Нитробензол

Нитробензол, C_eH₅ · N0₂, простейшее иитросоединение ароматического ряда,— бледножелтая жидкость, замерзающая при 8,4°; 210,8°; уд. вес 1,21.

Н. получается при питроваюш (смотрите) бензола по ур-ию:

СвНв+НМОз^СсТПМОг+НзО -f3G,6 Cal, причем выделяющаяся при реакции вода должен быть связана каким-либо водоотнимающим средством; в технике для этого применяется серная кислота. Степень нитрования бензола, как и других ароматнч. углеводородов, зависит от ί° реакции и от крепости нитру-

ющей смеси. При нитровании бензола в Н. оптимальной ί° является 45—55°; повышение может привести к образованию динитробензола; понижение t° препятствует доведению реакции до конца, оставляя тем самым часть бензола без изменения. Еще большее влияние на выход Н. оказывает крепость нитрующей смеси; практически было найдено, что количество серной к-ты, вводимой в нитрующую смесь, должен быть таким, чтобы серная к-та, связав всю воду, дала по окончании реакции т. н. «отработанную к-ту» с содержанием 77—78% H₂S0₄. Исходя из этого, можно составить нитрующую смесь из технических серной и азогноп к-т различных концентраций, пользуясь следующими соображениями. Количество азотной кислоты берется теоретическое (для нитрования до мононитропродукта) с прибавлением--2% для полноты реакции. Т. о. при концентрации азогной к-ты, равной а% HN0₃, потребное ее количество х для нитрования 1 кз-мол. (78 кз) бензола будет

При концентрации серной к-ты, равной b% H₂S0₄, потребное ее количество у должно, связав всю воду, дать крепость отработанной кислоты в 77—78%, при которой отношение H₂S0₄:H₂0=3,5. Всего в реакцию введено

63 · 102 юо _

воды: —— кг с

100

_я юо - ь азотн. к-той, у кг с серной кислотой, и 18 килограмм Н₂0 выделяется при самом нитровании. Следовательно

100

: 3,5 [

63 · 102

100 - а, 100 — 6

+-Шг У

100

18];

у можно вычислить, подставив значения а и b. При соблюдении этих условий для обычных технич. к-т в нитрующей смеси содержится ~ 60% H₂S0₄, 32% HNOj и 8% Н₂0. При нитровании других углеводородов расчет нитрующей смеси ведется так же, однако процентное содержание H₂S0₄ в отработанной H₂S0₄ в каждом отдельном случае меняется.

При технич. получении Н. заранее приготовленная и охлажденная нитрующая смесь приливается к бензолу при перемешивании. Скорость приливания регулируется в зависимости от 1° реакционной массы. Реакция нитрования бензола экзотермична (+36,6 Cal); кроме того тепло выделяется в результате разбавления серной кислоты образующейся при реакции г.одой, так что при нитровании выделяется в среднем ~ 40Cal на 1 з-моль бензола. В виду этого нитрование ведут в наружно охлаждаемых аппаратах. В зависимости от способа охлаждения (вода, охлаждающий рассол) скорость приливания нитрующей смеси, а следовательно и скорость нитрования, бывают различны; летом скорость нитрования значительно меньше, чем зимой в той же обстановке, что необходимо принимать во внимание при проектировании питрационных установок.

Вследствие той же экзотермнчности реакции конструкция нитратора играет значительную роль. Т. к. бензол и нитробензол нерастворимы в разбавленной серной к-те, реакции нитрования доля-сна идти между двумя несмешивающимися жидкостями. Для устранения местных перегревов на поверх ности раздела двух фаз необходимо энергичное перемешивание (эмульгирование) смеси. Нитратор для бензола представляет закрытый сосуд, имеющий рубашку для охлаждения и снабженный трубами для приливания нитрующей смеси, для введения сжатого воздуха и выдавливания реакционной смеси, люком для ремонта и взятия проб, термометром и мешй с сальником. Для изготовления нитраторов до сих пор применялся литой чугун; в последнее время предложены нитраторы из алюминия, свободного от Si0₂. Для увеличения поверхности охлаждения нитраторы конструируются с волнистой боковой поверхностью и с внутренними охлаждающими стаканами, или цилиндрами. Применение стаканов в соединении с винтовой мешй способствует усиленному перемешиванию смеси, т. к. имеет место не только перемещение жидкости по кругу, но и подъем ее внутри стакана с последующим переливанием снаружи его. Точно так же волнистая поверхность способствует лучшему разбиванию и смешению жидкостей. Конец нитрования определяется по контрольной пробе. При наличии непрореагировавшего бензола или HNO_s добавляется соответствующее количество другого компонента, и реакция доводится до конца. После нитрования вся смесь из нитратора выдавливается в делительные воронки, где верхний слой Н. отделяется от отработанной к-ты, которая либо регенерируется либо идет на другие химич. производства. Оставшийся кислый Н. может быть промыт водой и очищен перегонкой или непосредственно пущен на дальнейшую обработку. За последние годы предложены интересные методы непрерывного нитрования и нитрования в парах, еще не получившие технич. осуществления.

Н. имеет широкое применение как первая ступень обработки бензола для изготовления ценных промежуточных продуктов для синтеза красителей (анилин, бензидин идр.). Самостоятельное значение II. имеет как суррогат миндального масла, выпускаемый в продажу под названием мирбанового масла для отдушки дешевых сортов мыла. В небольших размерах И. используется как растворитель.

Лит.: Ворожцов Η. Н-, Ступени в сиптезе красителе!·, Ленинград, 1926; его ж е, Основы синтеза красителей, М.—Л., 1925; G г о g g 1 n s P. H., Aniline and its Derivatives, L., 1924; Schultz G., Chemie d. Steinkohlenteers, В. 1, Die Rohmaterialien, 4 Aufl., B. 1, Brschw., 1926; F 1 e г z - D a v 1 d II. E., Grundlegcnde Operationen d. Farbenchemie, 3 Aufl., B., 1924. И. Иоффе.