Βενζόλιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Βενζόλιο
Benzene geometrie.svg
Benzene circle.svg
Benzene-aromatic-3D-balls.png
Benzene-3D-vdW.png
Solid benzene.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Βενζένιο
Άλλες ονομασίες Βενζόλιο
Κυκλοεξατριένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C6H6O
Μοριακή μάζα 78,11 amu
Συντομογραφίες PhH, ΦH
Αριθμός CAS 71-43-2
SMILES c1ccccc1
C1=CC=CC=C1
InChI 1S/C6H6/c1-2-4-6-5-3-1/h1-6H
Αριθμός RTECS CY1400000
Αριθμός UN J64922108F
PubChem CID 241
ChemSpider ID 236
Δομή
Διπολική ροπή 0 D
Μοριακή γεωμετρία επίπεδη
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 108 (τουλάχιστον)
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 5,5°C
Σημείο βρασμού 80,1°C
Πυκνότητα 876,5 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
1,8 kg/m3 (15°C)
Ιξώδες 0,652 cP (20°C)
Εμφάνιση Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Βαθμός οκτανίου 99[1]
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
-11°C
Σημείο αυτανάφλεξης 561 °C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard T.svg
Πολύ Εύφλεκτο (F)
Τοξικό (T)
Φράσεις κινδύνου R45, R46, R11
R36/38
R48/23/24/25 R65
Φράσεις ασφαλείας S53, S45
LD50 930 mg/kg[2]
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
2
0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το βενζόλιο[3] (αγγλικά benzene) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με χημικό τύπο C6H6, αλλά συμβολίζεται συχνά συντομογραφικά ως PhH ή ΦH. Το μόριό του αποτελείται από έξι (6) άτομα άνθρακα, που σχηματίζουν έναν εξαγωνικό δακτύλιο, ενώ ταυτόχρονα κάθε ένα από τα 6 αυτά άτομα άνθρακα συνδέεται και με ένα (1) άτομο υδρογόνου. Εφόσον το μόριό του περιέχει μόνο άτομα υδρογόνου και άνθρακα, το βενζόλιο ταξινομείται στους υδρογονάνθρακες.

Το βενζόλιο είναι ένα φυσικό συστατικό του αργού πετρελαίου και ένα από τα πιο θεμελιώδη πετροχημικά προϊόντα. Το βενζόλιο είναι αρωματικός υδρογονάνθρακας. Ακόμη ειδικότερα είναι το απλούστερο και σπουδαιότερο μέλος της οικογένειας των αρενίων[4], και το δεύτερο n-αννουλένιο (το πρώτο είναι το κυκλοβουταδιένιο), όπου n = 6, δηλαδή ένας κυκλικός υδρογονάνθρακας με συνεχόμενο π-δεσμό. Το καθαρό βενζόλιο, στις συνηθισμένες συνθήκες, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο και πολύ εύφλεκτο υγρό, με γλυκιά οσμή. Η κύρια εφαρμογή του είναι να χρησιμεύει ως πρόδρομη ένωση άλλων, συνήθως βαρύτερων χημικών προϊόντων, όπως το αιθυλοβενζόλιο και το κουμένιο. Η παγκόσμια ετήσια παραγωγή του βενζολίου είναι της τάξης του 1.000.000 τόννων. Ως καύσιμο, σε κινητήρες εσωτερικής καύσης, έχει υψηλό βαθμό οκτανίου (το καθαρό βενζόλιο αντιστοιχεί σε 150 βαθμούς οκτανίου) και γι' αυτό είναι ένα σημαντικό συστατικό της βενζίνης, αν και αποτελεί ένα σχετικά μικρό ποσοστό, της τάξης των λίγων μονάδων τοις εκατό της μάζας της. Αυτό συμβαίνει γιατί είναι γνωστό καρκινογόνο, οπότε η συμμετοχή του βενζολίου, τόσο στη βενζίνη, όσο και σε άλλες μη βιομηχανικές εφαρμογές του, είναι περιορισμένη.

Ισομέρεια θέσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο λήμμα: C6H6

Το βενζόλιο έχει 108 (τουλάχιστον) ισομερή θέσης, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι τα ακόλουθα:

  1. Βενζβαλένιο, με γραμμικό τύπο: Βενζβαλένιο.
  2. Δικυκλοπροπεν-2-ύλιο, με γραμμικό τύπο: Δικυκλοπροπεν-2-ύλιο.
  3. Βενζόλιο Dewar, με γραμμικό τύπο: Δικυκλο(2,2,0)εξα-2,5-διένιο.
  4. Φουλβένιο, με γραμμικό τύπο: Φουλβένιο
  5. Πρισμάνιο, με γραμμικό τύπο: Πρισμάνιο
  6. 3-ραδιολένιο, στο οποίο αντιστοιχεί ο ακραίος αριστερός από τους γραμμικούς τύπους: Ραδιολένια.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ανακάλυψη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η λέξη «βενζένιο» προέρχεται ιστορικά από το «βενζαμίν», ένα αρωματικό ρετσίνι που ήταν γνωστό στους Ευρωπαίους φαρμακοποιούς και αρωματοποιούς, τουλάχιστον από τον 15ο αιώνα, ως προϊόν από τη Νοτιοανατολική Ασία. Το όνομα αυτό του ρετσινιού αυτού προέρχεται από παραφθορά της αντίστοιχης αραβικής έκφρασης «luban jawi». Το ίδιο προϊόν ονομαζόταν και «λιβάνι της Ιάβας», ονομασία που προέρχεται από την κατά γράμμα μετάφραση της παρά πάνω αναφερόμενης αραβικής έκφρασης. Στην πραγματικότητα το όξινο προϊόν που παραλαμβάνονταν από το αντίστοιχο φυτό, με εξάχνωση, ήταν το βενζοϊκό οξύ, που ονομαζόταν και «άνθος του βενζοΐν», αλλά η ονομασία μεταδόθηκε και στον αντίστοιχο υδρογονάνθρακα, ως «βενζίν», «βενζόλιο» και «βενζένιο»[5].

Το βενζόλιο ήταν το θέμα πολλών ερευνών από διάφορους επιστήμονες, που περιλάμβαναν τους Μάικλ Φαραντέι (Michael Faraday) και Λίνους Πάουλιγκ (Linus Pauling). Ο Μάικλ Φαραντέι το απομόνωσε και το ταυτοποίησε πρώτος το 1825, από το ελαιώδες υπόλειμμα της παραγωγής φωταερίου, δίνοντας στη νέα (τότε) ταυτοποιημένη ένωση αρχικά το όνομα bicarburet of hydrogen, δηλαδή κατά γράμμα «δικαρβίδιο του υδρογόνου»[6][7][8]. Το 1833 ο Έιλχαρντ Μίτσελριτς (Eilhard Mitscherlich), το παρασκεύασε πρώτος με συναπόσταξη βενζοϊκού οξέος και ασβεστόνερου. Οι αντιδράσεις που χρησιμοποίησε ήταν:


\mathrm{2PhCOOH + Ca(OH)_2 \xrightarrow{}(PhCOO)_2Ca + 2H_2O}

\mathrm{(PhCOO)_2Ca + 2H_2O \xrightarrow{\triangle} 2PhH + Ca(HCO_3)_2}

Αργότερα, ήταν αυτός που ονόμασε την ένωση με το όνομα που τελικά επικράτησε, από το ανάλογο μεσαιωνικό προϊόν[9]. Το 1836 ο Αυγκούστ Λωρέντ (Auguste Laurent) το ονόμασε «φαίνε» (phène), που αποτελεί ρίζα του ονόματος της φαινόλης, που είναι υδροξυλιωμένο παράγωγο του βενζολίου. Η τελευταία ονομασία δεν επικράτησε για το ίδιο το βενζόλιο, αλλά χρησιμοποιήθηκε για την ονομασία της ρίζας Ph- ή C6H5- (φαινύλιο), αλλά και για την παραγωγή του ονόματος της φαινόλης.

Το 1845 ο Τσαρλς Μάνσφιελντ (Charles Mansfield), που εργαζόταν κάτω από τη διεύθυνση του Αύγκουστ Γουΐλελμ φον Χόφφμανν (August Wilhelm von Hofmann), απομόνωσε το βενζόλιο από τη λιθανθρακόπισσα. Το 1849 ο ίδιος άρχισε να το παραγάγει πρώτος βιομηχανικά με αυτήν τη μέθοδο.

Σταδιακά, με βάση το βενζόλιο, παράχθηκε μια ολόκληρη οικογένεια χημικών ενώσεων - παραγώγων του βενζολίου. Το 1855 ο August Wilhelm Hofmann πρωτοχρησιμοποίησε τον όρο «αρωματικές» (aromatic) για να χαρακτηρίσει ολόκληρη την οικογένεια, χάρη σε μια σειρά χαρακτηριστικών ιδιοτήτων, που ονομάστηκε «αρωματικός χαρακτήρας»[10].

Ο βενζολικός δακτύλιος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ιστορικές δομές του βενζολίου που προτάθηκαν από τον Kekulé.[11]
Ιστορικοί συντακτικοί τύποι του βενζολίου. Από αριστερά προς τα δεξιά: Claus (1867), Dewar (1867), Ladenburg (1869), Armstrong (1887), Thiele (1899) και Kekulé (1865). Οι δύο τελευταίες μορφές χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα.

Ο εμπειρικός τύπος του βενζολίου ((CH)n) ήταν γνωστός για ένα (σχετικά) μακρύ χρονικό διάστημα, αλλά η ανακάλυψη της πραγματικής δομής του, που χαρακτηρίζεται από υψηλό βαθμό ακορεστόστητας (4), ήταν μια πραγματική πρόκληση για τους επιστήμονες της εποχής του 19ου αιώνα. Το 1858 ο Άρτσιμπαλ Σκοττ Κούπερ (Archibald Scott Cooper) και το 1861 ο Τζόζεφ Λόσχμιντ (Joseph Loschmidt) πρότειναν μια σειρά πιθανούς συντακτικούς τύπους με πολλούς διπλούς δεσμούς ή και με πολλούς δακτυλίους, αλλά η έρευνα των αρωματικών ενώσεων και των ιδιοτήτων τους ήταν ελάχιστα προχωρημένη ώστε να δικαιολογήσει ή να απορρίψει κάποιους από αυτούς για το βενζόλιο.

Το 1865 ο Φρέντριχ Αυγκούστ Κεκουλέ (Friedrich August Kekulé) δημοσίευσε σημειώσεις του στα γαλλικά (για να χρησιμεύσουν για τη διδασκαλία στο γαλλόφωνο Βέλγιο) προτείνοντας τους περίφημους τύπους του, που για το βενζόλιο πρότειναν τη δομή ενός εξαμελούς δακτυλίου και τριών (3) διπλών και τριών (3) απλών δεσμών εναλλάξ. Τον επόμενο χρόνο δημοσίευσε ένα ακόμη πιο εκτενές άρθρο στα γερμανικά για το ίδιο θέμα[12][13]. Χρησιμοποίησε μάλιστα το γεγονός ότι σχηματίζονταν μόνο ένα (1) μονοπαράγωγο από το βενζόλιο, καθώς και ακριβώς τρία (3) διπαράγωγα, τα οποία σήμερα χαρακτηρίζονται αντίστοιχα με τα προθέματα «ορθο-», «μετα-» και «παρα-», για να επιχειρηματολογήσει υποστηρίζοντας την προτεινόμενες (από αυτόν) δομές. Επισήμανε, δηλαδή το γεγονός ότι το βενζόλιο συμπεριφέρεται σαν να είναι χημικώς ισοδύναμα τα άτομα άνθρακα και άτομα υδρογόνου του, όπως ακριβώς συμβαίνει και στις προτεινόμενες από αυτόν δομές.

Δομές Kekulé του βενζολίου

Οι συμμετρικές «δομές του Kekulé» (όπως ονομάστηκαν) όντως εξηγούν πολλές από τις περίεργες (ως τότε) ιδιότητες της ένωσης, όπως και την αναλογία 1:1 ατόμων άνθρακα - υδρογόνου[14].

