Benzen | |||
---|---|---|---|
| |||
Všeobecné | |||
Systematický název |
benzen | ||
Zkratky | PhH | ||
Tradiční jména |
fen ( Laurent , 1837), fenyl vodík, benzen |
||
Chem. vzorec | C6H6 _ _ _ | ||
Krysa. vzorec | C6H6 _ _ _ | ||
Fyzikální vlastnosti | |||
Stát | kapalina | ||
Molární hmotnost | 78,11 g/ mol | ||
Hustota | 0,8786 g/cm³ | ||
Dynamická viskozita | 0,0652 Pa s | ||
Ionizační energie | 9,24 ± 0,01 eV | ||
Tepelné vlastnosti | |||
Teplota | |||
• tání | 5,5 °C | ||
• vroucí | 80,1 °C | ||
• bliká | -11 °C | ||
• samovznícení | 562 °C | ||
Meze výbušnosti | 1,2 ± 0,1 obj. % | ||
Entalpie | |||
• vzdělávání | 82 930 J/mol [1] a 49 080 J/mol [1] | ||
Tlak páry | 75 ± 1 mmHg | ||
Chemické vlastnosti | |||
Rozpustnost | |||
• ve vodě | 0,073 g/100 ml | ||
Optické vlastnosti | |||
Index lomu | 1,501 | ||
Klasifikace | |||
Reg. Číslo CAS | 71-43-2 | ||
PubChem | 241 | ||
Reg. číslo EINECS | 200-753-7 | ||
ÚSMĚVY | C1=CC=CC=Cl | ||
InChI | InChI=1S/C6H6/cl-2-4-6-5-3-1/h1-6HUHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | CY1400000 | ||
CHEBI | 16716 | ||
číslo OSN | 1114 | ||
ChemSpider | 236 | ||
Bezpečnost | |||
Limitní koncentrace | 5 mg/m 3 [2] | ||
LD 50 | 28-100 mg/kg | ||
Toxicita | Vysoce toxický, zvláště při perorálním podání, silný karcinogen, mutagen, dráždivý (dráždivý pro kůži, nebezpečný pro zrakové orgány). | ||
Stručný charakter. nebezpečí (H) | H225 , H304 , H315 , H319 , H340 , H350 , H372 , H412 | ||
preventivní opatření. (P) | P201 , P210 , P280 , P308+P313 , P370+P378 , P403+P235 | ||
signální slovo | NEBEZPEČNÝ! | ||
piktogramy GHS | |||
NFPA 704 | 3 2 0 | ||
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |||
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Benzen ( C 6 H 6 , Ph H ; zřídka používaná synonyma: benzen, fenyl vodík) (cyklohexa-1,3,5-trien, [6]-anulen) je organická chemická sloučenina , bezbarvá kapalina se specifickou sladkou vůní . . Nejjednodušší aromatický uhlovodík . Široce se používá v průmyslu , je to surovina pro výrobu léků , různých plastů , syntetického kaučuku , barviv . Ačkoli se benzen nachází v ropě , je komerčně syntetizován z jiných složek. Toxický , karcinogenní [2] . Je to kontaminant .
Směsi obsahující benzen vzniklé destilací černouhelného dehtu poprvé popsal německý chemik Johann Glauber ve své knize Furni novi philosophici , vydané v roce 1651 [3] . Benzen jako samostatnou látku popsal Michael Faraday , který tuto látku izoloval v roce 1825 z kondenzátu lehkého plynu získaného koksováním uhlí. Brzy, v roce 1833, získal benzen - během suché destilace vápenaté soli kyseliny benzoové - německý fyzikální chemik Eilhard Mitscherlich . Právě po této přípravě se látka začala nazývat benzen.
V 60. letech 19. století bylo známo, že poměr počtu atomů uhlíku a atomů vodíku v molekule benzenu je podobný jako u acetylenu a jejich empirický vzorec je CnHn . Studiu benzenu se vážně ujal německý chemik Friedrich August Kekule , kterému se v roce 1865 podařilo navrhnout správný - cyklický vzorec této sloučeniny. Existuje příběh, že F. Kekule si představoval benzen ve formě hada o šesti atomech uhlíku [4] . Myšlenka cyklického spojení ho napadla ve snu, když se imaginární had kousl do ocasu . Friedrich Kekule dokázal v té době nejúplněji popsat vlastnosti benzenu.
