ORGAANILINE KEEMIA III osa - Tallinna Kristiine Gümnaasium
ORGAANILINE KEEMIA III osa - Tallinna Kristiine Gümnaasium
ORGAANILINE KEEMIA III osa - Tallinna Kristiine Gümnaasium
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>ORGAANILINE</strong> <strong>KEEMIA</strong><br />
<strong>III</strong> <strong>osa</strong><br />
(Pildiallikas: https://www.cs.tcd.ie/~jsacha/PeruBolivia2004/Potosi_Mines/?tsize=640x480)<br />
7.4 AREENID EHK AROMAATSED SÜSIVESINIKUD<br />
Areenid ehk aromaatsed süsivesinikud on süsivesinikud, mis sisaldavad üht või mitut benseenituuma ehk<br />
tsüklit kuuest süsinikust ja kuuest vesinikust.<br />
Areenide üldvalem on CnH2n-6 (n=6,10,14,...)<br />
Nimetus süsivesinik viitab süsivesinike aineklassi koostisele, areeni lõpuliide -een viitab kaksiksideme<br />
või kaksiksidemete sisaldusele ning täiend aromaatne osutab teatud omadusele nagu näiteks lõhn, mis on<br />
ajaloolise päritoluga.<br />
AREENI MOLEKULI EHITUS<br />
Esimese teadaoleva aromaatse ühendi eraldas 1825. aastal inglise füüsik ja keemik Michael Faraday<br />
Londoni gaasilaternate põletusaine õlisest kondensatsioonist. Sellel vedelikul oli omapärane lõhn ja ta<br />
kees 80 ºC juures. Lisaks tegi ta kindlaks, et saadud vedelikus oli süsiniku ja vesiniku aatomite suhe 1:1,<br />
mis andis lihtsamaks valemiks CH.<br />
Sama aine sai 1834. aastal saksa keemik E. Mitscherlich bensoehappe kuumutamisel. Vedeliku aurude<br />
tiheduse järgi õnnestus tal määrata selle aine molekulmassiks 78. Selle alusel ta tegi kindlaks, et uuritava<br />
aine molekulvalemiks on C6H6.<br />
Algselt nimetati C6H6 valemiga ainet bensiiniks ja kõiki lõhnavaid aineid aromaatseteks aineteks. Kui aga<br />
selgus uus aine on märkimisväärselt keemiliselt püsiv, siis hakati kõiki selliseid aineid nimetama<br />
aromaatseteks, sõltumata sellest, kas neil on lõhn või mitte.<br />
Tänapäeval nimetatakse ainet valemiga C6H6 benseeniks ning selle keemiline püsivus on tingitud tema<br />
erilisest ehitusest.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
1
18. sajandil veel ei tuntud tsüklilisi ühendeid, mistõttu oli aromaatsete<br />
ühendite ehitus pikka aega keemikutele raskeks mõistatuseks. 1866 esitles<br />
saksa keemik August Kekule benseeni tsüklilist struktuuri, kus<br />
üksiksidemed vaheldusid kaksiksidemetega. Peagi selgus, et pakutud<br />
struktuur pole kooskõlas benseeni omadustega. Nimelt peaks<br />
tsükloheksatrieen olema küllastumata ühend ja andma liitumisreaktsioone,<br />
kuid benseen seda ei andnud.<br />
August Kekule<br />
(1829-1896)<br />
(Pildiallikas: http://boomeria.org/chemlectures/organic/kekule.jpg )<br />
August Kekule hüpoteesi kohaselt võisid üksik- ja kaksiksidemed benseeni molekulis pidevalt ümber<br />
paigutuda (ostsilleerida)<br />
(Jooniseallikas: http://mooni.fccj.org/~ethall/benzene/benzene.htm )<br />
Tänapäevaste uurimismeetodite ja –vahenditega on kindlaks tehtud, et benseeni molekuli energia on palju<br />
madalam kui tsükloheksatrieenil ning sellega on seletatav ka benseeni molekuli püsivus. Tavaliselt on<br />
kaksiksidemed on alati lühemad kui üksiksidemed. Samuti tehti kindlaks, et benseenis ei sisaldu tavalisi<br />
üksik- ega kaksiksidemed, vaid π- sidemete ühtlustumise tulemusena on need seal vahepealsete<br />
pikkustega ehk poolteisekordsed ja täiesti võrdsed.<br />
Benseeni molekulis on kõigil kuuel süsiniku aatomil sp² hübridisatsioon, millest tulenevalt kõikide<br />
sidemete vaheline nurk on 120 º. See tähendab seda, et sp-orbitaalid asuvad tsükliga tasapinnaliselt, kuid<br />
tsükli tasapinnaga risti on kuus p-orbitaali, millel igal on paardumata elektron.<br />
Benseeni molekuli ehituse skeem pealt- ja külgvaates<br />
(Jooniseallikas: http://www.angelo.edu/faculty/kboudrea/molecule_gallery/04_aromatics/benzene_04.gif)<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
2
Nende kuue p-orbitaali kattumisel tekib ühine kattumispiirkond nii üleval kui allpool tsükli tasapinda.<br />
Niisugust ühtlustunud ja laialimäärdunud π- sidet nimetatakse ka delokalisatsiooniks.<br />
Seega ei ole benseeni molekulis vaheldumisi ei üksik- ega kaksiksidemed, vaid p- orbitaalide kattumisel<br />
on tekkinud üks ühine ring, mida nimetatakse aromaatseks ringiks ehk benseeniringiks ehk<br />
benseenituumaks. Benseeni molekuli struktuuri nimetatakse aromaatseks struktuuriks, kuna see sisaldab<br />
aromaatset ringi. Aromaatsed ringid on tasapinnalise ehitusega. Vahel nimetatakse p-orbitaale elektrone<br />
ka π- elektronideks ja p-orbitaalide kattumist π- elektronpilveks.<br />
Benseeni p-orbitaalide kattumisel tekkiv ühine π- elektronpilv mõlemal pool tasandilist tsüklit<br />
(Jooniseallikas: http://andromeda.rutgers.edu/~huskey/images/benzene_mo.jpg )<br />
Aromaatsuse tähistamiseks ja rõhutamiseks võib kasutada kaksiksidemetega kirjaviisi, aga ka rõnga<br />
kirjutamist tsükli sisse, kus rõngas tähistabki aromaatset struktuuri.<br />
(Jooniseallikas: http://user.mc.net/~buckeroo/ARSY.html )<br />
Aromaatsele struktuurile omane π- elektronde pilv võib hõlmata mitte ainult ühe tsükli, vaid ka üle<br />
mitmete tsüklite.<br />
naftaleen püreen bensopüreen<br />
(Joonisteallikad:<br />
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Naphtalene-diagram.png<br />
http://www.lpi.usra.edu/lpi/meteorites/pyrene.jpg<br />
http://www.lpi.usra.edu/lpi/meteorites/benzopyr.jpg)<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
3
AREENIDELE NIMETUSTE ANDMINE<br />
Aromaatsete ühendite üldnimetus on areenid. Areenist moodustunud asendusrühm kannab nimetust<br />
arüülrühm ja seda tähistatakse sümboliga Ar. Eemaldades benseeni molekulist ühe vesiniku aatomi,<br />
saame paardumata elektroniga <strong>osa</strong>keste rühma, mida võib vaadelda asendusrühma ehk radikaalina.<br />
Benseenist moodustunud asendusrühma nimetatakse fenüülrühmaks.<br />
4<br />
Nimetus: difenüülmetaan<br />
Paljude aromaatsete ühendite, eriti mitmetsükliliste puhul kasutatakse triviaalnimetusi. Metüülbenseeni<br />
tuntakse tolueenina, dimetüülbenseene ksüleenidena. Nagu kahe ühesuguse või erineva<br />
asendusrühmadega benseenidel, nii on ka ksüleenidel kolm isomeeri, kus metüülrühma tähistamiseks<br />
kasutatakse sõnu orto, meta ja para.<br />
1,2-dimetüülbenseen ehk 1,3 -dimetüülbenseen ehk 1,4- dimetüülbenseen ehk<br />
ortodimetüülbenseen ehk metadimetüülbenseen ehk paradimetüülbenseen ehk<br />
