Benzol

ï»ż
Benzol
Strukturformel
Strukturformel des Benzols
Allgemeines
Name Benzol
Andere Namen

Benzen (IUPAC)

Summenformel C6H6
CAS-Nummer 71-43-2
PubChem 241
Kurzbeschreibung

farblose FlĂŒssigkeit mit charakteristischem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 78,11 g·mol−1
Aggregatzustand

flĂŒssig

Dichte

0,88 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

5,5 °C[1]

Siedepunkt

80,1 °C[1]

Dampfdruck

100 hPa (20 °C)[1]

Löslichkeit

schlecht in Wasser (1,77 g·l−1)[1]

Brechungsindex

1,5011 [2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
02 – Leicht-/HochentzĂŒndlich 08 – GesundheitsgefĂ€hrdend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-SĂ€tze H: 225-350-340-372-304-319-315
EUH: keine EUH-SĂ€tze
P: 201-​210-​308+313-​301+310-​331-​305+351+338-​302+352Vorlage:P-SĂ€tze/Wartung/mehr als 5 SĂ€tze [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [3]
LeichtentzĂŒndlich Giftig
Leicht-
entzĂŒndlich
Giftig
(F) (T)
R- und S-SĂ€tze R: 45-46-48/23/24/25-11-36/38-65
S: 53-45
MAK

nicht festgelegt, da krebserregend[1]

LD50

930 mg·kg−1 (Ratte, oral)[4]

Soweit möglich und gebrĂ€uchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 Â°C

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Benzol (nach der IUPAC-Nomenklatur als Benzen bezeichnet, da die Endung -ol Alkoholen und Phenolen vorbehalten ist) ist eine farblose FlĂŒssigkeit mit charakteristischem Geruch. Es ist das einfachste und zugleich klassische Beispiel fĂŒr aromatische Kohlenwasserstoffe.

Die Summenformel ist C6H6. Benzol ist krebserregend und wurde deshalb als Lösungsmittel durch die weniger gefĂ€hrlichen methylsubstituierten Benzole Toluol und Xylol weitgehend ersetzt. Benzol wird heute deshalb fast nur noch als Rohstoff zur Herstellung einiger Industriechemikalien verwendet. Als Erdölbegleitstoff darf es in Deutschland und der EU nach EN 228 mit bis zu 1 % im Autokraftstoff Benzin enthalten sein[5]; in den USA sind derzeit maximal 5 % erlaubt[6].

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Der Name Benzol wurde im Jahr 1843 erstmals von Justus von Liebig gebraucht. Liebig Ànderte die Namensgebung von Eilhard Mitscherlich von 1833, der das Benzol als Benzin bezeichnet hatte, um.[7] Im angelsÀchsischen und französischen Sprachbereich wurde die adaptierte Bezeichnung (franz: benzÚne, engl: benzene) von Mitscherlich jedoch weiterhin benutzt.

In der 2. HĂ€lfte des 17. Jahrhunderts wurde Benzol von Johann Rudolph Glauber, der auch das Glaubersalz entdeckte, bei der Destillation von Steinkohleteer entdeckt. Die Zusammensetzung war fĂŒr ihn jedoch unbekannt und so nannte er es ein „subtiles und liebliches Oleum“. Im Jahre 1825 wurde Benzol von dem englischen Physiker Michael Faraday im Leuchtgas entdeckt, nĂ€mlich dadurch, dass er dieses Öl aus flĂŒssigen RĂŒckstĂ€nden isolierte, die sich beim Verbrennen von Walölen in den Londoner Straßenlaternen aus der Gasphase abschieden. Er schlug deshalb den Namen „Pheno“ (gr. phainein = leuchten) vor. Ein Jahr spĂ€ter erkannte man dieses Öl als Kohlenwasserstoff. Im Jahre 1834 erhielt der deutsche Chemiker Eilhard Mitscherlich Benzol aus BenzoesĂ€ure und Calciumoxid, des Weiteren setzte er Benzol zu Nitrobenzol, Azobenzol und BenzolsulfonsĂ€ure um. Er benannte den Stoff wegen seiner Verwandtschaft zu BenzoesĂ€ure als „Benzin“. Außerdem erstellte er die richtige Summenformel C6H6. Im gleichen Jahr wurde „Benzin“ von Justus von Liebig in Benzol umbenannt. 1845 isolierte der englische Chemiker Charles Mansfield wĂ€hrend seiner Arbeit unter Leitung von August Wilhelm von Hofmann Benzol aus Steinkohleteer.

