为了表示苯分子结构的这一特点,常用下式来表示苯的结构简式。直到现在,凯库勒式的表示方法仍被沿用,但在理解上绝不应认为苯是单、双键交替组成的环状结构 。
苯分子里 6个碳原子的电子都以sp 2 杂化轨道相互重叠,形成 6个碳碳的σ键,又各以1个sp 2 杂化轨道分别跟氢原子的 1s轨道进行重叠,形成6个碳氢的σ键 。
由于是 sp 2 杂化,所以键角是 120°,并且所有6个碳原子和6个氢原子都是在同一个平面上相互连接起来的 。
苯环上 6个碳原子各有1个未参加杂化的2p轨道,它们垂直于环的平面,并从侧面相互重叠而形成一个闭合的π键,并且均匀地对称分布在环平面的上方和下方 。通常把苯的这种键型称为大π键 。苯的大π键的形成使π键电子云为6个碳原子所共有,因而受到6个碳原子核的共同吸引,彼此结合得比较牢固 。同时,苯的大π键是平均分布在6个碳原子上,所以苯分子中每个碳碳键的键长和键能是相等的 。
【申集上】【艹字部】 苯
【唐韵】布忖切,音畚 。【玉篇】苯?,草丛生也 。【晋书·衞恒传】禾卉苯?以垂颖 。详?字注 。
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 。
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 。
二十世纪六十年代,中国科学家使用合成技术,生产出合成苯. 于1966年在上海建成第一座合成苯车间 。上海有关研究人员,经过反复试验、用自己创造的工艺路线,成功地用合成法生产出苯,并建成了中国第一座合成苯车间 。后因生产成本高,而放弃此法.
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