Różne

Co to jest benzen i dlaczego jest tak przydatny?

Co to jest benzen i dlaczego jest tak przydatny?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Benzen został po raz pierwszy wyizolowany przez Michaela Faradaya podczas badania gazów oświetlających i jest to jedna z najważniejszych substancji chemicznych dla wielu gałęzi przemysłu na całym świecie. Ale dlaczego?

Tutaj badamy strukturę chemiczną i właściwości tej „cudownej substancji chemicznej” i odkrywamy kilka interesujących faktów na jej temat.

POWIĄZANE: CO SIĘ STAŁO, JEŚLI ŚWIAT SIEBIE Z ROPY?

Co to jest benzen?

Benzen, cząsteczka o budowie chemicznej C.6H.6, ma masę molową nieco ponad78 gramów / mol. W temperaturze pokojowej benzen zwykle występuje w stanie ciekłym. Jest bezbarwny i ma bardzo charakterystyczny zapach podobny do benzyny.

Benzen jest rozpuszczalny w wodzie i ma temperaturę topnienia 5,33 stopnia Celsjusza. Ma również temperaturę wrzenia 80,1 stopnia Celsjusza.

Benzen jest również wysoce łatwopalny. Ta substancja chemiczna jest rakotwórcza i zwykle jest stosowana jako dodatek do benzyny, tworzyw sztucznych, kauczuków syntetycznych, barwników i rozpuszczalników przemysłowych.

Jest również związkiem macierzystym wielu innych związków aromatycznych.

Ale jego najciekawszą cechą jest charakterystyczna sześciokątna, podobna do pierścienia struktura sześciu atomów węgla z powiązanymi wiązaniami wodorowymi w regularnych odstępach. Ta struktura pomaga uczynić cząsteczkę niezwykle stabilną.

Jest również technicznie określany jako związek aromatyczny, który jest płaskimi (planarnymi) pierścieniami atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi.

Benzen zawiera zdelokalizowane chmury elektronów pi zamiast dyskretnych naprzemiennych wiązań pojedynczych i podwójnych. Sześć elektronów pi zajmuje obszar powyżej i poniżej płaszczyzny pierścienia. Każdy elektron jest wspólny dla wszystkich sześciu atomów węgla, co maksymalizuje siłę przyciągania między jądrem (dodatnim) a elektronami (ujemnym).

Wiązania podwójne (C = C) są generalnie krótsze niż wiązania pojedyncze węgiel-węgiel. Jednak wszystkie sześć wiązań węgiel-węgiel ma tę samą długość w benzenie, która jest pośrednia między wiązaniem pojedynczym a wiązaniem podwójnym.

W cyklicznej cząsteczce z trzema naprzemiennymi wiązaniami podwójnymi, długość wiązania pojedynczego wiązania będzie wynosić 154 pikometry, a wiązanie podwójne byłoby 134 pikometry. Dyfrakcja rentgenowska benzenu wykazała, że ​​tak nie jest. W rzeczywistości każde wiązanie ma mniej więcej długość 140 pikometrów (0,14 nm) - który jest pośredni między długościami wiązań C-C i C = C.

„Sam benzen ma kształt molekularny planarny trójkątny, co oznacza, że ​​cząsteczka istnieje w kształcie trójkąta na jednej płaszczyźnie w przestrzeni”, według benzeneproject.weebly.com.

Jak odkryto strukturę benzenu?

Benzen sam w sobie został po raz pierwszy wyizolowany przez brytyjskiego naukowca Michaela Faradaya w 1825 r. Podczas badania gazów oświetlających. Po raz pierwszy został sztucznie stworzony przez niemieckiego naukowca Eilhardta Mitscherlicha w 1833 roku.

Zrobił to przez ogrzewanie kwasu benzoesowego z wapnem. Benzen został po raz pierwszy wyizolowany ze smoły węglowej przez innego niemieckiego naukowca, A. von Hoffmana, w 1845 roku.

Rozszyfrowanie faktycznej struktury zajmie trochę więcej czasu.

„Niemieccy chemicy Joseph Loschmidt (w 1861 r.) I August Kekule von Stradonitz (w 1866 r.) Niezależnie zaproponowali cykliczny układ sześciu atomów węgla z naprzemiennymi pojedynczymi i podwójnymi wiązaniami. Kekule następnie zmodyfikował swój wzór strukturalny do takiego, w którym oscylacja podwójnych wiązań dała dwa równoważne struktury w szybkiej równowadze.

W 1931 roku amerykański chemik Linus Pauling zasugerował, że benzen ma jedną strukturę, która jest hybrydą rezonansową dwóch struktur Kekule ”, stwierdza Encyclopedia Britannica.

Jak powstaje benzen?

Benzen, którego ludzie używają lub z którym mają kontakt, został stworzony sztucznie. Tradycyjne metody polegały na destylacji lekkiego oleju produkowanego przy produkcji koksu.

Obecnie większość benzenu powstaje w wyniku reformingu katalitycznego nafty lub krakingu parowego ciekłej ropy naftowej oraz hydrodealkilacji (HDA) toluenu i dysproporcjonowania toluenu (TDP).

„W Europie benzen uzyskuje się głównie z benzyny pirolitycznej, która jest wytwarzana w procesie krakingu parowego benzyny ciężkiej, oleju napędowego lub kondensatów w celu wytworzenia olefin. [Liczba] wytwarzanych aromatów można zwiększyć, stosując cięższe surowce (surowce niejadalne).

