Patente de furanol
Casno. 71-43-2
Número RTECS CY1400000
Sonrisa C1=CC=CC=C1
Fórmula química C6H6
La masa molar es 78,11 g mol-1.
La densidad es de 0,8786 g/ml.
Punto de fusión: 278,65 K (5,5 ℃)
Punto de ebullición: 353,25 K (80,1 ℃)
La solubilidad en agua es 0,18 g/100 ml de agua .
Entropía molar estándar so 298 173,26j/mol·k
Capacidad calorífica molar estándar CPO 135,69j/mol·k (298,438+05k)
Punto de inflamación -10,11 ℃ (vaso cerrado)
La temperatura de autoignición es 562,22 ℃. Edite este párrafo | Regrese al principio y descubra que el benceno se sintetizó por primera vez a principios del siglo XVIII, cuando el gas de carbón se usaba como gas de iluminación.
1803 ~ 1819g. t. Accum produjo muchos productos, algunos de los cuales se detectaron mediante métodos analíticos modernos que contenían pequeñas cantidades de benceno.
En 1825, Michael Faraday aisló benceno de alta pureza, conocido como "biscarbureto de hidrógeno", a partir de productos de pirólisis del aceite de pescado y otras sustancias similares. Se determinaron algunas propiedades físicas y la composición química del benceno y se esclareció la proporción de hidrocarburos entre las moléculas de benceno.
En 1833, Milscherlich determinó la fórmula experimental (C6H6) de seis carbonos y seis átomos de hidrógeno en la molécula de benceno.
En 1845, el químico alemán Hoffmann descubrió el benceno a partir de la fracción ligera del alquitrán de hulla, y posteriormente su alumno C. Mansfield lo procesó y purificó. Posteriormente inventó el método de cristalización para refinar el benceno. También realizó investigaciones sobre aplicaciones industriales, abriendo un camino para el procesamiento y utilización del benceno.
El modelo de oscilación del doble enlace de Kekulé En 1865, Friedrich Kekulé propuso una estructura de enlaces simples y dobles alternos con un anillo de benceno y un yugo * * * infinito, ahora llamado tipo Kekulé. Su explicación para esta estructura fue que las posiciones de los dobles enlaces en el anillo no eran fijas y podían moverse rápidamente, por lo que los seis carbonos eran equivalentes. Al estudiar los tipos de monoclorobenceno y diclorobenceno, descubrió que el benceno es una estructura de anillo con un hidrógeno unido a cada carbono. Algunas personas también dicen que dibujar la estructura molecular del benceno en una estructura de anillo hexagonal fue propuesto por primera vez por el químico francés Auguste Laurent en 1854 en su libro "Métodos químicos". Pero por alguna razón, Kekulé no mencionó los logros de Lauren en el periódico.
Además, James Dewar descubrió un análogo del benceno; llamado "benceno de Dewar", que se ha demostrado que se obtiene a partir del benceno mediante iluminación.
En 1865, el benceno se convirtió en un producto industrial. Originalmente se recuperó del alquitrán de hulla. Con la expansión de los usos, la producción siguió aumentando, convirtiéndose en uno de los diez principales productos del mundo en 1930. Editar este párrafo | Volver al principio Estructura del material El enlace π grande deslocalizado en la molécula de benceno tiene una estructura de anillo de benceno, lo que le confiere propiedades aromáticas especiales. El anillo de benceno es el anillo aromático más simple y consta de seis átomos de carbono. Cada átomo de carbono está seguido de un grupo. Los seis grupos de benceno son todos átomos de hidrógeno.
Los alquenos cíclicos con un número de carbonos de 4n+2 (n es un número entero positivo, es decir, n=1 para el benceno) y una estructura de enlaces simples y dobles alternos se llaman anulenos, y el benceno es un tipo de anuleno. (Ver "Regla 4n+2")
El benceno es una molécula plana, con 12 átomos en el mismo plano, 6 carbonos y 6 hidrógenos. La longitud del enlace C-H es 1,08α y el enlace. La longitud de C-C es 1,08 α. Es 1,40 α, que está entre la longitud del enlace simple y el doble enlace. Todos los ángulos de enlace en la molécula son 120 y todos los átomos de carbono tienen hibridación sp2. Cada átomo de carbono todavía tiene un orbital P perpendicular al plano de la molécula, y cada molécula de benceno tiene un electrón en el orbital del enlace σ. Los seis orbitales se superponen para formar un enlace π grande deslocalizado. Según la teoría de la hibridación vibratoria propuesta por Linus Pauling, la existencia de hibridación vibratoria en el anillo de benceno es la razón por la cual el anillo de benceno es muy estable, lo que conduce directamente a su aromaticidad.
