Monografias.com > Química
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Benceno, líquido incoloro de olor característico y sabor a quemado, de fórmula C6H6




Enviado por felixx



    El Benceno

    Indice
    1.
    Introducción

    2.
    Estructura del
    benceno.


    4. Propiedades de esos
    hidrocarburos

    5.
    Conclusión

    6. Bibliografía

    1. Introducción
    El Tema que vamos a presentar es relacionado a los Hidrocarburos
    Aromáticos de cadena cerrada, El benceno fue descubierto
    en 1825 por el científico inglés
    Michael Faraday, su formula es C6H6, La estructura de
    la molécula del benceno es de gran importancia en química
    orgánica. El primero en formular la teoría
    de la estructura de
    anillo de resonancia descrita anteriormente fue el químico
    alemán August Kekulé Von.

    Los compuesto aromáticos comprendían
    antiguamente un pequeño grupo de
    sustancias que poseían sabor y olor aromático y se
    obtenían a la vez de los ácidos
    esenciales, de los bálsamos, resinas, etc.

    Esta designación tuvo el mismo origen que el de tantas
    otras clasificaciones empíricas basadas en las características físicas,
    químicas y organolépticas, con la diferencia de que
    un estudio profundo de estos compuesto nos llevo a la
    conclusión de que el parecido entre ellos era más
    grande de lo que parecía a simple vista. Pronto se
    descubrió que muchas sustancias inodoras y de olor
    desagradable debían clasificarse entre los compuestos
    aromáticos por ser derivados del benceno y, por
    consiguiente, las propiedades de este hidrocarburo vinieron a ser
    atributo general de los compuestos aromáticos.

    En el Tema veremos varios elementos importantes, como su
    origen, su estructura, los métodos de
    obtención, los homólogos del benceno y
    orientación de los sustituyentes en los derivados.

    Hidrocarburos Aromáticos de cadena cerrada;
    nucleicos
    Benceno, Breve historia
    El benceno fue descubierto en 1825 por el científico
    inglés
    Michael Faraday, C6H6, como uno de los componentes de un aceite
    que recogió de las tuberías del gas del
    alumbrado. Su composición era C6H6, dada con
    símbolos modernos, y tenía un punto de fusión de
    5 ° C y un punto de
    ebullición de 80 ° C.

    Hoffmann, en 1845, lo encontró en el
    alquitrán de hulla, que es todavía la fuente
    principal del benceno y sus derivados. Se observó pronto
    que el benceno se comporta como el compuesto del que derivan un
    número enorme de compuestos, que habían sido
    aislados en la naturaleza o
    habían sido preparados en el laboratorio,
    con los famosos colorantes de alquitrán.

    Una tonelada de carbón transformada en coque en
    un horno produce unos 7,6 litros de benceno. En la actualidad se
    obtienen del petróleo
    grandes cantidades de benceno, ya sea extrayéndolo
    directamente de ciertos tipos de petróleo
    en crudo o por tratamiento químico del mismo.

    La estructura de la molécula de benceno es de
    gran importancia en química
    orgánica. El primero en formular la teoría
    de la estructura de anillo de resonancia descrita anteriormente
    fue el químico alemán August Kekulé Von
    Stradonitz, en 1865. Por diversos motivos, los científicos
    del siglo XX tuvieron dificultades para asimilar esta idea, y
    desarrollaron en su lugar una descripción molecular orbital de los
    electrones orbitando por toda la molécula en vez de por
    los átomos de carbono.

    2. Estructura del
    benceno.

    El análisis y la determinación del peso
    molecular demuestran que la fórmula molecular del benceno
    es C6R6. Siendo el número de
    átomos de hidrógeno del benceno mucho menor que el
    hidrocarburo parafinico correspondiente, el hexano,
    C6R14, es de esperar que aquél
    dé reacciones de instauración. Esto ocurre, por
    ejemplo, en lás reacciones que siguen:

    a) El benceno adiciona halógenos hasta un
    máximo de seis átomos.

    b) El benceno puede hidrogenarse catalíticamente
    a ciclohexano, pudiendo adicionar seis átomos de
    hidrógeno como máximo

    Estas reacciones indican que el benceno tiene tres
    dobles enlaces. Sin embargo. demuestra que estos enlaces se
    comportan de una forma especial en comparación los
    componentes alifáticos, por ejemplo:
    El permanganato alcalino no reacciona con el benceno en
    frío, pero por ebullición prologada lo transforma
    en C02 y H20.
    En ausencia de luz Solar (y de
    preferencia en presencia de transportadores de con los
    halógenos), el benceno con los halógenos, reaccione
    de sustitución.
    Los halogenuros de hidrógeno no se adicionan al
    benceno.

    3. Los métodos de
    obtención

    Propiedades físicas
    El benceno es un liquido incoloro, de olor característico, indolubre en el agua, pero
    soluble en alcohol, el
    caucho, etc. Disuelve el yodo, el fósforo, el azufre, el
    alcanfor, las sustancias grasas, el caucho, etc. Es menos denso
    que el agua, hierve a
    80 c.

    Propiedades Químicas.
    La sustitución aromática puede seguir tres caminos;
    electrofilico, nucleofilico y de radicales libres. Las reacciones
    de sustitución aromáticas más corrientes son
    las originadas por reactivos electrofilicos. Su capacidad para
    actuar como un dador de electrones se debe a la
    polarización del núcleo Bencénico. Las
    reacciones típicas del benceno son las de
    sustitución. Los agentes de sustitución más
    frecuentemente utilizados son el cloro, bromo, ácido
    nítrico y ácido sulfúrico concentrado y
    caliente.

    Halogenación
    El cloro y el bromo dan derivados de sustitución que
    recibe el nombre de haluros de arilo.

    FE
    C6H6 + CL2 ®
    C6H5CL + HCL
    Clorobenceno

    FE
    C6H6 + Br2 ®
    C6H5Br + HBr
    Bromobenceno

    La halogenación está favorecida por la
    temperatura
    baja y algún catalizador, como el hierro o
    tricloruro de aluminio, que
    polariza al halógeno X ± para que se produzca
    enérgicamente la reacción. Los catalizadores suelen
    ser sustancias que presentan deficiencia de
    electrones.

    Sulfonación
    Cuando los hidrocarburos
    bencénicos se tratan con ácido sulfúrico
    fumante (ácido sulfúrico que contiene
    anhídrido sulfúrico) H2SO4 + SO3 se forman
    compuestos característicos que reciben el nombre de
    ácidos
    sulfónicos. En realidad, se cree que el agente activo es
    el SO3

    SO3
    C6H6 + HOSO3H ®
    C6H5SO3H + H2O
    Ácido benceno sulfónic

    Nitración
    El ácido nítrico fumante o también una
    mezcla de ácidos nítrico y sulfúricos
    (mezcla sulfonítrica), una parte de ácido
    nítrico y tres sulfúricos, produce derivados
    nitrados, por sustitución. El ácido
    sulfúrico absorbe el agua
    producida en la nitración y así se evita la
    reacción inversa:

    H2so4
    C6h6 + hono2 ®
    C6H5NO2 + H2O
    Nitro – benceno

    Combustión.
    El benceno es inflamable y arde con llama fuliginosa, propiedad
    característica de mayoría de los compuestos
    aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono.
    C6h6 +71 ¤ 2 o2 ® 6co2 + 3h2o

    Hidrogenación.
    El núcleo Bencénico, por catálisis, fija
    seis átomos de hidrógeno, formando el ciclohexano,
    manteniendo así la estructura de la cadena
    cerrada.

    Síntesis de Friedel y Crafts,
    Alquilación
    El benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia de
    Cloruro de aluminio
    anhidro como catalizador, formando homólogos.

