Гидрохинон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Гидрохинон
Hydrochinon2.svg
Trans-hydroquinone-from-xtal-3D-balls.png
Hydroquinone crystal.jpg
Общие
Систематическое
наименование

бензол-1,4-диол

Хим. формула

C6H6O2

Физические свойства
Молярная масса

110,11 г/моль

Плотность

1.36 г/см³

Энергия ионизации

7,95±0,01 эВ[1]

Термические свойства
Т. плав.

173,8—174,8 °C

Т. кип.

286,5 °C

Т. всп.

165 °C

Давление пара

1,0E-5±1,0E-5 мм.рт.ст.[1]

Химические свойства
Растворимость в воде

5,26 г/100 мл (5 °С)
21,21 г/100 мл (50 °С)
56,25 г/100 мл (70 °С)

Растворимость в спирте

127,27 г/100 г

Растворимость в ацетоне

77,94 г/100 г

Классификация
Рег. номер CAS

123-31-9

PubChem
Рег. номер EINECS

204-617-8

SMILES
InChI
RTECS

MX3500000

ChEBI

17594

ChemSpider
Безопасность
ЛД50

302 мг/кг (крысы, перорально)

Пиктограммы СГС

Пиктограмма "Восклицательный знак" согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС)Пиктограмма "Коррозия" согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС)Пиктограмма "Опасность для здоровья" согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС)Пиктограмма "Окружающая среда" согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС)

NFPA 704
NFPA 704.svg
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Гидрохино́н (пара-дигидроксибензол, бензол-1,4-диол, хинол) — ароматическое органическое соединение, представитель двуатомных фенолов с химической формулой C6H4(OH)2, изомер пирокатехина и резорцина. Название «гидрохинон» дано соединению Ф. Вёлером из-за схожести свойств с хиноном, из которого Вёлер его синтезировал. Сильный восстановитель, используется как проявитель в фотографии, антиоксидант в химической промышленности, реагент для определения ниобия, вольфрама, золота и цезия в аналитической химии.

Торговое наименование: H-142[2].

История[править | править код]

Joseph Bienaimé Caventou.jpg
Pierre Joseph Pelletier.jpg
Ж. Б. Каванту (слева) и П. Ж. Пеллетье (справа), впервые получившие гидрохинон

Впервые был выделен французскими химиками Пьером Жозефом Пеллетье и Жозефом Бьенеме Каванту при перегонке хинной кислоты в 1820 году. Синтез гидрохинона первым осуществил Фридрих Вёлер в 1844 году восстановлением хинона. Также Вёлер дал ему современное название и описал его свойства[3].

Уильям Эбней в 1880 году обнаружил проявляющие свойства соединения, что привело к разработке способов промышленного синтеза. Дальнейшие опыты с гидрохиноном привели к созданию проявителей с двумя проявляющими веществами. Первый из таких проявителей получил Генри Дж. Ньютон в 1889 году, добавив гидрохинон к эйконогеновому проявителю, и получив итоговый состав, который использовал лучшие свойства обоих проявляющих веществ. Вскоре после этого были предложены метол-гидрохиноновые проявители (обозначающиеся символами MQ в англоязычных источниках), в которых был замечен феномен супераддитивности — эффект, когда проявитель с двумя разными проявляющими веществами работает значительно более активно, чем это должно было быть, если исходить из расчета суммы активности обоих проявляющих веществ. Эффект супераддитивности был подтвержден и обоснован научными работами Левенсона в конце 1940-х годов, который показал, что в таком случае проявление изображения ведется метолом, а роль гидрохинона заключается в регенерации отработанного метола[4][3].

Открытие Дж. Д. Кендаллом проявляющей способности фенидона в 1940 году привело к созданию еще более эффективной системы фенидон-гидрохиноновых проявителей (PQ в англоязычной литературе). Фенидон мало пригоден для использования в качестве единственного проявляющего вещества, так как дает сильное вуалирование фотоматериала, но в супераддитивных проявителях с гидрохиноном эта особенность исчезает, давая качественное итоговое изображение, значительное ускорение процесса обработки, меньшую токсичность и другие преимущества по сравнению с метол-гидрохиноновыми составами[5][6].

Физические свойства[править | править код]

Белые или бесцветные призматические кристаллы, сладковатые на вкус[7][8]. Имеет модификации, отличающиеся физическими свойствами: стабильная α-модификация имеет температуру плавления 173,8—174,8 °C и плотность 1,36 г/см2, нестабильная γ-модификация — температуру плавления 169 °C и плотность 1,325 г/см2. Имеет молярную массу 110,11 г/моль, температуру кипения 286,5 °C, температуру вспышки 165 °C. Возгоняется при 163,5 °C (10 мм рт. ст.)[8].

Растворим в воде (5,26 г/100 мл при 5 °С, 21,21 г/100 мл при 50 °С, 56,25 г/100 мл при 70 °С), спирте (127,27 г/100 г), ацетоне (77,94 г/100 г). Образует клатраты. В частности, клатрат с метанолом имеет формулу 3C6H6O2·CH3OH[8].

Реактив может содержать примеси, выглядящие как нерастворимый чёрный порошок. Количество примесей возрастает при длительном или неправильном хранении и при их большом количестве реактив становится непригодным к использованию[9].