Αυτή η νέα (τότε) κατανόηση της δομής του βενζολίου οδήγησε στην υιοθέτηση ανάλογων τύπων σε όλες τις αρωματικές ενώσεις και από τις δυο ενώσεις Χημικών της Γερμανίας (αυτή της Καθαρής και αυτή της Εφαρμοσμένης Χημείας) το 1890, όταν η «Κοινωνία των Γερμανών Χημικών» οργάνωσε σχετική τελετή για να τιμήσει τον Kekulé για την 25η επέτειο από τη δημοσίευση του πρώτου άρθρου του.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάφορες αναπαραστάσεις του βενζολίου και της δομής του

Σήμερα δεχόμαστε ότι το βενζόλιο είναι μεσομερής μορφή των δομών Kekulé. Τα έξι άτομα άνθρακα ενώνονται ανά δύο (2) μεταξύ τους με ένα σ δεσμό, σχηματίζουν μεταξύ τους γωνίες 120ο και βρίσκονται όλα στο ίδιο επίπεδο. Τα υπολειπόμενα έξι p τροχιακά, ένα από κάθε άτομο άνθρακα, έχουν τους άξονες παράλληλους και μπορούν να αλληλεπιδράσουν και να σχηματίσουν τρεις π δεσμούς. Αυτοί οι δεσμοί δεν είναι εντοπισμένοι μόνο μεταξύ δύο γειτονικών ατόμων άνθρακα, αλλά κατανέμονται συμμετρικά μεταξύ όλων των ατόμων άνθρακα. Μετρήσεις με ακτίνες Χ έδειξαν ότι το μήκος των δεσμών C-C δεν είναι εναλλασσόμενο του γνωστού μήκους του απλού και του διπλού δεσμού (154 pm και 134 pm αντίστοιχα), αλλά όλοι οι δεσμοί είναι του αυτού μήκους (139 pm). Από τα παραπάνω συμπεραίνεται, και αποδεικνύεται πειραματικά, ότι το βενζόλιο δεν είναι απλά συζηγές κυκλοεξατριένιο, όπως δείχνουν οι τύποι Kekulé.[15]. Τα 6 2p ηλεκτρόνια από τα 6 άτομα άνθρακα με 2sp2 υβριδισμό σχηματίζουν τελικά ένα εξακεντρικό σύστημα 6 ηλεκτρονίων εννιαίου π δεσμού. Έτσι οι 6 δεσμοί C-C είναι ισότιμοι και αντιστοιχούν σε 1,5 δεσμό ο καθένας.

Δεσμοί[16]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C-C σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#1...C#6 π[17] 2p-2p 147 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C -0,03
H +0,03

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από φυσικές πρώτες ύλες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Για πολλά χρόνια το βενζόλιο παραγόταν από την λιθανθρακόπισσα με κλασματική απόσταξη.

2. Kαταλυτική αναμόρφωση της νάφθας: Αν το βενζόλιο είναι το κύριο επιθυμητό προϊόν χρησιμοποιείται η μέθοδος της καταλυτικής αναμόρφωσης. Ανώτεροι υδρογονάνθρακες, προερχόμενοι από την κλασματική απόσταξη του πετρελαίου (νάφθα) με σημείο ζέσεως 70-104 °C, οδηγούνται στον αναμορφωτή και θερμαίνονται στους 495-525 °C και σε πίεση 8-50 bar παρουσία καταλύτη (λευκόχρυσο-ρήνειο). Οι συνθήκες λειτουργίας του αναμορφωτή και η σύσταση της πρώτης ύλης καθορίζουν και την ποσότητα του παραγόμενου βενζολίου. Το προϊόν συνήθως υπόκειται σε εκχύλιση με κατάλληλο διαλύτη για την παραλαβή του βενζολίου.

3. Το βενζόλιο είναι φυσικό συστατικό του πετρελαίου, αλλά δεν μπορεί να διαχωριστεί με απλή κλασματική απόσταξη από αυτό γιατί δημιουργεί αζεοτροπικά μίγματα με αρκετούς άλλους υδρογονάνθρακες. Η ανάκτηση είναι πιο οικονομική αν το κλάσμα του πετρελαίου υποβληθεί πρώτα σε μία θερμική ή καταλυτική διεργασία η οποία αυξάνει τη συγκέντρωση του βενζολίου.

Με απομεθυλίωση του τολουολίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με απομεθυλίωση του τολουολίου:


\mathrm{PhCH_3 + H_2 \xrightarrow[Cr,Mo,Pt]{500-595^oC, \; 40-60 \; bar} PhH + CH_4 \uparrow}

Το τολουόλιο αναμιγνύεται με ρεύμα υδρογόνου και το μείγμα περνάει μέσα από αντιδραστήρα που περιέχει καταλύτη, συνήθως οξείδια του χρωμίου ή του μολυβδαινίου, λευκόχρυσο. Ο αντιδραστήρας λειτουργεί σε θερμοκρασία 500-595 °C και πίεση 40-60 bar. Ο βαθμός μετατροπής φτάνει συνήθως το 90% και η εκλεκτικότητα σε βενζόλιο ξεπερνάει το 95%.

2. Αντίδραση δύο μορίων τολουολίου για την παραγωγή ενός μορίου βενζολίου και ενός μορίου κάποιου από τα ισομερή ξυλένια. Κατά την διαδικασία αυτή το τολουόλιο θερμαίνεται στους 350-530 °C σε πίεση 10-50 bar, και εισάγεται σε αντιδραστήρα που περιέχει καταλύτη ευγενούς μετάλλου. Μετά την απομάκρυνση των αερίων, και με κλασματική απόσταξη παραλαμβάνεται υψηλής καθαρότητας βενζόλιο και ξυλόλιο. Ο βαθμός μετατροπής μπορεί να φτάσει και το 92% του θεωρητικού[18].


\mathrm{2PhCH_3 \xrightarrow[Pt]{350-530^oC, \; 10-50 \; bar} PhH + C_6H_4(CH_3)_2}

Τριμερισμός αιθινίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καταλυτικό τριμερισμό αιθινίου παράγεται βενζόλιο[19]:


\mathrm{3HC \equiv CH \xrightarrow[Fe]{\triangle} PhH}

Μέθοδος Fitting[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μεθοδο Fittιng, παράγεται βενζόλιο[20]:


\mathrm{PhX + 2Na \xrightarrow{-NaX} PhNa \xrightarrow{+HX} PhH + NaX}

Μέθοδος Grignard[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μεθοδο Grignard, παράγεται βενζόλιο[21]:


\mathrm{PhX + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} PhMgX \xrightarrow{+HX} PhH + MgX_2}

Με αποκαρβοξυλίωση βενζοϊκού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Aπό βενζοϊκό οξύ, με αποκαρβοξυλίωση, παράγεται βενζόλιο[22]:


\mathrm{PhCOOH + NaOH \xrightarrow{} PhCOONa + H_2O}

\mathrm{PhCOONa + H_2O \xrightarrow{\triangle} PhH + NaHCO_3}

Με αποξυγόνωση φαινόλης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από φαινόλη, με αποξυγόνωση, παράγεται βενζόλιο[23]:


\mathrm{PhOH + Zn \xrightarrow{} PhH + ZnO}

Ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Είναι υγρό άχρωμο, με ιδιάζουσα γλυκιά μυρωδιά, πολύ εύφλεκτο και πτητικό. Διαλύεται ελάχιστα στο νερό και καίγεται με ζωηρή φλόγα και καπνό. Αναμιγνύεται εύκολα σε οποιαδήποτε αναλογία με τον αιθέρα και το οινόπνευμα. Παρόλο που εμφανίζει μηδενική διπολική ροπή, διαλύει πολλές οργανικές ενώσεις, όπως λίπη, λάδια, καουτσούκ, αλλά και ανόργανες ουσίες, όπως θείο, φωσφόρο και ιώδιο. Οι ατμοί με τον ατμοσφαιρικό αέρα αποτελούν εκρηκτικό μείγμα. Είναι ανθεκτικό στα οξειδωτικά μέσα και δε σχηματίζει εύκολα παράγωγα με τα αλογόνα στοιχεία, όταν όμως εισπνέεται σε μεγάλες ποσότητες προκαλεί αναισθησία, ακόμη και θάνατο[24]. Η κύρια χημική ιδιότητά του είναι ότι δίνει αντιδράσεις ηλεκτρονιόφιλης αρωματικής υποκατάστασεις, της γενικής μορφής[25]:


\mathrm{PhH + AE \xrightarrow{} PhE + AH}

Παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Νίτρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με νίτρωση παράγει νιτροβενζόλιο[26]:


\mathrm{PhH + HNO_3 \xrightarrow{\pi.H_2SO_4} PhNO_2 + H_2O}

Σουλφούρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με σουλφούρωση παράγει βενζοσουλφονικό οξύ[26]:


\mathrm{PhH + H_2SO_4 \xrightarrow{} PhSO_3H + H_2O}

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλογόνωση παράγει φαινυλαλογονίδιο[26]:


\mathrm{PhH + X_2 \xrightarrow{FeX_3} PhX + HX}

  • όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα φαινυλαλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση KI ή Hg2F2, αντίστοιχα.

Αλκυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει αλκυλοβενζόλιο[26]:


\mathrm{PhH + RX \xrightarrow{AlX_3} PhR + HX}

Ακυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ακυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει ακυλοβενζόλιο[26]:


\mathrm{PhH + RCOX \xrightarrow{AlX_3} PhCOR + HX}

Υδροξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει φαινόλη[26]:


\mathrm{PhH + XOH \xrightarrow{AlX_3} PhOH + HX}

Αμίνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αμίνωση κατά Friedel-Crafts παράγει ανιλίνη[26]:


\mathrm{PhH + NH_2X \xrightarrow{AlX_3} PhNH_2 + HX}

Καρβοξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει βενζοϊκό οξύ[26]:


\mathrm{PhH + XCOOH \xrightarrow{AlX_3} PhCOOH + HX}

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή παράγει κυκλοεξάνιο[27]:


\mathrm{PhH + 3H_2 \xrightarrow{Pt}} Cyclohexane-2D-skeletal.svg

Οζονόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με Οζονόλυση παράγει αιθανοδιάλη[28]:


\mathrm{PhH + 2O_3 \xrightarrow{Zn} 3O=CHCH=O}

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οξειδώνεται με πεντοξείδιο του βαναδίου (V2O5) παράγοντας μηλεϊνικό ανυδρίτη[28]:


\mathrm{PhH + V_2O_5 \xrightarrow{}} Maleic anhydride (vertical).svg

  • Η πηγή δεν ανέφερε τη συνολική στοιχειομετρική εξίσωση.

Αλομεθυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc παράγει αλομεθυλοβενζόλιο[29]:


\mathrm{PhH + H_2C=O + HX \xrightarrow{ZnX_2} PhCH_2X + H_2O}

Επίδραση καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με μεθυλένιο παράγει τολουόλιο και κυκλοεπτατρένιο:


\mathrm{PhH + CH_3X + KOH \xrightarrow{} \frac{1}{2} PhMe + KX + H_2O + \frac{1}{2}} Cycloheptatriene.png

Προσθήκη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με προσθήκη σε αιθένιο, παρουσία καταλύτη, παράγεται αιθυλοβενζόλιο:

\mathrm{
CH_2=CH_2 + PhH \xrightarrow{} PhCH_2CH_3}

2. Με προσθήκη σε αιθίνιο, παρουσία καταλύτη, παράγεται στυρένιο:

\mathrm{
HC \equiv CH + PhH \xrightarrow{} PhCH=CH_2}

Χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η πιο σημαντική χρήση του βενζολίου σήμερα είναι ως ενδιάμεσο για την παραγωγή πολλών σημαντικών βιομηχανικών ενώσεων. Έτσι χρησιμοποιείται για την παραγωγή του στυρενίου, της φαινόλης, του κυκλοεξανίου, της ανιλίνης, διάφορων αλκυλοβενζολίων και χλώροβενζολίων και του μηλεϊνικού ανυδρίτη. Αυτές οι ενώσεις στη συνέχεια εφοδιάζουν ένα μεγάλο αριθμό χημικών βιομηχανιών για την παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων, ειδικών χημικών, πλαστικών, ρητινών, χρωμάτων και εντομοκτόνων. Στην παρακάτω εικόνα δίνονται συνοπτικά τα σημαντικότερα βιομηχανικά παράγωγα του βενζολίου:

