l para otras aplicaciones, considera el benceno (desambiguación) . El benceno, o el benceno del (véase también la bencina ) es un compuesto químico orgánico con el H 6 C 6 de la fórmula. Es a veces el abreviado pH - el benceno de H. es un líquido inflamable descolorido de y alto con un olor dulce y un punto relativamente de fusión elevada. Es el carcinógeno y su uso pues un añadido en la gasolina ahora se limita, pero es un solvente industrial importante y el precursor en la producción de las drogas, del caucho sintético de los plásticos, y de benceno de los tintes es un componente natural del petróleo crudo, pero se sintetiza generalmente de otros compuestos presentes en petróleo. El benceno es una hidrocarburo aromática y el segundo - Annulene (- annulene), un hidrocarburo cíclico con un enlace de pi continuo .
Historia
Descubrimiento
El " de la palabra; benzene" deriva históricamente de " benzoin" de la goma;, a veces llamado " benjamin" (es decir, resina del benjuí), una resina aromática sabida a los farmacéuticos europeos y perfumistas desde el siglo XV como producto de Asia Sur-Oriental. " Benzoin" está sí mismo una corrupción del " árabe de la expresión; jawi luban, " o " incienso de Java." Un material ácido fue derivado del benjuí por la sublimación, y nombró el " flores del benjuí, " o ácido benzoico. El hidrocarburo derivó del ácido benzoico adquirió así el benzin, el benceno, o el benceno conocido.El benceno tiene sido el tema de muchos estudios por los científicos que se extienden Michael Faraday al Linus Pauling . Faraday primero aisló el benceno en 1825 del residuo aceitoso derivado de la producción de gas illuminating, dándole el bicarburet conocido del del hidrógeno . En 1833, el Eilhard Mitscherlich lo produjo vía la destilación del ácido benzoico (del benjuí de goma ) y de la cal . Mitscherlich dio a compuesto el benzin conocido del . En 1836 el Auguste Lorenzo del químico del francés nombró el " de la sustancia; phène" ; ésta es la raíz del fenol de la palabra, que es benceno hidroxilado, y fenilo, que es el radical formado por la abstracción de un átomo de hidrógeno del benceno.
En 1845, el Charles Mansfield, trabajando bajo agosto Wilhelm von Hofmann, aisló el benceno del alquitrán de carbón . Cuatro años más adelante, Mansfield comenzó la primera producción a nivel industrial de benceno, basada en el método del alquitrán de hulla.
El sentido se convirtió gradualmente entre químicos que las sustancias relacionadas con el benceno formaron a familia química natural. En el 1855 agosto Wilhelm Hofmann utilizó el " de la palabra; " aromático ; para señalar esta relación de familia, después de una característica característica de muchos de sus miembros.
Fórmula del anillo
La fórmula empírica para el benceno era haber sabido larga, pero su estructura poliinsaturada era alto desafiadora determinar. El Archibald Scott Couper en 1858 y el José Loschmidt en 1861 sugirieron las estructuras posibles que contuvieron enlaces dobles múltiples o los anillos múltiples, pero el estudio de compuestos aromáticos era en sus años muy, y demasiado poca evidencia estaba entonces disponible ayudar a químicos a decidir sobre cualquier estructura particular.En 1865 el Friedrich agosto Kekulé del químico del alemán publicó un papel en francés (para él entonces enseñaba en Bélgica francófona) sugiriendo que la estructura contuvo un anillo seis-membrado de los átomos de carbón con la alternancia de enlaces solos y dobles. El próximo año él publicó un papel mucho más largo en alemán en el mismo tema. Kekulé utilizó la evidencia que había acumulado en los años-es decir de intervención, que allí aparecían siempre ser solamente un isómero de cualquier monoderivative del benceno, y que allí aparecía siempre estar exactamente tres isómeros de cada diderivative-a discute en apoyo de su estructura propuesta. El anillo simétrico de Kekulé podía explicar estos hechos curiosos.
La nueva comprensión del benceno, y por lo tanto de todos los compuestos aromáticos, demostrado ser tan importante para la química pura y aplicada que en 1890 la sociedad química alemana organizó un aprecio elaborado en el honor de Kekulé, celebrando el vigésimo quinto aniversario de su primer papel del benceno. Aquí Kekulé habló de la creación de la teoría. Él dijo que él había descubierto la forma del anillo de la molécula del benceno después que tenía un ensueño o un ensueño de una serpiente que agarraba su propia cola (esto es un símbolo común en muchas culturas antiguas conocidas como el Ouroboros ). Esta visión, él dijo, vino a él después de años de estudiar la naturaleza de los enlaces del carbón-carbón. Esto era 20 años después de que él había solucionado el problema de cómo los átomos de carbón podrían enlazar a hasta cuatro otros átomos al mismo tiempo. Es curioso que una pintura chistosa similar del benceno había aparecido en 1886 en el Gesellschaft (diario de Durstigen Chemischen del der de Berichte del de la sociedad química sedienta), un parodiar del Gesellschaft de Deutschen Chemischen del der de Berichte del, sólo el parodiar tenía monos el agarrarse en un círculo, algo que serpentea como en la anécdota de Kekulé. Algunos historiadores han sugerido que el parodiar era una s3atira virulenta de la anécdota de la serpiente, posiblemente transmisión oral directa ya bien conocida incluso si todavía no había aparecido en la impresión. en cuáles aparecieron estas anécdotas se ha traducido a inglés. Si uno toma la anécdota como la memoria de un acontecimiento verdadero, las circunstancias mencionadas en la historia sugieren que debe haber sucedido temprano en 1862.
La naturaleza cíclica del benceno finalmente fue confirmada por el eminente Kathleen Lonsdale del crystallographer.
Estructura
considera también: Aromaticity
El benceno representa un problema especial en eso, para explicar todos los enlaces, allí debe alternar enlaces dobles del carbón :
Usar la difracción de radiografía, los investigadores descubrieron que todos los enlaces del carbón-carbón en benceno están de la misma longitud 140 Picometres (P. Las longitudes en enlace del cc son mayores que un enlace doble (135pm) pero más cortas que un solo enlace (147pm). ¡ esta distancia intermedia es explicada por la deslocalización del electrón: los electrones para la vinculación del cc se distribuyen igualmente entre cada uno de los seis átomos de carbón. Una representación es que existe la estructura mientras que una superposición de la resonancia supuesta estructura algo que cualquier forma individualmente. Esta deslocalización de electrones se conoce como Aromaticity, y da a benceno gran estabilidad. Esta estabilidad realzada es la característica fundamental de moléculas aromáticas que las distingue de las moléculas que son no aromáticas. Para reflejar la naturaleza delocalised de la vinculación, el benceno se representa a menudo con un círculo dentro de un arreglo hexagonal de los átomos de carbón:
Al igual que común en química orgánica, los átomos de carbón en el diagrama antedicho se han dejado sin etiqueta. El benceno ocurre suficientemente a menudo como componente de moléculas orgánicas que hay un símbolo de Unicode con el código 232C para representarlo:
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Muchas fuentes no tienen este carácter de Unicode, así que muchos programas pueden no poder exhibirlo correctamente. Una representación gráfica de este símbolo se puede encontrar en el URL siguiente: de http://www.info/info/unicode/char/232c/index.htm
Derivados substituidos del benceno
considera también:
las hidrocarburos aromáticas
Muchos productos químicos importantes se derivan del benceno, en donde por uno o más de los átomos de hidrógeno se substituye por otro grupo funcional . Los ejemplos de los derivados simples del benceno son el fenol, el tolueno, y la anilina, PhOH abreviado, PhMe, y PhNH2, respectivamente. El lazo de los anillos de benceno da el bifenil, C6H5-C6H5. La pérdida adicional de hidrógeno da el " fused" hidrocarburos aromáticas, tales como naftalina y antraceno . El límite del proceso de la fusión es el grafito material hidrógeno-libre .
En los heterocycles, los átomos de carbón en el anillo de benceno se substituyen por otros elementos. Los derivados más importantes son los anillos que contienen el nitrógeno . El reemplazo de un CH por N da la piridina compuesta, C5H5N. Aunque el benceno y la piridina sean el estructural relacionado, el benceno no se puede convertir en la piridina. El reemplazo de un segundo enlace del CH con N da, dependiendo de la localización de la segunda N, piridacina, pirimidina, y piracina .
Producción
Las cantidades de rastro de benceno pueden resultar siempre que el carbón - los materiales ricos experimentan la combustión incompleta . Se produce en los volcanes y los incendios forestales y es también un componente del humo del cigarrillo .Encima hasta de la Segunda Guerra Mundial, la mayoría del benceno fue producido como subproducto de la producción del coque (o del " oil" ligero del horno de coque;) en la industria de acero . Sin embargo, en los años 50, la demanda creciente para el benceno, especialmente de la industria growing de los plásticos, hizo necesario la producción de benceno del petróleo. Hoy, la mayoría del benceno viene de la industria petroquímica, con solamente una pequeña fracción que es producida del carbón.