A partir de la teoría de los orbitales moleculares, se puede creer que los seis orbitales p del benceno interactúan para formar seis orbitales moleculares π, de los cuales ψ1, ψ2 y ψ3 son orbitales de enlace de baja energía, y ψ4, ψ5 y ψ6 son orbitales antienlazantes de alta energía. ψ2, ψ3, ψ4 y ψ5 son dos pares de orbitales degenerados. La distribución de la nube de electrones del benceno en el estado fundamental es el resultado de la superposición de tres orbitales enlazantes, por lo que la nube de electrones se distribuye uniformemente por encima y por debajo del anillo de benceno y sobre los átomos del anillo, formando una nube de electrones cerrada. Es la fuente de corriente anular generada por moléculas de benceno en un campo magnético. Editar este párrafo | Volver arriba Propiedades físicas El punto de ebullición del benceno es 80,1°C y el punto de fusión es 5,5°C. Es un líquido incoloro, aromático y transparente a temperatura ambiente y fácilmente volátil. La densidad del benceno es menor que la del agua, con una densidad de 0,88 g/ml, pero su peso molecular es mayor que el del agua. El benceno es insoluble en agua y se pueden disolver 1,7 g de benceno en 1 litro de agua como máximo, pero el benceno es un disolvente orgánico muy bueno y tiene una gran capacidad de disolución de moléculas orgánicas y algunas moléculas inorgánicas no polares.
El benceno puede reaccionar con el agua formando un azeótropo, con un punto de ebullición de 69,25°C y un contenido de benceno del 91,2%. Por lo tanto, a menudo se agrega la destilación de benceno a la reacción generadora de agua para eliminar el agua.
Según la ecuación de Antoine se puede calcular la presión de vapor saturado entre 10-1500mmHg.
lgP = A - P/(C + t)
Parámetros: A = 6.91210, B = 1214.645, C = 221.205.
La unidad de p es mmHg y la unidad de t es ℃. Editar esta sección | Volver al principio Química Hay aproximadamente tres tipos de reacciones químicas en las que participa el benceno: una es la reacción de sustitución de otros grupos en el anillo de benceno y los átomos de hidrógeno; la otra es la reacción de adición en el doble enlace carbono-carbono; el otro es la ruptura del anillo de benceno.
Reacción de sustitución
Consulte "Reacción de sustitución" y "Reacción de sustitución aromática electrofílica" para obtener más detalles.
Bajo determinadas condiciones, los átomos de hidrógeno del anillo de benceno pueden ser sustituidos por halógeno, nitro, grupo ácido sulfónico, grupo hidrocarbonado, etc. , y puede generar las derivadas correspondientes. Debido a diferentes sustituyentes y diferentes posiciones y números de átomos de hidrógeno, se pueden generar isómeros con diferentes números y estructuras.
La densidad de la nube de electrones del anillo de benceno es relativamente alta, por lo que las reacciones de sustitución en el anillo de benceno son en su mayoría sustituciones electrófilas. La sustitución electrófila es una reacción representativa de anillos aromáticos. Cuando un sustituyente de benceno sufre una sustitución electrófila, la posición del segundo sustituyente es relativa al sustituyente original.
Reacción de halogenación
La fórmula general de la reacción de halogenación del benceno se puede escribir como:
PhH+X2——→PhX+HX
Proceso de reacción En la reacción, las moléculas de halógeno se hibridan bajo la acción del benceno y el catalizador, X+ ataca el anillo de benceno y X- se combina con el catalizador.
Tomando el bromo como ejemplo, es necesario añadir polvo de hierro durante la reacción y el hierro se convierte en bromuro férrico bajo la acción del bromo.
Proceso catalítico:
FeBr3+Br-——→FeBr4-
PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr
En la industria, la sustitución del cloro y bromo en los halobencenos es la más importante.