ortoksüleen ehk o-ksüleen metaksüleen ehk m-ksüleen paraksüleen ehk p-ksüleen<br />
AREENIDE FÜÜSKALISED JA FÜSIOLOOGILISED OMADUSED<br />
Ühe benseeniringiga areenid on veest kergemad vedelikud või kristalsed ained. Asendamata areenid ja<br />
alküülareenid on vähepolaarsed, seega ka vees mittelahustuvad ained, eetrites ja teistes mittepolaarsetes<br />
lahustites hästi lahustuvad. Lisaks lahustab benseen veel hästi vaikusid, rasvu ja teisi vähepolaarseid<br />
aineid.<br />
Aromaatsed süsivesinikud on narkootilise toimega ja mürgised ained. Vedelad areenid tungivad kergesti<br />
läbi naha. Mitme benseeniringiga ained põhjustavad sageli vähkkasvajaid ehk on kantserogeense toimega.<br />
Suurema koguse sissehingamisel tekivad krambid, halvimal juhul võib see lõppeda surmaga. Pidev<br />
kokkupuude areenidega kahjustab närvisüsteemi, maksa ja eriti vereloomeelundeid.<br />
Alküülasendatud benseenid on vähemmürgised. Näiteks benseeniringi sisaldavad ka mõned valkude<br />
koostises olevad aminohapped, toidulisand bensoehape (E210), sünteetilised ained nagu aspiriin,<br />
sahhariin, vaniliin jt.<br />
Benseeniringi sisaldab näiteks ka tugevasse sõltuvusse viiv<br />
narkootikum amfetamiin. Tänavakaubanduses esineb amfetamiin<br />
tavaliselt tablettidena, kuid on saada ka pulbreid ja kapsleid.<br />
Ajaloost on teada, et teise maailmasõja ajal kasutasid kõik sõdivad<br />
riigid amfetamiini sõdurite vastupidavuse ajutiseks<br />
suurendamiseks.<br />
Amfetamiin<br />
(Jooniseallikas: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Amphetamine_structure.png )<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong>
Ka tänapäeval tarvitavad <strong>osa</strong>d inimesed seda narkootikumi selleks, et tõsta meeleolu ja enesetunnet ja<br />
eriti pidudel selleks, et kauem kainem ja hommikuni vastupidavam olla. Amfetamiinist tekib korduval<br />
kasutamisel väga tugev sõltuvus, kusjuures selle tagajärjel ilmevad unetus, tagakiusamisluulud, ärevus,<br />
isupuudus, pahurus, närvilisus, depressioon. Alguses amfetamiini tarbival inimesel suureneb seksuaalne<br />
aktiivsus ja võimekus, kuid hiljem lõppeb see impotentsusega. Amfetamiini kasutamine on ajule, maksale<br />
ja südamele kahjulik ning võib lõppeda surmaga.<br />
Valuvaigistava toime tõttu kasutatava aspiriini tabletikarp ja aspiriini struktuurvalem<br />
(Pildi- ja skeemiallikad: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/Aspirine.jpg/800px-<br />
Aspirine.jpg ja http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Aspirin.png )<br />
Pohlades, jõhvikates ja mustikates leiduva bensoehappe struktuurvalem<br />
(Pildi- ja skeemiallikad: http://www.loodusajakiri.ee/uudistaja/20070914/pohl.jpg ja<br />
http://vitaleffects.com/TribookletsImages/Benzoic-Acid-fixed-copy.jpg )<br />
AREENIDE KEEMILISED OMADUSED<br />
1) Oksüdeerumine<br />
Aromaatset ringi iseloomustab suur vastupidavus ja energeetiline püsivus, mistõttu ta on küllaltki<br />
vastupidav oksüdeerijate suhtes. Seepärast areenid ka tugevate oksüdeerijatega nagu KMnO4 ja H2O2 ei<br />
reageeri. Aromaatsest ringist kergemini oksüdeeruvad temaga seotud alküülrühmad. Seepärast<br />
oksüdeerubki näiteks tolueeni metüülrühm KMnO4 toimel karboksüülrühmaks ja moodustub bensoehape<br />
või bensoehappe soola:<br />
CH COOK<br />
3<br />
+ 2 + 2 + KOH + H2O KMnO 4<br />
Suure süsinikusisalduse tõttu põlevad areenid mittetäielikult ja väga tahmava leegiga, sest õhu käes<br />
põledes tekib hapniku puudus.<br />
MnO 2<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
5
2) Asendusreaktsioonid (elektrofiilsed asendusreaktsioonid)<br />
Erinevalt alkeenidest ja alküünidest annavad areenid eelistatumalt asendusreaktsioone.<br />
Nii nagu kaksiksideme korral ulatub ka aromatse tuuma π-elektronpilv tsükli tasapinnast väljapoole ja<br />
seetõttu on see kergesti rünnatav. Aromaatses ühendites on benseenituum ehk π-elektronpilv<br />
nukleofiilseks reaktsioonitsentriks ja tema ründajaks on elektrofiilid.<br />
Elektrofiili ühinemisel ühe süsinikuga tekkiv positiivne laeng jaotub kõigi ülejäänud aatomite vahel,<br />
mistõttu nukleofiili ühinemine ei ole enam võimalik. Seepärast ei toimu nukleofiili ühinemist<br />
elektrofiiliga, vaid kergem on laeng ära anda prootoni näol, selle niiöelda väljaviskamisega aromaatsest<br />
tuumast. Summaarselt toimub siin asendusreaktsioon, kus elektrofiil tõrjub välja (asendab) prootoni või<br />
mingi teise elektrofiili.<br />
H<br />
NF + E + E<br />
+<br />
6<br />
E<br />
+ H +<br />
Benseenis võib asendada vesiniku aatomi alküülrühmaga (reageerimisel alküülhalogeeniidiga),<br />
halogeeniga (reageerimisel halogeeniga), nitrorühmaga (reageerimisel lämmastikhappega). Ükski<br />
loetletud reagentidest pole elektrofiil, mistõttu on vaja kasutada katalüsaatorit elektrofiilsuse tekitamiseks.<br />
Nitreerimisel kasutatakse selleks vesinikiooni (konts. väävelhape), alküülimisel ja halogeenimisel aga<br />
alumiiniumi või raua sooli (AlCl3, AlBr3, FeCl3, FeBr3).<br />
Asendatud areenide korral sõltub asendusreakatsioonide kulgemine aromaatse tuumaga seotud<br />
asendusrühmast. Kui asendusrühmadeks on alküülrühm, hüdroksüülrühm (-OH) ja aminorühm (-NH2)<br />
(aromaatsed amiinid), siis need soodustavad asendusreaktsioonide kulgemist, mistõttu neid asendusrühmi<br />
nimetatakse ka aktiviseerivateks rühmadeks. Kusjuures olgu märgitud, et asendused toimuvad kergemini<br />
2., 4. ja 6. süsiniku juures. Nitrorühm (-NO2) ja karboksüülrühm (-COOH) takistavad<br />
asendusreaktsioonide toimumist, mistõttu neid asendusrühmi nimetatakse passiveerivateks rühmadeks.<br />
a) Asendusreaktsioonid halogeenidega<br />
Benseen reageerib broomiga külmalt ning ilma katalüsaatori juuresolekuta väga aeglaselt (tolueen ja<br />
naftaleen märksa kiiremini). Raualaastude lisamisel tekib FeBr3, mis katalüüsib areenide<br />
broomimisreaktsiooni. Samuti kiirendab seda temperatuuri tõstmine.<br />
Katalüsaatori (FeBr3, AlBr3) juuresolekul toimub benseeni broomimisreaktsioon kiiresti, andes esmalt<br />
bromobenseeni ning seejärel peamiselt p-dribromobenseeni:<br />
Br 2<br />
FeBr 3<br />
Br<br />
+ +<br />
HBr<br />
Br<br />
Br 2<br />
FeBr 3<br />
Br<br />
+ +<br />
Reaktsiooni tulemusena tekivad kõik 3 võimalikku isomeeri (kõige rohkem p-dibromobenseeni):<br />
Br<br />
Br<br />
Br<br />
o-dibromobenseen m-dibromobenseen p-dibromobenseen<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