Historische Kekulé-Benzol-Formel aus der Originalpublikation.[8]

Um die korrekte Strukturformel des Benzols schwelte ein langer Gelehrtenstreit. Erste VorschlĂ€ge wie die Prisman-Struktur, die des Benzvalen, des Dicyclopropenyl sowie das Dewar-Benzol (von James Dewar) stellten sich als falsch heraus. Erst im Jahre 1861 formulierte der österreichische Chemiker Johann Josef Loschmidt, damals noch Schullehrer, einige mögliche Strukturformeln des Benzols, die der deutsche Chemiker und Professor fĂŒr Chemie August KekulĂ© dann 1865 - möglicherweise als Anregung fĂŒr seine KekulĂ©-Strukturformel (siehe rechte untere Abbildung) - ĂŒbernahm. Einer Legende nach kam KekulĂ© dieser Einfall im Traum. Er trĂ€umte von einer Schlange die sich selbst in den Schwanz biss. KekulĂ© beschreibt dies in seiner Rede zum 25-jĂ€hrigen JubilĂ€um des Benzolrings 1890. Die sechs Affen, die sich abwechselnd entweder mit beiden oder mit einer Hand an den FĂŒĂŸen fassten und so die Ringstruktur bildeten, beruhen auf einem 1886 bei einem Bierabend der Deutschen Chemischen Gesellschaft gemachten Scherz.[9]

Sie trĂ€gt jedoch dem experimentellen Befund Rechnung, dass im Benzol alle Kohlenstoffatome gleichwertig sind. Mit dieser Formel konnten allerdings noch nicht alle Besonderheiten des Benzols erklĂ€rt werden, wie beispielsweise seine ungewöhnlich niedrige ReaktivitĂ€t. RĂ€tselhaft war insbesondere das Ausbleiben einer Additionsreaktion mit Bromwasser, wie sie nach der KekulĂ©-Strukturformel eigentlich zu erwarten wĂ€re. Der Beweis der Gleichwertigkeit der Wasserstoffe im BenzolmolekĂŒl konnte von 1869 bis 1874 erbracht werden. Im Jahre 1872 formulierte KekulĂ© seine Oszillationshypothese eines dauernden Platzwechsels von Einfach- und Doppelbindungen.

Erst im 20. Jahrhundert konnte das PhĂ€nomen der delokalisierten Elektronenwolken, die dem BenzolmolekĂŒl eine besondere StabilitĂ€t verleihen, ĂŒber Röntgenstrukturanalyse nachgewiesen werden. 1925 fĂŒhrten Armit und Robinson die vereinfachte Schreibweise mit dem mittigen Kreis in der Formel ein, welcher zum Ausdruck bringen soll, dass alle Bindungen absolut gleichwertig sind und keine lokalisierbaren Doppelbindungen existieren.[10]

Im Jahr 1849 begann die industrielle Herstellung des Benzols auf der Basis von Steinkohle. Es wurde sorglos mit ihm umgegangen, bis Kampagnen schließlich ĂŒber 100 Jahre spĂ€ter ĂŒber die Gefahren des Benzols aufklĂ€rten, als die Giftigkeit des Benzols bekannt wurde.

Strukturformel und Nomenklatur

MolekĂŒlgeometrie des Benzols
Mesomerie des Benzols

Das Erstellen der korrekten Strukturformel des Benzols stellte lange Zeit ein Problem dar (siehe Geschichte), was unter anderem an der Vielzahl der theoretisch möglichen Strukturformeln liegt. Zur Summenformel C6H6 lassen sich theoretisch 217 verschiedene Strukturformeln aufstellen.

