Характеристика, классификация и области применения ароматических углеводородов.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Ароматические углеводороды представляют собой важный класс химических соединений, которые обладают особым запахом и широко применяются в различных областях науки и промышленности. Их актуальность проявляется во многих аспектах, связанных с исследованием и использованием веществ этого класса.

1 ПОНЯТИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Арены – это класс углеводородов, содержащих бензольные ядра, которые могут иметь конденсированные структуры и насыщенные боковые цепи.
Ароматические углеводороды – это класс органических соединений, которые обладают характерным запахом и особыми химическими свойствами. Они состоят из ароматического кольца, содержащего пищевые энергетические держатели на голове и атомы водорода. Ароматические углеводороды широко распространены в природе, встречаются в нефти, природном газе, угле и других источниках органических материалов.
Главным представителем ароматических углеводородов является бензол - базовое соединение, состоящее из шести атомов углерода, расположенных в виде шестиугольного кольца. Бензол и его производные широко используются в промышленности для производства пластмасс, красителей, лекарственных препаратов и многих других продуктов.
Ароматические углеводороды обладают высокой устойчивостью к химическим реакциям и имеют специфическую запаховую ноту. Они обладают также особыми физическими свойствами, такими как низкая температура кипения и высокая теплоёмкость. В связи с этим, ароматические углеводороды широко применяются в различных отраслях промышленности, включая нефтепереработку, фармацевтику, косметику и парфюмерию [15].
Исследования ароматических углеводородов имеют большое значение с точки зрения разработки новых искусственных материалов, нахождения новых методов синтеза и улучшения существующих производственных технологий. Более глубокое понимание химических и физических свойств этих соединений позволяет создавать более эффективные и безопасные продукты.
Таким образом, ароматические углеводороды представляют собой важную группу органических соединений, играющих значимую роль в современной промышленности и науке. Их изучение и применение способствуют развитию различных отраслей и улучшению качества нашей жизни.
Наиболее важными аренами являются бензол (C6H6) и его гомологи.
Арены – это углеводороды, молекулы которых состоят из одного или нескольких бензольных колец, а также других углеводородных групп (алифатических, нафтеновых, полициклических).
Бензол, с его молекулярной формулой C6H6, является простейшим представителем ароматических углеводородов.
Исследования подтвердили, что все атомы углерода в молекуле бензола лежат в плоскости, формируя правильный шестиугольник.
Каждый атом углерода связан с одним атомом водорода.
Длины всех связей углерод-углерод одинаковы и составляют 0,139 нм.
Для отображения структуры бензола используют формулы Кекуле, предложенные немецким химиком Августом Кекуле в 1865 году.
Важными аренами также являются гомологи бензола (толуол C6H5CH3, ксилолы C6H4(CH3)2, дурол, мезитилен, этилбензол), кумол, нафталин C10H8, антрацен C14H10 и их производные.
Ароматические углеводороды являются основным сырьем для промышленного производства кетонов, альдегидов, кислот ароматического ряда и других веществ [6].
Термин "ароматические углеводороды" произошел исторически из-за приятного запаха многих производных бензола, которые были впервые выделены из природных источников.
В настоящее время под "ароматичностью" понимают, прежде всего, особый характер реакционной способности веществ, обусловленный особенностями строения молекул этих соединений.
Согласно молекулярной формуле C6H6 бензол является ненасыщенным соединением, и можно было бы ожидать, что он будет иметь типичные для алкенов реакции присоединения.
2 КЛАССИФИКАЦИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Химический состав битумов обладает большим разнообразием. Фактически они представляют собой смесь различных видов углеводородов - метановых, нафтеновых, ароматических, а также содержат кислород, серу и азот в органических соединениях. Классификация нефтяных битумов осуществляется на основе их элементарного состава.
Для грубой классификации ароматических углеводородов по их термической устойчивости можно использовать наличие у них различных разновидностей углеродных связей - С—С связей. По сиджвику, различные углеродные связи обладают следующей энергией (в еал/моль).
Пилат и его сотрудники разработали эмпирические методы классификации сульфокислот, основанные на различной растворимости данных соединений. В результате гидролитического десульфирования растворимых в воде сульфокислот были получены преимущественно ароматические углеводороды с конденсированными циклическими системами, но без длинных боковых цепей [13].
