Benzen là gì? Tính chất hóa học, cấu tạo và ứng dụng thực tiễn

Benzen (C6H6) được biết đến là hydrocacbon thơm có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Không những vậy, Benzen còn là dung môi hữu cơ được sử dụng phổ biến. Nó có cấu trúc khác với metan, ethylene hoặc acetylene. Vậy cấu trúc phân tử của benzen là gì? Tính chất vật lý và hóa học của benzen? Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về chúng trong bài viết hôm nay nhé!

Khái niệm benzen là gì?

Benzen là một hydrocacbon thơm ít tan trong nước nhưng dễ tan trong dầu khoáng, dầu động thực vật, dung môi hữu cơ,… đặc biệt là chất béo, sơn, vecni, hắc ín, cao su và nhựa đường, nhựa than đá,…

Trong công nghiệp, benzen là nguyên liệu dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ như anilin, clo benzen, nitrobenzen, phenol,… dùng làm dung môi hòa tan chất béo.

Từ những năm 1970, benzen được sử dụng hạn chế trong công nghiệp. Ở Việt Nam, việc cấm sử dụng hóa chất benzen trong công nghiệp đã được quy định tại số 108 LB/QD.

Công thức phân tử của benzen là: C6H6.

• Khối lượng phân tử: 78
• Cấu trúc phân tử:

Công thức chung của benzen

Nhìn chung, Benzen có công thức phân tử C6H6. Công thức chung của benzen và các chất đồng đẳng của nó là CnH2n-6 (n ≥ 6).

Cấu trúc phân tử của benzen

Benzen là một hydrocacbon thơm bao gồm sáu nguyên tử cacbon liên kết với nhau tạo thành một vòng phẳng. Mỗi nguyên tử cacbon trong vòng benzen được liên kết với một nguyên tử hydro. Các liên kết trong cấu trúc vòng benzen đều là liên kết cộng hóa trị. Đồng thời, vòng benzen có cấu trúc đối xứng.

Benzen và cộng sự

Benzen là hydrocacbon thơm đơn giản nhất. Chất tương đồng benzen là những hydrocacbon thơm có cấu trúc tương tự benzen nhưng có nhiều hơn 6 nguyên tử cacbon. Ví dụ: Toluen (C7H8), Ethylbenzen (C8H10), Xilene (C8H10),…

Cách gọi tên (danh pháp) đồng phân và đồng phân của benzen

1. Đối với chất đồng đẳng của benzen: Gọi tên theo gốc alkyl + benzen.

Ví dụ:

• C6H5CH3: Etylbenzen
• C6H5CH2CH3: n-Propylbenzen
• C6H5CH(CH3)2: isopropylbenzen

2. Gọi tên các đồng phân của benzen: Dựa vào vị trí các nhóm thế trên vòng benzen, ta có các tiền tố sau:

• o-: trực giao (1,2)
• m-: meta(1,3)
• p-: para(1,4)

Ví dụ: C6H4(CH3)2: Xylen

• o-Xylene (1,2-dimetylbenzen)
• m-Xylen (1,3-dimetylbenzen)
• p-Xylen (1,4-dimetylbenzen)

Để làm bài tốt hơn, chỉ biết cấu trúc của benzen thôi là chưa đủ, bạn cần biết thêm về các tính chất của benzen từ vật lý đến hóa học.

Tính chất vật lý của benzen

Benzen (C6H6) là chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước và không tan trong nước. Benzen có thể hòa tan nhiều chất như dầu ăn, cao su, nến, iốt… và nhiều dung môi hữu cơ khác. Benzen là chất độc và dễ cháy.

C6H6 có khối lượng riêng là 0,8786 g/cm3 chất lỏng, nóng chảy ở 5,5 độ C, sôi ở 80,1 độ C. (Wikipedia)

Tính chất hóa học của benzen

Các tính chất của Benzen bao gồm các phản ứng hóa học điển hình như đốt cháy, thay thế và bổ sung. C6H6 có cả phản ứng thế và phản ứng cộng nhưng phản ứng cộng khó hơn C2H4 và C2H2.

Benzen dễ cháy

Giống như các hydrocacbon khác, benzen đốt cháy oxy tạo ra CO2 và hơi nước. Tuy nhiên, khi đốt benzen trong không khí ngoài CO2 và hơi nước còn tạo ra bồ hóng.

2C6H6 + 15O2 (nhiệt độ) → 12CO2 + 6H2O

Phản ứng thay thế benzen bằng brom (phản ứng thế)

Đặc điểm cấu tạo của benzen: Khi đun nóng hỗn hợp benzen và nước brom, khi có bột sắt, màu nâu đỏ của nước brom bị mất đi và thoát ra khí hydro bromua.

C6H6(l) + Br2(l) (t, bột Fe) → C6H5Br (chất lỏng không màu) + HBr(k)

Trong phản ứng trên, nguyên tử hydro trong phân tử benzen được thay thế bằng nguyên tử brom.