Jedes Kohlenstoffatom verfĂŒgt ĂŒber vier Valenzelektronen, von denen zwei das Atom mit den benachbarten C-Atomen verbinden. Ein Elektron bindet das zugehörige Wasserstoffatom. Die verbleibenden sechs π-Elektronen ergeben formal drei π-Bindungen, wie sie in der Strukturformel mit drei Doppelbindungen ausgedrĂŒckt wurden. In dem heute gĂŒltigen Orbitalmodell bilden die sechs π-Elektronen eine delokalisierte Ladungswolke (delokalisiertes 6-π-Elektronensystem) ĂŒber und unter der Ebene des Kohlenstoffrings. KekulĂ© drĂŒckte diesen Umstand der Mesomerie durch zwei Strukturformeln aus, die jeweils nur die beiden Extrempunkte der Ladungswolke symbolisieren. Aufgrund der Mesomerie ist der Kohlenstoffring stabiler als das hypothetische Cyclohexatrien mit lokalisierten Doppelbindungen an festgelegten Positionen. In der vereinfachten Schreibweise wird der Kohlenstoffring heute als Sechseck und die Elektronenwolke als einbeschriebener Kreis dargestellt. Benzol ist ein planares MolekĂŒl, bei dem die Kohlenstoffatome alle sp2-hybridisiert sind. Die Delokalisierung der Elektronen begrĂŒndet die Äquivalenz aller CH-Gruppierungen im MolekĂŒl und damit die hohe Symmetrie[11], weswegen Benzol der Punktgruppe D6h angehört, also mit einer sechszĂ€hligen Achse versehen ist.[12] Der Einfluss des π-Elektronensystems auf die Struktur ist jedoch nicht unumstritten.[13] Es ist das einfachste ungeladene aromatische MolekĂŒl. Benzol ist der Grundbaustein fĂŒr viele Aromaten.

Der Benzolring ist als Sonderzeichen ⌬ und ⏣ im Unicode-Block Verschiedene technische Zeichen vorhanden.

Da in der systematischen chemischen Nomenklatur die Endung -ol fĂŒr Alkohole verwendet wird, ist die im Deutschen meist verwendete, historisch bedingte Bezeichnung Benzol irrefĂŒhrend; der Name Benzen wurde von der IUPAC als offizielle Nomenklatur fĂŒr diesen Kohlenwasserstoff bestimmt.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Benzol ist eine farblose, klare, mit einem Brechungsindex von 1,5011 stark lichtbrechende, leicht flĂŒchtige und leicht brennbare FlĂŒssigkeit. Die Brechzahl von Benzol stimmt recht gut mit der von Fensterglas ĂŒberein, ein Glasstab, der in Benzol eingetaucht ist, ist daher nahezu unsichtbar (siehe auch Immersionsmethode (Mineralogie)). Die ViskositĂ€t des Benzols ist geringer als die des Wassers (es ist dĂŒnnflĂŒssiger). Es erstarrt bei 5,5 Â°C und siedet bei 80,1 Â°C. Bei Zimmertemperatur (20 Â°C) hat es eine Dichte von 0,88 Kilogramm pro Liter und einen Dampfdruck von 110 hPa. Die Eigenschaften von Reinbenzol sind durch die DIN-Norm 51633 festgelegt.

Mit unpolaren, organischen Lösungsmitteln wie Ether ist Benzol in jedem VerhÀltnis unbegrenzt mischbar, mit Wasser jedoch nur schlecht (maximal 1,7 Gramm Benzol pro Liter).

Eine Besonderheit ist, dass Benzol sechs gleich lange Bindungen von 139 pm besitzt. Dieser Wert liegt zwischen dem fĂŒr eine Einfachbindung und eine Doppelbindung und ist ein Kennzeichen fĂŒr den aromatischen Charakter von Benzol.

Der thermische Koeffizient Îł flĂŒssigen Benzols betrĂ€gt bei 20 Â°C 0,001187 K−1.

Sicherheitstechnische KenngrĂ¶ĂŸen

Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei −11 Â°C.[14] Benzol bildet leicht entzĂŒndliche Dampf-Luft-Gemische. Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,2 Vol% (39 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 8,6 Vol% (280 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG).[14] Die Grenzspaltweite wurde mit 0,99 mm bestimmt.[14] Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsklasse IIA.[1] Die MindestzĂŒndenergie liegt bei 0,2 mJ.[14] Damit können auch energetisch schwĂ€chere ZĂŒndquellen wie BĂŒschelentladungen und Schleif- bzw. Schlagfunken eine EntzĂŒndung von Dampf-Luft-Gemischen innerhalb der Explosionsgrenzen bewirken. Die ZĂŒndtemperatur betrĂ€gt 555 Â°C.[14] Der Stoff fĂ€llt somit in die Temperaturklasse T1.

Chemische Eigenschaften

Benzol verbrennt mit gelber Flamme zu Wasser und Kohlendioxid, wobei die starke Rußentwicklung auf den hohen Kohlenstoffanteil der Verbindung hinweist. Der Heizwert des Benzols betrĂ€gt 40.580 kJ/kg, die Verbrennungsenthalpie 3257,6 kJ/mol bei flĂŒssigem Benzol und 3301 kJ/mol bei gasförmigem. Benzol hat einen charakteristischen Geruch. Die Geruchsschwelle ist sehr niedrig und liegt bei 1,5 bis 900 Milligramm pro Kubikmeter Luft.

Ein wichtiges (Erkennungs-)Merkmal ist das Ausbleiben einer Additionsreaktion mit BromwasserstoffsĂ€ure oder Bromwasser. Die steigende ReaktivitĂ€t in der Reihe vom Aufbau her Ă€hnlicher Verbindungen Cyclohexen, Cyclohexadien gegenĂŒber der Addition von Bromwasserstoff wĂŒrde eine noch grĂ¶ĂŸere ReaktivitĂ€t von Benzol („Cyclohexatrien“) vermuten lassen, weil bei den ersten drei Verbindungen eine Zunahme der ReaktivitĂ€t - bedingt durch eine höhere Anzahl der Kohlenstoffdoppelbindungen - festzustellen ist. Aufgrund seiner besonderen aromatischen StabilitĂ€t, die durch die Delokalisation der Elektronen entsteht, addiert Benzol BromwasserstoffsĂ€ure nicht.

Spektroskopische Eigenschaften

Im 1H-NMR-Spektrum zeigen die Wasserstoffatome eine ungewöhnlich starke Entschirmung (Singulett bei 7,28 ppm in CDCl3 fĂŒr alle sechs Wasserstoffatome), die durch den vom Magnetfeld des Spektrometers induzierten Ringstrom verursacht wird.

Im 13C-NMR-Spektrum zeigt Benzol in CDCl3 ein Signal bei 128,5 ppm fĂŒr alle sechs Kohlenstoffatome.

Im IR-Spektrum erscheint die Phenyl-Wasserstoffschwingung bei etwa 3.035 cm−1. Die C–C-Valenzschwingung erscheint bei 1.500 bis 2.000 cm−1. Bei 650 bis 1.000 cm−1 befinden sich die C–H-Deformationsschwingungen.

UV-spektroskopisch lĂ€sst sich Benzol noch in hoher VerdĂŒnnung an zwei typischen Absorptionen (π-π* ÜbergĂ€nge) im Bereich von 200 bis ca. 250 nm nachweisen.

Gesundheitsgefahren und Vorsichtsmaßnahmen

BenzoldĂ€mpfe sind beim Einatmen giftig; die Symptome akuter Vergiftungen treten erst bei relativ hohen Konzentrationen ein. Leichte Vergiftungen Ă€ußern sich in SchwindelgefĂŒhl, Brechreiz, Benommenheit und Apathie. Bei einer schweren Vergiftung kommt es zu Fieber und Sehstörungen bis hin zu vorĂŒbergehender Erblindung und Bewusstlosigkeit. Bei der so genannten Benzolsucht, die beim Einatmen von Benzol eintreten kann, kommt es zu Trunkenheits- und EuphoriegefĂŒhlen. Benzol kann bei lĂ€ngerer Einwirkung auf den Organismus zum Tod fĂŒhren.