Также существует еще одна важная группа ароматического углеводорода, характерная для нефти. Она представляет собой углеводородные смеси, т.е. соединения, где присутствуют и ароматические, и нафтенные кольца и алифатические компоненты. Число гомологической серии для этих соединений существенно больше, чем углеводород в первой группе, поскольку возможны разные вариации при сочетании с ароматическими и нафтанными колецами. Обычно в молекуле выделяются следующие категории, отличающиеся количеством ароматических кольц в молекуле, такая классификация применима и углеводородам первой категории.
Ароматические соединения обладают свойствами, отличающимися от алициклического соединения, и имеют отдельную часть в схеме класификации. Самый распространенный ароматический углеводород - бензол, который является наиболее распространенным. Термин «ароматический» применяется ко всему стабильному циклическому соединению с делоклассифицированной электронной сетью пи-связи. Большинство их состоят из шестичленной колец, однако число ступеней может быть варьировано от трёх.
Обычные неорганические растворители могут быть отнесены к различным категориям органических соединений, в соответствии с химическим составом. Эти классы включают алифатический и ароматический углеводород и его галогенно-нитропроизводный состав, спирта, карбоновая кислота, сложная карбоновая кислота, простая карбоновая кислота, кетон, альдегид, амина, нитрия, незамещенная и незамещенная амида, сульфооксид и сульфон. При классификации растворителей по химическому составу можно сделать несколько качественных выводов, которые приводят к правилу «как растворяется в таком». Обычно соединение легко растворится в растворе, имеющем такую химическую структуру [8].
Есть еще одна классификация нефти на основе плотности, содержания серы, отношения содержания алюминия и ароматического углеводорода к циклоалкам. Нефть по плотности делится на четыре группы легких, средних, тяжелых и весьма тяжелых и по содержанию сернистой серы – на три группы слабосернистых, сернистых и высоких сернистых. В каждой группе учитывается состав химического состава, исходя из вышеупомянутых соотношений количеств углеводорода.
Химическое действие веществ проявляется в химической реакции.








3 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Ароматические углеводороды - это углеводороды с особыми свойствами, связанными с наличием бензольного ядра или кольца, где шесть углеродно-водородных групп располагаются в углах шестиугольника. В настоящее время соединения ароматического ряда нашли широкое применение.
Ароматические углеводороды также широко используются в ароматизации и парфюмерии. Их специфический запах делает их прекрасным ингредиентом для создания различных духов и ароматов. Многие известные ароматы, такие как ваниль, лаванда и роза, содержат ароматические углеводороды в своем составе. Благодаря своей уникальной структуре и химическим свойствам, ароматические углеводороды могут создавать множество разнообразных и сложных композиций ароматов, которые придают продуктам неповторимый и привлекательный аромат [10].
Кроме того, ароматические углеводороды имеют значительное значение в медицине. Они являются основой для синтеза множества лекарственных препаратов, включая антибиотики, анальгетики и противораковые средства. Бензол и его производные, например, активно исследуются в качестве противораковых агентов, так как они могут влиять на рост и развитие раковых клеток. Изучение и разработка новых ароматических углеводородов в медицине открывает новые возможности для более эффективного лечения различных заболеваний.
Кроме углеводородов, содержащихся в природе, синтетические ароматические углеводороды также имеют широкое применение в промышленности. Разработка и производство новых пластмасс, полимеров и синтетических материалов, основанных на ароматических углеводородах, позволяет создавать более легкие, прочные и экологически безопасные материалы. Это, в свою очередь, способствует снижению нагрузки на окружающую среду и развитию устойчивых технологий.
В целом, ароматические углеводороды являются важной составляющей нашей современной промышленности и имеют огромное значение для науки и инноваций. Их химические и физические свойства открывают перед нами широкий спектр возможностей в различных сферах, от производства продуктов питания и лекарств до создания новых материалов и ароматов. Исследование и применение ароматических углеводородов помогают нам улучшать качество нашей жизни и продвигают нас вперед в различных отраслях науки и промышленности.
Использование бензола в продуктах широкого потребления запрещено, а во многих странах прекратили его использование в качестве растворителя и составляющей жидкости для сухой химчистки. Ранее бензол широко применялся при производстве стирола, фенолов, малеинового ангидрида, а также в производстве детергентов, взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов и красителей. Он использовался в качестве топлива, химического реактива и экстрагирующего агента для семян и орехов [12].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение данной курсовой работы можно сделать вывод о том, что ароматические углеводороды являются важным и широко применяемым классом химических соединений. Они обладают характерным запахом, что делает их особенно интересными для использования в парфюмерии и косметической промышленности. Кроме того, ароматические углеводороды находят свое применение в производстве полимеров, пищевой промышленности, медицине и фармацевтической отрасли.