1. Benzen là gì?
Đầu tiên, hãy cùng đi vào tìm hiểu hợp chất hữu cơ benzen là gì? Về cơ bản, Benzen được biết đến là một hidrocacbon thơm, lỏng, không có màu và cũng không tan trong nước. Khối lượng riêng của benzen nhẹ hơn so với nước. Benzen dễ dàng được hòa tan trong trong dầu khoáng, dầu động, thực vật, dung môi hữu cơ,… đặc biệt là cao su, nhựa đường, nhựa than, mỡ, sơn, vecni, hắc ín,… Hợp chất hữu cơ benzen có thể đóng vai trò là dung môi hòa tan được nhiều chất khác nữa như: cao su, iot, dầu ăn, nến,… Benzen tuy có mùi thơm nhẹ nhưng lại rất gây hại đối với sức khỏe con người. Trong công nghiệp, benzen là nguyên liệu được sử dụng để tổng hợp ra rất nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau như aniline, clo benzen, nitrobenzen, phenol,… hoặc sử dụng làm dung môi hòa tan chất mỡ. Tuy nhiên, benzen đã bị hạn chế sử dụng trong công nghiệp từ những năm 70 của thế kỷ XX. Tại Việt Nam, việc nghiêm cấm sử dụng benzen trong công nghiệp đã được quy định tại số 108 LB/QĐ.
2. Cấu trúc và đồng đẳng của benzen
2.1. Cấu trúc phân tử của benzen
Benzen (C6H6) cấu tạo gồm 6 nguyên tử C. 6 nguyên tử này trong phân tử benzen đều ở trạng thái lai hóa sp2 (lai hóa tam giác). Mỗi nguyên tử C dùng 3 obitan lai hóa để tạo liên kết σ với 2 nguyên tử C ở bên cạnh nó và tạo liên kết với 11 nguyên tử H. 6 obitan p còn lại của 6 nguyên tử C tạo nên cấu trúc xen phủ bên với nhau tạo thành hệ liên hợp π chung cho cả vòng benzen đó. Nhờ vậy mà liên kết π ở benzen được cho là tương đối bền vững hơn so với liên kết π ở anken cũng như liên kết π ở các hidrocacbon không no khác.
2.2. Benzen và đồng đẳng
Benzen C6H6 và các hidrocacbon thơm khác có công thức phân tử chung là CnH2n-6 (n ≥ 6) ví dụ như C7H8 (toluen), C8H10,… lập thành một dãy đồng đẳng. C7H8 (toluen), C8H10 vừa là 2 hidrocacbon đứng đầu (không tính số 1 là benzen) vừa là 2 đồng đẳng gặp nhiều nhất của benzen trong chương trình hóa học lớp 11. Tên gọi chung của dãy đồng đẳng benzen là aren. Công thức đơn giản nhất trong dãy đồng đẳng là benzen (C6H6). Các ankyl benzen thường được gặp là toluen C6H5CH3, xilen C6H4(CH3)2, cumen C6H5CH(CH3)2,…
3. Tính chất vật lý và hóa học của benzen và đồng đẳng
Các hidrocacbon thơm ở điều kiện thường tồn tại ở dạng chất lỏng rất linh động hoặc ở dạng rắn ở những đồng đẳng cao hơn, chúng có nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng của khối lượng phân tử. Đối với các hidrocacbon thơm tồn tại ở thể lỏng có mùi thơm đặc trưng, cũng vì lý do đó mà hợp chất hữu cơ dạng vòng có tên gọi là hidrocacbon thơm. Hidrocacbon thơm có khối lượng riêng nhẹ hơn so với nước, không tan trong nước nhưng lại tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như chất béo, aceton, rượu, ete,… Benzen (C6H6) chính là một ví dụ điển hình của tính chất vật lý của hidrocacbon thơm.
Tính chất hóa học của benzen và đồng đẳng cũng đáng chú ý. Benzen phản ứng thế và cộng với các chất khác. Cụ thể, benzen phản ứng thế với halogen và axit nitric, cộng với hidro và clo để tạo ra các sản phẩm phản ứng khác nhau. Benzen cũng có tính chất oxi hóa không hoàn toàn và có thể cháy trong môi trường thích hợp.
4. Ứng dụng của benzen
Benzen là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất của nền công nghiệp hóa hữu cơ. Nó được ứng dụng trong sản xuất polime làm chất dẻo, cao su, tơ sợi như polistiren, cao su buna-stiren hoặc tơ capron. Benzen, toluen và các xilen cũng thường được dùng để làm môi trường hoà tan các chất như mỡ, cao su, vecni. Benzen còn được dùng trong tẩy mỡ, lau khô, các tấm kim loại. Bên cạnh đó, từ benzen người ta điều chế ra các chất khác như cumen, axeton, phenol; điều chế nitrobenzen, anilin, phenol; dùng trong tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, thuốc trừ dịch hại,… Toluen được dùng để chế tạo thuốc nổ TNT (trinitrotoluen).
5. Tổng kết
Benzen và đồng đẳng của nó không chỉ là một chất hữu cơ thông thường mà còn là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp và ứng dụng. Với tính chất vật lý và hóa học đặc biệt, benzen đã tạo nên những sản phẩm đa dạng và có ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực cuộc sống hàng ngày. Từ những tác động đến sức khỏe con người cho đến ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, benzen và đồng đẳng của nó mang lại những giá trị không thể phủ nhận. Hi vọng rằng thông qua bài viết này, bạn đã hiểu thêm về benzen và đồng đẳng, đồng thời nhận thức được sức mạnh và ứng dụng của chúng trong cuộc sống hàng ngày.
Tham khảo: wsc.edu.vn
