Гидрохино́н (пара-дигидроксибензол, бензол-1,4-диол, хинол) — ароматическое органическое соединение , представитель двуатомных фенолов с химической формулой C ₆ H ₄ (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 .

История

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 .

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 .

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 .

Физические свойства

Белые или бесцветные призматические кристаллы, сладковатые на вкус . Имеет модификации, отличающиеся физическими свойствами: стабильная α-модификация имеет температуру плавления 173,8—174,8 °C и плотность 1,36 г/см ³ , нестабильная γ-модификация — температуру плавления 169 °C и плотность 1,325 г/см ³ . 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.) .

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 3C ₆ H ₆ O ₂ ·CH ₃ OH .

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 .

Химические свойства

Является сильным восстановителем. Процесс взаимодействия с окислителями происходит в два этапа — на первом гидрохинон превращается в хингидрон, на втором — в 1,4-бензохинон .

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 .

Аналитическое определение

Гидрохинон может быть определён при помощи цветных реакций :

• появление окраски от жёлто-зеленой до золотистой при нагревании гидрохинона до 100 °С с нитритом натрия и разбавленой серной кислотой . При добавлении гидроксида натрия окраска изменяется до жёлто-коричневой ;
• появление темно-красной окраски при добавлении азотной кислоты , постепенно переходящей в жёлтый цвет .

Фотографическое проявление

Обладает проявляющими свойствами, восстанавливая галогениды серебра, например, бромид серебра в щелочных растворах с образованием 1,4-бензохинона и бромоводорода и металлического серебра с общим уравнением:

${\displaystyle {\ce {\ +2AgBr{->[{\ce {OH^{-}}}]}}}}$ ${\displaystyle {\ce {\ + 2 Ag + 2 HBr}}}$ .

Проявление начинается при pH выше 9,5 . Процесс состоит из нескольких стадий :

• в щелочной среде гидрохинон диссоциирует в дианион гидрохинона :

${\displaystyle {\ce {\ <=>[{\ce {OH^-}}][{\ce {H^+}}]}}}$ ${\displaystyle {\ce {\ + 2H^+}}}$ ;

• дианион гидрохинона окисляется на центре проявления скрытого изображения с образованием на первой стадии иона семихинона и 1,4-бензохинона на второй :

${\displaystyle {\ce {\ <=>[{\ce {-e^-}}]}}}$ ${\displaystyle {\ce {\ <=>[{\ce {-e^-}}]}}}$ ;

• ионы серебра восстанавливаются до металлического серебра :

${\displaystyle {\ce {Ag^+ + e^- ->Ag}}}$ .

Получение

Изначально гидрохинон был получен из хинона . Разные варианты данного способа по-прежнему применяют для лабораторного получения реактива; для этого, например, проводят восстановление водного раствора 1,4-бензохинона, используя диоксид серы .

В промышленности синтезируют следующими способами :

• 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 1,4-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 . 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 .

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

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

Применение

Применяется:

• в аналитической химии для определения pH и некоторых ионов металлов ;
• в фотографии как проявляющее вещество ;
• в производстве органических красителей , лекарственных средств, фотографических материалов как сырье ;
• в производстве пищевых продуктов и каучуков как антиоксидант ;
• в косметике используется в средствах для загара и как краска для волос; ^{[ источник не указан 2057 дней ]}
• в косметической медицине для отбеливания кожи. Из-за канцерогенности его использование ограничено. ;
• как ингибитор реакции полимеризации виниловых мономеров , в том числе для метилметакрилата , используемого в составе стоматологических композиционных материалов химического отверждения .

Применение в аналитической химии

Используется при :

• фотометрическом определении ниобия и вольфрама;
• титриметрическом определении ионов золота и цезия;
• при определении pH с использованием метода хингидронного электрода , для чего готовят в виде эквимолярной смеси хинона и гидрохинона.

Применение в фотографии

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 .

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 .

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

Правовой статус

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 .

Биологическая роль

Обладает слабым дезинфекционным действием, аналогичным тому, который оказывает фенол .

Безопасность, охрана труда

В больших количествах 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/м ³ . Рейтинг NFPA 704 : опасность для здоровья: 2, огнеопасность: 1, нестабильность: 1. Подтверждена канцерогенность для животных с неизвестной релевантностью для человека .

Примечания

Литература

• Гурлев Д. С. Справочник по фотографии (обработка фотоматериалов). — К. : Тэхника, 1988. — 335 с. — ISBN 5-335-00125-4 .
• Карпова Н. Б. Гидрохинон : статья // Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия , 1988. — Т. 1: А—Дарзана. — С. 570. — 623 с.
• Медведев С. Гидрохинон : статья // Техническая энциклопедия / гл. ред. Мартенс Л. К. . — М. : Акционерное общество «Советская энциклопедия», 1929. — Т. 5. — С. 569.
• Мономеры для поликонденсации / под ред. Дж. Стилла , Т. У. Кэмпбелла ; пер. с англ. Выгодского Я. С., ред. Коршак В. В . — Мир, 1976.
• Прянишников Н. Д. Практикум по органической химии. — М. : Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1956. — 244 с.
• Редько А. В. Химия фотографических процессов. — СПб. : НПО "Профессионал", 2006. — С. 837—954. — 1464 с. — (Новый справочник химика и технолога / ред. Москвин А. В. ; вып. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии.). — ISBN 978-5-91259-013-9 .
• . — восьмое издание. — Нью-Йорк: Организация Объединённых Наций , 2006. от 22 октября 2019 на Wayback Machine
• Allen E., Triantaphillidou S. . — 10th edition. — 2011.
• Suzuki R. Developing processes : статья // / Warren L., editor. — New York : Routledge: Tailor & Francis Group LLC, 2006. — Т. Volume 1: A—F Index. — С. 382—389.

Ссылки

• (неопр.) Государственный комитет СССР по стандартам . Дата обращения: 19 ноября 2017.
• Тищенко В. Е. , Менделеев Д. И. , Липский А. А. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• (англ.) . Fisher Scientific. Дата обращения: 19 ноября 2017.