Tres procesos químicos contribuyen igualmente a la producción industrial del benceno: Reducción, hydrodealkylation del tolueno, y vapor que agrieta .
Reducción
En la reducción, una mezcla de los hidrocarburos con los puntos de ebullición entre el °C 60-200 se mezcla con el gas del hidrógeno y después se expone a un catalizador bifuncional del cloruro del cloruro del platino o del renio en el °C 500-525 y las presiones que se extienden a partir de 8-50 atmósferas. Bajo estas condiciones, los hidrocarburos alifáticos forman los anillos y pierden el hidrógeno para convertirse en hidrocarburos aromáticas. Los productos aromáticos de la reacción entonces son separados de la mezcla de reacción (o del reformate) por la extracción con de un número de solventes incluyendo el glicol del dietileno o el sulfolano, y el benceno entonces es separado de los otros compuestos aromáticos por la destilación. El paso de la extracción de compuestos aromáticos del reformate se diseña para producir los compuestos aromáticos con los componentes no aromáticos más bajos. " supuesto; " de BTX (Benceno-Tolueno-Xilenos); el proceso consiste en tales pasos de la extracción y de la destilación.Semejantemente a esta reducción, el UOP y el BP comercializaron un método del LPG (principalmente propano y butano) a los compuestos aromáticos.
Hydrodealkylation del tolueno
El hydrodealkylation del tolueno convierte el tolueno al benceno. En este proceso hidrógeno-intensivo, el tolueno se mezcla con hidrógeno, después se pasa sobre un cromo, el molibdeno, o el catalizador del óxido del platino en presión de atmósfera 500-600 el °C y 40-60. A veces, temperaturas más altas se utilizan en vez de un catalizador (en la condición similar de la reacción). Bajo estas condiciones, el tolueno experimenta el dealkylation según la ecuación química : C6H5CH3 dell + → H2 C6H6 + CH4
Esta reacción irreversible es acompañada por una reacción secundaria del equilibrio que produzca Bifenil (difenil del aka) en una temperatura más alta: 2 ↔ de C6H6 H2 + C12H10
Si la corriente de la materia prima contiene componentes mucho no aromáticos (encera con parafina o los naftenos), ésas se descomponen probablemente para bajar los hidrocarburos tales como metano, que aumenta la consumición del hidrógeno.
Una producción típica de la reacción excede del 95%. A veces, los xilenos y compuestos aromáticos más pesados se utilizan en lugar del tolueno, con eficacia similar.
Esto a menudo se llama " en-purpose" metodología para producir el benceno, comparado a los procesos convencionales de BTX (benceno-tolueno-xileno). El proceso del hydrodealkylation no es económicamente factible si el boquete del precio entre el benceno y el tolueno es pequeño (o el boquete es más pequeño que el cerca de 15% del precio del benceno).
Desproporción molecular del tolueno
Donde un complejo químico tiene demandas similares para el benceno y el xileno, después la desproporción molecular ( TDP ) del tolueno puede ser una alternativa atractiva al hydrodealkylation del tolueno. Por lo general 2 moléculas del tolueno se reaccionan y cambian a los grupos metílicos a partir de una molécula del tolueno a la otra, rindiendo una molécula del benceno y una molécula del xileno.Dado que demanda para el para - el xileno (P-xileno ) excede substancialmente la demanda para otros isómeros del xileno, un refinamiento del TDP procesa el llamado que TDP selectivo (STDP) puede ser utilizado. En este proceso, la corriente del xileno que sale la unidad de TDP es paraxileno del aproximadamente 90%. En algunos sistemas catalíticos actuales, incluso se disminuye el cociente de los benceno-a-xilenos (más xilenos) cuando la demanda de xilenos es más alta.
El agrietarse del vapor
El vapor que agrieta es el proceso para producir el etileno y otras olefinas de los hidrocarburos alifáticos . Dependiendo de la materia de base usada para producir las olefinas, el agrietarse del vapor puede producir un subproducto líquido benceno-rico llamado la gasolina de la pirolisis. La gasolina de la pirolisis se puede mezclar con otros hidrocarburos como añadido de la gasolina, o destilar (en proceso de BTX) para separarlo en sus componentes, incluyendo el benceno.
Aplicaciones
Aplicaciones tempranas
En los diecinueveavo y a principios de siglo 20 siglos, el benceno fue utilizado como loción de aftershave debido a su olor agradable. Antes de los años 20, el benceno fue utilizado con frecuencia como solvente industrial, especialmente para el metal de desengrase. Mientras que su toxicidad llegó a ser obvia, el benceno fue suplantado por otros solventes, especialmente tolueno (benceno metílico), que tiene características físicas similares pero no está como carcinógeno.En 1903, Luis Roselius popularizó el uso del benceno de descafeinar el café. Este descubrimiento llevado a la producción de Sanka (el " de las letras; ka" en el soporte de la marca para el kaffein del ). Este proceso fue continuado más adelante.
Como añadido de la gasolina, el benceno aumenta el grado de octano y reduce el que golpea. Por lo tanto, la gasolina contuvo a menudo el benceno del vario por ciento antes de los años 50, cuando el plomo Tetraethyl lo substituyó como el añadido antidetonante más ampliamente utilizado. Con el phaseout global de la gasolina con plomo, el benceno ha hecho una reaparición como añadido de la gasolina en algunas naciones. En el Estados Unidos, la preocupación por sus efectos sobre la salud negativos y la posibilidad del benceno que entraba en el agua subterránea han llevado a la regulación rigurosa del contenido del benceno de la gasolina, con los límites típicamente el alrededor 1%. Las especificaciones europeas de la gasolina ahora contienen el mismo límite del 1% en contenido del benceno. EPA tienen nuevas regulaciones que bajen el contenido del benceno en gasolina a 0.
Aplicaciones actuales del benceno
El benceno se utiliza hoy principalmente como intermedio para hacer otros productos químicos. Sus derivados ancho-producidos incluyen el estireno, que se utiliza para hacer los polímeros y los plásticos, el fenol para las resinas y los pegamentos (vía el cumeno ), y el ciclohexano, que se utiliza en la fabricación de nilón. Cantidades más pequeñas de benceno se utilizan para hacer algunos tipos del napalm de los explosivos de las drogas de los detergentes de los tintes de los lubricantes de los cauchos y de los pesticidasEn la investigación del laboratorio, el tolueno es de uso frecuente ahora como substituto para el benceno. Las solvente-características de los dos son similares pero el tolueno es menos tóxico y tiene una gama líquida más ancha.
El benceno se ha utilizado como herramienta de la investigación básica en una variedad de experimentos incluyendo análisis de un gas de dos dimensiones .
Utilizado en la relojería para la limpieza de espirales.
Reacciones del benceno
La substitución aromática electrofílica es un método general de derivatizar el benceno. El benceno es suficientemente el nucleofílico que experimenta la substitución por los iones o el alkílico Carbocations de Acylium para dar derivados substituidos. l
- La acilación de los Friedel-Artes es un ejemplo específico de la substitución aromática electrofílica . La reacción implica la acilación del benceno (o de muchos otros anillos aromáticos) con un cloruro del acil usar un catalizador fuerte del ácido de Lewis tales como cloruro de aluminio o cloruro del hierro que actúen como portador del halógeno.
- Como la acilación de los Friedel-Artes, la alcohilación de los Friedel-Artes implica la alcohilación del benceno (y de muchos otros anillos aromáticos) usar un haluro alkílico en presencia de un catalizador fuerte del ácido de Lewis.
Nitración : El benceno experimenta la nitración con los iones del nitronioum (NO2+) como el electrophile. Así, el benceno que se calienta en 50-55 grados Celsius, con una combinación de ácido sulfúrico y nítrico concentrado para producir el electrophile, da la nitrobencina.
El benceno es un ligand excelente en la química organometálica de metales bajos-valent. Los ejemplos importantes incluyen el Cr de los complejos del emparedado y del mitad-emparedado respectivamente (C6H6) 2 y 2.
Efectos sobre la salud
La exposición del benceno tiene efectos sobre la salud serios . Los niveles de respiración del benceno pueden dar lugar a la muerte, mientras que los niveles bajos pueden causar somnolencia, vértigos, ritmo cardíaco rápido, temblores de los dolores de cabeza, la confusión, y la inconsciencia. Los alimentos de consumición o de consumición que contienen niveles del benceno pueden causar vomitar, la irritación del estómago, vértigos, somnolencia, convulsiones, y muerte.Los efectos principales del benceno son exposición (de largo plazo) crónica con la sangre . El benceno daña la médula y puede causar una disminución de los glóbulos rojos, llevando a la anemia . Puede también causar la sangría excesiva y presionar el sistema inmune, aumentando la ocasión de la infección .
Algunas mujeres que respiraron niveles del benceno por muchos meses tenían períodos menstruales irregular y una disminución del tamaño de sus ovarios . No se sabe si la exposición del benceno afecta al feto que se convierte en mujeres embarazadas o a la fertilidad en hombres.
Los estudios animales han demostrado pesos de nacimiento bajos, la formación retrasada del hueso, y el daño de la médula cuando los animales embarazados respiraron el benceno.
El departamento de los E. de los servicios de salud y humanos (DHHS) clasifica el benceno como agente carcinógeno humano . La exposición de largo plazo a los niveles del benceno en el aire puede causar la leucemia, cáncer potencialmente fatal de los órganos blood-forming. Particularmente, la leucemia mieloide aguda o la leucemia non-lymphocytic aguda (AML y ANLL) se puede causar por el benceno.
Varias pruebas pueden determinar la exposición al benceno. Hay una prueba para el benceno de medición en la respiración; esta prueba se debe hacer poco después de la exposición. El benceno se puede también medir en la sangre; sin embargo, porque el benceno desaparece rápido de la sangre, las medidas son exactas solamente para las exposiciones recientes.
En el cuerpo, el benceno es metabolizado. Ciertos metabilitos, tales como '' transporte, transporte '' - el ácido mucónico se puede medir en la orina . Sin embargo, esta prueba debe ser hecha poco después de que la exposición y no es un indicador confiable de la exposición del benceno, puesto que los mismos metabilitos pueden estar presentes en orina de otras fuentes.
La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos ha fijado el nivel permitido máximo de benceno en agua potable en 0.005 miligramos por el litro (0. El EPA requiere que los derramamientos o los lanzamientos accidentales en el ambiente de 10 libras (4.5 kilogramos) o más de benceno se divulguen al EPA.
La Occupational Safety and Health Administration (OSHA) de los E. ha establecido un límite permitido de exposición de 0.5 porciones de benceno por millón de porciones del aire (.5 PPM) en el lugar de trabajo durante un día laborable de ocho horas, workweek de 40 horas. El límite de exposición a corto plazo para el benceno aerotransportado es 5 PPM por 15 minutos.
En historia reciente ha habido muchos ejemplos de los efectos sobre la salud dañosos del benceno y de sus derivados. El síndrome tóxico del aceite causó la inmune-supresión localizada en el Madrid en 1981 de la gente que injería el Anilide - aceite de rabina contaminado . El síndrome crónico de la fatiga también se ha correlacionado alto con la gente que come el " denatured" alimento que utiliza solventes para quitar la grasa o para contener el ácido benzoico .
Los trabajadores en las varias industrias que hacen o el benceno del uso pueden ser en peligro para ser expuesta a los niveles de este producto químico carcinógeno. Las industrias que implican el uso del benceno incluyen la industria de goma, las refinerías de petróleo, las fábricas de productos químicos, los fabricantes de zapato, y las industrias relacionadas de la gasolina. En 1987, el OSHA estimaba eso expusieron a cerca de que 237.000 trabajadores en los Estados Unidos potencialmente al benceno, y no se sabe si este número ha cambiado substancialmente desde entonces.
El agua y la contaminación del suelo son caminos importantes de la preocupación por la transmisión del contacto del benceno. solamente hay aproximadamente 100.000 diversos sitios que tienen contaminación del suelo o del agua subterránea del benceno. En 2005, el abastecimiento de agua a la ciudad Harbin en China con una población casi nueve millones de personas de, fue cortado debido a una exposición del benceno del comandante. El benceno se escapó en el río de Songhua, que suministra el agua potable a la ciudad, después de una explosión en una fábrica (CNPC) de China National Petroleum Corporation en la ciudad de Jilin el el 13 de noviembre .
En marzo de 2006, la agencia oficial de las normas alimenticias en el Gran Bretaña condujo un examen de 150 marcas de fábrica de refrescos. Encontró que cuatro contuvieron niveles del benceno sobre límites de la Organización Mundial de la Salud . Las hornadas afectadas fueron quitadas de venta. Ver el benceno en los refrescos
Oxidación biológica y actividad carcinógena
Una forma de entender los efectos carcinógenos del benceno está examinando los productos de la oxidación biológica. El benceno puro, por ejemplo, oxida en el cuerpo para producir un epóxido, el óxido del benceno, que no se excreta fácilmente y puede obrar recíprocamente con la DNA para producir mutaciones dañosas. Sin embargo, un alquilbenceno, tolueno por ejemplo, experimenta la oxidación en el cuerpo para producir el ácido benzoico. El ácido benzoico se excreta algo fácilmente del cuerpo y no obra recíprocamente dañoso con la DNA.Estas diferencias contribuyen en gran parte al hecho de que el benceno es carcinógeno mientras que no es el tolueno (en cantidades razonables).
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