Procese de nitrare

Procese de nitrare

Prin nitrare se intelege, in general, procesul prin care se introduce grupa nitro (- NO₂) legata de un atom de carbon.

Cea mai mare importanta practica o prezinta nitrarea hidrocarburii aromatice. Astfel prin nitrarea benzenului se obtine nitrobenzenul folosit in cea mai mare parte la fabricarea anilinei.

C₆H₅ + HO - NO₂ → C₆H₅ - NO₂ + H₂O

benzen acid azotic nitrobenzen

Nitroclorbenzenul Cl-C₆H₄-NO₂ obtinut prin nitrarea clorbenzenului, serveste pentru sinteza unor materii colorante si a unor produsi intermediari in industria farmaceutica.

Cel mai intrebuintat agent de nitrare este acidul azotic singur sau in amestec cu acidul sulfuric. Oxizii de azot: hipoazotita (NO₂) si tetroxidul de azot (N₂O₄) pot da reactii de nitrare in prezenta acidului sulfuric sau a unor catalizatori.

Toate reactiile de nitrare sunt puternic exoterme. Caldura ce se degaja in timpul reactiei variaza intre 20 - 40 kcal/mol. La evaluarea efectului termic in cursul acestor procese trebuie sa se tina seama si de efectele termice datorate unor reactii paralele posibile (oxidare, cracare), cat si de caldurile de dizolvare si de diluare ale reactantilor. Este cunoscut faptul ca prin diluarea acidului azotic cu apa se degaja cantitati insemnate de caldura (pana la 8 kcal/mol). De asemenea dizolvarea acidului sulfuric in apa este insotita de o foarte mare degajare de caldura (pana la 22 kcal/mol).

In general, conducerea reactiilor de nitrare nu este usoara, din cauza dificultatilor de eliminare rapida a caldurii dezoltate in cursul reactiei. Cand se utilizeaza amestecuri nitrante cu un continut initial in apa mai mare efectul termic al reactiei este mai mic si reactia poate fi condusa mai usor.

Din punctul de vedere al conducerii reactiei este deci mai avantajos sa se faca nitrarea cu amestecuri nitrante mai diluate si la temperaturi mai inalte, decat sa se lucreze cu amestecuri nitrante cu o concentratie mai mare in acizi, la temperaturi joase.

Temperatura este de mare importanta pentru mersul reactiei de nitrare. Temperatura optima cu natura substantei si cu concentratia amestecului nitrant in limite largi (de la - 10˚C pana la 120˚C).

Regimul de temperatura trebuie respectat cu strictete. Scaderea temperaturii sub un anumit nivel micsoreaza viteza de reactie si provoaca acumularea de amestec nitrant; aceasta acumulare poate produce, la o noua ridicare a temperaturii, explozii violente.

Realizarea unei viteze de reactie potrivite, astfel incat caldura de reactie sa poata fi eliminata fara ridicari bruste de temperatura, depinde in mare masura si de eficacitatea agitarii reactantilor. In general, reactiile de nitrare in faza lichida au loc in sistem eterogen format dintr-o faza organica si o faza anorganica (amestec nitrant) foarte putin miscibile una cu alta. Reactia de nitrare are loc in ambele faze, viteza reactiei de nitrare in faza acida fiind de cateva ori mai mare decat in faza organica. Saturatia fazei acide cu compusul organic se realizeaza cu atat mai usor cu cat se asigura o suprafata de contact mai mare intre reactanti, prim emulsionarea amestecului de reactie.