Химические свойства[править | править код]

Является сильным восстановителем. Процесс взаимодействия с окислителями происходит в два этапа — на первом гидрохинон превращается в хингидрон, на втором — в 4-бензохинон[8].

При взаимодействии с водным раствором карбоната калия при 130 °С превращается в 2,5-дигидроксибензойную кислоту, с метиламином под давлением при 200 °С образует 4-метиламинофенол, с малеиновым ангидридом — нафтазарин, с фталевым ангидридом дает хинизарин. Образует простые моно- и диэфиры при обработке алкилирующими реагентами[8].

Аналитическое определение[править | править код]

Гидрохинон может быть определён при помощи цветных реакций[8]:

Фотографическое проявление[править | править код]

Обладает проявляющими свойствами, восстанавливая бромистое серебро в щелочных растворах с образованием 4-бензохинона и бромоводорода[10] с общим уравнением:

гидрохинон + 2 AgBr хинон + 2 Ag + 2 HBr

Проявление начинается при pH выше 9,5[11]. Процесс состоит из нескольких стадий[12]:

  • в щелочной среде гидрохинон диссоциирует в дианион гидрохинона[13]:
гидрохинон дианинон гидрохинона + 2H+
  • дианион гидрохинона окисляется на центре проявления с образованием на первой стадии иона семихинона и 4-бензохинона на второй[14]:
дианинон гидрохинона ион семихинона хинон
  • ионы серебра восстанавливаются до металлического серебра[14]:
2Ag+ + 2e- 2Ag

Получение[править | править код]

Изначально гидрохинон был получен из хинона. Разные варианты данного способа по-прежнему применяют для лабораторного получения реактива; для этого, например, проводят восстановление водного раствора 4-бензохинона используя диоксид серы[8][15].

В промышленности синтезируют следующими способами[8]:

  • окислением 1,4-диизопропилбензола воздухом, затем проводят кислотный гидролиз полученного бис-гидропероксида с образованием гидрохинона и ацетона;
  • гидроксилированием фенола 70 % перекисью водорода при 90 °С с использованием в качестве катализаторов 75 % ортофосфорную кислоту или 65 % хлорную кислоту. В результате реакции образуется смесь гидрохинона и пирокатехина, которую в дальнейшем разделяют ректификацией;
  • взаимодействием фенола и ацетона с образованием 4-изопропилфенола, который окисляют перекисью водорода в кислой среде с образованием гидрохинона и ацетона;
  • окислением сернокислого анилина двуокисью марганца или хромовой кислотой до 4-бензохинона, затем восстанавливают 4-бензохинон порошкообразным железом в воде при 70—80 °С в присутствии гидросульфита натрия с общим выходом реакции 74—84 %.

Технические условия выпуска гидрохинона в СССР и Российской Федерации установлены ГОСТ 19627-74[16]. В соответствии с ним выпускается два сорта реактива — высший и первый. Высший сорт выглядит как белый или серовато-белый порошок и содержит 99,5 % основного вещества, первый — как белый с желтоватым оттенком и содержит 99 % основного вещества[17].

Хотя при промышленном производстве обычно получают достаточно чистый реактив, но при необходимости можно получить большую степень очистки, перекристаллизовав продажный реактив из тщательно обескислороженной воды[18].

Оценка производственных мощностей США по производству гидрохинона составляла порядка 11,3 тыс. тонн в год (по состоянию на 1965 г.)[19].

Применение[править | править код]

Применяется:

Применение в аналитической химии[править | править код]

Используется при[8]:

Применение в фотографии[править | править код]

Как единственное проявляющее вещество обычно применяется только в специальных проявителях, предназначенных для получения высокой оптической плотности, например для целей репродуцирования или полиграфии, либо для получения коричневой окраски на бромосеребряных фотобумагах[17].

Составы с гидрохиноном чувствительны к изменениями температуры: оптимальной является 18 °C, при 19 °C скорость работы нормальная, но уже при 20 °C начинается вуалирование; при снижении температуры до 10 °C проявление практически останавливается и при достижении 5 °C прекращается полностью[17].

Обычно применяется в проявителях вместе с метолом или фенидоном, при этом вуалирующая способность, присущая гидрохинону, исчезает[17].

Правовой статус[править | править код]

По состоянию на 2006 год известно о запрете лекарственных препаратов в Нигерии, содержащих более 5 % гидрохинона из-за их нецелевого использования, а также о существовании в Германии ограничений на использование препаратов с гидрохиноном, где они могут применяться только для случаев патологической пигментации и не могут применяться для детей и подростков младше 12 лет[20].

Биологическая роль[править | править код]

Обладает слабым дезинфекционным действием, аналогичным тому, который оказывает фенол[8].

Безопасность[править | править код]

Токсичен. LD50 составляет 302 мг/кг (крысы, перорально). При попадании в организм окисляется до 4-бензохинона, превращающего гемоглобин в метгемоглобин. Может вызывать поражение глаз — конъюнктивит, и кожи — дерматит. ПДК для аэрозоля составляет 2 мг/м3. Рейтинг NFPA 704: опасность для здоровья: 2, огнеопасность: 1, нестабильность: 1. Подтверждена канцерогенность для животных с неизвестной релевантностью для человека[21][8][2].

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]