Benzen: fyzikální vlastnosti a chemické složení, struktura a popis

Jeden z představitelů aromatických uhlovodíků je benzen. Struktura, fyzikální vlastnosti této látky jsou uvedeny v tomto článku.

Historie

Benzenová sloučenina byla objevena před všemi arény. Michael Faraday ho vyvedl destilací krystalů zářícího plynu. Dalším způsobem je rozložit velrybí olej pod vlivem vysokých teplot. Další vědec, jmenovitě Mitchellich, dostal v roce 1834 benzen, jehož fyzikální vlastnosti nebyly v té době zkoumány, a to pomocí stejnoměrné destilace stejného názvu s přidáním vápna.

Vědec navrhl název "benzín" pro tuto látku. Nicméně osoba, která zkoumala vlastnosti a složení benzenu, mu dala jméno obvyklé pro moderní lidi. V překladu z německého jazyka "Ol" znamená "olej". V současné době se název látky nemění, protože přípona -ol odpovídá třídě alkoholů. V roce 1860 identifikovala Kenule novou skupinu sloučenin, jmenovitě - aromatické látky, protože měly příjemnou vůni.

Složení

Tam je něco jako "surový benzen". Fyzikální vlastnosti a aplikace závisí přímo na složení látky. Benzen tedy obsahuje velké množství látek, například pyridin, kumarony, kumen, dokonce i naftalen. Aby se surový produkt změnil na čistý, benzen se čistí a produkuje jeho rektifikaci.

Čištění se provádí následovně: látka se postupně promyje roztokem alkalického kovu, kyselinou a vodou. K odstranění bází a fenolů ze surového produktu se nejprve čistí kyselinou sírovou.

Vzorec

Látka byla poprvé zaznamenána jako nesprávný vzorec, který vypadal jako C2H2.

Michael Faraday udělal chybu, protože v té době byla atomová hmotnost uhlíku odebrána na 6 amu. Další vědec, Mitcherlich, napsal správně vzorec - C6H6.

Homology

Stejně jako ostatní uhlovodíky tvoří benzen homologní řady. Nejjednodušší ze svých homologů je látka nazývaná methylbenzen. Jeho technickým názvem je toluen. Je to kapalina, která postrádá barvu, ale má charakteristický zápach. Fyzikální a chemické vlastnosti benzenu a methylbenzenu jsou podobné.

Sloučenina se extrahuje společně s benzenem a poté se oddělí frakční destilací. Nejčastěji se toluen používá k výrobě výbušnin, zejména TNT.

Fyzikální vlastnosti

Existují následující fyzikální vlastnosti benzenu a jeho homologů:

• Látky jsou v kapalném agregátovém stavu. Benzen se vaří při teplotě 80,1 stupňů Celsia. V zmrazeném stavu se mění na krystalickou hmotu bílé barvy. Sloučenina ztuhne při teplotě 5,5 ° C.

• Benzen je nepolární látka, která se nerozpouští ve vodě. Současně vzniká směs, jejíž teplota varu je 69,25 stupňů. Jeho složení se nemění při přechodu z jednoho agregovaného stavu do druhého. Sloučenina se smíchá s většinou nepolárních rozpouštědel.

To byly základní fyzikální vlastnosti benzenu. Tabulka, ve které jsou všechny informace o nich uvedeny, samozřejmě bude mnohem víc.

Chemické reakce

S účinkem benzenu se většinou vyskytují substituční reakce, Existují však také reakce přidávání nebo oxidace.

Kromě reakcí působí látka jako nenasycený uhlovodík. Není-li niklový katalyzátor a během reakce se látky zahřívají, pak se do molekuly benzenu přidávají vodíkové atomy a vzniká sloučenina, jako je cyklohexan. V tomto případě jsou vazby pi porušeny.

Benzen (jeho elektronická struktura a vlastnosti jsou popsány v předmětu) je vysoce hořlavá látka. Takže ve vzduchu se rychle rozsvítí a směs jeho páry s kyslíkem obvykle exploduje. V tomto případě je benzen odolný vůči oxidantům, jako je manganistan draselný a kyselina dusičná. V důsledku oxidační reakce s ozonem byla stanovena struktura látky.

Příjem

Průmyslový benzen, jehož fyzikální vlastnosti jsou popsány v tomto článku, byly získány z uhelného dehtu až do poloviny minulého století. Nicméně, od 50. let 20. století byla objevena nová metoda získání průmyslového benzenu. K tomu je nutné provádět dehydrogenaci ropných surovin. Existují následující způsoby výroby této látky:

• Koksovatelné uhlí je nejstarší metodou. Před vypuknutím druhé světové války byl považován za hlavní zdroj benzenu. V současné době se používá mnohem méně často, pouze 10% látky se získává s jeho pomocí.
• Metoda katalytického reformování frakcí ropného benzinu. V USA se tato metoda nejvíce používá. V zemích, jako je Rusko a Japonsko, stejně jako v západní Evropě, tato metoda produkuje 40 až 60 procent látky. V tomto procesu se tvoří další sloučeniny. Někdy se zpracovávají na benzen nebo jejich směs.
• Téměř polovina světového benzenu se vyrábí pyrolýzou ropných frakcí, obvykle benzinu. Výsledkem je nejen tvorba požadované látky, ale také toluen a xylen. Jsou přeměněny na nezbytné spojení.
• Pokud provádíte acetylen na aktivním uhlí při teplotě 600 stupňů Celsia, můžete získat několik aromatických uhlovodíků, včetně benzenu.

Aplikace

Benzen, jehož fyzikální vlastnosti jsou uvedeny výše, slouží jako surovina pro organickou syntézu pro průmyslové účely. Dvě třetiny extrahované hmoty směřují k výrobě sloučenin, jako je cyklohexan, kumen. Dříve byl v pouličních lampách použit benzen.

Obrovské množství látky se spotřebuje na získání nitrobenzenu, který se následně redukuje na anilin. Technicky se tato reakce provádí následovně:

• Existuje účinek kyseliny chlorovodíkové na benzen. Přítomnost železa je nutná.
• Reaguje na kyselinu, což vede k tvorbě atomů vodíku, ve skutečnosti ovlivňuje tvorbu anilinu.

Používá se k syntetizaci různých barviv a léků.

Benzen se spotřebuje na výrobu fenolu. Produkuje fenolformaldehydové pryskyřice. Taková látka jako hexachlorcyklohexan se stala široce používána jako prostředek pro potlačení hmyzu a škůdců. Je široce používán v zemědělství.

Benzen (chemické a fyzikální vlastnosti stručně popsané v tomto článku) je součástí paliva, jako je benzín. Protože je látka velmi toxická, její obsah nepřesahuje pět procent.

Výhody a nevýhody

Benzen (fyzikální vlastnosti látky popsané v tomto článku) je velmi uznáván jako rozpouštědlo. Má však vysokou toxicitu a karcinogenitu, takže látka nebyla široce používána jako rozpouštědlo.

Benzen, extrahovaný z černouhelného dehtu, není vhodný pro několik technologických procesů. Faktem je, že obsahuje příliš mnoho thiofenu.