    AlCl3
    C6H6 + CH3Cl ®
    C6H5CH3 + HCl
    Tolueno

    El ataque sobre el anillo bencénico por el ion
    CH3 electrofilico es semejante al realizado por el ion Cl en la
    halogenación.

    Síntesis de Wurtz – Fitting.
    Es una modificación de la de Wurtz de la serie grasa. Los
    homólogos del benceno pueden prepararse calentando una
    solución etérea de un halogenuro de alquilo y otro
    de arilo con sodio.
    Este método
    tiene la ventaja sobre el de Friedel – Crafts, de que se
    conoce la estructura del producto y
    puede introducirse fácilmente cadenas largas
    normales.

    Derivados del benceno, Influencia orientadora de los
    elementos que sustituyen al benceno.
    Cuando se introduce un segundo sustituyente y en un derivado del
    benceno del tipo C6H5X, la posición que ocupa Y depende
    del carácter
    electrónico del grupo X, que
    ya está presente en el núcleo. Los productos de
    la reacción pueden ser orto y para o meta disustituidos y
    eso depende de la velocidad de
    la reacción de sustitución en cada una de las tres
    posiciones.

    A continuación damos las reglas de
    orientación:

    Los grupos de la
    clase 1 (dadores de electrones) orientan la sustitución a
    las posiciones orto y para. En esta clase puede ser uno de los
    grupos que
    siguen, OH, NH2, Cl, Br, I, F, CH2CI, SH,
    C6H5, etc.

    Los grupos de la clase II (aceptores de electrones)
    orientan la sustitución a la posición meta. En esta
    clase puede ser: N02, SO3H, CN, COOH, CHO,
    etc.

    Hay un método
    sencillo de orientación para los derivados disustituidos
    que fue establecido por Körner. Frecuentemente es llamado
    método 2,3.1 de Körner. Se basa en el principio de
    que la introducción de un tercer sustituyente en
    un compuesto para da un producto
    trisustituido, en el isómero orto dos y en el meta tres.
    Körner aplicó este principio para establecer la
    orientación de los dibromobencenos isómeros:
    nitró cada uno de ellos y examinó el número
    de productos
    nitrados. El isómero que dio un solo dibromo-nitrobenceno
    es él para; el que dio dos derivados nitrados, el orto, y
    el tercero que dio tres, es el compuesto meta.

    Hidrocarburos de la serie homologa del benceno
    Los hidrocarburos tales como el tolueno, etil benceno, etc.
    tienen carácter
    alifático y aromático. El benceno es no polar lo
    mismo que el metano, siendo cero el momento dipolar de cada uno
    de los compuestos. Sin embrago, el tolueno tiene un
    pequeño momento dipolar (=0,4D) con la carga negativa
    sobre el núcleo y la positiva sobre el grupo metilo. Los
    homólogos del benceno experimentan la cloración, ya
    sea en el núcleo o en la cadena lateral, según sean
    las condiciones de la reacción.

    4. Propiedades de esos
    hidrocarburos

    Tolueno.
    El tolueno o metil benceno (C6H5 – CH3) se obtiene, como ya
    hemos dicho, por destilación de los aceites ligeros de hulla
    y en la síntesis
    de Friedel – Crafts. Se emplea en la fabricación de
    materias colorantes del radical metilo, facilita la
    sustitución.

    halogenación:
    La halogenación del núcleo aromático del
    tolueno con ayuda de un catalizador es más rápida
    que en el benceno, pues la mayor densidad electrónica en el núcleo, producido
    a por el efecto inductivo del radical metilo, facilita la
    sustitución.

    Nitración.
    Los homólogos del benceno Se nitran más
    fácilmente que éste, debido al efecto de
    activación del grupo alquilo. Cuando se nitra tolueno con
    mezcla nitrante Se origina una mezcla de orto y para
    nitrotoluenos.
    El trinitrotolueno puede prepararse en una sola operación,
    pero su fabricación se realiza generalmente pasando por
    las tres etapas.

