Бензол – це органічна речовина з хімічною формулою C6H6. Перший представник гомологічного ряду ароматичних вуглеводнів. Він є прозорою рідиною з характерним солодкуватим запахом.
Синоніми: бензен, феніловий водень.
Фізичні властивості бензолу
- Температура плавлення: -95.3 °C
- Температура кипіння: 80.1 °C
- Густина: 0.876 g/cm3
- Розчинність: Бензол нерозчинний у воді, але розчинний у багатьох органічних розчинниках, таких як етанол, етер і хлороформ.
Хімічні властивості бензолу
Бензол має також важливі хімічні властивості. Деякі з найпоширеніших хімічних реакцій, пов’язаних з бензолом, включають:
- Електрофільне заміщення: Бензол може піддаватись електрофільному заміщенню, при якому електрофільна група атакує на ароматичне кільце бензолу. Це призводить до заміщення одного атома водню у кільці на нову функціональну групу. Наприклад, нітрування бензолу призводить до утворення нітробензолу.
- Адіція: Бензол може піддаватись адіції з деякими хімічними реагентами, такими як хлор та бром. Це призводить до утворення хлорбензолу або бромбензолу.
- Окиснення: Бензол може піддаватись окисненню з використанням сильних окисників, таких як калій хромат або перманганат калію. Це призводить до утворення бензойної кислоти.
- Ароматична субституція: Бензол може піддаватись ароматичній субституції, при якій група заміщує одну атомну водню у кільці, зберігаючи ароматичну структуру бензолу. Це дає можливість введення різних функціональних груп до молекули бензолу.
Історія
Історія бензолу починається в XIX столітті. Ось основні події, пов’язані з відкриттям і розвитком бензолу:
- 1825 рік: Англійський хімік Майкл Фарадей вперше виділив бензол з конденсату світильного газу, одержуваного коксуванням вугілля.
- 1834 рік: Ейльберт Вунгер, німецький хімік, визначив емпіричну формулу бензолу як C6H6.
- 1845 рік: Американський хімік Аугуст Вохлер розробив метод отримання бензолу шляхом перегонки нафтової смоли.
- 1865 рік: Фрідрих Кекуле, німецький хімік, сформулював структурну формулу бензолу як шестикутникове кільце зі змінними одинарними і подвійними зв’язками між атомами вуглецю.
- 1870 рік: Кекуле представив теорію ароматичності, в основі якої лежить кільцева структура бензолу і подвійні зв’язки між атомами вуглецю.
Пізніше, у XX столітті, було зроблено багато досліджень і вдосконалень у виробництві, властивостях та застосуванні бензолу. Бензол став ключовою сировиною для хімічної промисловості, а його властивості та реактивність були детально вивчені. На сьогоднішній день бензен є важливою хімічною речовиною, використовуваною в різних галузях промисловості, хімії та медицини.
Виробництво бензолу
Бензол виробляють головним чином у результаті перегонки нафти або коксового газу.
Основні методи виробництва бензолу включають наступні процеси:
- Перегонка нафти: Бензол може бути виділений під час фракційної перегонки нафти. У процесі дистиляції нафта розділяється на різні фракції за допомогою різних температур кипіння. Бензол має низьку температуру кипіння, тому він може бути зібраний як окрема фракція.
- Коксовий газ: Бензол також може бути одержаний у результаті перегонки коксового газу, який утворюється під час виробництва коксу з вугілля. Коксовий газ містить багато вуглеводнів, включаючи бензол. Його можна виділити шляхом фракційної перегонки або інших методів очищення.
- Каталітична реформінг: Бензол може бути вироблений шляхом каталітичної реформінгу, який використовується для перетворення важких нафтових фракцій на легші та більш цінні речовини. У процесі реформінгу використовуються спеціальні каталізатори для зміни хімічної структури молекул, що призводить до утворення бензолу.
Після отримання бензолу він може бути підданий подальшій очистці та ректифікації для видалення домішок та отримання чистого продукту. Очищений бензен може бути використаний в різних галузях, як описано раніше, або як сировина для синтезу інших хімічних сполук.
Токсичність бензолу
Бензол є токсичною речовиною і має потенційно небезпечний вплив на здоров’я людини.
Основні проблеми пов’язані з токсичністю бензолу включають:
- Карциногенність: Бензол визнаний Міжнародною агентурою з дослідження раку (МАДР) як канцероген для людей. Інгаляція або довготривала експозиція до бензолу можуть збільшити ризик виникнення лейкемії (рак крові), зокрема лейкемії нерозрізненого клітинного типу.
- Токсичність для крові: Бензол може впливати на кровотворну систему, знижуючи кількість червоних кров’яних клітин і гемоглобіну. Це може призвести до анемії і зниження здатності крові транспортувати кисень.
- Нейротоксичність: Високі рівні бензолу можуть мати негативний вплив на нервову систему. Це може проявлятися у втраті координації, погіршенні пам’яті, розладах настрою та інших неврологічних симптомах.
- Ірритація шкіри та слизових оболонок: Бензол може бути подразливим для шкіри, очей та дихальних шляхів. Контакт з бензолом може спричиняти подразнення, сухість, почервоніння та свербіж.
Враховуючи його токсичні властивості, необхідно вживати заходів безпеки при роботі з бензолом. Виробники та робітники, які експонуються до бензолу, повинні дотримуватися встановлених норм безпеки, включаючи використання захисного обладнання, адекватну вентиляцію приміщень і мінімізацію контакту з цією речовиною.
Застосування бензолу
Бензол має широке застосування в різних галузях, включаючи:
- Виробництво хімічних сполук: Бензол є важливою сировиною для виробництва різноманітних хімічних сполук, таких як стирол, фенол, кумол, нафталін та інші. Ці сполуки використовуються виробництвом пластмас, підошв, синтетичних волокон, пестицидів, ліків та інших хімічних продуктів.
- Паливо: Бензол може бути використаний як складова частина палива, зокрема високооктанового бензину. Він додається до палива для покращення його октанового числа, що покращує властивості згоряння і забезпечує більш ефективну роботу двигуна.
- Розчинник: Бензен має добрі розчинні властивості і використовується як розчинник у різних галузях, таких як фармацевтика, фарби, лаки, клеї, друкарська промисловість та інші. Він використовується для розчинення речовин, які не розчиняються у воді, і використовується як розчинник у різних процесах.
- Виробництво гуми: Бензол використовується виробниками гуми для виробництва синтетичної гуми. Він входить до складу каучуку, який використовується для виготовлення шин, прокладок, ущільнювачів та інших гумових виробів.
- Виробництво фармацевтичних препаратів: Бензол використовується як реагент або розчинник у виробництві фармацевтичних препаратів. Він може бути використаний для синтезу різних активних сполук.