Br<br />
Br<br />
Br<br />
Br<br />
HBr
Täiendav selgitus:<br />
FeBr3 katalüsaator polariseerib Br2 molekuli ja moodustub halogeeni „kandev“ Br + [FeBr4] - kompleks.<br />
C6H6 + Br + [FeBr3] → C6H5Br + HBr + FeBr3<br />
Raud ise reaktsioonis katalüsaatoriks ei ole, raua reageerimisel broomiga tekib raud(<strong>III</strong>)bromiid:<br />
2 Fe + 3 Br2 → 2 FeBr3<br />
Ka tolueen reageerib broomiga katalüsaatori juuresolekul (või soojendades) kiiresti:<br />
CH 3<br />
Br 2<br />
FeBr 3<br />
7<br />
CH 3<br />
+ +<br />
b) Asendusreaktsioonid halogeeniühenditega (alküülimine)<br />
Katalüsaatoriks on jällegi vajalik näiteks AlCl3<br />
c) Asendusreaktsioonid mineraalhapetega, näiteks lämmastikhappega (nitreerimine)<br />
Kui kuumutada benseeni koos kontsentreeritud lämmastikhappe ja väävelhappe segus ning valada<br />
reaktsioonisegu külma veega täidetud keeduklaasi, siis kogunevad klaasi põhja kollakad tilgad. Saadud<br />
aine kannab nimetust nitrobenseen ning sel on omapärane meeldiv lõhn, kuid ta on mürgine. Nitrobenseen<br />
on lähteaineks paljudele benseeniringi sisaldavatele ainetele.<br />
Reaktsiooni, mille käigus ühendile viiakse sisse nitrorühm (-NO2), nimetatakse nitreerimiseks.<br />
Kontsentreeritud väävelhappe juuresolek on vajalik pärast tekkiva vee sidumiseks.<br />
Nitrooniumiooni mõjul eraldub üks aromaatse tuuma vesiniku aatomitest prootonina ehk vesinikioonina<br />
ning toimub asendumine, mille tulemusel tekibki nitrobenseen. Teist nitrorühma on raskem aromatsesse<br />
tuuma sisse viia kui esimest, kolmandat veelgi raskem jne. Asendusreeglite kohaselt läheb teine nitrorühm<br />
esimese suhtes metaasendisse.<br />
Summaarselt:<br />
+ OH konts H NO 2SO4 2<br />
+ O N<br />
-<br />
+<br />
O<br />
C<br />
6<br />
H<br />
6<br />
+ konts HNO<br />
3<br />
Br<br />
HBr<br />
H 2 SO4<br />
⎯⎯⎯→<br />
C H NO + H<br />
3) Liitumisreaktsioonid<br />
Erinevatel tingimustel (kõrgem temperatuur, kõrgem rõhk, valguse mõju, katalüsaatorite kasutamine jm.)<br />
võib benseen anda liitumisreaktsioone. Liitumisreaktsioonide käigus kaob aromaatsus, sest<br />
reaktsioonisaadusteks on kas tsükloheksaan või selle halogeeniühendid.<br />
a) Liitumine vesinikuga (katalüsaatoriks plaatinametallid või nikkel)<br />
Ni<br />
Summaarselt: C6H6 + 3H2 C6H12<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
6<br />
5<br />
H 2 O<br />
2<br />
2<br />
O
) Liitumine halogeenidega (katalüsaatoriks plaatinametallid või nikkel)<br />
Saaduseks on heksaklorotsükloheksaan<br />
AREENIDE TUNTUMAD ESINDAJAD<br />
8<br />
kat.<br />
Summaarselt: C6H6 + 3Cl2 C6H6Cl6<br />
Paljusid aromaatseid süsivesinikke leidub kivisöe tõrvas, kus neid eraldatakse kivisöe koksistamise<br />
tulemusena. Sel moel saadakse näiteks benseeni, tolueeni, naftaleeni, aromaatseid heterotsüklilisi<br />
ühendeid. Mitmetsüklilised aromaatsed ühendid, eriti need, mis sisaldavad üle nelja benseeniringi (püreen,<br />
bensopüreen, dibensopüüreen) sisalduvad kivisöe- ja põlevkivitõrvas, autode heitgaasides ja<br />
tubakasuitsus. Sel põhjusel ongi suitsetajatel haigestuda väga suur risk kopsuvähki, kuna mitmetsüklilised<br />
aromaatsed ühendid või nende lagunemissaadused organismis on kantserogeense toimega. Need<br />
vähkkasvajaid tekitavad ained võivad moodustuda isegi liha või kala grillimisel.<br />
BENSEEN – C6H6<br />
Benseen on värvuseta, iseloomuliku lõhnaga, mürgine vedelik, mis keeb 80 ºC ja<br />
tahkub 5,5 ºC juures, moodustades pikki nõeljaid värvuseta kristalle. Benseen<br />
lahustub vees halvasti, kuid seguneb igas vahekorras alkoholide, eetrite, ketoonide<br />
ja teiste mittepolaarsete lahustitega.<br />
Benseeni toodetakse kivisöetõrvast või nafta termilise töötlemise produktidest.<br />
Benseeni kasutatakse tohututes hulkades lähteainena nitrobenseeni, fenüülamiini<br />
(aniliini), fenooli, etüülbenseeni, klorobenseeni, stüreeni ja paljude teiste<br />
aromaatsete ühendite sünteesimiseks. Benseen leiab rakendust ka toorainena<br />
sünteetilise kautšuki, plastmasside, aniliinvärvide, meditsiiniliste preparaatide<br />
tootmisel ja teda kasutatakse ohtralt ka lahustina.<br />
Benseen<br />
(Pildiallikas: autori foto)<br />
Benseen süttib kergelt ja suure süsiniku sisalduse tõttu ta põleb suitseva<br />
ning väga tahmava leegiga.<br />
(Pildiallikas: autori foto)<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong>
METÜÜLBENSEEN ehk TOLUEEN – C6H5CH3<br />
On samuti värvuseta iseloomuliku lõhnaga veest kergem vedelik,<br />
mis keeb umbes 111 ºC juures. Teda toodetakse kivisöe ja nafta<br />
tarmilise töötlemise saadustest. Tolueeni kasutatakse lahustina,<br />
magusaine sahhariini, paljude värvainete, aga ka tugevajõulise<br />
lõhkeaine – trinitrotolueeni ehk trotüüli (TNT) valmistamiseks.<br />
1 kg trotüüli plahvatus<br />
(Pildiallikas: https://www.cs.tcd.ie/~jsacha/PeruBolivia2004/Potosi_Mines/?size=400x300 )<br />
ETENÜÜLBENSEEN ehk VINÜÜLBENSEEN ehk FENÜÜLETEEN ehk STÜREEN –<br />
C6H5-CH=CH2<br />
Sisaldab kaksiksidemega süsivesinikrühma (-CH=CH2), mida nimetatakse vinüülrühmaks. Stüreen on<br />
meeldiva lõhnaga veest kergem vedelik, mis keeb 145 ºC juures. Ta sobib suurepäraselt polümeeride<br />
tootmiseks, kuna ta polümeriseerub väga kergesti juba toatemperatuuril valguse toimel klaasjaks<br />
polümeeriks. Polüstüreenil ehk käibenimetusega polüstüroolil on head dielektrilised omadused, mistõttu<br />
teda kasutatakse isoleermaterjalina. Koos butadieeniga moodustab ta sünteetilise kautšuki –<br />
stüreenbutadieenkautšuki. Polüstüreeni kasutatakse näiteks nööpide, mänguasjade, lauanõude ja teiste<br />
tarbeesemete valmistamiseks.<br />
Polüstüreeni struktuurvalem ja polüstüreeni graanulid<br />
(Joonise- ja pildiallikad: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Polystyrene.png ja<br />
http://www.monstersigns.com.au/assets/images/EPS-beads.jpg<br />
Valik erinevaid polüstüreenist valmistatud tooteid<br />
(Pildiallikad: http://www.freewebs.com/djbreile/polystyrene.gif ja<br />
http://pslc.ws/macrog/kidsmac/polysty.htm )<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
9
DIMETÜÜLBENSEENID ehk KSÜLEENID – C6H4(CH3)2<br />
Orto-, meta- ja paraksüleenid on iseloomuliku lõhnaga, värvuseta vedelikud. Neid saadakse nafta termilise<br />
töötlemise jääkidest, kuid vajadusel saab neid kergesti üksteisest eraldada. Ksüleenid leiavad rakendust nii<br />