Phản ứng cộng benzen

Benzen không phản ứng với dung dịch Br2 chứng tỏ benzen khó tham gia các phản ứng cộng như C2H4, C2H2. Tuy nhiên, ở nhiệt độ và điều kiện xúc tác thích hợp, C6H6 tham gia phản ứng cộng với một số chất như H2,…

C6H6 + 3H2 (t, Ni) → C6H12

Làm thế nào để điều chế benzen?

Trong đời sống, benzen được sử dụng rất nhiều trong sản xuất dược phẩm hoặc các chất quan trọng phục vụ nhu cầu của con người. Vậy benzen được điều chế như thế nào? Mời bạn tham khảo nội dung sau:

Phản ứng trùng hợp axetylen xảy ra khi chất xúc tác là C và được nung ở nhiệt độ 600 độ C.

3CH = CH → C6H6

C6H5COOH + NaOH → C6H6 + Na2CO3

C6H12 → C6H6 + 3H2

C6H14 → C6H6 + 4H2

Xem thêm:

Ứng dụng của benzen

Xem thêm : Trung bình cộng là gì? Cách tính trung bình cộng chuẩn xác

Trong công nghiệp, benzen được sử dụng trong một số ngành hóa hữu cơ. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng để tổng hợp các monome trong sản xuất polyme cho nhựa, cao su và sợi.

Benzen cũng thường được sử dụng làm dung môi để hòa tan các chất như dầu mỡ, cao su và vecni. Dùng để tẩy dầu mỡ xương, sợi, vải, len, nỉ, giặt khô, tẩy dầu mỡ tấm kim loại. Ngoài ra, những dụng cụ có vết dầu mỡ thường sử dụng benzen để làm sạch.

Benzen còn được dùng để sản xuất các chất trong sản xuất như nitrobenzen, anilin, phenol, tổng hợp thuốc nhuộm, dược phẩm, thuốc trừ sâu, sản xuất cumene, axeton và phenol.

Benzen có độc không? Nó ảnh hưởng đến sức khỏe con người như thế nào?

Ngoài những tác dụng to lớn trên, benzen còn được biết đến là chất cực độc đối với sức khỏe và khả năng gây ung thư rất cao. Người bị ngộ độc benzen cấp tính sẽ gặp các triệu chứng sau:

• Đau đầu, chóng mặt, buồn nôn, lú lẫn.

• Mất ý thức, hôn mê, mất trí nhớ.

• Mất thính giác.

• Viêm phổi.

• Bỏng, viêm kết mạc, giác mạc, mù màu.

• Viêm gan nhiễm độc.

• Viêm cầu thận.

• Tổn thương tim mạch

Khi bị ngộ độc mãn tính sẽ có 2 giai đoạn chính. Đó là:

• Giai đoạn khởi phát khiến chúng ta mắc phải: rối loạn tiêu hóa, rối loạn thần kinh, rối loạn huyết học.

• Trong thời kỳ phát triển mạnh, các triệu chứng như chảy máu, thiếu máu, giảm bạch cầu,… sẽ xuất hiện.

Chúng ta có thể bị nhiễm độc benzen qua những con đường sau:

• Trong thực phẩm, benzen được dùng để bảo quản thực phẩm, đặc biệt là nước giải khát đóng chai.

• Benzen có mặt trong không khí khi chúng ta sử dụng vào sản xuất công nghiệp và khi đó khí sẽ bay hơi. Hoặc trong chất thải từ các phương tiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Đối với công nhân khai thác dầu, công nhân sản xuất nhựa, công nhân sản xuất, chế biến nhựa,… để đảm bảo sức khỏe nên đi khám bác sĩ thường xuyên và định kỳ. 6 Nên tổ chức kiểm tra mỗi tháng một lần. Nếu phát hiện được dù chỉ một trường hợp ngộ độc thì phải tổ chức kiểm tra tất cả các công nhân bị phơi nhiễm. Về các hiện tượng lâm sàng cần chú ý tình trạng toàn thân: Cân nặng, ăn uống, ngủ nghỉ… Ngoài ra, cần phát hiện dấu hiệu chảy máu.

Bài tập về benzen SGK Hóa học lớp 9 có dung dịch

Dựa vào những kiến ​​thức trên, các em có thể tận dụng để giải một số bài tập trong SGK Hóa học lớp 9:

Bài tập 1 (Trang 125 SGK Hóa học lớp 9)

Cấu trúc đặc biệt của phân tử benzen là:

a) Phân tử có 6 vòng.

b) Phân tử có ba liên kết đôi.

c) Phân tử có 6 vòng mặt chứa 3 liên kết đôi xen kẽ với 3 liên kết đơn.

d) Phân tử có 6 vòng mặt chứa 3 liên kết đôi và 3 liên kết đơn.

Hãy chọn câu đúng nhất trong các câu trên.

Câu trả lời được đề xuất:

Chọn câu c) đúng.

Bài tập 2 (Sách giáo khoa trang 125)

Một số học sinh viết công thức cấu tạo của benzen như sau:

Hãy cho biết công thức nào viết đúng, công thức nào viết sai và tại sao?