    Sulfonación.
    La Sulfonación del tolueno, lo mismo que en la
    nitración, se produce la sustitución en orto y
    para, produciéndose más de un 95 por 100 de este
    último.

    Etilbenceno.
    Ya mencionado anteriormente, es un isómero de los xilenos
    y por oxidación con dicromato de potasio y ácido
    sulfúrico se obtiene ácido benzoico.

    O

    ½
    C6H5CH3+Cr3O7–
    + 8H ®
    C6h5C – OH + 2Cr +5H20

    El Etilbenceno y otros homólogos del benceno,
    cuando reaccionan en presencia de la luz solar, la
    sustitución se hace en la cadena lateral y no en el
    anillo. Primero se forma una mezcla de cloroetilbenceno y,
    finalmente, pentacloroetilbenceno.

    Todos ellos, como ya dijimos, se encuentran en los
    aceites ligeros del alquitrán de hulla y son
    difíciles de separar, dada la proximidad entre sus puntos
    de ebullición. Los cuatro isómeros mezclados
    constituyen el disolvente llamado xilol, empleado en trabajos
    histológicos.

    Hidrocarburos polibencénicos. Resultan de la
    asociación de dos o más anillos bencénicos,
    unión se verifica unas veces directamente, como en el
    difenilo y en el naftaleno:
    Y otras por medio de cadenas aciclicas, como en el difenilmetano,
    trifenilmetano y antraceno.
    Naftaleno. De fórmula C10H8, llamado
    también naftalina. Está constituido por dos
    núcleos bencénicos condensados. Su fórmula
    estructural es:
    Presenta dos clases de derivados monosustituidos: el de los
    carbonos 1,4,5 y 8 se denomina. a g el de
    los 2,3,6,7 se denominan b .
    Se obtiene por destilación del alquitrán de hulla:
    es un sólido blando insoluble en agua, soluble
    en alcohol y en
    éter.
    Se emplea como antiséptico o insecticida y para fabricar
    materias colorantes.

    Antraceno. De fórmula C14H10, se
    extrae de los aceites pesados del alquitrán de hulla Su
    fórmula de estructura es:
    Da tres clases de derivados monosustituidos:
    Derivados a
    ———- Posición: 1,4,5 8
    Derivados b
    ———- Posición: 2,3,6,7.
    Derivados g
    ———– Posición: 9,10.
    Es un sólido blanco, cristalino, insoluble en agua y
    soluble en éter, alcohol y benceno. Se emplea para
    fabricar materias colorantes
    Hidrocarburos Aromáticos de cadena cerrada;
    nucleicos

    5.
    Conclusión

    Como final de este trabajo tenemos que el benceno es un
    compuesto aromático, que tiene muchas
    características, el parecido entre ellos era más
    grande de lo que parecía a simple vista. Pronto se
    descubrió que muchas sustancias inodoras y de olor
    desagradable debían clasificarse entre los compuestos
    aromáticos por ser derivados del benceno y, por
    consiguiente, las propiedades de este hidrocarburo vinieron a ser
    atributo general de los compuestos aromáticos. Como
    resumen el benceno es un Hidrocarburo Aromático de cadena
    cerrada, fue descubierto en 1825 por el científico
    inglés Michael Faraday, su formula es C6H6, su estructura
    de la molécula es de gran importancia en química
    orgánica. También encontramos varios elementos
    importantes, los métodos de obtención, los
    homólogos del benceno y orientación de los
    sustituyentes en los derivados.

    6. Bibliografía
    Alcántara, Ma. Del consuelo. (1992). Química de
    hoy. McGraw – Hill Interamericana de México,
    S.A.
    Sosa, Sergio. Caracas (1999). Química2000. Hill
    Interamericana de Venezuela,
    S.A.

     

     

    Autor:

    Felix Santos

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter