlo k zavedení aseptických technik do chirurgie.

Fyzikální vlastnosti

Jedná se o bezbarvé jehličkovité krystaly , které na vzduchu vlivem oxidace růžovějí, což vede k tvorbě barevných látek (to je způsobeno mezitvorbou chinonů ). Má specifickou vůni (jako je vůně kvaše , protože kvaš obsahuje fenol). Těžce rozpustný ve vodě (6 g na 100 g vody), v alkalických roztocích, v alkoholu, v benzenu , v acetonu . 5% roztok ve vodě je antiseptikum široce používané v medicíně v minulosti.

Chemické vlastnosti

Díky přítomnosti aromatického kruhu a hydroxylové skupiny vykazuje fenol chemické vlastnosti, které jsou charakteristické jak pro alkoholy , tak pro aromatické uhlovodíky.

Podle hydroxylové skupiny:

Má slabě kyselé vlastnosti (silnější než alkoholy), působením zásad tvoří soli - fenoláty (například fenolát sodný - C 6 H 5 ONa) [7] :

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

Fenol je tak slabá kyselina, že i kyselina uhličitá jej vytěsňuje z fenolátů:

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

Fenoláty se intenzivněji rozkládají působením silných kyselin, například působením kyseliny sírové :

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

Interakce s kovovým sodíkem :

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

Fenol není přímo esterifikovaný karboxylovými kyselinami; estery lze získat reakcí fenolátů s anhydridy nebo halogenidy kyselin :

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

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

Tvorba etherů . K získání fenoletherů působí na fenoláty halogenalkany nebo halogenderiváty arenů. V prvním případě se získají směsné mastné a aromatické ethery:

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

Ve druhém případě se získají čisté aromatické ethery:

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

Reakce se provádí v přítomnosti práškové mědi , která slouží jako katalyzátor.

Při destilaci fenolu se zinkovým prachem je hydroxylová skupina nahrazena vodíkem [8] :

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

Fenol vstupuje do elektrofilních substitučních reakcí na aromatickém kruhu. Hydroxoskupina , která je jednou z nejsilnějších donorových skupin (v důsledku poklesu elektronové hustoty na funkční skupině), zvyšuje reaktivitu kruhu na tyto reakce a řídí substituci do ortho a para pozic [9] . Fenol se snadno alkyluje, acyluje, halogenuje, nitruje a sulfonuje.

Kolbe-Schmittova reakce se používá pro syntézu kyseliny salicylové a jejích derivátů ( kyselina acetylsalicylová a další).

{\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}\rightarrow C_{6}H_{4}OH(COOH)+NaHSO_{4))))

Interakce s bromovou vodou (kvalitativní reakce na fenol):

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

Vznikne 2,4,6-tribromfenol, bílá pevná látka.

Interakce s koncentrovanou kyselinou dusičnou :

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

Interakce s chloridem železitým ( kvalitativní reakce pro fenol [10] ):

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

Adiční reakce: hydrogenace fenolu v přítomnosti kovových katalyzátorů vede ke vzniku cyklohexanolu a cyklohexanonu :

{\mathsf {2C_{6}H_{5}OH+5H_{2}{\xarrowarrow {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}}

Oxidace fenolu: díky přítomnosti hydroxylové skupiny v molekule fenolu je odolnost vůči oxidaci mnohem nižší než u benzenu. V závislosti na povaze oxidačního činidla a reakčních podmínkách se získají různé produkty. Takže působením peroxidu vodíku v přítomnosti železného katalyzátoru se vytvoří malé množství diatomického fenolu - pyrokatecholu:

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

Při interakci se silnějšími oxidačními činidly (směs chrómu, oxid manganičitý v kyselém prostředí) vzniká parachinon .