Die Giftwirkung ebenso wie die karzinogene Wirkung ist auf die Bildung eines karzinogenen Metaboliten zurĂŒckzufĂŒhren. Im Körper wird Benzol am Ring oxidiert. Das entstehende hochreaktive Epoxid reagiert mit zahlreichen biologischen Verbindungen und kann auch das Erbgut schĂ€digen. Eine lĂ€ngerfristige Aufnahme kleinerer Benzolmengen fĂŒhrt vor allem zu SchĂ€digungen der inneren Organe und des Knochenmarks. Letzteres resultiert in einer Abnahme der Zahl der roten Blutkörperchen (AnĂ€mie), was sich in Herzklopfen, Augenflimmern, MĂŒdigkeit, Schwindel, BlĂ€sse und Kopfschmerzen Ă€ußert. Benzol wird im Gehirn, Knochenmark und Fettgewebe gespeichert. Es wird nur langsam ĂŒber die Niere ausgeschieden. Der Abbau erfolgt ĂŒber verschiedene Umbauprodukte wie das Brenzcatechin, Phenol, Hydrochinon und Benzochinon. Das Hauptausscheidungsprodukt ist schließlich die PhenylmercaptursĂ€ure (N-Acetyl-S-phenyl-cystein).

Bei 2 % Luftvolumenanteil Benzol in der Atemluft kommt es nach 5 bis 10 Minuten zum Tod. Die akute letale Dosis (oral) betrĂ€gt beim Menschen 50 Milligramm pro Kilogramm. Zwischen einem Luftvolumenanteil von 1,4 bis 8 % bildet Benzol explosive Gemische.

Benzol ist aufgrund dieser Gefahren mit besonderer Vorsicht zu handhaben. Benzol muss bei 15 Â°C bis 25 Â°C gelagert werden. Der TRK-Wert lag bei 1 Milliliter pro Kubikmeter Luft (bzw. 3,25 mg/mÂł Luft). Jede Exposition gegenĂŒber Benzol sollte möglichst vermieden oder verringert werden; vor dem Gebrauch von Benzol sind besondere Anweisungen einzuholen. Bei Unfall oder Unwohlsein sollte sofort ein Arzt hinzugezogen werden. Orte, an denen Benzol austritt oder austreten könnte, sollten sofort verlassen und nur in VollschutzanzĂŒgen wieder betreten werden. Benzol ist stark wassergefĂ€hrdend.

Vorkommen und Benzolemissionen

GrĂ¶ĂŸere Mengen an Benzol kommen in Steinkohlenteer und Erdöl vor. Beim Rauchen von Zigaretten werden kleine Mengen Benzoldampf (10–100 Â”g pro Zigarette) freigesetzt, auch bei VulkanausbrĂŒchen und WaldbrĂ€nden sowie bei unvollstĂ€ndiger Verbrennung von organischem Material entstehen Spuren von Benzol. In der AtmosphĂ€re wird nach zwei bis fĂŒnf Tagen die HĂ€lfte des vorhandenen Benzols abgebaut, da dieses mit Hydroxyl-Radikalen (freie OH-Gruppen) reagiert. HauptsĂ€chlich wird Benzol durch Abgase von Benzinmotoren freigesetzt. 75 % der Emissionen gehen auf Kraftfahrzeuge zurĂŒck. Der Benzolanteil des Motorenbenzins ist ab dem Jahr 2000 europaweit nach DIN EN 228 auf maximal 1 Vol-% begrenzt worden; der Durchschnitt im Jahre 2003 betrug ~0,7 Vol-%. Der aktuelle Grenzwert liegt derzeit (2010) in den USA bei 5 Vol-%[6][15]. Ab 2013 soll der US-Durchschnitt des Benzolanteils im Benzin zwar auf 0,62 %[16] reduziert werden, eine Begrenzung des Maximalanteils unter 5 % ist aber immer noch nicht vorgesehen[17].

Die durchschnittliche Belastung der Bevölkerung betrĂ€gt im Mittel zirka 2 Â”g/m3 Luft, dieser Wert kann je nach Umgebung jedoch wesentlich höher sein (zum Beispiel an Tankstellen, in schlecht belĂŒfteten Garagen etc.). Um 1980 gab es einen starken RĂŒckgang der Benzolemissionen, der sich in den 1990er Jahren fortsetzte. So reduzierte sich die Benzolbelastung zwischen 1997 bis 2005 sowohl an den stĂ€dtischen, verkehrsnahen Messstationen als auch an den stĂ€dtischen Hintergrundstationen erheblich, so dass schon im Jahr 2005 die erst seit dem Jahr 2010 geltenden Grenzwerte von 5 ”g/mÂł unterschritten wurden.[18]

