Benzen: proprietăți fizice și chimice, structură și descriere

Unul dintre reprezentanții hidrocarburilor aromatice este benzenul. Structura, proprietățile fizice ale acestei substanțe sunt prezentate în acest articol.

poveste

Compusul de benzen a fost descoperit înaintea tuturor arenelor. Michael Faraday a scos-o prin distilarea cristalelor de gaz strălucitor. O altă modalitate este să se descompună balsam de ulei sub influența temperaturilor ridicate. Un alt om de știință, și anume, Mitchellich, în 1834 a primit benzen, ale cărui proprietăți fizice nu au fost studiate la acel moment, cu ajutorul distilării uscate de același nume cu adăugarea de var.

Omul de știință a propus numele de "benzină" pentru această substanță. Cu toate acestea, o persoană care a investigat proprietățile și compoziția benzenului ia dat numele obișnuit pentru oamenii moderni. În traducerea din limba germană "Ol" înseamnă "ulei". În prezent, numele substanței nu se modifică, deoarece sufixul -ol corespunde clasei de alcooli. În 1860 Kenule a identificat un nou grup de compuși, și anume - substanțe aromatice, deoarece au avut un miros plăcut.

structură

Există un astfel de lucru ca "benzenul brut". Proprietățile fizice și aplicarea depind în mod direct de compoziția substanței. Astfel, benzenul conține un număr mare de substanțe, de exemplu, piridină, cumarone, cumen, chiar naftalină. Pentru a transforma produsul brut în pur, benzenul este purificat și produce rectificarea acestuia.

Curățarea se efectuează după cum urmează: substanța se spală succesiv într-o soluție de alcalii, în acid și în apă. Pentru a îndepărta bazele și fenolii din produsul brut, acesta este mai întâi purificat cu acid sulfuric.

formulă

Substanța a fost înregistrată pentru prima dată ca o formulă incorectă, care seamănă cu C2H2.

Michael Faraday a făcut o greșeală, pentru că la acea dată masa atomică de carbon a fost luată pentru 6 amu. Un alt om de stiinta, numit Mitcherlich, a scris corect formula - C6H6.

omologii

Ca și alte hidrocarburi, benzenul formează o serie omologă. Cel mai simplu dintre omologii săi este o substanță numită metilbenzen. Denumirea sa tehnică este toluenul. Este un lichid lipsit de culoare, dar are un miros caracteristic. Proprietățile fizice și chimice ale benzenului și metilbenzenului sunt similare.

Substanța este extrasă împreună cu benzenul, apoi este separată prin distilare fracționată. Cel mai adesea, toluenul este utilizat pentru a produce explozivi, în special TNT.

Proprietăți fizice

Există următoarele proprietăți fizice ale benzenului și ale omologilor acestuia:

• Substanțele sunt într-o stare agregată în stare lichidă. Benzenul se fierbe la o temperatură de 80,1 grade Celsius. În stare congelată se transformă într-o masă cristalină de culoare albă. Compusul se solidifică la o temperatură de 5,5 grade.

• Benzenul este o substanță nepolară care nu se dizolvă în apă. În același timp, se formează un amestec, al cărui punct de fierbere este de 69,25 grade. Compoziția sa nu se schimbă atunci când trec de la o stare agregată la alta. Compusul este amestecat cu majoritatea solvenților nepolari.

Acestea erau proprietățile fizice de bază ale benzenului. Tabelul în care sunt indicate toate informațiile despre ele, desigur, va fi mult mai mult.

Reacții chimice

Cu participarea benzenului în cele mai multe cazuri apar reacțiile de substituție, Cu toate acestea, există, de asemenea, reacții de adiție sau oxidare.

În plus, reacțiile, substanța acționează ca o hidrocarbură nesaturată. Dacă nu există nici un catalizator de nichel și în timpul reacției substanțele sunt încălzite, atunci ca rezultat, atomii de hidrogen sunt adăugați la molecula de benzen și se formează un compus cum ar fi ciclohexan. În acest caz, legăturile pi sunt rupte.

Benzenul (structura și proprietățile sale electronice sunt descrise în articol) este o substanță foarte inflamabilă. Deci, în aer se aprinde rapid și un amestec de vapori cu oxigen explodează în general. În acest caz, benzenul este rezistent la oxidanți, cum ar fi permanganatul de potasiu și acidul azotic. Datorită reacției de oxidare cu ozon, a fost stabilită structura substanței.

recepție

Benzenul industrial, ale cărui proprietăți fizice sunt descrise în acest articol, au fost extrase din gudronul de cărbune până la mijlocul secolului trecut. Cu toate acestea, începând cu anii 50 ai secolului XX, a fost descoperită o nouă metodă de obținere a benzenului industrial. Pentru aceasta, este necesar să se efectueze dehidrogenarea materiilor prime petroliere. Există următoarele moduri de producere a acestei substanțe:

• Cocsificarea cărbunelui este cea mai veche metodă. Înainte de izbucnirea celui de-al doilea război mondial, el a fost considerat principala sursă de benzen. În prezent, se utilizează mult mai rar, doar 10% din substanță este obținută cu ajutorul acesteia.
• Metoda de reformare catalitică a fracțiilor de benzină din petrol. În SUA, această metodă este utilizată cel mai mult. În țări precum Rusia și Japonia, precum și în Europa de Vest, această metodă produce 40-60% din substanță. În acest proces se formează compuși suplimentari. Uneori, ele sunt transformate în benzen sau un amestec al acestora.
• Aproape jumătate din benzenul mondial este produsă prin piroliza fracțiilor petroliere, de obicei benzină. Ca urmare, se formează nu numai substanța dorită, ci și toluenul, precum și xilenul. Ele sunt transformate în conexiunea necesară.
• Dacă țineți acetilenă pe cărbune activat la o temperatură de 600 grade Celsius, este posibil de a primi mai multe hidrocarburi aromatice, inclusiv benzen.

cerere

Benzenul, ale cărui proprietăți fizice sunt indicate mai sus, servește ca materie primă pentru sinteza organică în scopuri industriale. Două treimi din materia extrasă se duce la producerea de compuși cum ar fi ciclohexan, cumen. Anterior, benzenul a fost utilizat în lămpile stradale.

O cantitate imensă de substanță este cheltuită pentru obținerea nitrobenzenului, care este ulterior redus la anilină. Din punct de vedere tehnic, această reacție are loc după cum urmează:

• Există un efect al acidului clorhidric asupra benzenului. Prezența fierului este necesară.
• Reacționează la acid, ducând la formarea de atomi de hidrogen, de fapt afectează formarea anilinei.

Este folosit pentru a sintetiza diferite coloranți și medicamente.

Benzenul este consumat pentru a produce fenol. Produce rășini fenol-formaldehidice. O astfel de substanță ca hexaclorciclohexanul a devenit pe scară largă ca mijloc de combatere a insectelor și a dăunătorilor. Este utilizat pe scară largă în agricultură.

Benzenul (proprietățile chimice și fizice descrise pe scurt în acest articol) face parte dintr-un combustibil, cum ar fi benzina. Deoarece substanța este foarte toxică, conținutul său nu depășește cinci procente.

Avantaje și dezavantaje

Benzenul (proprietățile fizice ale substanței descrise în acest articol) este foarte apreciat ca solvent. Cu toate acestea, are o toxicitate și o carcinogenitate ridicată, astfel încât substanța nu a fost utilizată pe scară largă ca solvent.

Benzenul, extras din gudron de cărbune, nu este potrivit pentru mai multe procese tehnologice. Faptul este că conține prea mult tiofen.