06.05.2013 Views

ORGAANILINE KEEMIA III osa - Tallinna Kristiine Gümnaasium

ORGAANILINE KEEMIA III osa - Tallinna Kristiine Gümnaasium

ORGAANILINE KEEMIA III osa - Tallinna Kristiine Gümnaasium

SHOW MORE
SHOW LESS

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!