Získání

V současné době se výroba fenolu v průmyslovém měřítku provádí třemi způsoby:

kumenová metoda. V kaskádě bublinové kolony je kumen podroben nekatalytické oxidaci vzduchem za vzniku hydroperoxidu kumenu (HPC). Výsledný CHP, katalyzovaný kyselinou sírovou, se rozkládá za vzniku fenolu a acetonu . Kromě toho je cenným vedlejším produktem tohoto procesu a-methylstyren . Touto metodou se vyrábí 95 % veškerého fenolu vyrobeného na světě. Metodu vynalezli sovětští vědci P. G. Sergeev, N. M. Gornastaleva, R. Yu. Udris, B. D. Kruzhalov. Ve srovnání s většinou ostatních procesů používá kumenový proces relativně mírné podmínky syntézy a relativně levné suroviny. Aby však fungoval ekonomicky, musí existovat poptávka po fenolu i acetonu [11] [12] . V roce 2010 byla celosvětová poptávka po acetonu přibližně 6,7 milionu tun, z čehož 83 procent bylo pokryto kumenacetonem;
oxidace toluenu s přechodnou tvorbou kyseliny benzoové (asi 3 %);
těžba z černouhelného dehtu .

Fenol lze také vyrobit redukcí chinonu .

Biologická role

Proteinogenní aminokyselina tyrosin je strukturním derivátem fenolu a lze ji považovat za para -substituovaný fenol nebo a - substituovaný para-kresol . Jiné fenolické sloučeniny jsou v přírodě také běžné, včetně polyfenolů . Ve volné formě se fenol nachází v některých mikroorganismech a je v rovnováze s tyrosinem. Rovnováhu udržuje enzym tyrosin-fenol-lyáza ( EC 4.1.99.2).

Biologický význam fenolu je obvykle zvažován z hlediska jeho vlivu na životní prostředí. Fenol je jednou z průmyslových škodlivin. Ve své čisté formě je fenol poměrně toxický pro zvířata a lidi . Fenol je škodlivý pro mnoho mikroorganismů , takže průmyslové odpadní vody s vysokým obsahem fenolu je obtížné biologicky čistit.

Aplikace

Světová produkce fenolu v roce 2006 je 8,3 mil. tun/rok. Z hlediska produkce je fenol na 33. místě mezi všemi látkami produkovanými chemickým průmyslem a na 17. místě mezi organickými látkami. . Podle údajů z roku 2006 má světová spotřeba fenolu následující strukturu:

43 % fenolu se používá k výrobě bisfenolu A , který se zase používá k výrobě polykarbonátů a epoxidových pryskyřic ;
30 % fenolu se spotřebuje na výrobu fenolformaldehydových pryskyřic ;
12 % fenolu se hydrogenací přemění na cyklohexanol , používaný k získání umělých vláken - nylonu a kapronu [13] ;
v Rusku se velké množství fenolu používá při rafinaci ropy , zejména pro selektivní čištění olejů v procesních jednotkách typu 37/1 a A-37/1. Fenol vykazuje vysokou selektivitu a účinnost při odstraňování pryskyřičných látek, různých polycyklických aromatických uhlovodíků s krátkými postranními řetězci a také sloučenin obsahujících síru z olejů [14] ;
zbytek fenolu se vynakládá na jiné potřeby, včetně výroby antioxidantů (ionol), neiontových povrchově aktivních látek - polyoxyethylovaných alkylfenolů ( neonoly ), dalších fenolů ( kresoly ), léků ( aspirin ), antiseptik ( xeroform ) a pesticidů . Roztok 1,4% fenolu se používá v lékařství (oracept) jako anestetikum a antiseptikum [15] .

Fenol a jeho deriváty určují konzervační vlastnosti kouřového kouře. . V kosmetologii - jako chemický peeling (toxický).

v chovu skotu - dezinfekce zvířat roztoky fenolu a jeho derivátů.
v kosmetologii - pro hluboký peeling.

Toxické vlastnosti

Fenol je toxický . Podle stupně dopadu na lidský organismus je fenol klasifikován jako vysoce nebezpečná látka ( třída nebezpečnosti 2). Při vdechování způsobuje poškození funkcí nervového systému. Prach, páry a roztok fenolu dráždí sliznice očí , dýchací cesty, kůži a způsobují poleptání . Důkazy, že fenol je pro člověka karcinogenní, chybí [16] .

Maximální přípustné koncentrace (MPC) fenolu [17] [18] [19] [20] :

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

Když se fenol dostane na kůži, velmi rychle se vstřebává i přes neporušená místa a po několika minutách začíná ovlivňovat mozkovou tkáň. Nejprve dochází ke krátkodobému vzrušení a poté k paralýze dýchacího centra. I při vystavení minimálním dávkám fenolu je pozorováno kýchání, kašel, bolest hlavy, závratě, bledost, nevolnost a ztráta síly. Těžké otravy jsou charakterizovány bezvědomím, cyanózou, dušností, necitlivostí rohovky, rychlým, sotva znatelným tepem, studeným potem, často křečemi. Smrtelná dávka pro člověka při požití je 1-10 g, pro děti - 0,05-0,5 g [21] .

Bezpečnost práce

MPC ve vzduchu v pracovní oblasti - 1 mg / m³ (maximálně jednorázově) a 0,3 mg / m³ (průměrný posun). Prahová hodnota zápachu fenolu se liší od člověka k člověku; a může dosáhnout (průměr skupiny) 5,8-7,5 mg/m³ [22] . A u jednotlivých pracovníků může být mnohem vyšší než průměrná hodnota. Z tohoto důvodu lze očekávat, že použití široce dostupných filtračních RPE v kombinaci s „ výměnou filtru , když maska zapáchá“ (jak je v RF téměř všeobecně doporučováno dodavateli), povede k nadměrnému vystavení fenolovým výparům po dobu minimálně některým pracovníkům a způsobit jim újmu na zdraví [23] - kvůli opožděné výměně filtrů plynových masek . Pro ochranu proti fenolu by měla být použita efektivnější změna technologie a kolektivní ochrany .

Fenolická katastrofa v Ufě

Jasným příkladem vlivu fenolu na životní prostředí byl případ na jaře 1990 v Ufě . V důsledku nehody způsobené člověkem ve výrobním podniku Ufakhimprom uniklo velké množství fenolu do řeky Shugurovka , která se vlévá do větší řeky Ufa , která je zdrojem užitkové a pitné vody pro město Ufa. Znečištění vody v oblasti jižního odběru vody překročilo MPC více než 100krát. Nebezpečí kontaminace pitné vody fenolem se projevuje v tom, že při čištění vody byl používán chlor , který interakcí s fenolem vytvářel deriváty chloru (směs chlorfenolů) - toxičtější látky (asi 100-250krát vyšší než toxicita samotného fenolu). Obyvatelstvo Ufy bylo varováno před nebezpečím používání vody z kohoutku k pití. Celkový počet lidí, kteří konzumovali pitnou vodu kontaminovanou fenolem z jižního příjmu vody v Ufě, byl 672 876 lidí [24] .

Poznámky

↑ Binas (holandština) - 2 - Noordhoff Uitgevers , 1986. - ISBN 978-90-01-89351-4
↑ FF Runge (1834) "Ueber einige Produkte der Steinkohlendestillation" Archivováno 29. dubna 2021 ve Wayback Machine (O některých produktech destilace uhlí), Annalen der Physik und Chemie , 31 : 65-78. Na straně 69 svazku 31 Runge pojmenoval fenol "Karbolsäure" (kyselina uhlí-olej, kyselina karbolová). Runge charakterizuje fenol v: F. F. Runge (1834) "Ueber einige Produkte der Steinkohlendestillation," Archivováno 3. března 2021 ve Wayback Machine Annalen der Physik und Chemie , 31 : 308-328.
↑ Auguste Laurent (1841) "Mémoire sur le phényle et ses dérivés" Archivováno 27. října 2019 ve Wayback Machine (Memoir on benzen and its deriváty), Annales de Chimie et de Physique , série 3, 3 : 195. Na straně 198 Laurent jmenuje fenol „hydrate de phényle“ a „l'acide phénique“.
↑ Auguste Laurent (1836) "Sur la chlorophénise et les acides chlorophénisique et chlorophénèsique," Annales de Chemie et de Physique , sv. 63, str. 27-45, viz str. 44 Archivováno 20. března 2015 na Wayback Machine : Je donne le nom de phène auradikal fundamental des acides précédens (φαινω, j'éclaire), puisque la benzine se trouve dans le gaz de l'éclairage. (Dávám jméno "phène" (φαινω, osvětluji) základnímu radikálu předchozí kyseliny, protože benzen se nachází v osvětlovacím plynu.)
↑ Gerhardt, Charles (1843) „Recherches sur la salicine“, Archivováno 6. listopadu 2018 na Wayback Machine Annales de Chimie et de Physique , řada 3, 7 : 215-229. Gerhardt razí název „phénol“ na straně 221.
↑ Lister, Joseph. Antiseptický princip praxe chirurgie . — 1867. Archivováno 15. září 2014 na Wayback Machine
↑ Smith, Michael B. & March, Jerry (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure (6. ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1 , < https ://books.google.com/books?id=JDR-nZpojeEC&printsec=frontcover > Archivováno 24. prosince 2019 ve Wayback Machine
↑ Roscoe, Henry. Pojednání o chemii, svazek 3, část 3 . Londýn: Macmillan & Co. , 1891. - 23. str.
↑ Organická chemie 2. vyd. John McMurry ISBN 0-534-07968-7
↑ Kvalitativní reakce na fenol _
↑ Fenol -- Základní chemický průmysl online (11. ledna 2017). Staženo 2. 1. 2018. Archivováno z originálu 3. 1. 2018. (neurčitý)
↑ Přímé cesty k fenolu (downlink) . Získáno 9. dubna 2007. Archivováno z originálu 9. dubna 2007. (neurčitý)
↑ Plotkin, Jeffrey S. Co je nového ve výrobě fenolu? (nedostupný odkaz) . American Chemical Society (21. března 2016). Staženo 2. ledna 2018. Archivováno z originálu 27. října 2019. (neurčitý)
↑ Yaushev R. G., Usmanov R. M. Intenzifikace procesu selektivního čištění olejů fenolem. - M. : TsNIITEneftekhim, 1988. - 76 s. - (Čištění ropy).
↑ Fenolový sprej . drogy.com . Získáno 27. října 2019. Archivováno z originálu 11. července 2017. (neurčitý)
↑ Americké ministerstvo zdravotnictví a sociálních služeb. Jak může fenol ovlivnit mé zdraví? Archivováno 28. června 2013 na Wayback Machine Toxicological Profile for Phenol: 24.
↑ s: Hygienické normy GN 2.2.5.1313-03 . "Maximální přípustné koncentrace (MPC) škodlivých látek ve vzduchu v pracovní oblasti"
↑ (Rospotrebnadzor) . č. 535. Hydroxybenzen (fenol) // GN 2.2.5.3532-18 "Maximální přípustné koncentrace (MPC) škodlivých látek ve vzduchu v pracovní oblasti" / schváleno A.Yu. Popova . - M. , 2018. - S. 39. - 170 s. - (hygienická pravidla). (Ruština) Archivováno 12. června 2020 na Wayback Machine
↑ s: Hygienické normy GN 2.1.6.1338-03 . „Maximální přípustné koncentrace (MPC) znečišťujících látek v atmosférickém vzduchu obydlených oblastí“
↑ s: Hygienické normy GN 2.1.5.1315-03 . „Maximální přípustné koncentrace (MPC) chemických látek ve vodě vodních útvarů domácích pitných a kulturních a domácích vod“
↑ Pohotovostní péče při akutní otravě. Příručka toxikologie. Ed. Goliková S. N. - M .: Medicína, 1977. - S. 174.
↑ Herbert Kohler a Willem Jan Homans. Kombinace olfaktometru a detektoru plamenů k Bestimmung von Geruchsschweilwerten - Einsatz der mcBmethodik in der Praxis (německy) // Staub, Reinhaltung der Luft. - Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1980. - Srpen ( Bd. 40 , H. 8 ). - S. 331-335 . — ISSN 0039-0771 .
↑ Volkova Z.A., Muratov V.K., Prokazova N.V. Fenoly // Velká lékařská encyklopedie : ve 30 svazcích / kap. vyd. B.V. Petrovský . - 3. vyd. - Moskva: Sovětská encyklopedie , 1985. - T. 26. Uhličitá voda - Chlor . — 560 str. — 150 000 výtisků.
↑ 1990 - znečištění pitné vody v Ufě fenolem Archivováno 15. ledna 2005.

Odkazy

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Velká Katalánština Velká Katalánština velká čínština velká čínština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Britannica (online) Universalis
V bibliografických katalozích	BNF : 123062886 GND : 4346494-4 J9U : 987007283488905171 LCCN : sh85020087 NDL : 00563108