lahustina kui ka teiste aromaatsete ühendite lähteainetena.<br />
NITROBENSEEN – C6H5NO2<br />
On vees lahustumatu, mõrumandlilõhnaga värvuseta mürgine vedelik, mis keeb temperatuuril 211 ºC.<br />
Mürgisuse tõttu on nitrobenseeni aurude sissehingamine tervisele kahjulik. Nitrobenseeni saadakse<br />
benseeni nitreerimisel lämmastikhappe ja väävelhappe seguga temperatuuril 60 ºC. Teda kasutatakse<br />
peamiselt aniliini tootmiseks, mis omakorda on lähteaineks mitmete orgaaniliste ainete sünteesimiseks.<br />
AROMAATSED HALOGEENIÜHENDID<br />
Aromaatsetes halogeeniühendites asub halogeeni aatom aromaatses tuumas. Nad on rasked vedelikud või<br />
nõrga lõhnaga kristalsed ained, mida kasutatakse lahustitena või vaheühendite tootmiseks.<br />
Ülimalt keskkonnaohtlikeks peetakse polükloropolütsüklilisi ühendeid, eriti aga polüklorodifenüüle ja<br />
polüklorodibensodioksiine ehk dioksiine. Nendel ühenditel on väga palju isomeere, millel on erinev hulk<br />
erinevates asendites paikenvaid kloori aatomeid. Nad on<br />
kuumuskindlad ja raskestisüttivad vedelikud, mida heade<br />
dielektriliste omaduste tõttu kasutatakse kondensaatorite ja<br />
kõrgepingetrafode isoleervedelikes, aga ka soojuskandjatena<br />
kõrgtemperatuurseadmetes.<br />
Polüklorobensodioksiin<br />
(Jooniseallikas:http://www.x-environnement.org/jr/JR99/renou.html )<br />
Väikestes kogustes nad tekivad igasuguste halogeeniühendite põlemisel ja tööstuslikel protsessidel, kus<br />
<strong>osa</strong>levad kloor ja orgaanilised ained. Kõige enam paiskavad dioksiine keskkonda aga prügipõletustehased,<br />
metallurgiatööstus, paberi- ja tselluloositööstus. Dioksiinid moodustuvad ka veepuhastusjaama joogivette,<br />
kui kahjulike mikroorganismide hävitamiseks kasutatakse kloori. Sel põhjusel ongi viimasel ajal<br />
veepuhastusjaamades kloor asendatud osooniga. Kui nad loodusesse satuvad, siis nad püsivad seal<br />
aastakümneid, kuna nad on äärmiselt püsivad ühendid.<br />
Dioksiine peetakse ühtedeks kõige mürgisemateks aineteks, mida tunneb inimkond. Näiteks 100 grammi<br />
dioksiini võib hävitada kogu 8-miljonilise New-Yorgi elanikkonna. Sõltuvalt kloori aatomite arvust ja<br />
nende asukohast dioksiini struktuuris, põhjustab see ka dioksiini erinevaid omadusi ja mürgitunnuseid<br />
ning haiguseid. Dioksiinidel on kantserogeene ja teratogeenne (loote väärarengut põhjustav) mõju. Lisaks<br />
nad mõjutavad inimese ja loomade organismi immuunsüsteemi, kutsudes esile HIV-iga sarnaseid<br />
nähtuseid. Sel põhjusel võivad sündida lapsed sünnidefektidega, ilma käte või sõrmedeta või hoopis<br />
surnult. Linnud võivad sündida ja areneda moondunud.tiibadega. Samalaadseid sünnianomaaliaid<br />
täheldati 1970-ndatel ja 80-ndatel aastatel Itaalias, mis oli tingitud 1976.aastal Severno herbitsiiditehase<br />
plahvatusest. Arvatavasti paisati õhku 1-5 kg dioksiine, mis hajusid 30 km² alale ning mis hiljem kajastus<br />
loomade ja inimeste mürgistusjuhtumites ja sünnidefektides. Ka samalaadseid sünnidefekte esines USA<br />
neis <strong>osa</strong>riikides, kus oli kasutatud kahjurite tõrjeks dioksiine sisaldavaid herbitsiide.<br />
Praktiliselt kõik toiduaineid sisaldavad dioksiine, ent nende lubatav kogus, vees, õhus ja toiduainetes on<br />
paljudes riikides normitud ja erinev. Näiteks Itaalias on lubatav dioksiini sisaldus vees 0,05 pg/l,<br />
-12<br />
Venemaal aga 35 pg/l (pk – pikogramm, 1 pk = 1*10 g). Seega on Venemaal lubatud 700 korda<br />
ohtlikuma vee kasutamine kui Itaalias.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
10
Dioksiinide ja teiste ülimürgiste ainete keskkonda sattumise vältimiseks ei tohi kodumajapidamises<br />
põletada kloori ja lämmastikku sisaldavaid kiudaineid ja plast-polümeere (jalatsid, karbid, pudelid, kotid<br />
jm), nagu näiteks polüvinüülkloriidist (PVC-kiud), nailonist, polüuretaanist, melamiinist ja tehisnahast<br />
esemeid. Nende põletamise käigus ahjus, lõketes tekkinud mürgised ained võivad põhjustada raske<br />
mürgistuse või lõppeda surmaga.<br />
Dioksiinide kindlaksmääramiseks tehismaterjalides kasutatakse Beilsteini<br />
katset. Selle kohaselt kuumutatakse vasktraat piirituslambi- või<br />
gaasipõletileegis hõõgumiseni ja asetatakse see vastu uuritud materjal ja<br />
lastakse jahtuda. Jahtunud vasktraat viiakse uuesti leeki ning kui leek<br />
värvub seal roheliseks või rohekassiniseks, siis viitab see sellele, et<br />
uuritavas materjalis on polüvinüülkloriidi või on tehtud mingist teisest<br />
kloori sisaldast tehismaterjalist.<br />
Beilsteini proov dioksiinide kindlaksmääramiseks<br />
(Pildiallikas: http://www.oc-praktikum.de/de/articles/html/why_de3.html )<br />
HETEROTSÜKLILISED ÜHENDID<br />
Heterotsüklilised ühended on sellised aromaatsed ühendid, mille tsüklit moodustuvad peale süsinike veel<br />
teiste elementide aatomid (lämmastik, hapnik, väävel jt). Need on küll ehituselt aromaatsed, kuid nad ei<br />
ole süsivesinikud.<br />
Näiteks on sellisteks ühenditeks hapnikku sisaldav furaan ja lämmastikku sisaldav püridiin. Samuti võib<br />
ühtlustunud π-side tekkida ka viieaatomilise tsükli puhul nagu on furaanil ja pürroolil. Neil<br />
delokaliseeruvad neli π-elektroni kaksiksidemelt ja üks elektronpaar heteroaatomilt. Sel teel moodustub<br />
jällegi stabiilne kuuest elektronist koosnev süsteem. Pürrooli lämmastiku aatomile ei jää enam vaba<br />
elektronpaari ning seepärast ei ilmuta pürool aluselisi omadusi. Furaani tsüklis on hapnikul kaks<br />
elektronpaari, neist ühe loovutab ta aromaatse süsteemi loomiseks. Teine elektronpaar jääb aga vabaks<br />
ning selle kaudu avalduvad furaani aluselised omadused.<br />
Furaan Püridiin<br />
(Joonisteallikad: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Furan_chemical_structure.png<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pyridine_chemical_structure.png )<br />
Lämmastikku sisaldavaid heterotsüklilisi ühendeid leidub alkaloidide struktuuris, mida leidub palju<br />
taimedes ja millel on tugev füsioloogiline toime. Nende hulka kuuluvad muuhulgas näiteks ka nikotiin,<br />
morfiin ja kofeiin.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
11
Nikotiin on ühe lihtsama ehitusega alkaloid, leidub rohkemal määral<br />
tubakataimes (0,3-5% tubakataime kaalust), vähesel määral tomatis,<br />
kartulis, baklažaanis, rohelises pipras. Nikotiin on tugev närvimürk,<br />
mistõttu teda lisatakse putukamürkidesse. Satub organismi peamiselt<br />
kopsude kaudu suitsetamisel, samas imendub hästi maost ja naha<br />
kaudu. Ühes suitsus on 0,5–20 mg nikotiini.<br />
Nikotiin<br />
(Jooniseallikas: http://et.wikipedia.org/wiki/Pilt:Nicotine-2D-skeletal.png )<br />
Nikotiin piirab keha võimalust hävitada vähirakke. Nikotiin võib blokeerida mitmete kopsuvähiravis<br />
kasutatavate ravimite vähirakke tapva toime ning see tõik võib <strong>osa</strong>liselt selgitada, miks suitsetajatel on<br />
kopsuvähki nii keeruline ravida.<br />
Morfiin sisaldub moonikuparde kuivatatud piimmahlas- oopiumis. Puhtal kujul on morfiin valge kristalne<br />
aine, mis on tugeva valuvaigistavate omadustega, kuid tekitab kiiresti sõltuvuse.<br />
Morfiini struktuurvalem Papaver somniferum Moonikuprast välja voolav piimmahl<br />
(Joonise- ja pildiallikad: http://www.nitrogenorder.org/molweek/mar2005/morphine_line.png ,<br />
http://www.robsplants.com/plants/PapavSomni.php ja<br />
http://www.opium.es )<br />
Kofeiini leidub kohvipuu ubades, teepõõsas, guaraana-pauliinia marjades ning väheses koguses kakaos,<br />
koolapähklis ja okseiileksis. Taimedes töötab kofeiin pestitsiidina, tappes putukad, kes söövad seda taime.<br />
Kofeiin on ergutava toimega, ent otsest sõltuvust kofeiin ei tekita. Kofeiin<br />
soodustab maos soolhappe sünteesi ja sellega ka toidu seedimist, mistõttu<br />
on seletatav mitmekäiguliste einete lõpuks kohvi serveerimine. Kohvi<br />
liigjoomine on aga mittesoovitav harjumus. Pidevalt üle kaheksa tassi<br />
kohvi päevas joomine viib kesknärvisüsteemi talituste häireteni, mis<br />
võivad väljenduda näiteks ülierutuvuses, ebastabiilsuses. Lisaks võib<br />
üleliigne kofeiin kutsuda esile unehäireid, südamerütmi muutusi, kõrvetisi<br />
ja valusid maos ja seedekulglas.<br />
Kofeiini struktuurvalem<br />
(Jooniseallikas:<br />
http://content.answers.com/main/content/img/oxford/Oxford_Sports/0199210896.caffeine.1.jpg )<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
12
Kofeiini sisaldub nii kohvis kui ka tees<br />
(Pildiallikad: http://www.mychiro.com/health/wp-content/caffeine-diabetes.jpg<br />
http://x6c.xanga.com/86b8450b27c3312546538/b9089407.jpg)<br />
8. SÜSIVESINIKE HALOGEENIÜHENDID<br />
Süsivesinike halogeeniühendid sellised orgaanilised ühendid, kus süsivesinikes on üks või mitu vesiniku<br />
aatomit asendatud halogeeni aatomi või aatomitega. Sageli nimetatakse selliseid ühendeid veel<br />
süsivesinike halogeenderivaaditeks, kus derivaat tähendabki vastavast aineklassist tuletatud ühendit.<br />
SÜSIVESINIKE HALOGEENIÜHENDITELE NIMETUSTE ANDMINE<br />
Halogeeniaatomeid vaadeltakse süsivesinike halogeeniühendites kui fuktsionaalsete rühmadena, millest on<br />
tingutud ka nende iseloomulikud omadused. Asendusrühmadena vaadeldavaid halogeeniaatomeid<br />
nimetatakse vastavalt fluoro-, kloro-, bromo- ja jodo-. Asendusrühmade arvu väljendatakse eesliidetega<br />
di-, tri-, tetra- jne. Asendusrühma tüviühendiga liitumise kohta märgitakse kohanumbriga, kusjuures<br />
halogeeni aatomid peavad saama võimalikud väiksemad kohanumbrid. Ehk nummerdamist tuleb alustada<br />
sellest ahela otsast, kus halogeeni aatomid paikenvad ahela otsale lähemal. Mitme erineva<br />
halogeeniühendi korral kirjutatakse nimetuses esimesena see halogeeniühend, mille esimene täht paikneb<br />
tähestikus eespool. Kui tüviühend sisaldab mitu erinevat funktsionaalset rühma (halogeeni aatom, kordne<br />
side jne), siis alustatakse nummerdamist sellest ahela otsast, kus funktsionaalne rühm on ahela otsale<br />
kõige lähemal.<br />
13<br />
Nimetus:2-kloropentaan<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
Nimetus:3-bromo-1,1-dijodo-4-metüülheksaan
14<br />
Nimetus:3-bromobut-1-een<br />
Sellist eelpool kirjeldatud nomenklatuuri nimetatakse asendusnomenklatuuriks. Lihtsamate<br />
halogeeniühendite puhul võib kasutada ka funktsionaalnomenklatuuri. Sellisel juhul moodustatakse<br />
halogeeniühendi nimetus viisil, nagu oleks ühend halogeenvesinikhappe sool, kus katiooniks oleks<br />
süsivesinikrühm. Ehk nimi moodustatakse süsivesiniku nimetusest, millele lisatakse liide –fluoriid, -<br />
kloriid, -bromiid, või -jodiid.<br />
Näiteks:<br />
CH3CH2Br – 1-bromoetaan ehk etüülbromiid<br />
CH3CHClCH3 – 2-kloropropaan ehk isopropüülkloriid<br />
Mõnedel süsivesinike halogeeniühenditel on kasutusel siiamaani ka ajalooliselt väljakujunenud<br />
käibenimetusi:<br />
CHI3 – trijodometaan ehk jodoform<br />
CHCl3 – triklorometaan ehk kloroform<br />
CCl4 – tetraklorometaan ehk tetrakloorsüsinik<br />
CH2=CHCl – kloroeteen ehk vinüülkloriid<br />
SÜSIVESINIKE HALOGEENIÜHENDITE SAAMINE<br />
Süsivesinike halogeeniühendeid saadakse alkaanide või areenide asendusreaktsioonidel halogeenidega,<br />
halogeeniühendite reageerimisel halogeenidega või siis alkeenide, alküünide, areenide liitumisel<br />
halogeenide või vesinikhalogeenidega. Looduses lihtsamaid halogeeniühendeid ei leidu, mistõttu ongi<br />
nende sünteesimisvõimalused eriti tähtsad.<br />
Näide:<br />
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl<br />
CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl<br />
CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl<br />
CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl<br />
SÜSIVESINIKE HALOGEENIÜHENDITE MOLEKULI EHITUS<br />
Kuna süsinik ja vesiniku elektronegatiivsus on peaaegu ühesugune, siis seetõttu on kõik sidemed alkaani<br />
molekulis mittepolaarsed ja elektronpilved aatomite vahel on ühtlaselt jaotunud. Halogeenid on süsinikust<br />
oluliselt elektronegatiivsemad, mistõttu elektronpaarid süsiniku ja halogeeni aatomite vahel on tõmmatud<br />
rohkem halogeeni aatomite poole. Seepärast on ka süsiniku ja halogeeni aatomi vahel olev keemiline side<br />
palju polaarsem kui süsiniku ja vesiniku aatomi vahel. Süsiniku aatom on seega elektronpilve poolest<br />
vaesem ja järelikult on tema laeng ka nullist veidi positiivsem, mida tähistatakse positiivse <strong>osa</strong>laenguga<br />
(ð+) ja kutsutakse karbokatiooniks. Halogeeni aatom on rikkam elektronpilve poolest, mistõttu ta saavutab<br />
negatiivse <strong>osa</strong>laengu (ð-).<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong>
Siiski süsiniku ja joodi elekktronegatiivsused on ühesugused, mistõttu side kahe aatomi vahel on<br />