Câu trả lời được đề xuất:

Công thức cấu tạo đúng của benzen: b), d), e)

(a) sai vì 2 liên kết Pi nằm trên 2 nguyên tử C liền kề (sai về vị trí liên kết đôi)

Xem thêm : Cách phát âm chữ tr trong bảng chữ cái tiếng Việt đúng chuẩn

(c) sai vì có 5 nguyên tử C

Bài tập 3 (Sách giáo khoa trang 125)

Benzen phản ứng với brom tạo thành brombenzen:

a) Viết phương trình hóa học (ghi rõ điều kiện phản ứng).

b) Tính khối lượng benzen cần thiết để điều chế 15,7g brombenzen. Biết hiệu suất phản ứng là 80%.

Câu trả lời được đề xuất:

a) Phương trình phản ứng:

C6H6 + Br2 (Fe)→ C6H5Br + HBr.

b) nC6H5Br = 15,7 / 157 = 0,1 mol.

Theo phương trình: nC6H6 = nC6H5Br = 0,1 mol.

Vì H = 80% nên:

mC6H6 = 0,1. 78 : 80% = 9,75(g)

Bài tập 4 (Sách giáo khoa trang 125)

Cho biết chất nào sau đây có thể làm mất màu dung dịch brom. Giải thích và viết các phương trình hóa học (nếu có).

a) C6H6.

b) CH2 = CH – CH = CH2.

c) CH3 – C≡ CH.

d) CH3 – CH3.

Câu trả lời được đề xuất:

Chỉ có chất b) và c) làm mất màu dung dịch brom. Vì phân tử có liên kết đôi và liên kết ba tương tự như C2H4 và C2H2.

b) CH2 = CH – CH = CH2 + 2Br2 (dd)→ CH2Br – CHBr – CHBr – CH2Br.

Hoặc: CH2 = CH – CH = CH2 + Br2 → CH2Br – CHBr – CH = CH2

c) CH3 – C ≡ CH + 2Br2 → CH3 – CBr2 – CHBr2

Hoặc CH3 – C ≡ CH + Br2 → CH3 – CBr = CHBr

Bài tập về hóa học Benzen để học sinh tự thực hành

Bài 1: Chất nào sau đây có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp polyme?

A. benzen B. toluen C. 3 propan D. styren

Bài 2: Chất nào sau đây làm mất màu dung dịch KMnO4 ở nhiệt độ thường?

A. benzen B. toluen C. propan D. styren

Bài 3: Benzen phản ứng với Br2 theo tỉ lệ mol 1:1 (có mặt bột Fe) thu được sản phẩm hữu cơ

A.C6H6Br2 B.C6H6Br6

C. C6H5Br D. C6H6Br4

Bài 4: Benzen phản ứng với H2 dư khi có mặt bột Ni xúc tác, thu được

A. hex-1-en B. hexane

C. 3 hex-1-in D. Cyclohexan

Bài 5: Phản ứng của Benzen tác dụng với clo tạo thành C6H6Cl6 xảy ra ở điều kiện sau:

A. Có chất xúc tác bột Fe B. Có ánh sáng khuếch tán

C. Có dung môi nước D. Có dung môi CCl4

Bài 6: Dãy nhóm thế tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng thế trên vòng benzen và thiên về vị trí m- là:

A. -CnH2n+1, -OH, -NH2 B. –OCH3, -NH2, -NO2

C. –CH3, -NH2, -COOH D. –NO2, -COOH, -SO3H

Bài 7: Phản ứng nào sau đây không xảy ra:

A. Benzen + Cl2 (as) B.Benzen + H2 (Ni, tº)

C. Benzen + Br2 (dd) D.Benzen + HNO3 /H2SO4 (dd)

Bài 8: Cho benzen + Cl2 (as) ta được dẫn xuất clo A. Vậy A là:

A.C6H5Cl Bp-C6H4Cl2 C.C6H6Cl6 Dm-C6H4Cl2

Bài 9: Phản ứng benzen với HNO3 đậm đặc dư với xúc tác H2SO4 đậm đặc để điều chế nitrobenzen. Khối lượng Nitrobenzen điều chế từ 19,5 tấn benzen (hiệu suất phản ứng 80%) là bao nhiêu?

Bài 10: Chất X là chất đồng đẳng của benzen, có công thức đơn giản nhất là C3H8. Công thức phân tử của X là gì?

Bài 11: Đốt cháy hoàn toàn alkylbenzen X thu được 7,84 lít CO2 (điều kiện tiêu chuẩn) và 3,6 gam H2O. Công thức phân tử của X là gì?

Trên đây timhieulichsuquancaugiay.edu.vn đã giới thiệu đến các bạn tính chất vật lý, tính chất hóa học và cấu trúc phân tử của Benzen C6H6. Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn. Nếu có nhu cầu tìm hiểu thêm về nhiều môn học khác, các bạn có thể truy cập website để có thêm nhiều kiến ​​thức thú vị nhé!

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục