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As propriedades químicas e a massa molar do benzeno

A massa molar da matéria é a razão entre a massa da substância e o número de moles da substância. A massa molar de cada composto químico pode ser determinada por experimentos específicos que visam a determinação da densidade de seus vapores e / ou outras técnicas experimentais específicas. Contudo, a massa molar de cada composto químico existente ou mesmo hipotético pode ser determinada examinando a sua estrutura molecular. Portanto, a massa molar de moléculas complexas pode ser determinada pela soma das massas molares de seus elementos constituintes. No nosso caso, esse processo é bem fácil. De acordo com a estrutura molecular do benzeno, contém seis átomos de carbono e seis átomos de hidrogênio. A massa molar do carbono é 12 g / mol e a massa molar do hidrogênio é 1 g / mol. Assim, temos que multiplicar o número de átomos de cada elemento pela sua massa e somar os números resultantes. De acordo com nossos cálculos, a massa molar de benzeno é de 78 g / mol. Naturalmente, diversas referências químicas altamente especializadas nos fornecem um valor mais preciso da massa molar do benzeno - 78,11 g / mol. No entanto, em cálculos comuns que não exigem precisão extremamente alta nos resultados, podemos usar um valor aproximado com o intuito de simplificar nossos cálculos.

Benzeno: as principais propriedades químicas e físicas

O benzeno (C6H6, PhH) é um composto químico orgânico. Sob condições padrão (T = 25 0C (298 K) e P = 101,3 kPa) é um líquido incolor com um cheiro doce específico. Na verdade, o benzeno pertence à série de compostos orgânicos que são amplamente conhecidos fora do círculo restrito de especialistas, porque sua estrutura é um dos melhores modelos para aqueles que começam a estudar química orgânica. O benzeno é o hidrocarboneto aromático mais simples. Portanto, não é de admirar que todos os estudantes que estão aprendendo química orgânica e estereoquímica iniciem seus estudos com o estudo das propriedades e da estrutura desse composto químico. Além disso, um dos métodos de estudo mais populares e eficazes entre a parte de leão dos pedagogos é dar aos graduandos um objetivo de escrever um ensaio de 500 palavras sobre propriedades químicas e físicas específicas do benzeno, métodos de produção industrial e / ou diferentes aspectos de seu uso na indústria. Hoje em dia, o benzeno é amplamente utilizado como parte da gasolina. É também a matéria-prima para a produção de várias drogas, uma grande variedade de plásticos modernos, borracha sintética e corantes. Embora o benzeno seja parte do petróleo bruto. No entanto, para uso industrial, é sintetizado a partir de outros componentes. O benzeno também se refere à série de compostos químicos que são tóxicos e cancerígenos. Os estudantes devem cumprir com o alto nível de segurança pessoal e pública ao trabalhar com esta substância. Assim, não é usado para trabalho de laboratório em escolas e faculdades. Para mostrar todas as precauções de segurança do trabalho com o benzeno, os professores geralmente dão aos alunos algumas tarefas específicas, como a composição de ensaios narrativos sobre esse problema.

O benzeno é um líquido incolor com um odor pungente. Seu ponto de fusão é de 5,5 ° C (278,8 K) e seu ponto de ebulição é de 80,1 ° C (353,25 K). A densidade do benzeno é de 0,879 g / cm e sup3; (sob as condições padrão). Assim como outros hidrocarbonetos insaturados diferentes, o benzeno queima a chama fortemente esfumaçada. De fato, o benzeno não é apenas tóxico, mas também explosivo. Pode formar misturas explosivas com o ar. O benzeno também se mistura bem com éter, gasolina e outros solventes orgânicos. Sua solubilidade em água é de 1,79 g / l (a 25 ° C). Além disso, deve-se notar que forma com água um azeotropo com um ponto de ebulição de 69,25 ° C (91% benzeno). A massa molar do benzeno é 78,1 g / mol.

Este composto químico não é altamente reativo. No entanto, o benzeno demonstra uma gama específica de reações químicas devido à sua estrutura química. De fato, a classe mais típica de reações do benzeno é uma reação de substituição. O benzeno reage com alcenos, cloroalcanos, halogênios, ácidos nítrico e sulfúrico. Este fato pode ser facilmente explicado pelo estudo de sua estrutura espacial específica. Seis átomos de carbono formam um anel, que pode ser considerado como uma estrutura altamente estável. Obviamente, é um objetivo muito mais difícil quebrar ligações químicas entre átomos de carbono do que substituir átomos de hidrogênio que estão localizados fora do anel de carbono. É claro que, sob algumas condições específicas, podemos facilmente destruir essa estrutura, mas geralmente vários tipos de reações com o benzeno que levam à ruptura do anel de benzeno são mantidas em condições adversas (alta temperatura e / ou pressão extremamente alta).

A produção industrial e uso de benzeno: as principais esferas de uso

Atualmente, uma parte significativa do benzeno produzido é amplamente utilizada para a síntese de outros compostos orgânicos. Aqui está um registro conciso desses produtos, juntamente com uma porcentagem aproximada de benzeno que é gasto em cada caso individual:

  • Cerca de 50% do benzeno é convertido em etilbenzeno (alquilação de benzeno com etileno).
  • Cerca de 25% do benzeno é convertido em cumeno (alquilação de benzeno com propileno).
  • Cerca de 10-15% do benzeno é hidrogenado para produzir ciclohexano.
  • Cerca de 10% de benzeno é usado durante a produção de nitrobenzeno.
  • Cerca de 2-3% do benzeno é convertido em diferentes alquilbenzenos lineares.
  • Cerca de 1% do benzeno é usado na síntese de clorobenzeno.

Além disso, as quantidades significativamente menores de benzeno são usadas na síntese de diferentes compostos orgânicos que não são tão amplamente utilizados em várias esferas da indústria química contemporânea. O benzeno também pode ser usado como solvente (ocasionalmente ou em casos extremos específicos, devido à alta toxicidade deste composto). Além disso, o benzeno é uma parte da gasolina. Em 1920 - 1930, o benzeno foi adicionado na nafta para aumentar seu índice de octano, mas até a década de 1940, tais misturas não competiam com a gasolina de alta octanagem. Devido à alta toxicidade do benzeno, seu conteúdo no combustível é limitado a 1% de acordo com padrões modernos de segurança e diferentes padrões modernos de conservação da natureza. É claro que as estatísticas acima são insuficientes para uma pesquisa acadêmica séria e escrupulosa, como escrever um ensaio de comparação e contraste sobre todos os métodos modernos de uso desse composto interessante e industrialmente significativo como o benzeno na indústria química contemporânea, mas é o suficiente para demonstrar as principais esferas de seu uso.

Efeitos biológicos do benzeno: precauções e possíveis efeitos fisiológicos

Na inalação a longo prazo de envenenamento por vapores de benzeno não ocorre imediatamente. Por este meio, até recentemente, as instruções de trabalho com benzeno não eram particularmente reguladas. É claro que esta situação mudou e hoje em dia todos os trabalhadores e cientistas que estão envolvidos de perto com o benzeno estão cientes de todos os possíveis efeitos. Altas doses de benzeno podem causar náusea e tontura, e em alguns casos graves, o envenenamento pode ser fatal. O primeiro sinal de envenenamento por benzeno é, muitas vezes, euforia. Também deve ser notado que, devido à baixa massa molar de benzeno, os vapores de benzeno podem ser absorvidos através da pele intacta e que o benzeno em sua forma líquida irrita significativamente a pele. Se o corpo humano é submetido a exposição prolongada de benzeno em pequenas quantidades, as consequências podem ser muito graves, prolongadas e, infelizmente, permanentes. O benzeno é um potente carcinogênico. Diferentes pesquisas científicas demonstram a conexão estrita e óbvia entre o envenenamento por benzeno e o surgimento de várias doenças cancerígenas, como doença da medula óssea, leucemia aguda (mielógena, linfoblástica), leucemia mielóide crônica, síndrome mielodisplásica etc. Além disso, o benzeno pode causar vários efeitos intoxicantes em humanos e até mesmo levar a dependência grave. O envenenamento crônico do benzeno também leva a sérias conseqüências. Em casos graves, geralmente são observadas dores de cabeça, fadiga extrema, falta de ar, tontura, fraqueza, nervosismo, sonolência ou insônia, indigestão, náusea, às vezes vômitos, falta de apetite, aumento da micção, menstruação; muitas vezes pode-se observar sangramento persistente das membranas mucosas da boca e um nariz que dura horas e até dias. Além disso, pode-se observar sangue nas fezes e / ou sangramento uterino. Em tais casos, o prognóstico é sempre sério. Atualmente, existe um grande número de diferentes exemplos de estudos de casos que são dedicados a este tópico de toxicologia moderna, no qual é possível encontrar informações completas sobre casos graves de intoxicação por benzeno. Por exemplo, em casos raros, a morte pode ser causada por várias infecções secundárias: inflamação gangrenosa do periósteo e necrose da mandíbula, inflamação ulcerativa grave das gengivas, sepse geral com endometrite séptica.

História do estudo do benzeno: uma breve referência histórica

Pela primeira vez a mistura de benzeno, resultante da destilação do alcatrão, foi descrita pelo químico alemão Johann Glauber em seu livro. Furni novi philosophici que foi publicado pela primeira vez em 1651. Obviamente, essa era apenas uma simples descrição da substância específica desconhecida. Naquela época, os químicos não faziam ideia da estrutura química única dos compostos orgânicos, suas massas molares e moleculares. Assim, Johann Glauber não determinou a massa molar do benzeno, seu ponto de ebulição ou densidade. No entanto, ele foi o primeiro cientista que descreveu precisamente as principais propriedades físicas do benzeno. O benzeno como substância individual foi descrito por Michael Faraday, que isolou essa substância em 1825 a partir de um condensado de gás de carvão, produzido por carvão metalúrgico. Logo, em 1833, Eilhard Mitscherlich (um famoso físico e químico alemão) recebeu um benzeno durante a destilação seca do sal de cálcio do ácido benzóico. Na verdade, esta é a razão pela qual a substância resultante foi chamada de benzeno. No entanto, o principal interesse dos químicos não são as propriedades químicas do benzeno, como o ponto de fusão da estrutura, a massa molar do benzeno ou seu índice de refração, que é, em princípio, bastante comum, mas sua estrutura química única. Na década de 1860, era amplamente conhecido pela parte de leão dos cientistas que estavam envolvidos na evolução e desenvolvimento da química orgânica, que a proporção de átomos de carbono e átomos de hidrogênio na molécula é semelhante à do acetileno benzeno. Por outro lado, foi determinado que sua fórmula empírica é CnHn. Um grande número de químicos famosos e talentosos, como James Dewar, estudou esse problema. Pode-se encontrar facilmente um grande número de diferentes resenhas de livros na literatura científica da época, que foram dedicados ao mistério da estrutura do benzeno. Na verdade, esse enigma químico foi desvendado por August Kekul & eacute ;, que em 1865 conseguiu oferecer a fórmula cíclica correta desse composto. A preparação industrial de benzeno a partir de acetileno é geralmente associada a Marceline Berthelot, cujos trabalhos foram iniciados em 1851. No entanto, o método de Berthelot não permite a obtenção de benzeno puro. O resultado da reação é sempre uma mistura complexa de diferentes compostos orgânicos. De fato, somente em 1948, foi descoberto um catalisador adequado - o níquel, que é usado para reduzir a temperatura da reação.

Hoje em dia, existem várias maneiras fundamentalmente diferentes de produção de benzeno. O primeiro método é cozinhar carvão. Este processo foi o primeiro historicamente e serviu como uma importante fonte de benzeno até a Segunda Guerra Mundial. Atualmente, a fração de benzeno obtida por esse método é inferior a 10%. Atualmente, o método de reforma catalítica das frações de gasolina do petróleo é a principal fonte de benzeno nos EUA. No entanto, o método mais popular de produção de benzeno é a pirólise das frações de gasolina e petróleo. Atualmente, até 50% de benzeno é produzido por essa técnica. Além disso, esse método nos permite receber tolueno e xilenos junto com o benzeno.

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