Βιομηχανικά Παράγωγα Βενζολίου

Επίσης το βενζόλιο, μαζί με άλλους ελαφρείς αρωματικούς υδρογονάνθρακες, όπως το τολουόλιο και το ξυλένιο, χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στην βενζίνη για την αύξηση του αριθμού οκτανίου. Είναι πολύ καλός διαλύτης αλλά δεν χρησιμοποιείται πλέον σε σημαντικές ποσότητες λόγω της τοξικότητάς του.

Κίνδυνοι για την υγεία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το βενζόλιο είναι μία ιδιαίτερα τοξική χημική ένωση. Όταν εισπνέεται σε μεγάλες ποσότητες μπορεί να προκαλέσει ζάλη, ταχυκαρδία, πονοκεφάλους, σύγχυση, αναισθησία, ακόμα και το θάνατο. Επίσης όταν βρίσκεται σε μεγάλες συγκεντρώσεις στα τρόφιμα μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό, ζάλη, ταχυκαρδία, τάση για εμετό, σπασμούς και το θάνατο.

Μακροχρόνια έκθεση σε βενζόλιο έχει σημαντικές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου και κυρίως στο αίμα. Καταστρέφει το μυελό των οστών και μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση αναιμίας. Επίσης μπορεί να προκαλέσει υπερβολική αιμορραγία και να μειώσει την ικανότητα του ανοσοποιητικού συστήματος αυξάνοντας τις πιθανότητες μόλυνσης[30]

Τέλος, το βενζόλιο θεωρείται καρκινογόνο για τον άνθρωπο, μακροχρόνια έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση λευχαιμίας.

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. [www.elmhurst.edu/.../515gasolinecpd.html]
  2. Eintrag zu Benzol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 19. April 2013 (JavaScript erforderlich).
  3. Δείτε τις εναλλακτικές ονομασίες στον παρακείμενο πίνακα πληροφοριών χημικής ένωσης.
  4. Πρόκειται για αρωματικούς υδρογονάνθρακες που περιέχουν τουλάχιστον ένα βενζολικό δακτύλιο στο μόριο τους. Αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία των αρωματικών υδρογονανθράκων.
  5. Rocke, A. J. (1985). "Hypothesis and Experiment in the Early Development of Kekule's Benzene Theory". Annals of Science 42 (4): 355–81. doi:10.1080/00033798500200411.
  6. Faraday, M. (1825). "On new compounds of carbon and hydrogen, and on certain other products obtained during the decomposition of oil by heat". Philosophical Transactions of the Royal Society of London 115: 440–466. doi:10.1098/rstl.1825.0022. JSTOR 107752. On pages 443-450, Faraday discusses "bicarburet of hydrogen" (benzene). On pages 449-450, he shows that benzene's empirical formula is C6H6, although he doesn't realize it because he (like most chemists at that time) used the wrong atomic mass for carbon (6 instead of 12).
  7. R. Kaiser (1968). "Bicarburet of Hydrogen. Reappraisal of the Discovery of Benzene in 1825 with the Analytical Methods of 1968". Angewandte Chemie International Edition in English 7 (5): 345–350. doi:10.1002/anie.196803451.
  8. Η ονομασία που έδωσε, πάντως, αντιστοιχεί στο αιθίνιο, (C2H2).
  9. Mitscherlich, E. (1834). "Über das Benzol und die Säuren der Oel- und Talgarten (On benzol and oily and fatty types of acids)". Annalen der Pharmacie 9 (1): 39–48. doi:10.1002/jlac.18340090103. In a footnote on page 43, Liebig, the journal's editor, suggested changing Mitscherlich's original name for benzene (namely, "benzin") to "benzol", because the suffix "-in" suggested that it was an alkaloid (e.g., Chinin (quinine)), which benzene isn't, whereas the suffix "-ol" suggested that it was oily, which benzene is. Thus on page 44, Mitscherlich states: "Da diese Flüssigkeit aus der Benzoësäure gewonnen wird, und wahrscheinlich mit den Benzoylverbindungen im Zusammenhang steht, so gibt man ihr am besten den Namen Benzol, da der Name Benzoïn schon für die mit dem Bittermandelöl isomerische Verbindung von Liebig und Wöhler gewählt worden ist." (Since this liquid [benzene] is obtained from benzoic acid and probably is related to benzoyl compounds, the best name for it is "benzol", since the name "benzoïn" has already been chosen, by Liebig and Wöhler, for the compound that's isomeric with the oil of bitter almonds [benzaldehyde].)
  10. Augustus W. Hoffman (1856) "On insolinic acid," Proceedings of the Royal Society of London, vol. 8, pages 1–3. On page 3, Hoffmann states: "The existence and mode of formation of insolinic acid prove that to the series of monobasic aromatic acids, Cn2Hn2-8O4, the lowest known term of which is benzoic acid, ...." [Σημείωση: Οι εμπειρικοί τύποι των οργανικών ενώσεων που εμφανίζονται στο άρθρο του Χόφφμανν είναι λανθασμένοι, γιατί χρησιμοποίησε λανθασμένες ατομικές μάζες για τον άνθρακα (χρησιμοποίησε 6 αντί 12) και για το οξυγόνο (χρησιμοποίησε 8 αντί 16).
  11. August Kekulé (1872). «Ueber einige Condensationsproducte des Aldehyds». Liebigs Ann. Chem. 162 (1): 77–124. doi:10.1002/jlac.18721620110. 
  12. F. A. Kekulé (1865). «Sur la constitution des substances aromatiques». Bulletin de la Societe Chimique de Paris 3: 98–110. 
  13. F. A. Kekulé (1866). «Untersuchungen uber aromatische Verbindungen». Liebigs Annalen der Chemie 137: 129–36. doi:10.1002/jlac.18661370202. 
  14. Critics pointed out a problem with Kekulé's original (1865/1866) structure for benzene: Whenever benzene underwent substitution at the ortho position, two distinguishable isomers should have resulted, depending on whether the double bond at the ortho position extended clockwise or counterclockwise; however, no such isomers were observed. In 1872, Kekulé suggested that benzene had two complementary structures and that these forms rapidly interconverted, so that if there were a double bond between any pair of carbon atoms at one instant, that double bond would become a single bond at the next instant (and vice-versa). To provide a mechanism for the conversion process, Kekulé proposed that the valency of an atom is determined by the frequency with which it collided with its neighbors in a molecule. As the carbon atoms in the benzene ring collided with each other, each carbon atom would collide twice with one neighbor during a given interval and then twice with its other neighbor during the next interval. Thus, a double bond would exist with one neighbor during the first interval and the other neighbor during the next interval. See pages 86–89 of Auguste Kekulé (1872) "Ueber einige Condensationsprodukte des Aldehyds" (On some condensation products of aldehydes), Liebig's Annalen der Chemie und Pharmacie, 162: 77–124, 309–320.
  15. Παπαγεωργίου Β. Π., “Εφαρμοσμένη Οργανική Χημεία: Κυκλικές Ενώσεις”, Εκδόσεις Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1986
  16. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  17. Δεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων
  18. Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.2.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.3.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.5.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.6α.
  23. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.6b.
  24. Ηλεκτρονική Εγκυκλοπαίδεια “Επιστήμη & Ζωή”
  25. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  26. 26,0 26,1 26,2 26,3 26,4 26,5 26,6 26,7 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.
  27. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.2.
  28. 28,0 28,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.3.
  29. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.5.
  30. Το Βενζόλιο στην αγγλική έκδοση της Βικιπαίδειας.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Παπαγεωργίου Β.Π., “Εφαρμοσμένη Οργανική Χημεία: Κυκλικές Ενώσεις”, Εκδόσεις Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1986.
  • Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002
  • Ηλεκτρονική Εγκυκλοπαίδεια “Επιστήμη & Ζωή”
  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Benzene της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Benzol της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).