Nitración
El nitrobenceno se puede producir mediante benceno y ácido nítrico en presencia de ácido sulfúrico concentrado como catalizador.
PhH+HO-NO2——→PhNO2+H2O
La nitrificación es una reacción exotérmica fuerte y puede producir sustitutos fácilmente, pero la velocidad de reacción adicional es lenta.
Reacción de sulfonación
El benceno se puede sulfonar en ácido bencenosulfónico utilizando ácido sulfúrico concentrado o ácido sulfúrico fumante a temperaturas más altas.
PhH+HO-SO3H——→PhSO3H+H2O
Después de introducir el grupo ácido sulfónico en el anillo de benceno, la capacidad de reacción disminuye y no es fácil seguir sulfonándolo . La introducción del segundo y tercer grupo de ácido sulfónico requiere temperaturas más altas. Esto demuestra que el grupo nitro y el grupo ácido sulfónico son grupos pasivantes, es decir, grupos que dificultan nuevamente la sustitución electrófila.
Reacción de Fred-Crafts
Bajo la catálisis de AlCl3, el benceno también puede reaccionar con alcoholes, alquenos e hidrocarburos halogenados. Los átomos de hidrógeno del anillo de benceno se reemplazan por grupos alquilo. La sustitución produce alquilbenceno. Esta reacción se llama alquilación, también conocida como alquilación de Friedel-Crafts. Un ejemplo es la alquilación de etileno para producir etilbenceno.
PhH+CH2=CH2—AlCl3→Ph-CH2CH3
Durante el proceso de reacción, el grupo R puede reorganizarse: por ejemplo, el 1-cloropropano reacciona con el benceno para formar isopropilbenceno, esto se debe a que los radicales libres siempre tienden a una configuración estable.
Bajo la catálisis de un ácido de Lewis fuerte, el benceno reacciona con cloruro de acilo o anhídrido de ácido carboxílico, y los átomos de hidrógeno del anillo de benceno son reemplazados por grupos acilo para generar acilbenceno. Las condiciones de reacción son similares a las de la alquilación.
Reacción de adición (reacción de adición)
Ver "Reacción de adición"
Aunque el anillo de benceno es muy estable, también puede ocurrir una doble reacción bajo ciertas condiciones. reacción de adición. El benceno se puede transformar en ciclohexano, generalmente mediante hidrogenación catalítica utilizando níquel como catalizador.
C6H6+3H2——→C6H12
Además, la reacción del benceno para producir hexaclorociclohexano (HCH) se puede obtener mediante la adición de benceno y cloro bajo irradiación ultravioleta.
Reacciones de oxidación (redox)
Quemaduras
Al igual que otros hidrocarburos, el benceno puede arder. Cuando hay suficiente oxígeno, los productos son dióxido de carbono y agua. Pero cuando arde en el aire, la llama es brillante y hay un espeso humo negro. Esto se debe a la gran fracción masiva de carbono en el benceno.
2c6h 6+15o 2——→12co 2+6H2O
Ozonización
El ozono también puede oxidar el benceno en determinadas condiciones y el producto es etileno. aldehído dióxido. Esta reacción puede considerarse como una reacción de ozonización de polienos cíclicos producida después de la deslocalización del benceno.
En circunstancias normales, el benceno no puede ser oxidado por oxidantes fuertes. Sin embargo, en presencia de un catalizador como el óxido de molibdeno, el benceno se puede oxidar selectivamente a anhídrido maleico al reaccionar con el oxígeno del aire. Esta es una de las pocas reacciones que pueden destruir el sistema de anillos carbocíclicos de seis miembros del benceno. (El anhídrido maleico es un anillo heterocíclico de cinco miembros).
Esta es una reacción fuertemente exotérmica.
Otras reacciones
Utilizando hierro, cobre y níquel como catalizadores, el benceno puede condensarse a altas temperaturas para formar bifenilo. El formaldehído y el ácido hipocloroso pueden formar clorotolueno en presencia de cloruro de zinc. Puede reaccionar con sales de alquilmetales como el etilo sódico para formar sales de fenilmetales. Los reactivos de fenil Grignard se pueden preparar mediante reacción con magnesio en tetrahidrofurano, clorobenceno o bromobenceno.
Editar este párrafo|Volver al principio método de preparación