苯
苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味.苯可燃,有毒,也是一种致癌物质.
化学上,苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃.它难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂.苯是一种石油化工基本原料.苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一.苯具有的环系叫苯环,是最简单的芳环.苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基,用Ph表示.因此苯也可表示为PhH.
中文名称： 苯
英文名称： benzene
CAS No.： 71-43-2
分子式： C6H6
分子量： 78.11
理化特性
主要成分： 纯品
外观与性状： 无色透明液体,有强烈芳香味.
熔点(℃)： 5.5
沸点(℃)： 80.1
相对密度(水=1)： 0.88
相对蒸气密度(空气=1)： 2.77
饱和蒸气压(kPa)： 13.33(26.1℃)
燃烧热(kJ/mol)： 3264.4
临界温度(℃)： 289.5
临界压力(MPa)： 4.92
辛醇/水分配系数的对数值： 2.15
闪点(℃)： -11
引燃温度(℃)： 560
爆炸上限%(V/V)： 8.0
爆炸下限%(V/V)： 1.2
溶解性： 不溶于水,溶于醇、醚、丙酮等多数有机溶剂.
主要用途： 用作溶剂及合成苯的衍生物、香料、染料、塑料、医药、炸药、橡胶等.
健康危害： 高浓度苯对中枢神经系统有麻醉作用,引起急性中毒；长期接触苯对造血系统有损害,引起慢性中毒.急性中毒：轻者有头痛、头晕、恶心、呕吐、轻度兴奋、步态蹒跚等酒醉状态；严重者发生昏迷、抽搐、血压下降,以致呼吸和循环衰竭.慢性中毒：主要表现有神经衰弱综合征；造血系统改变：白细胞、血小板减少,重者出现再生障碍性贫血；少数病例在慢性中毒后可发生白血病( 以急性粒细胞性为多见 ).皮肤损害有脱脂、干燥、皲裂、皮炎.可致月经量增多与经期延长.
环境危害： 对环境有危害,对水体可造成污染.
燃爆危险： 本品易燃,为致癌物.
危险特性： 易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸.与氧化剂能发生强烈反应.易产生和聚集静电,有燃烧爆炸危险.其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃.
苯(C6H6,⌬)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味.苯可燃,有毒,也是一种致癌物质.
化学上,苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃.它难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂.苯是一种石油化工基本原料.苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一.苯具有的环系叫苯环,是最简单的芳环.苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基,用Ph表示.因此苯也可表示为PhH.
目录 [隐藏]
1 发现
2 结构
3 物理性质
4 化学性质
4.1 取代反应
4.1.1 卤代反应
4.1.2 硝化反应
4.1.3 磺化反应
4.1.4 烷基化反应
4.2 加成反应
4.3 氧化反应
4.4 其他反应
5 制备
5.1 从煤焦油中提取
5.2 从石油中提取
5.2.1 催化重整
5.2.2 蒸汽裂解
5.3 芳烃分离
5.4 甲苯脱烷基化
5.4.1 甲苯催化加氢脱烷基化
5.4.2 甲苯热脱烷基化
5.5 甲苯歧化和烷基转移
5.6 其他方法
6 分析测试方法
7 安全
7.1 可燃性
8 工业用途
9 苯的异构体
10 苯的衍生物
10.1 取代苯
10.2 多环芳烃
11 参看
12 参考文献
13 外部链接
[编辑] 发现
凯库勒的摆动双键苯最早是在18世纪初研究将煤气作为照明用气时合成出来的.1803年-1819年G. T. Accum采用同样方法制出了许多产品,其中一些样品用现代的分析方法检测出有少量的苯.然而,一般认为苯是在1825年由麦可·法拉第发现的.他从鱼油等类似物质的热裂解产品中分离出了较高纯度的苯,称之为“氢的重碳化物”（Bicarburet of hydrogen）.并且测定了苯的一些物理性质和它的化学组成,阐述了苯分子的碳氢比.
1833年,Milscherlich确定了苯分子中6个碳和6个氢原子的经验式（C6H6）.弗里德里希·凯库勒于1865年提出了苯环单、双键交替排列、无限共轭的结构,即现在所谓“凯库勒式”.又对这一结构作出解释说环中双键位置不是固定的,可以迅速移动,所以造成6个碳等价.他通过对苯的一氯代物、二氯代物种类的研究,发现苯是环形结构,每个碳连接一个氢.也有人提出了其他的设想：
詹姆斯·杜瓦则归纳出不同结构；以其命名的杜瓦苯现已被证实是与苯不同的另外一种物质,可由苯经光照得到.
1845年德国化学家霍夫曼从煤焦油的轻馏分中发现了苯,他的学生C. Mansfield随后进行了加工提纯.后来他又发明了结晶法精制苯.他还进行工业应用的研究,开创了苯的加工利用途径.大约从1865年起开始了苯的工业生产.最初是从煤焦油中回收.随着它的用途的扩大,产量不断上升,到1930年已经成为世界十大吨位产品之一.
[编辑] 结构
苯具有的苯环结构导致它有特殊的芳香性.苯环是最简单的芳环,由六个碳原子构成一个六元环,每个碳原子接一个基团,苯的6个基团都是氢原子.
6个p轨道形成离域大∏键的电子云碳数为4n+2(n是自然数),且具有单、双键交替排列结构的环烯烃称为轮烯,苯就是[6]-轮烯.
苯分子是平面分子,12个原子处于同一平面上,6个碳和6个氢是均等的,C-H键长为1.08Å,C-C键长为1.40Å,此数值介于单双键长之间.分子中所有键角均为120°,说明碳原子都采取sp2混成.这样每个碳原子还剩余一个p轨道垂直于分子平面,每个轨道上有一个电子.于是6个轨道重叠形成离域大∏键,现在认为这是苯环非常稳定的原因,也直接导致了苯环的芳香性.
[编辑] 物理性质
苯的沸点为80.1℃,熔点为5.5℃,在常温下是一种无色、有芳香气味的透明液体,易挥发.苯比水密度低,密度为0.88g/ml,但其分子质量比水重,.苯难溶于水,1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强.
苯能与水生成恒沸物,沸点为69.25℃,含苯91.2％.因此,在有水生成的反应中常加苯蒸馏,以将水带出.
在10-1500mmHg之间的饱和蒸气压可以根据安托万方程（antoine）计算：
其中：P 单位为 mmHg, t 单位为 ℃, A = 6.91210, B = 1214.645, C = 221.205
[编辑] 化学性质
苯参加的化学反应大致有3种：一种是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应；一种是发生在C-C双键上的加成反应；一种是苯环的断裂.
[编辑] 取代反应
主条目：亲电芳香取代反应
苯环上的氢原子在一定条件下可以被卤素、硝基、磺酸基、烃基等取代,生成相应的衍生物.由于取代基的不同以及氢原子位置的不同、数量不同,可以生成不同数量和结构的同分异构体.
苯环的电子云密度较大,所以发生在苯环上的取代反应大都是亲电取代反应.亲电取代反应是芳环有代表性的反应.苯的取代物在进行亲电取代时,第二个取代基的位置与原先取代基的种类有关.
[编辑] 卤代反应
苯的卤代反应的通式可以写成：
反应过程中,卤素分子在苯和催化剂的共同作用下异裂,X+进攻苯环,X-与催化剂结合.
以溴为例：反应需要加入铁粉,铁在溴作用下先生成三溴化铁.
在工业上,卤代苯中以氯和溴的取代物最为重要.
[编辑] 硝化反应
苯和硝酸在浓硫酸作催化剂的条件下可生成硝基苯：
硝化反应是一个强烈的放热反应,很容易生成一取代物,但是进一步反应速度较慢.
[编辑] 磺化反应
用浓硫酸或者发烟硫酸在较高温度下可以将苯磺化成苯磺酸.
苯环上引入一个磺酸基后反应能力下降,不易进一步磺化,需要更高的温度才能引入第二、第三个磺酸基.这说明硝基、磺酸基都是钝化基团,即妨碍再次亲电取代进行的基团.
[编辑] 烷基化反应
在AlCl3催化下苯环上的氢原子可以被烷基(烯烃)取代生成烷基苯,这种反应称为烷基化反应,又称为傅-克烷基化反应.例如与乙烯烷基化生成乙苯：
在反应过程中,R基可能会发生重排：如1-氯丙烷与苯反应生成异丙苯,这是由于自由基总是趋向稳定的构型.
[编辑] 加成反应
苯环虽然很稳定,但是在一定条件下也能够发生双键的加成反应.通常经过催化加氢,镍作催化剂,苯可以生成环己烷.
此外由苯生成六氯环己烷（六六六）的反应可以在紫外线照射的条件下,由苯和氯气加成而得.
[编辑] 氧化反应
苯和其他的烃一样,都能燃烧.当氧气充足时,产物为二氧化碳和水.
但是在一般条件下,苯不能被强氧化剂所氧化.但是在氧化钼等催化剂存在下,与空气中的氧反应,苯可以选择性的氧化成顺丁烯二酸酐.这是屈指可数的几种能破坏苯的六元碳环系的反应之一.（马来酸酐是五元杂环.）
这是一个强烈的放热反应.
[编辑] 其他反应
苯在高温下,用铁、铜、镍做催化剂,可以发生缩合反应生成联苯.和甲醛及次氯酸在氯化锌存在下可生成氯甲基苯.和乙基钠等烷基金属化物反应可生成苯基金属化物.在四氢呋喃中氯苯或溴苯和镁反应可生成苯基格林尼亚试剂.
