Benzol C6H6
Teflonverschluss
|
Klare, farblose und leicht
bewegliche Flüssigkeit
Vorkommen Steinkohle, Erdöl
|
Molmasse 78,112 g/mol
AGW k.A., krebserzeugender Stoff
Dichte 0,8788
g/cm3
Schmelzpunkt +5,538
°C
Siedepunkt +80,08
°C
Wasserlöslichkeit
Konz. bei 20 °C 1,8
g/l
Brechungsindex (20°C) 1,5011
Explosionsgrz. 1,2 bis 7,8 Vol.-% (Luft)
Flammpunkt
−11 °C
Zündpunkt
+498 °C |
Piktogramme
GHS 02
GHS 07
GHS 08
Gefahr
|
Gefahrenklassen
+ Kategorie
Entzündbare Flüssigkeiten
2
Ätz-/Reizwirkung auf
die Haut 2
Schwere Augenschäd./-reizung
2
Keimzellenmutagenität
1A
Karzinogenität 1A
Spez. Zielorgan-Toxizität
w. 1
Aspirationsgefahr 1 |
HP-Sätze (siehe auch Hinweis)
H 225, 304, 315, 319, 340, 350, 372, 412
P 210, 260, 280.1-4,6,7, 301+310, 305+351+338, 308+313, 403+233
Entsorgung G 1
|
|
Dt. Bezeichnung
Synonyme (deutsch) |
Engl. Bezeichnung
Synonyme (engl.) |
CAS 71-43-2 |
Benzol
Benzen |
Benzene
[6]Annulene |
Bemerkung
für
Schulen: Benzol ist ein stark krebserzeugender Arbeitsstoff. Er darf
im Schullabor nicht aufbewahrt und auch nicht eingesetzt werden. Da
Benzol als Antiklopfmittel in Autobenzin enthalten ist, darf dieses an
Schulen im Chemieunterricht nicht eingesetzt werden.
Wirkung auf den menschlichen Körper
Benzoldämpfe
wirken
beim Einatmen sehr toxisch. Die Symptome äußern sich in
Schwindel,
Erbrechen und Bewusstlosigkeit. Die Flüssigkeit kann auch über
die Haut aufgenommen werden und verursacht auf diesem Weg schwere
Vergiftungen.
Bei einem Benzolgehalt von zwei Volumenprozent in der Atemluft tritt der
Tod nach fünf bis zehn Minuten ein. Chronische Vergiftungen bei
Aufnahme von kleineren Mengen
über einen längeren Zeitraum führen zu einer
Schädigung
des Knochenmarks, der Leber und der Nieren. Benzol kann Leukämie
hervorrufen
und gilt als stark krebserzeugender Stoff.
Eigenschaften
Benzol ist eine klare,
leicht bewegliche Flüssigkeit, die mit einem Brechungsindex von 1,5011 stark lichtbrechend ist. Benzol mischt sich mit Wasser kaum, beim Mischen schwimmt es aufgrund seiner
geringeren Dichte oben. Ethylalkohol, Diethylether, Benzin, Fette, Harze,
Phosphor und Iod lassen sich in Benzol gut lösen.
Das Benzol in dieser
Flasche schwimmt auf einer
Wasserschicht, es ist stärker
lichtbrechend als Wasser.
An der Luft verbrennt
der Kohlenwasserstoff Benzol mit rußender Flamme unter Bildung von CO2 und H2O. Aufgrund der dabei hohen, entstehenden Verbrennungswärme
und seiner Eigenschaft, Frühzündungen im Ottomotor – dem „Klopfen“
– zu verhindern, wird er als Zusatzstoff im bleifreien Benzin verwendet.
Benzol rußt sehr stark beim Verbrennen.
Film
Benzol ist aufgrund seines Benzolrings im Molekül-Bau der einfachste Vertreter der Aromaten.
Die Addition von Halogenen gelingt mit UV-Licht: Wenn sechs Chlor-Atome am Benzolring addiert werden, erhält man Hexachlorcyclohexan, das verschiedene Diastereomere bildet: Bekannt geworden ist γ-Hexachlorcyclohexan unter dem Namen Lindan. Es ist ein in der Natur schwer abbaubares
Insektenvernichtungsmittel, das sich in der Nahrungskette anreichert.
γ-Hexachlorcyclohexan (Lindan)
Die Wasserstoff-Atome
am Benzolring lassen sich bei Gegenwart von Eisen(III)-chlorid mit Halogenen substituieren: Mit Chlor entsteht flüssiges Chlorbenzol, das als Lösungsmittel verwendet und zur Phenol-Synthese benötigt wird. Mit
Nitriersäure, einem Gemisch aus rauchender Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure, erhält
man Nitrobenzol, ein wichtiges
Zwischenprodukt zur Anilin-Herstellung. Beim
erneuten Nitrieren lassen sich auch Dinitrobenzol und Trinitrobenzol
darstellen. Sämtliche Nitrobenzole sind stark toxisch,
Trinitrobenzol ist ein brisanter Sprengstoff.
Chlorbenzol |
Nitrobenzol |
Azobenzol |
|
|
|
Nitrobenzol
kann auch zur Herstellung von Azobenzol verwendet werden. Dieses Zwischenprodukt
zur Synthese von Azofarbstoffen erhält man beispielsweise durch eine
Reduktion von Nitrobenzol mit Lithiumaluminiumhydrid. Dabei entsteht die typische
Azogruppe -N=N-. Azobenzol bildet orangerote Blättchen, die sich in Wasser kaum, in
Alkohol jedoch gut lösen.
Dinitrobenzol und Azobenzol aus einer
alten Chemikaliensammlung
Mesomerie im Benzolmolekül
Bei der Darstellung des
Benzol-Moleküls gäbe es theoretisch zwei Möglichkeiten. Der
Mesomerie-Pfeil und die Klammer verdeutlichen, dass die beiden dargestellten
Grenzstrukturen nicht wirklich existieren:
Da der Bindungsabstand
zwischen einer Einfachbindung und einer Doppelbindung verschieden ist,
müsste ein unregelmäßiges Sechseck entstehen. Mit Hilfe
der Röntgenstrukturanalyse lässt sich aber errechnen, dass die
Bindungslängen zwischen allen C-Atomen im Benzol gleich sind. Die
Elektronen sind daher ringförmig in den Elektronenwolken verteilt,
sie sind delokalisiert und richten eine symmetrische Struktur aus. Der
Ring bei der Darstellung des Benzol-Moleküls verdeutlicht dies.
Es liegen nach Paulings Hybridorbital-Modell π-Bindungen vor. Diese Erscheinung der
delokalisierten Elektronen nennt man Mesomerie oder Resonanz. Sie kommt bei zahlreichen anderen
anorganischen und organischen Verbindungen vor, so auch beim Lachgas.
Der Resonanzbegriff bei chemischen Bindungen geht auf Pauling zurück. |
Herstellung
Bei der fraktionierten
Destillation von Steinkohle erhielt der Alchemist Glauber im 17. Jahrhundert einen „scharpen Spiritus“ und ein „hitziges und bluthrothes Oleum“, das „alle feuchten Ulcera (heute: Geschwüre oder Entzündungen) gewaltig trocknet und
heilet“. Vermutlich erhielt Glauber dabei die Aromaten Benzol (ein „liebliches“ Öl) und Phenol.
Heute ist es schwer vorstellbar, dass diese stark giftigen Substanzen einst
als Heilmittel empfohlen wurden. Allerdings wirken sie stark keimtötend
und so lässt sich die Wirkung vielleicht einigermaßen nachvollziehen.
Im Jahr 1825 entdeckte Michael Faraday den Stoff
in geleerten Gasflaschen einer Fabrik und konnte ihn dann auch isolieren.
E. A. Mitscherlich (1794–1863) gewann den gleichen Stoff aus Benzoesäure und bezeichnete ihn zunächst als „Benzin“. 1834 vergab Justus
von Liebig dem als „Benzin“ bezeichneten Stoff seinen Namen
Benzol. Die erste Herstellung aus Teer erfolgte 1842 durch Leigh. August
Kekulé von Stradonitz (1829–1896) stellte 1865 erstmals eine ringförmige
Strukturformel für das Benzol-Molekül auf. Den Effekt der Mesomerie oder der Resonanz im Benzolmolekül erkannte aber erst Linus
Pauling in den 1930er Jahren. Benzol entsteht heute bei der industriellen Destillation
von Steinkohle und von Erdöl. Bei der Weiterverarbeitung des Erdöls
fällt Benzol beim Cracken von Benzin und beim Platin-Reforming an. Beim Reformieren wird n-Hexan zuerst zu dem ringförmigen Cyclohexan
und dann zu Benzol dehydriert:
Im Labor kann Benzol
aus Benzoesäure und Natriumhydroxid hergestellt werden. Beim Erhitzen des Gemisches entsteht zunächst
Natriumbenzoat, aus dem sich in einer Eliminierungsreaktion Benzol bildet.
Die Gesamtreaktion kann so formuliert werden:
Benzoesäure + Natriumhydroxid Benzol + Natriumcarbonat + H2O
Ein Gemisch aus Natriumhydroxid
und Benzoesäure wird erhitzt. In der Vorlage sammelt
sich eine Flüssigkeit, die stark aromatisch riecht und unter
starker Rußbildung verbrennt.
Demonstration an Schulen nicht vorführen! >Film |
Verwendung
Benzol dient in Motorkraftstoffen
als Beimischung zur Erhöhung der Klopffestigkeit. Es ist Ausgangsstoff für viele organische und aromatische
Verbindungen wie Nitrobenzol, Anilin, Phenol, Styrol, Insektizide wie Lindan oder DDT,
Azo-Farbstoffe, Kunststoffe und Kunstharze. Benzol wird auch zur Waschmittelherstellung
benötigt. Es ist ein ausgezeichnetes, leider aber stark toxisches
Lösungsmittel
für Lacke, Harze, Wachse und Öle. Im Ausland
gefertigte Billig-Schuhe können Benzol-Reste enthalten, wenn
benzolhaltige Klebstoffe eingesetzt wurden.
|
|