mittepolaarne. Ent vee molekuli mõjul võivad süsivesinike joodiühendid polariseeruda ikkagi.<br />
SÜSIVESINIKE HALOGEENIÜHENDITE FÜÜSIKALISED OMADUSED<br />
Enamik neist on valdavalt toatemperatuuril kas vedelikud või tahked ained. Vaid mõned<br />
fluorohalogeeniühendid, klorometaan, bromometaan, kloroetaan ja kloroeteen on toatemperatuuril gaasid.<br />
Nad on värvuseta, omapärase lõhnaga, mürgised, narkootilise toimega, veest tihedamad, hüdrofoobsed<br />
ehk vees mittelahustuvad ained. Kuna nad on vees mittelahustuvad ja veest raskemad, siis<br />
halogeeniühendite segu veega kihistub kergesti. Sel juhul ülemisse kihti koguneb vesi ja teised vees<br />
mittelahustunud orgaanilised ained, kuna nad on halogeeniühenditest kergemad. Eriti tugeva lõhnaga ja<br />
kergesti lenduvad on narkootilise toimega halogeeniühendid, mis põhjustavad raskeid muundumisi<br />
närvisüsteemis ja kahjustavad maksa. Mürgitused võivad lõppeda invaliidistumise või isegi surmaga.<br />
Orgaanilistes lahustites nad lahustuvad hästi, olles samal ajal ise head lahustid, millena neid ka paljusid<br />
kasutatakse.<br />
SÜSIVESINIKE HALOGEENIÜHENDITE KEEMILISED OMADUSED<br />
Polaarne keemiline side süsiniku ja halogeeni aatomite vahel muudab süsivesinike halogeeniühendid väga<br />
reageerimisvõimelisteks. Polaarse sideme katkemisel jaotuvad elektronid ebaühtlaselt. Elektronegatiivsem<br />
aatom (halogeenühenditest halogeeni aatom ehk F, Cl, Br või I) haarab endale terve elektronpaari ja saab<br />
negatiivse laengu. Seetõttu hakkab ta endale soovima tasakaalustavat positiivset laengut ehk ta on<br />
nukleofiilne. Süsivesinikrühmale aga jääb tühi orbitaal ja positiivne laeng, mis on seetõttu elektrofiilne.<br />
Halogeeniühendite tähtsaim keemiline omadus on anda asendusreaktsioone (nukleofiilseid<br />
asendusreaktsioone) leelistega, alkoholaatidega (alkoholi sooladega), tsüaniididega Selle käigus<br />
asendatakse negatiivse laenguga halogeniidioon mingi teise negatiivse laenguga <strong>osa</strong>kesega.<br />
Nukleofiilsete asendusreaktsioonide korral on ründavaks <strong>osa</strong>keseks nukleofiil ja reaktsioonitsentriks on<br />
elektrofiilsustsenter. Tähtsal kohal nendes reaktsioonides on nukleofiilide tugevuse aste, kuna tugevam<br />
nukleofiil tõrjub nõrgema nukleofiili välja. Nukleofiilide suhteline tugevus sõltub rünnatavast<br />
elektrofiilsustsentrist ja keskkonnast. Nukleofiil on seda tugevam, mida kergemini ta suudab loovutada<br />
oma vaba elektronpaari. Väiksema elektronegatiivsusega elemendid ei hoia oma elektronpaari nii<br />
tugevasti kinni, mistõttu sel põhjusel väiksema elektronegatiivsusega elemendid on tugevamad<br />
nukleofiilid ja valmis kergelt loovutama oma elektronpaari täitmata orbitaali poole. Tugevateks<br />
nukleofiilideks on näiteks hüdroksiidioon (OH ─ ), alkoksiidioon (RO ─ ), tsüaniidioon (CN ─ ) ja amiinid (R-<br />
NH2). Nõrkadeks nuklefiilideks on halogeniidioon (Hal ─ ), karboksüülhappe anioon (RCOO ─ ), vesi ja<br />
alkoholid (R-OH). Seega näiteks hüdroksiidioon kui tugevam nukleofiil tõrjub halogeniidiooni kui<br />
nõrgema nukleofiili halogeeniühendist välja.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
15
Lisaks on kasulik teada, et halogeniidioonie kui nukleofiilide tugevus kasvab rühmas ülevalt alla.<br />
Perioodis vasakult paremale liikudes nukleofiilide tugevus väheneb (hüdroksiidioon on tugevam nukleofiil<br />
kui halogeniidioon, aminorühm on tugevam nukleofiil kui halogeniidioon). Negatiivselt laetud<br />
nukleofiilid on tugevamad kui neutraalsed nukleofiilid (hüdroksiidioon on tugevam kui vesi, aminorühm<br />
on tugevam nukleofiil kui ammoniaak).<br />
1) Asendusreaktsioon leelistega (nukleofiilne asendus) – saadusteks on alkohol ja sool<br />
Süsivesiniku halogeeniühendi molekulis olevat elektrofiilsistsetnrit ründab nukleofiili näol<br />
hüüdroksiidioon. Hüdroksiidiooni vaba elektronpaari arvel hakkab moodustuma uus keemiline side.<br />
Samal ajal hakkab side süsiniku ja broomi aatomi vahel nõrgenema ja broomi aatom kaugeneb süsinikust,<br />
tõmmates enda poole elektrone ning saavutades selle tagajärjel lõpuks täislaengu. Siis eraldub broomi<br />
aatom bromiidiooni kujul (nukleofiilne <strong>osa</strong>ke) ja samas moodustub ka etanooli molekul. Bromiidioon<br />
ühineb naatriumiooniga naatriumbromiidiks.<br />
Näide: CH3-CH2-Br + NaOH CH3-CH2-OH + NaBr<br />
2) Asendusreaktsioon tsüaniididega (nukleofiilne asendus) – saadusteks on nitriil ja sool<br />
Analoogiliselt eelmisega kulgevad ka reaktsioonid tsüaniididega.<br />
Reaktsiooniskeem: R-Cl + KCN R-CN + KCN<br />
Näide: CH3-CH2-Cl + KCN CH3-CH2-CN + KCl<br />
3) Asendusreaktsioon alkoholaatidega (nukleofiilne asendus) – saadusteks on eeter ja sool<br />
Analoogselt eelmistega kulgevad reaktsioonid ka alkoholaatide ehk alkoholi sooladega, mis tekivad siis,<br />
kui alkoholid reageerivad aktiivsete metallidega.<br />
Reaktsiooniskeem: R-Br + R-ONa R-O-R + NaBr<br />
Näide: CH3-CH2-Br + CH3ONa CH3-CH2-O-CH3 + NaBr<br />
SÜSIVESINIKE HALOGEENIÜHENDITE TUNTUMAD ESINDAJAD<br />
Looduslikke halogeeniühendeid tuntakse suhteliselt vähe, mistõttu rakendust leiavad väga palju need<br />
ühendid, mis inimene on ise loonud. Süsivesinike halogeeniühendeid liigitatakse nende rakendusalade<br />
järgi, kuna neid kasutatakse väga palju lahustitena, anesteetikutena (narkoosi ja tuimestusvahend),<br />
pestitsiididena (taimekaitsevahendid), freoonidena ja polümeeride lähteaineina.<br />
DIKLOROMETAAN – CH2Cl2 ja TRIKLOROMETAAN ehk KLOROFORM – CHCl3<br />
Mõlemad on värvuseta vedelikud. Diklorometaani kasutatakse nii puhastusvahendina kui ka kofeiini<br />
väljapesemiseks kohviubadest. Triklorometaan ehk kloroform on iseloomuliku lõhna ja magusa põletava<br />
maitsega vedelik, mida vanasti kasutati nii meditsiinis narkoosiks kui ka plekkide eemaldamiseks.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
16
Tervistkahjustavate kõrvalmõjude tõttu on selle kasutamisest tänapäeval<br />
loobutud ja plekkide eemaldamiseks on viimasel ajal üha enam kloroformi<br />
asemel hakatud kasutama diklorometaani. Kloroformi kõrval kasutati<br />
anesteetikuna ka dietüüleetrit, kuid lisaks kahjulikele kõrvalmõjudele oli see<br />
veel tule- ja plahvatusohtlik.<br />
Triklorometaan<br />
(Jooniseallikas:<br />
http://images.google.ee/images?q=CHCl3+&um=1&hl=et&lr=lang_et&start=20&sa=N&ndsp=20 )<br />
Tänapäeval kasutatakse narkoosi esilekutsumiseks halotaani ehk 1,1,1-trifluoro-2-kloro-2-bromoetaani.<br />
See gaasiline halogeeniühend suudab narkoosi esile tuua juba siis, kui õhus on tema sisaldus 0,5-1,0<br />
mahuprotsenti.<br />
Halotaani struktuurvalem ja koera narkoosi viimine halotaaniga<br />
(Joonise- ja pildiallikas: http://www.3dchem.com/imagesofmolecules/Halothane.jpg<br />
http://www.grassmere-animal-hospital.com/images/Neuter%20prep%20rm.jpg )<br />
Kohalikuks tuimestamiseks näiteks kergemate sporditraumade puhul valu vaigistamiseks kasutatakse<br />
kloroetaani. Tema keemistemperatuur on 12 ºC, mistõttu selle pihustamisel nahale tekitab see aurustudes<br />
sügava külmatunde, millest piisab kohalikuks tuimestamiseks.<br />
TETRAKLOROMETAAN ehk SÜSINIKTETRAKLORIID ehk TETRAKLOORSÜSINIK – CCl4<br />
On omapärase lõhnaga värvuseta kergesti lenduv mürgine vedelik, mida kasutatakse<br />
kuivpuhastusvahendina plekkide eelmaldamiseks, rasvade ja vaikude lahustamiseks,<br />
mittepõleva vedelikuna tulekustutusvahendites, sest tema rasked aurud isoleerivad<br />
tulekolde.<br />
Tetraklorometaan<br />
(Jooniseallikas: http://vpl.ipac.caltech.edu/spectra/ccl4.gif )<br />
TRIJODOMETAAN ehk JODOFORM – CHI3<br />
On kollane, omapärase lõhnaga aine, mis on iseloomulik eriti hambaravi kabinettidele. Hambaarstid<br />
kasutavad seda kirurgilistel protseduridel desinfitseeriva vahendina.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
17
DIKLORODIFENÜÜLTRIKLOROETAAN ehk DDT<br />
On valge kristalne vees lahustumatu aine, mida hakati 1939. aastast alates<br />
kasutama pestitsiidina. putukate tõrjeks. Pestitsiidid on bioloogiliselt<br />
aktiivsed ained, mida kasutatatakse kahjulike elusorganismide ja<br />
haigustekitatajate hävitamiseks. Umbrohutõrjeks kasutatavaid pestitsiide<br />
nimetatakse herbitsiidideks ja kahjulike putukate tõrjeks kasutatavaid<br />
pestitsiide nimetatakse insektsiidideks.<br />
DDT<br />
(Jooniseallikas: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:DDT_chemical_structure_highres.png )<br />
Valik erinevatest meetoditest taimede katmisest pestitsiididega kahjurite tõrjeks<br />
(Pildiallikad: http://www.ens-newswire.com/ens/aug2006/2006-08-29-01.asp<br />
http://i.treehugger.com/images/2007/10/24/pesticide-jj-001.jpg<br />
http://www.gardening-tools-direct.co.uk/images/sprayer1x.jpg )<br />
Algul tarvitati DDT-d sõjaväes parasiitide tõrjeks, kuid hiljem leidis ta üha laienevat kasutamist<br />
põllumajanduses kahjulike putukate tõrjeks. See preparaat osutus äärmiselt mürgiseks putukatele, ent<br />
vähemmürgiseks imetajatele. Umbes 50 kasutamisaasta jooksul suutis DDT arvatavasti päästa enam kui<br />
100 miljoni inimese elu malaariast, entsefaliidist, katkust ja muudest epideemiatest ning näljahädast.<br />
Algul peeti DDT-d loomadele ja inimestele kahjutuks aineks, ent hiljem avastati siiski ka kahjulikud<br />
mõjud putukatest toituvatele selgroogsetele ja seega lõpuks ka inimesele. Eriti ohtlikkuks tegi DDT tema<br />
erakordne püsivus, mille tulemusena kandus ta pidevalt edasi toiduahelate kaudu kuni loomade ja<br />
inimesteni. Kogunedes elusorganismidesse ja lahustudes rasvades hakkab ta kuhjuma inimese ja looma<br />
rasvkoes, kutsudes esile kroonilisi mürgistusi, muutes pärilikku struktuuri ja tekitades vähkkasvajaid.<br />
Seega ilmnesid DDT-l mutageenne ja kantserogeenne toime. Lisaks oli DDT püsiv ka mullas ja vees,<br />
mistõttu võis tema kahjulik toime alles ilmenda aastate möödudes. Näiteks on DDT leitud pingiviinide<br />
rasvkoest Antarktikas, kus pole seda iialgi kasutatud.<br />
Loomadele ja inimestele kahjulikuks osutunud toimete tõttu keelati USA-s 1972. aastal DDT kasutamine<br />
taimekaitsevahendina. Tänapäeval on DDT ja teised kloororgaanilised pestitsiidid keelatud ka arenenud<br />
maades. DDT asemel leiavad siiski kasutust veel mõningad tsüklilised süsivesinike klooriühended nagu<br />
näiteks lindaani ja kloordaani, millest viimast kasutatakse puidu immutamiseks termiitide vastu.<br />
Tegelikult osutus DDT kasutamine ja keelamine äärmiselt vastuoluliseks küsimuseks, sest võitluseks<br />
malaaria vastu oli see efektiivne vahend. Igal aastal haigestub malaariasse ligikaudu 500 miljonit inimest,<br />
kellest umbes 2,7 miljonit sureb. Malaaria levitajateks on sääsed. Massiivne sääsetõrje DDT-ga oli eriti<br />
arengumaades tõhus ja kättesaadav vahend, mis hävitas sääsevastsed looduses või tõrjus sääsed kodudest<br />
välja. Pärast DDT keelustamist on sajad tuhanded inimesed hakanud jälle haigestuma malaariasse.<br />
Seetõttu on mõningad Aasia ja Aafrika riigid taas kasutusele võtnud sääskede tõrjeks DDT, kuna leitakse<br />
et sääskede kaudu leviva malaaria tõttu kannatab ja sureb rohkem inimesi, kui DDT kasutamiga<br />
kaasnevate vähijuhtude tulemusena. Kui ei leita sama odavat asendajat DDT-le, siis ei ole võimalik tema<br />
kasutamisest ka lõplikult loobuda.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
18
FREOONID<br />
Freoonideks nimetatakse madala molekulmassiga ehk väikese süsiniku<br />
aatomite arvuga fluoro- ja kloroalkaane. Enamasti on nendeks metaani või<br />
etaani fluoro- kloroühendid. Freoonid on väga püsivad, mittepõlevad,<br />
mittemürgised, rõhu all toatemperatuuril kergesti veeldatavad gaasilised<br />
ained. Rõhu alanemisel hakkavad freoonid keemia neelates seejuures<br />
rohkelt soojust. Sel omadusel hakati freoone (täpsemalt CCl2F2)<br />
rakendama külmikutes mürgise ammoniaagi asemel soojust neelava<br />
ainena.<br />
(Jooniseallikas: http://www.benbest.com/cryonics/freon.gif )<br />
Sobiva madala keemistemperatuuri tõttu kasutatakse freoone ohtralt ka vahtpolümeeride, vahtplastide<br />
tootmisel. Varasemal ajal kasutati freoone laialdaselt veel propellandina ehk aerosoolballoonides<br />
laialipihustuva vahendina parüümides, lakkides, värvides, taimekaitsevahendites, ravimites jne. Senini on<br />
asendamatuks jäänud freoonide kasutamine tulekustutusvahendina kohtades, kus teised kustutusvahendid<br />
ei sobi, nagu näiteks arvutuskeskused ja kosmosejaamad.<br />
Valik freoone sisaldavaid erinevaid tooteid<br />
(Pildiallikad: http://www.e-store.ee/index.php?kat=34<br />
http://www.emoto.ee/images/LM_motokonserv.JPG )<br />
Freoonid on keemiliselt väga püsivad ained, mistõttu nad võivad muutumatuna püsida atmosfääris aastaid<br />
ja aastakümneid Kõrgemates atmosfäärikihtides freooni molekulid lagunevad UV- kiirguse toimel<br />
radikaalides.<br />
Näiteks: CF2Cl2 *CF2Cl + Cl*<br />
Moodustunud radikaalid, eriti aga kloori radikaalid, lagundavad osoonikihti, mis kaitseb maapinda<br />
ohtlikku UV-kiirguse eest. Arvutused on näidanud, et üks kloori aatom on võimeline lõhkuma 10 000 kuni<br />
100 000 osooni molekuli. Samuti on selgunud uuringutest, et kui osoonikiht väheneb 1% võrra, siis tingib<br />
see UV-kiirguse intensiivistumise maapinnal 2% võrra ja see omakorda tõstab nahavähki haigestumise<br />
tõenäosust 4% võrra. Samas leiti, et peale osoonikihi lagundamise on freoonidel ka kasvuhooneefekti<br />
tekitaja toime, kuna nad on võimelisemad neelama 1500 rohkem soojuskiirgust kui süsinikdioksiid.<br />
Freoonide kasutamise tõttu on 1900. aastaga võrreldes kloori aatomite sisaldus tõusnud tänapäevaga<br />
võrreldes kuuekordseks. Kuna kloori aatomid jõuavad peamiselt just freoonide näol atmosfääri, siis<br />
otsustati 1987. aastal Montreali kokkuleppega arenenud riikides freoonide tootmist ja kasutamist<br />
piirama.1990. aastal otsustasid 120 riiki vähendada freoonide tootmist 1995. aastaks 85% võra ja lõpetada<br />
sajandivahetuseks nende tootmine. Tegelikkuses ei toimu kõik muutused üleöö, sest freooni molekul on<br />
väga püsiv ja osoonikihini jõudmiseks tal kulub selleks 6-8 aastat. Seega ei olnud mõeldav freoonide<br />
tootmise ja kasutamise lõpetamisele ning osooniaukude jätkuvale tekkele koheselt piir panna.<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
19
Samas ei ole freoonide kasutamise kohene lõpetamine tehnilistel ega majanduslikel kaalutlustel mõeldav,<br />
kuna neile peab asendajateks leidma keskkonnale vähemohtlikumad ained.<br />
Nüüdseks kasutatakse aerosoolpakendites freoonide asemel madala keemistemperatuuriga süsivesinikke<br />
(propaan, butaan), dimetüüleetrit või süsinikdioksiidi. Külmikutes kasutatakse <strong>osa</strong>liselt kloori ja fluoriga<br />
asendatud süsivesinikku (CHClF2). Tänu süsinik-vesinik sidemele lagunevad need enne osoonikihini<br />
jõudmist.USA-s kasutatakse selleks freooni CH3CFCl2, mis pidavat olema keskkonnasõbralikum.<br />
Vahtplastide tootmisel on freooni valemiga CCl3F aseaineks CHCl2CF3<br />
HALOONID<br />
Haloonideks nimetatakse süsivesinike broomiühendeid. Uuringute tulemusena on selgunud, et ka<br />
haloonidel on osoonikihti kahjustav toime. Nii CF3Br kui ka CF2ClBr võivad sattuda atmosfääri<br />
taimekahjurite tõrje ja kõrrepõldude põletamise tagajärjel või siis autode heitgaaside koostises. Küllaltki<br />
palju lendub atmosfääri ookeanidest sisalduvad kloro- ja bromometaani, mida ükski seadus keelustada ei<br />
suuda.<br />
VINÜÜLHALOGENIIDID<br />
Vinüülhalogeniidid ehk vinüülühendid alkeenidest tuletatud halogeeniühendid, kus alkeeni molekulis üks<br />
või mitu vesiniku aatomit on asendatud halogeeni või halogeenide aatomitega. Suurima praktilise<br />
tähtsusega on neist kloroeteen ehk vinüülkloriid (C2H3Cl) ja tetrafluoroeteen (C2F4).<br />
Polüvinüülkloriidi moodustumine vinüülkloriidi polümeriseerumisel<br />
(Jooniseallikas: http://kottan-labs.bgsu.edu/teaching/workshop2001/chapter7.htm )<br />
Need värvuseta gaasid on monomeerideks paljudele laialdaselt kasutatavatele polümeeridele, nagu näiteks<br />
polüvinüülkloriidile ja polütetrafluoroeteenile. Polüvinüülkloriidi (PVC) kangast valmistatakse<br />
põrandakatteid, vaipu, vahekardinaid, plastaknaid, tihendeid, ehitus- ja viimistusmaterjale.<br />
Polüfluoroeteen ehk teflon on äärmiselt vastupidav plastist materjal, mida kasutatakse praepannide<br />
sisepinna kattematerjalina ja näiteks ka laborinõude valmistamiseks, kus hoitakse agressiivseid aineid.<br />
Samal ajal peab silmas pidama, et eriti PVC toodete valmistamiseks kasutatav vinüülkloriid on osutunud<br />
kantserogeenseteks, põhjustades maksavähi teket. Seepärast on ka PVC tooted mitmel pool nimetatud<br />
keskkonnaohtlikeks Vinüülkloriidi ühe lähteainekloori tootmine on aga veelgi keskkonnaohtlikkum.<br />
Polüvinüülkloriidist valmistatud toodete rahvusvahelised tähised<br />
(Joonisteallikad:<br />
http://www.gogreencharleston.org/images/gogreen_recycle_3gif.gif ,<br />
http://www.reducerubbish.govt.nz/recycle/gfx/recycle-pvc.gif ,<br />
http://www.avgr14.dsl.pipex.com/be-green/images/recycle_plastic_symbol_03.jpg )<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
20
Valik erinevaid PVC-st valmistatud tooteid<br />
(Pildiallikad:<br />
http://www.wexfordpipingandfittings.ie/piping_fitting_images/pvc_pipes_b/wpf_pvc1b.jpg ,<br />
http://www.mikekellerltd.com/Merchant2/prod-images/WhitePVC_Boot.jpg ,<br />
http://www.vantagewindows.com/images/articles/a09e3022fdfc0d16f27d007dcd360737.gif ,<br />
http://www.ifood.tv/files/u1228/ij_0.jpg ,<br />
http://www.thegreenguide.com/gg/images/toyslg.jpg ,<br />
http://veepisar.ee/public/files/pvc-d.jpg ,<br />
http://www.chinawholesalegift.com/pic/Electrical-Gifts/Telephone-Set/Total-Mobile-Phone-Charging-<br />
Set-17014722287.jpg )<br />
KASUTATUD KIRJANDUS<br />
1) Mati Karelson, Aarne Tõldsepp „Keemia. Orgaaniline keemia gümnaasiumile,“ Koolibri, 2007<br />
2) Aarne Tõldsepp „Keemia. Orgaaniline keemia. Õpetajaraamat,“ Koolibri, 2007<br />
3) Ants Tuulmets „Orgaaniline keemia gümnaasiumile,“ Avita, 2002<br />
4) Liina Karolin, Ants Tuulmets „Keemia XI klassile. Õpetajaraamat,“ Koolibri, 1998<br />
5) Neeme Katt „Keemia lühikursus gümnaasiumile,“ Avita, 2003<br />
6) Hergi Karik, Väino Ratassepp „Keemia X klassile,“ Valgus, 1989<br />
7) Hergi Karik „Metallid ja mittemetallid meis ja meie ümber,“ Koolibri, 2004<br />
8) Sigmar Spauszus „Retk orgaanilise keemia maailma,“ Valgus, 1975<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
21
9) Mihkel Žilmer, Urmas Kokassaar, Tiiu Vihalemm „Normaalne söömine,“ AS Bit, 2004<br />
10) Hergi Karik jt „Keemianomenklatuur,“ Eesti Entsüklopeediakirjastus, 2000<br />
11) http://www.kliinik.ee/index.php?21,2,3,377<br />
12) http://et.wikipedia.org/wiki/Nikotiin<br />
13) http://www.folklore.ee/~renata/myrk/nikotiin.html<br />
14) http://et.wikipedia.org/wiki/Teiin<br />
15) http://www.hot.ee/narkomaania/Amfetamiin%20ja%20exstasy.htm<br />
16) http://www.narko.ee/et/Mis-on-mis/Amfetamiin<br />
17) http://www.ut.ee/tervis/opetajatele/uimastimoju/amfetamiin.html<br />
Koostanud: Janno Puks<br />
<strong>Tallinna</strong> Arte ja <strong>Kristiine</strong> <strong>Gümnaasium</strong><br />
22