Aromatik uglevodorod

Benzolning tuzulish formulasi

Aromatik uglevodorod — molekulasida benzol yadrosi bo‘lgan uglevodorod. Aromatik uglevodorodning asosiy vakillari benzol (C₆H₆) va uning hosilalaridir (masalan, toluol: C₆H₅-CH₃, stirol: C₆H₅-CH=CH₂ va boshqalar). Arenlarning dastlabki topilgan aʼzolari oʻziga xos yoqimli hidga ega boʻlganligi sababli ular aromatik uglevodorodlar deb ataladi.Benzol yadrolari kondensirlangan aromatik uglevodorodlarga naftalin, antrasen, fenantren va boshqalar kiradi. Baʼzi kondensirlangan aromatik uglevodorodlarning molekulasi juda ko‘p benzol yadrosidan tashkil topgan bo‘ladi (masalan, koronenda 6 ta). Aromatik uglevodorodlarning asosiy manbai toshko‘mirni kokslash natijasida olinadigan mahsulotlardir.

Benzol molekulasining tuzilishi

Benzol Orbitalı

Umumiy formulasi C₆H₆ boʻlganligi sababli uni toʻyinmagan birikmalar qatoriga kiritish mumkin. Lekin benzol bromli suv va kaliy permanganat eritmasi bilan reaksiyaga kirishmaydi, yaʼni toʻyinmagan birikmalarga xos reaksiyalarga kirishmaydi. Benzol bugʻi bilan vodorod gazi aralashmasi katalizatorga ega (Pt) qizdirilgan nay orqali oʻtkazilsa, benzolning har bir molekulasiga uch molekula vodorod birikib, tsiklogeksan hosil boʻladi:.

Catalytic hydrogenation of benzene to cyclohexane with a raney-nickel catalyst

Bu xossa benzolning halqali tuzilishiga ega ekanligini isbotlaydi. „Molekula tarkibidagi uglerodning olti atomi tsikl tuzib yopiladi va ular oʻzaro qoʻshbogʻ va oddiy bogʻ orqali navbat bilan joylashadi“, deb benzolning tuzilish formulasini birinchi marta nemis olimi A.Kekule taklif qildi.

XX asrning boshlaridagina har xil fizik usullardan foydalanish natijasida benzol molekulasining tuzilishini tushuntirishga mavaffaq boʻlindi. Barcha uglerod atomlari oʻxshash, elekrton zichligi bir xil ajratilgan, uglerod atomlarining masofasi oʻzaro teng (0,140 nm). Benzol molekulasi teng tomonli olti burchakli shaklda boʻladi. Benzoldagi har bir uglerod atomida bitta s- va ikkita p-elektron bulutlari sp²-gibridlangan holatda boʻladi, ammo bitta p-elektron buluti gibridlanmagan. Uchala gibridlangan orbitallar bitta tekislikda joylashib, iiki tomondagi uglerod atomlari va bir vodorod atomi orbitallari bilan qoplanadi. Natijada uchta σ-bogʻ hosil boʻladi. Har bir uglerodning gibridlanmagan p-orbitali shu tekislikka perpendikulyar joylashib, bu bulutlar ham bir-biri bilan qoplanadi. Bu qoplanishlar gibridlangan orbitallar yotgan tekislikning ikki tomonida (osti va ustida) amalga oshadi. Natijada benzolning oltita uglerod atomining 2p-orbitallari qoplanishidan π-bogʻ hosil bo'ladihamda umumiy π-elektron yopiq tizim vujudga keladi.

Aromatik, oddiy va qoʻsh bogʻlanishlarning ayrim tavsiflari

Bogʻlanish turi	Gibridlanish turi	Bogʻlanish burchagi	Bogʻlanish uzunligi, nm	Bogʻlanish energiyasi, kJ/mol
Oddiy (— C — C —)	sp3	109°28ʼ	0,154	350
Qoʻshbogʻ (— C = C —)	sp2	120°	0,134	612
Uch bogʻ (— C ≡ C —)	sp	180°	0,120	830
Aromatik bogʻlanish	sp2	120°	0,140	490

Arenlarning gomologlari, izomerlari va nomlanishi

Aromatik uglevodorodlar sistematik nomenklatura boʻyicha arenlar deb ataladi. Benzol molekulasining vodorod atomlari radikallarga almashinganda benzolning gomologlar hosil boʻladi.

Benzol	Metilbenzol	Etilbenzol	Propilbenzol
C6H5 — H	C6H5 — CH3	C6H5 — C2H5	C6H5 — C3H7

Benzolning gomologlarini nomlash uchun shakllangan trivial nomlashlar ham ishlatiladi: metilbenzol — toluol, dimetilbenzol — ksilol, izopropilbenzol — kumol, vinilbenzol — stirol deb ataladi. Molekulasida bir necha radikallar boʻlgan birikmalarni nomlash uchun benzol halqasidagi uglerod atomlari raqamlanib, birikma nomlanganda oʻrinbosar (radikal)ning oʻrni sonlar orqali koʻrsatiladi. Agar benzol molekulasining ikkita vodorod atom radikallarga almashingan boʻlsa, u holda benzolning orto-, meta-, para- hosilalari paydo boʻladi. Ular qisqacha birinchi harfi bilan belgilanadi: orto — o, meta — m, para — p. Shuningdek, harflar oʻrniga sonlar orqali belgilash ham qabul qilingan.

• 
  o-ksilol
  (1,2-dimetilbenzol)
• 
  m-ksilol
  (1,3-dimetilbenzol)
• 
  p-ksilol
  (1,4-dimetilbenzol)

Arenlarning olinishi

Arenlar asosan toshkoʻmir smolasi va neftni fraktsiyalash yoʻli orqali haydab olinadi. Shu bilan birga toshkoʻmirni kokslaganda va neftni haydashda hosil boʻladigan gazlarni sintezlash orqali ham olinadi. Alkanlarni katalizator ishtirokida aromatlab degidrogenlashda (riforning) benzol va uning hosilalari hosil boʻladi.

C₆H₁₂ → C₆H₆ + 3H₂↑

Arenlarni tsiklogeksan va uning gomologlarini degidrogenlab olish mumkin. N.D.Zelinskiy neftning tarkibidagi tsiklogeksanni Pt, Pd katalizatorlari ishtirokida 300 °C haroratda degidrogenlab benzol oldi. Ushbu keltirilgan tsikogeksan hosilalari degidrogenlanganda, benzolning hosilalari hosil boʻladi:

C₆H₁₁ — CH₃ → C₆H₅ + 3H₂↑

Faollashtirilgan koʻmir toʻldirilib, qizdrilgan nay orqali atsetilen oʻtkazish bilan benzol oʻzlashtirish mumkin:

3C₂H₂ → C₆H₆

Fizik xossalari

Aromatik uglevodorodlar oʻziga xos hidli, suvda erimaydigan, suvdan yengil suyuq moddalardir. Aromatik uglevodorodlar bir qator organik erituvchilarda yaxshi eriydi va koʻpchilik organik moddalarni eritadi. Benzol gomologlarining nisbiy molekulyar massalarining suyuqlanishi bilan bogʻliq holda erish va qaynash haroratlari qonuniy ravishda oshadi. Benzol zaharli modda. Benzol bugʻi bilan doimiy nafas olinganda anemiya, leykemiya kabi kasalliklarga duchor boʻladi. Toluol va boshqa gomologlarining zarari benzolga qaragnada kamroq.

Adabiyotlar

• OʻzME. Birinchi jild. Toshkent, 2000-yil