Bezbarvá kapalina se zvláštním štiplavým zápachem. Teplota tání = 5,5 °C, teplota varu = 80,1 °C, hustota = 0,879 g/cm3, molární hmotnost = 78,11 g/mol. Stejně jako nenasycené uhlovodíky hoří i benzen silně sazeným plamenem. Se vzduchem tvoří výbušné směsi, dobře se mísí s éterem , benzinem a dalšími organickými rozpouštědly, tvoří azeotropní směs s vodou o bodu varu 69,25 °C (91% benzen). Rozpustnost ve vodě 1,79 g/l (při 25 °C).
Substituční reakce jsou charakteristické pro benzen - benzen reaguje s alkeny , chloralkany , halogeny , kyselinou dusičnou a sírovou . Reakce štěpení benzenového kruhu probíhají za drsných podmínek (teplota, tlak).
V první a druhé reakci vzniká acetofenon (methylfenylketon), nahrazení chloridu hlinitého chloridem antimonitým V umožňuje snížit teplotu reakce na 25 °C. Při třetí reakci vzniká benzofenon (difenylketon).
Benzen je díky své struktuře velmi odolný vůči oxidaci, neovlivňuje jej např. roztok manganistanu draselného . Oxidaci na anhydrid kyseliny maleinové však lze provést pomocí katalyzátoru oxidu vanadičného V :
Výsledkem reakce je vznik dialdehydu - glyoxalu (1,2-ethandial).
Svým složením patří benzen k nenasyceným uhlovodíkům (homologní řada C n H 2 n -6 ), ale na rozdíl od uhlovodíků ethylenové řady C 2 H 4 vykazuje vlastnosti vlastní nenasyceným uhlovodíkům (vyznačují se adičními reakcemi), pouze za těžkých podmínek, ale benzen je náchylnější k substitučním reakcím. Toto "chování" benzenu se vysvětluje jeho speciální strukturou: přítomností atomů ve stejné rovině a přítomností konjugovaného 6π-elektronového mraku ve struktuře. Moderní myšlenka elektronické povahy vazeb v benzenu je založena na hypotéze Linuse Paulinga , který navrhl zobrazit molekulu benzenu jako šestiúhelník s vepsaným kruhem, čímž zdůraznil nepřítomnost pevných dvojných vazeb a přítomnost jediný elektronový oblak pokrývající všech šest atomů uhlíku cyklu.
Ve speciální a populární literatuře je termín benzenový kruh běžný , odkazující zpravidla na uhlíkovou strukturu benzenu, aniž by byly brány v úvahu další atomy a skupiny spojené s atomy uhlíku. Benzenový kruh je součástí mnoha různých sloučenin.
K dnešnímu dni existuje několik zásadně odlišných metod výroby benzenu.
Významná část výsledného benzenu se používá pro syntézu dalších produktů:
V mnohem menším množství se benzen používá pro syntézu některých dalších sloučenin. Příležitostně a v extrémních případech se kvůli své vysoké toxicitě používá jako rozpouštědlo benzen .
Kromě toho je benzen složkou benzínu . Ve 20. a 30. letech 20. století byl benzen přidáván do benzinu s přímým provozem , aby se zvýšilo jeho oktanové číslo , ale ve 40. letech 20. století takové směsi nemohly konkurovat vysokooktanovým benzinům. Vzhledem k vysoké toxicitě je obsah benzenu v palivu podle moderních norem omezen na zavedení do 1 %.
Benzen (C 6 H 6 ) je nebezpečný jed a je jedním z nejběžnějších antropogenních xenobiotik .
Benzen je ve vysokých koncentracích vysoce toxický . Podle GOST 12.1.005-88 a GOST 12.1.007-76 patří do třídy nebezpečnosti II (látky vysoce nebezpečné třídy). Minimální letální dávka pro perorální podání je 15 ml, průměr je 50-70 ml. Při krátkém vdechnutí benzenových par nedochází k okamžité otravě, proto až donedávna nebyl postup práce s benzenem nijak zvlášť upraven. Ve velkých dávkách benzen způsobuje nevolnost a závratě a v některých závažných případech může být otrava smrtelná . Euforie je často prvním příznakem otravy benzenem . Benzenové páry mohou proniknout neporušenou pokožkou. Tekutý benzen pokožku dost dráždí. Pokud je lidské tělo vystaveno dlouhodobému působení benzenu v malých množstvích, mohou být následky také velmi vážné .
Benzen je silný karcinogen . Studie ukazují spojení benzenu s nemocemi, jako je aplastická anémie , akutní leukémie ( myeloidní , lymfoblastické ), chronická myeloidní leukémie , myelodysplastický syndrom a nemoci kostní dřeně [8] [9] .
Existuje několik variant mechanismu přeměny benzenu v lidském těle. V první variantě je molekula benzenu hydroxylována mikrosomálním oxidačním systémem za účasti cytochromu P450 . Podle mechanismu se benzen nejprve oxiduje na vysoce reaktivní epoxid, který se dále přemění na fenol . Kromě toho vznikají volné radikály ( reaktivní formy kyslíku ) díky vysoké aktivaci P450 podle reakce:
Cyt P450 + NADPH + H - + O 2 → Cyt P450 + NADP + + HOOH.
HOOH - >
2OH C6H6
+ OH - > C6H5OH .
Benzen tedy vykazuje radiomimetický účinek (účinek podobný expozici ionizujícímu záření).
Molekulární mechanismus mutageneze benzenuBenzen je promutagen , mutagenní vlastnosti získává až po biotransformaci, v jejímž důsledku vznikají vysoce reaktivní sloučeniny. Jedním z nich je benzenepoxid. Díky vysokému úhlovému namáhání epoxidového cyklu se vazby -C-O-C- přeruší a molekula se stane elektrofilní , snadno reaguje s nukleofilními centry dusíkatých bází molekul nukleových kyselin, zejména DNA .
Mechanismus interakce epoxidového cyklu s nukleofilními centry - aminoskupinami dusíkatých bází (arylační reakce) - probíhá jako nukleofilní substituční reakce S N 2 . V důsledku toho vznikají poměrně silné kovalentně vázané adukty DNA, nejčastěji jsou takové deriváty pozorovány v guaninu (protože molekula guaninu má maximální počet nukleofilních center), například N7-fenylguanin. Výsledné adukty DNA mohou vést ke změně nativní struktury DNA, a tím narušit správný průběh procesů transkripce a replikace , což je zdrojem genetických mutací . Akumulace epoxidu v hepatocytech (jaterních buňkách) vede k nevratným důsledkům: zvýšení arylace DNA a zároveň zvýšení exprese (nadměrné exprese) mutantních proteinů, které jsou produkty genetické mutace; inhibice apoptózy ; buněčná transformace a dokonce smrt. Kromě výrazné genotoxicity a mutagenity má benzen silnou myelotoxicitu a karcinogenní aktivitu, zejména se tento účinek projevuje v buňkách myeloidní tkáně (buňky této tkáně jsou na takové účinky xenobiotik velmi citlivé ).
Benzen působí na člověka omamně a může vést k drogové závislosti .
Při velmi vysokých koncentracích téměř okamžitá ztráta vědomí a smrt během několika minut. Barva obličeje je kyanotická, sliznice jsou často třešňově červené. Při nižších koncentracích - vzrušení, podobné alkoholu, pak ospalost, celková slabost, závratě , nevolnost , zvracení , bolest hlavy , ztráta vědomí. Pozorovány jsou také svalové záškuby, které mohou přecházet v tonické křeče. Zorničky jsou často rozšířené a nereagují na světlo. Dýchání se nejprve zrychlí, poté zpomalí. Tělesná teplota prudce klesá. Zrychlený tep, malá náplň. Krevní tlak je snížen. Jsou známy případy závažné srdeční arytmie .
Po těžkých otravách, které nevedou přímo ke smrti, jsou někdy pozorovány dlouhodobé zdravotní poruchy: zánět pohrudnice, katary horních cest dýchacích, onemocnění rohovky a sítnice , poškození jater , srdeční poruchy atd. Případ vazomotoriky neuróza s otoky obličeje a končetin, poruchy citlivosti a křeče krátce po akutní otravě parami benzenu. Někdy smrt nastane nějakou dobu po otravě.
V závažných případech jsou: bolesti hlavy , extrémní únava, dušnost , závratě , slabost, nervozita, ospalost nebo nespavost, poruchy trávení , nevolnost , někdy zvracení, nechutenství, zvýšené močení, menstruace, přetrvávající krvácení z ústní sliznice, zejména dásně, často se vyvinou, a nos, trvající hodiny a dokonce dny. Někdy dochází k trvalému krvácení po extrakci zubu. Četné drobné krevní výrony ( hemoragie ) v kůži. Krev ve stolici, děložní krvácení , retinální krvácení. Obvykle je to krvácení a často doprovodná horečka (teplota do 40 °C a vyšší), která přiveze otráveného do nemocnice. V takových případech je prognóza vždy vážná. Příčinou smrti jsou někdy sekundární infekce: vyskytují se případy gangrenózního zánětu periostu a nekrózy čelisti, těžký ulcerózní zánět dásní, celková sepse se septickou endometritidou.
Někdy se při těžké otravě rozvinou příznaky nervových onemocnění: zvýšené šlachové reflexy, bilaterální klonus , pozitivní Babinského symptom , porucha hluboké citlivosti, pseudotabetické poruchy s paresteziemi , ataxie , paraplegie a motorické poruchy (známky poškození zadních sloupců mícha a pyramidální trakt) [10] .
Nejtypičtější změny v krvi. Počet erytrocytů je obvykle prudce snížen, až na 1-2 miliony a méně. Také obsah hemoglobinu prudce klesá, někdy až o 10 %. Barevný index je v některých případech nízký, někdy se blíží normálu a někdy vysoký (zejména u těžké anémie). Zaznamenává se anizocytóza a poikilocytóza, bazofilní punkce a výskyt jaderných erytrocytů, zvýšení počtu retikulocytů a objemu erytrocytů. Typičtější je prudký pokles počtu leukocytů. Někdy zpočátku leukocytóza , rychle následovaná leukopenií , akcelerovala ESR . Změny v krvi se nevyvíjejí současně. Nejčastěji bývá dříve postižen leukopoetický systém, později se připojuje trombocytopenie. K poruše erytroblastické funkce dochází často i později. V budoucnu se může vyvinout charakteristický obraz těžké otravy - aplastická anémie .
Účinky otravy mohou přetrvávat a dokonce se vyvíjet měsíce a roky po ukončení práce s benzenem.
Při akutní otravě benzenem (benzenovými výpary) musí být postižený nejprve vyveden na čerstvý vzduch, při zástavě dechu se normalizuje umělé dýchání, jako stimulanty dýchání se používá kyslík a lobelin . Použití adrenalinu jako analeptika je přísně zakázáno! Pokud dojde ke zvracení, intravenózně 40% roztok glukózy, při poruchách krevního oběhu - injekce roztoku kofeinu . Pokud došlo k otravě orálně a benzen se dostal do žaludku, je nutné jej vypláchnout rostlinným olejem (benzen se dobře vstřebává), postup by měl být prováděn opatrně, protože je možná aspirace. Při mírné otravě je pacientovi ukázán klid. Při vzrušených stavech jsou zapotřebí sedativa . Pokud dojde k anémii , provádějí se krevní transfuze, vitamin B12 , kyselina listová , s leukopenií - vitamin B6 , pentoxyl. Při snížené imunitě (stav imunodeficience) - imunostimulanty .
Biologické membrány jsou supramolekulární struktury - dvojitá lipidová vrstva, do které jsou integrovány (zapuštěny) nebo na povrch připojeny molekuly proteinů , polysacharidů . Lipidy , které jsou součástí biomembrán, jsou svou povahou amfifilní (amofilní) sloučeniny, to znamená, že se mohou rozpouštět, jak v polárních, tak v nepolárních látkách, díky přítomnosti polárních skupin v nich, tzv. . "hlava" ( karboxyl -COOH, hydroxyl -OH, aminoskupiny -NH 2 a další) a nepolární t. zv. "ocasy" (uhlovodíkové radikály - alkyly , aryly , polycyklické struktury jako cholestan a další).
Benzen je účinný solubilizátor biologických membrán, rychle rozpouští nepolární skupiny (tzv. uhlovodíkové "ocásky" ) lipidů, především cholesterolu , který je součástí membrán. Proces solubilizace je omezen koncentrací benzenu, čím více, tím rychleji tento proces probíhá. V procesu solubilizace se uvolňuje energie, doslova se rozbije dvojitá lipidová vrstva ( lipidová dvojvrstva ), což vede k úplné destrukci (destrukci struktury) membrány a následné apoptóze buňky (při destrukci biomembrán se aktivují membránové receptory (např . jako: CD95, TNFR1 , DR3, DR4 a další), které aktivují buněčnou apoptózu).
Kapalný benzen má vlastnosti dráždidla. Při častém kontaktu rukou s benzenem se objevuje suchá kůže , praskliny, svědění , zarudnutí (obvykle mezi prsty), otoky a puchýře podobné prosu. Někdy jsou pracovníci kvůli kožním lézím nuceni opustit svou práci.
Kapalný benzen v malých množstvích (do 5 ml), pokud se dostane do očí, může vést k destrukci rohovky a dalšímu poškození optického systému, včetně čočky , sklivce a sítnice . Když se do očí dostane velké množství benzenu (více než 5 ml), dojde v důsledku hlubokého poškození sítnice a degenerace zrakového nervu k úplné ztrátě zraku.
Práce s benzenem s sebou nese riziko otravy a vážných zdravotních problémů. Benzen je vysoce těkavá kapalina (těkavost 320 mg/l při 20 °C) [11] s vysokým stupněm hořlavosti, proto je při práci s ním nutné dodržovat bezpečnostní opatření pro práci s hořlavými kapalinami. Benzenové páry jsou velmi nebezpečné , protože mohou tvořit výbušné směsi se vzduchem. V současné době je použití benzenu jako organického rozpouštědla značně omezeno z důvodu toxicity a karcinogenních účinků jeho par a negativních účinků na pokožku. Práce s benzenem v laboratořích také počítá s jeho omezením (přísně regulováno). Při pokusech se doporučuje používat benzen pouze v malých objemech (ne více než 50 ml), práce by měla být prováděna výhradně v rukavicích z fluorokaučuku ( latex se působením benzenu rozpouští a bobtná).
Je přísně zakázáno:
MPC ve vzduchu je 5 mg/m 3 (průměr za 8 hodin) [2] .
V Rusku je MPC benzenu ve vzduchu pracovního prostoru stanovena [2] na 5 mg/m 3 (průměrný posun za 8 hodin) a 15 mg/m 3 (maximálně jednorázově). Podle řady studií však může být práh pro vnímání pachu této látky mnohem vyšší než MPC. Například průměrná hodnota prahu ve studii [12] byla ~ 100krát vyšší než průměrný MPC posunu a ~ 30krát vyšší než maximální jednorázový MPC. A u některých lidí byl práh výrazně vyšší než průměrná hodnota. Lze tedy očekávat, že použití široce používaných filtračních RPE v kombinaci s „ výměnou filtru , když se pod maskou objeví zápach“ (jak je téměř vždy doporučováno v Ruské federaci dodavateli RPE) povede k nadměrné expozici benzenovým výparům na alespoň některé pracovníky - za opožděnou výměnu plynových filtrů . K ochraně proti benzenu by měla být použita mnohem efektivnější změna technologie a prostředků kolektivní ochrany .
Benzen je ekologicky nezávadná látka, jedovatá látka antropogenního původu. Hlavními zdroji benzenu vstupujícího do životního prostředí s odpadními vodami nebo emisemi do ovzduší jsou petrochemický a koksárenský průmysl, výroba paliv a doprava.
Z nádrží se benzen snadno těká, je schopen přeměnit se z půdy na rostliny, což představuje vážnou hrozbu pro ekosystémy .
Benzen má vlastnost kumulace, díky své lipofilitě se může ukládat v buňkách tukové tkáně zvířat a tím je otravovat.
Symbol | Unicode | název |
---|---|---|
⌬ | U+232C | benzenový kruh |
⏣ | U+23E3 | benzenový kruh s kruhem |
uhlovodíky | |
---|---|
Alkanes | |
alkeny | |
alkyny | |
dieny | |
Ostatní nenasycené | |
Cykloalkany | |
Cykloalkeny | |
aromatický | |
Polycyklický | Decalin |
Polycyklické aromáty | |
|
Slovníky a encyklopedie |
| |||
---|---|---|---|---|
|