Benzen: fizikalne lastnosti in kemijske lastnosti, struktura in opis

Eden od predstavnikov aromatskih ogljikovodikov je benzen. Struktura, fizikalne lastnosti te snovi so predstavljene v tem članku.

Zgodovina

Vsebina benzena je bila odkrita pred vsemi prizorišči. Michael Faraday ga je prinesel z destilacijo kristalov žarečega plina. Drugačen način je razgraditi kitovo olje pod vplivom visokih temperatur. Drug znanstvenik - sicer Alexander Mitscherlich, leta 1834 prejel benzena fizikalne lastnosti, ki niso bili proučeni takrat s suho destilacijo istoimenski z dodatkom kisline apna.

Znanstvenik je predlagal ime "bencin" za to snov. Vendar pa oseba, ki preiskuje lastnosti in sestavo benzena, mu je dala ime, ki je običajno za sodobne ljudi. V prevodu iz nemškega jezika "Ol" pomeni "olje". Trenutno se ime snovi ne spremeni, ker pripono -ol ustreza razredu alkohola. Leta 1860 je Kenule identificiral novo skupino spojin, in sicer - aromatične snovi, ker so imeli prijeten vonj.

Sestava

Obstaja taka stvar kot "surovi benzen". Fizične lastnosti in uporaba so neposredno odvisni od sestave snovi. Tako benzen vsebuje veliko število snovi, na primer piridin, kumarone, kumene, tudi naftalen. Za pretvorbo surovega produkta v čist, benzen očistimo in proizvedemo njegovo rektifikacijo.

Čiščenje se izvede na naslednji način: snov se zaporedoma spere v raztopini alkalij, v kislini in v vodi. Za odstranjevanje baz in fenolov iz surovega produkta najprej očistimo z žveplovo kislino.

Formula

Snov je bila najprej zabeležena kot napačna formula, ki je bila podobna C2H2.

Michael Faraday je naredil napako, ker je bila takrat atomska masa ogljika vzeta za 6 amu. Drugi znanstvenik, ki se imenuje Mitcherlich, je zapisal pravilno formulo - C6H6.

Homologi

Tako kot drugi ogljikovodiki benzen tvori homologno serijo. Najpreprostejši od homologov je snov, imenovana metilbenzen. Njeno tehnično ime je toluen. To je tekočina, ki nima barve, ima pa značilen vonj. Fizikalne in kemijske lastnosti benzena in metilbenzena so podobne.

Snov se ekstrahira skupaj z benzenom, nato pa se ločuje z delno destilacijo. Najpogosteje se toluen uporablja za proizvodnjo eksplozivov, zlasti TNT.

Fizične lastnosti

Obstajajo naslednje fizikalne lastnosti benzena in njegovih homologov:

• Snovi so v tekočem agregatnem stanju. Benzen vre pri temperaturi 80,1 stopinj Celzija. V zamrznjenem stanju se spremeni v kristalno maso bele barve. Spojina se strdi pri temperaturi 5,5 stopinj.

• Benzen je nepolarna snov, ki se ne raztopi v vodi. Hkrati se tvori zmes, katere vrelišče je 69,25 stopinj. Njegova sestava se ne spremeni, ko prehaja iz enega agregatnega stanja v drugega. Spojimo z večino nepolarnih topil.

To so bile osnovne fizikalne lastnosti benzena. Tabela, v kateri bodo vse informacije o njih seveda navajene, bo veliko več.

Kemijske reakcije

Z udeležbo benzena v večini primerov pride nadomestne reakcije, Vendar pa obstajajo tudi reakcije dodajanja ali oksidacije.

Poleg reakcij, snov deluje kot nenasičen ogljikovodik. Če ni nobenega katalizatorja niklja in med reakcijo se snovi segrejejo, nato pa se v atom benzena dodajo atomi vodika in nastane spojina, kot je cikloheksan. V tem primeru se pi-obveznice zlomijo.

Benzen (njegova elektronska struktura in lastnosti so opisani v članku) je zelo vnetljiva snov. Torej, v zraku hitro zasveti, in mešanica njegovih hlapov s kisikom na splošno eksplodira. V tem primeru je benzen odporen na oksidante, kot so kalijev permanganat in dušikova kislina. Zaradi oksidacijske reakcije z ozonom je bila ugotovljena struktura snovi.

Prejemanje

Industrijski benzen, katerega fizikalne lastnosti so opisani v tem članku, smo izločili iz premogovega katrana do sredine prejšnjega stoletja. Od 50. let 20. stoletja pa je bila odkrita nova metoda za pridobivanje industrijskega benzena. Za to je potrebno izvesti dehidrogenacijo oljnih surovin. Obstajajo naslednji načini proizvodnje te snovi:

• Koksni premog je najstarejša metoda. Pred izbruhom druge svetovne vojne se je štel za glavni vir benzena. Trenutno se uporablja veliko manj pogosto, le z 10 odstotki snovi se pridobi z njeno pomočjo.
• Metoda katalitskega reformiranja frakcij petroletina. V ZDA se ta metoda najbolj uporablja. V državah, kot sta Rusija in Japonska, pa tudi v zahodni Evropi, ta metoda proizvaja 40 do 60 odstotkov snovi. V tem postopku se oblikujejo dodatne spojine. Včasih se predelajo v benzen ali mešanico le-teh.
• Skoraj polovica svetovnega benzena proizvaja piroliza frakcij nafte, običajno bencina. Posledično nastane ne samo želena snov, ampak tudi toluen, kot tudi ksilen. Preoblikovani so v potrebno povezavo.
• Če acetilen vodite preko aktivnega oglja pri temperaturi 600 stopinj Celzija, lahko dobite več aromatskih ogljikovodikov, vključno z benzenom.

Uporaba

Benzen, katerega fizikalne lastnosti so navedene zgoraj, služi kot surovina za organsko sintezo v industrijske namene. Dve tretjini ekstrahirane snovi gre za proizvodnjo spojin, kot so cikloheksan, kumen. Prej je bil benzen uporabljen v uličnih svetilkah.

Ogromno količino snovi se porabi za pridobivanje nitrobenzena, ki se kasneje zmanjša na anilin. Tehnično je ta reakcija naslednja:

• Obstaja učinek klorovodikove kisline na benzen. Prisotnost železa je potrebna.
• Reagira na kislino, kar povzroči nastanek atoma vodika, dejansko vpliva na tvorbo anilina.

Uporablja se za sintetiziranje različnih barvil in zdravil.

Benzen se porabi za proizvodnjo fenola. Proizvaja fenol-formaldehidne smole. Takšna snov kot heksaklorocikloheksan se je pogosto uporabljala kot sredstvo za zatiranje žuželk in škodljivcev. Se pogosto uporablja v kmetijstvu.

Benzen (kemijske in fizikalne lastnosti, na kratko opisane v tem članku) je del goriva, kot je bencin. Ker je snov zelo strupena, njegova vsebnost ne presega pet odstotkov.

Prednosti in slabosti

Benzen (fizikalne lastnosti snovi, opisane v tem članku) je zelo cenjen kot topilo. Vendar ima visoko toksičnost in rakotvornost, zato snov ni bila široko uporabljena kot topilo.

Benzen, ekstrahiran iz premogovega katrana, ni primeren za več tehnoloških procesov. Dejstvo je, da vsebuje preveč tiofena.