BENZENUL

C6 H6

Benzenul este cel mai simplu si totodata

cel mai important reprezentant al hidrocarburilor

aromatice

Generalitati

In stare naturala, se găseşte în ţiţei,

respectiv în benzine aromatice, din care se

extrage.

Molecula benzenului este alcatuita din 6 atomi de carbon si 6 atomi de hidrogen, dupa cum reiese din

formula sa moleculara.

Structura benzenului

Doi atomi de carbon vecini se gasesc la o departare de 1,39 Ǻ, fata de 1,54 Ǻcat masoara legatura simpla si 1,33 Ǻ cat are legatura dubla.Calculele arata ca o lungime de 1,39 Ǻ corespunde unei

legaturi “jumatate simpla – jumatate dubla”. Intregul ansamblu de 6 atomi de carbon si 6 atomi de hidrogen asezati in colturile unui

hexagon regulat, formeaza ceea ce se numeste nucleu benzenic.

Toate datele de care dispune stiinta dovedesc echivalenta perfecta a celor 6

atomi de carbon si celor 6 atomi de hidrogen, formand o structura ciclica, de asemenea intreaga structura este plana.

Nomenclatura

Formula generala a arenelor mononucleare este CnH2n-6. In denumirea arenelor cu catene laterale se noteaza pozitia si numele radicalilor. Numerosi

compusi au denumiri uzuale(toluen, xilen, etc)

Monosubtituentii benzenici derivati sunt numiti asemeni celorlate hidrocarburi, astfel Pornind de la radacina “benzen” se adauga sufixul radicalului alchil corespunzator numarului de atomi de C.

La derivatii trisubstituentii pozitia radicalilor este indicata prin cifre astfel incat suma valorilor sa fie cea mai mica raportata la pozitia initiala iar denumirile radicalilor se scriu in ordine alfabetica.

Pentru disubstituentii benzenici cei doi radicali determina trei izomeri de pozitie; pentru fiecare se folosesc prefize corespunzatoare pozitiilor: orto-(1,2), meta-(1,3) si para-(1,4)

In cantităţi mari, benzenul se obţine prin distilarea fracţionată a gudroanelor rezultate la distilarea uscată a cărbunilor de pământ, şi anume din uleiul uşor. Benzenul se poate obţine sintetic prin polimerizarea acetilenei (sinteza ciclului) şi prin aromatizarea catalitică a unor fracţiuni de ţiţei.

Metode de preparare

Exista numeroase cai de sinteza a benzenului, fie plecand de la produsi de substitutie ai acestuia si indepartand substituentii, fie realizand chiar inchiderea ciclului.Prima varianta nu are decat importanta stintifica fiind utilizata mai ales in trecut, cand nu existau metode moderne de analiza, drept dovada a prezentei nucleului benzenic intr-o anumita molecula.In schimb cea de-a doua varianta, inchiderea ciclului, are insemnatate practica pentru prepararea benzenului.

6H6CC800600

2H2C3

Proprietati fizice

C6H6

Este mai putin dens decat apa (densitate 0,9), fiind in acelasi

timp nemiscibil cu apa, benzenul formeaza un strat

deasupra ei. Aceasta insusire este foarte pretioasa pentru

practica chimiei organice, deoarece ofera posibilitatea

efectuarii operatiei de extractie cu benzen. in care

se dizolvă foarte puţin, solubil în alcool şi eter; fierbe la

800C. Este un bun dizolvant pentru fosfor, sulf, iod,

cauciuc, grăsimi, răşini şi multe alte substanţe

organice.

Benzenul este un lichid incolor, foarte mobil, avand un miros caracteristic, plăcut . Benzenul se solidifica la +6˚C, ceea ce produce unele limitari in utilizarea lui ca solvent si cere ca recipientele in care este pastrat sa fie prevazute cu instalatii de dezghetare in timpul iernii. Punctul de fierbere al benzenului este relativ coborat (+80˚C) astfel ca el se evapora usor, fapt de care trebuie tinut seama, deoarece vaporii benzenului sunt toxici si inflamabili.

Structura Kekulé

C6H6

In anul 1865, fr. Aug. Kekule ţinând seamă de formula brută

moleculară a benzenului (C6H6), de tetravalenţa carbonului, de monovalenţa hidrogenului si de alte constatări experimentale a propus ca formulă structurală

pentru benzen un ciclu hexagonal regulat, alcătuit din şase atomi

de carbon situaţi în vârfurile hexagonului şi legaţi între ei prin

trei duble legături conjugate, repartizate simetric, fiecare atom

de carbon fiind legat, la rândul său, de un atom de hidrogen. Conform acestei reprezentări structurale, benzenul este o

ciclohexatrienă.