W Stanach Zjednoczonych głównym źródłem benzenu jest reforming katalityczny. Benzyna jest mieszana z wodorem i wprowadzana do reaktora zawierającego katalizator i pracującego przy temp 425-530oC i 7-35 barów. Frakcja bogata w aromat jest oddzielana od reformatu ”, według icis.com.

W obu przypadkach każdy powstający benzen należy odzyskać z powstałych produktów aromatycznych. „Metody obejmują ekstrakcję rozpuszczalnikiem, destylację ekstrakcyjną lub azeotropową, adsorpcję ciała stałego za pomocą sit molekularnych i krystalizację”, zauważa icis.com.

„Rosnące źródło benzenu wynika z selektywnej dysproporcjonowania toluenu, w którym benzen jest współtworzony w procesie wytwarzania strumienia ksylenów bogatych w paraksylen. Źródłem rosnącej ilości benzyny jest również coraz surowsze przepisy dotyczące benzyny, które ograniczają zawartość benzenu / związków aromatycznych w benzynie”, stwierdza icis.com.

Jeszcze inną metodą otrzymywania benzenu jest wspomniana wcześniej hydrodealkilacja toluenu. Wykorzystuje to procesy katalityczne lub termiczne.

Tego typu instalacje HDA są zwykle używane do utrzymania równowagi dostaw benzenu, gdy inne źródła są wyczerpane.

Opracowano również nowszy proces o nazwie Cyclar. Proces ten przekształca butany i propan w związki aromatyczne i został opracowany przez BP i UOP. Do tej pory tylko jeden zakład w Arabii Saudyjskiej został zbudowany przy użyciu nowej technologii.

Benzen może w rzeczywistości powstawać naturalnie i może być produktem ubocznym procesów takich jak pożary i erupcje wulkanów. Jest również częstym składnikiem dymu papierosowego.

Niewielkie ilości benzenu można pozbyć się na różne sposoby, ale zwykle wiąże się to z wymieszaniem go z piaskiem lub brudem w celu bezpiecznej i czystej utylizacji. Inne metody obejmują spalanie.

W przypadku usuwania dużych ilości benzen ma tendencję do rozpylania w dużej komorze spalania. Atomizacja to proces przekształcania większych cząsteczek w ich składowe części atomowe. Dzięki temu utylizacja jest łatwiejsza i bezpieczniejsza.

Kilka ciekawszych faktów na temat benzenu

Omówiliśmy już kilka interesujących faktów na temat benzenu powyżej, ale oto kilka więcej:

1. W 1903 roku niemiecki handlarz kawą Ludwig Roselius użył benzenu do odkofeinowania kawy. Odkąd dowiedzieliśmy się, że benzen jest rakotwórczy, na szczęście nie ma już takiego zastosowania dla benzenu.

2. Pod koniec XIX i na początku XX wieku benzen był faktycznie używany jako składnik wody po goleniu ze względu na jego aromat. Jednak podobnie jak odkofeinowanie kawy nie jest już używane do tego celu.

3. Benzen ma wiele zastosowań w swojej czystej postaci, ale już ponad 80% wyprodukowanego benzenu jest wykorzystywane do produkcji innych chemikaliów. Spośród nich zdecydowana większość to etylobenzen, kumen, cykloheksan, nitrobenzen i alkilobenzen.

4. Benzen to jedna z najczęściej używanych chemikaliów na świecie. W Stanach Zjednoczonych plasuje się w pierwszej dwudziestce chemikaliów produkowanych pod względem ilości.

5. Ponieważ benzen jest zwykle produktem ubocznym różnych cykli spalania, za każdym razem, gdy wychodzisz na zewnątrz, jesteś narażony na jego niewielką ilość. Źródła obejmują dym papierosowy, stacje benzynowe, spaliny samochodowe i inne emisje przemysłowe.

6. Wiele produktów w Twoim domu zawiera w pewnym stopniu benzen. W klejach, farbach, woskach do mebli i detergentach występuje często benzen.

7. Poważne narażenie na benzen może uniemożliwić prawidłowe działanie komórek. Może na przykład spowodować, że szpik kostny przestanie wytwarzać wystarczającą ilość czerwonych krwinek.

8. Benzen łatwo odparowuje w temperaturze pokojowej. Jego postać pary jest również cięższa od powietrza, dlatego ma tendencję do gromadzenia się w nisko położonych obszarach.

9. Chociaż benzen jest rozpuszczalny w wodzie, jest mniej gęsty i ma tendencję do tworzenia warstwy na powierzchni wody.

10. Bardzo niskie poziomy benzenu wykryto w artykułach spożywczych, takich jak owoce, warzywa, orzechy, nabiał, jaja i ryby. Jednak wydaje się to być całkiem bezpieczne. Nieco wyższe poziomy stwierdzono w niektórych przetworzonych produktach spożywczych.

11. Długotrwała ekspozycja na benzen może prowadzić do nowotworów krwiopochodnych, takich jak białaczka. Może dostać się do organizmu poprzez bezpośrednie wchłanianie przez skórę, poprzez inhalację lub spożycie.


Obejrzyj wideo: Darmowe Korepetycje z Chemii: Węglowodory aromatyczne, jednofunkcyjne pochodne zawierające tlen (Może 2022).