Probleme ale structurii Kekulé

C6H6 Toate proprietăţile benzenului, observate în diverse reacţii, nu concordă deplin cu formula de

structură dată de către Kekule. a) Probleme cu reacţiile chimice

Din cauza celor trei legături duble, ne-am aştepta ca benzenul să dea reacţii asemănătoare etenei.

Etena suferă reacţii de adiţie în care legătura dublă dintre doi atomi de carbon se rupe, transformându-se în legătură simplă, electronii rămaşi fiind folosiţi pentru legarea cu atomii adiţionali.

În cazul benzenului, acest lucru se petrece foarte rar. În schimb, acesta suferă reacţii de substituţie, în care unul din atomii de hidrogen este înlocuit de alt atom.

b) Probleme cu forma

Benzenul este o moleculă plană, şi structura Kekulé nu contrazice acest lucru. Problema este că legăturile simple C-C şi cele duble

C=C au lungimi diferite:

Legătura C-C are o lungime de 0.154 nm

Legătura C=C are o lungime de 0.134 nm

Ar însemna că hexagonul ar fi neregulat dacă ar avea structura Kekulé, cu laturi mai scurte şi mai lungi alternând. La benzenul real toate legăturile sunt exact la fel – cu o lungime între valorile celor de C-C şi C=C , de 0.139 nm. Benzenul real este o moleculă cu forma unui hexagon perfect regulat.

Cele 2 grafice demonstreaza ca benzenul si ciclohexena sunt substante diferite.

Omologii benzenuluiC6H6

Benzenul şi omologii săi au formula generală CnH2n-6. Cei mai importanţi omologi ai benzenului sunt: metil-benzenii, cunoscuţi sub numele de toluen si xileni.

Când se înlocuiesc doi atomi de hidrogen prin radicali metil, se obţin trei izomeri de poziţie, numiţi izomeri orto, meta şi para.

Omologii benzenului se obţin prin înlocuirea unuia sau a mai multor atomi de

hidrogen din molecula benzenului cu radicali alchilici.

Deoarece în molecula benzenului toate grupele CH sunt echivalente, toluenul nu

prezintă izomeri de poziţie.

c) Probleme cu stabilitatea benzenului

Benzenul real este mult mai stabil decât ne-ar arăta formula Kekulé. De fiecare dată când trebuie să facem un calcul termochimic bazat pe structura Kekulé, obţinem un rezultat ce diferă de realitate cam cu 150 kJ mol-1. Acest lucru e cel mai uşor arătat folosind variaţiile de entalpie la hidrogenare.

Acest lucru este mai uşor de observat pe o diagramă a entropiei. Observăm că în fiecare caz reacţia are loc cu degajare de energie, şi în fiecare caz produsul de reacţie este acelaşi – ciclohexanul. Acest lucru înseamnă că toate reacţiile ajung în final la acelaşi punct.

Provoaca stari de ameteala, dureri de cap, confuzie, stari de inconstienta

Dauneaza sistemului circulator

La expunere pe termen lung, poate duce la leucemie.

Pericolul prezentat de Benzen

C6H6

Principala modalitate prin care benzenul poate ajunge in corpul uman este inhalarea vaporilor sai.Fiind un lichid, benzenul se evapora usor in aer, iar unii din derivatii sai pot fi absorbiti prin piele.

Modalitati de prevenire a pericolului prezentat de Benzen C6H6

Sunt necesare masti de gaz, manusi si ochelari de protectie in mediul de lucru cu benzen lichid

ori solventi lichizi ce contin benzenul.

Mai mult, concentratia de benzen din aer determina tipul de masca de gaz necesara.

Intrebuintari

C6H6

Benzenul este hidrocarbura aromatica care se fabrica in cantitatea cea mai

mare pe plan mondial datorita numeroaselor sale aplicatii: obtinerea

de fibre sintetice, cauciuc sintetic, mase plastice.

Benzenul si unele hidrocarburi aromatice sunt substante cancerigene. Hidrocarburile aromatice polinucleare cu nuclee condensate aplicate in cantitati mici pe piele provoaca in aproximatic o luna cancer. Majoritatea acestora se gasesc in gazele de combustie ale motoarelor, in fumul de tigara, dar apar si la incinerarea deseurilor, in incendiile din paduri sau din industrie, la prepararea carnii prin prajire.

Nastase Cristian Constantin

clasa a XI-a B

Prof. Minza Lidia

C.N.Vasile Alecsandri Galati