Herstellung

Benzol kann durch Steamcracken oder katalytisches Reforming von Naphtha gewonnen werden. Hierbei wird meist Hexan zu Cyclohexan und dann zu Benzol dehydriert. Ein weiteres Verfahren zur Benzolherstellung ist die thermische Entalkylierung. Hierbei wird bei 780 Â°C und einem Druck von 40 bar die Methylgruppe des eingesetzten Toluols abgespalten. TrĂ€gergas im Reaktor ist hierbei 90-prozentiger Wasserstoff. Nach AbkĂŒhlung und der Gas-FlĂŒssigkeits-Trennung sowie Reinigung wird so Reinstbenzol gewonnen. Auch aus EthinmolekĂŒlen lĂ€sst sich in Anwesenheit eines Katalysators Benzol herstellen, was nach dem deutschen Chemiker Walter Reppe als Reppe-Chemie bezeichnet wird.[19]

Von ungefĂ€hr 1930 bis 1960 entstand das meiste Benzol als Nebenprodukt bei der Erzeugung von Leuchtgas auf Basis von Steinkohle. FĂŒr die Suche nach Verwertungsmöglichkeiten wurde schon 1918 der Benzol-Verband gegrĂŒndet. Es erwies es sich als geeigneter Benzinzusatz, um dessen Klopffestigkeit zu erhöhen; so entstand das "Super"-Benzin aus aromatischen und aliphatischen Bestandteilen und fĂŒhrte zum Unternehmensnamen B. V. ARAL. Seit 1950 wird es auch aus Erdöl gecrackt. 1992 wurden in Westeuropa rund 90 % des Benzols aus Erdöl gewonnen, (65 % aus Pyrolysebenzin, 17 % aus Reformatbenzin, 9 % durch Entalkylierung) und 10 % aus Kohle und Kohlenteer. JĂ€hrlich werden weltweit etwa 35 Millionen Tonnen Benzol hergestellt.

Reaktionen

VollstÀndige Oxidation (Verbrennung) des Benzols:

 2\ \mathrm{C}_6\mathrm{H}_6 + 15\ \mathrm{O}_2\ \rightarrow\ 12\ \mathrm{CO}_2 + 6\ \mathrm{H}_2\mathrm{O}
Mit Sauerstoff reagiert Benzol zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Beispiel fĂŒr eine Elektrophile aromatische Substitutionsreaktion (Nitrierung):

\mathrm{C}_6\mathrm{H}_6 + \mathrm{HNO}_3\ \rightarrow\ \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{NO}_{2} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}
Mit SalpetersÀure reagiert Benzol (in Gegenwart des Katalysators SchwefelsÀure) zu Wasser und Nitrobenzol.

Beispiel fĂŒr eine Radikalische Additionsreaktion (Chlorierung):

 \mathrm{C}_6\mathrm{H}_6 + 3\ \mathrm{Cl}_2\ \rightarrow\ \mathrm{C}_6\mathrm{H}_6\mathrm{Cl}_6
Mit Chlor reagiert Benzol zu Lindan.

Friedel-Crafts-Acylierung:

Beispiel fĂŒr die Friedel-Crafts-Acylierung von Benzol mit einem CarbonsĂ€urechlorid

Radikalische Substitutionen am Benzol finden im Vergleich zu Alkenen aufgrund der Stabilisierung durch die AromatizitÀt nicht statt. Ausnahme bildet hierbei die so genannte Sandmeyer-Reaktion, bei der aus Diazoniumsalzen in einer durch Kupfer katalysierten homolytischen Abspaltung von molekularem Stickstoff ein Phenyl-Radikal entsteht. Dieses ist aber hochreaktiv und reagiert sofort weiter.

Etliche Valenzisomere des Benzols und ihre Derivate, wie Bicyclo[2.2.0]hexa-2,5-dien („Dewar-Benzol“), Prisman („Ladenburg-Benzol“) oder Benzvalen sind hergestellt worden. Die Valenzisomeren lassen sich thermisch oder photochemisch ineinander umwandeln:[20]

unsichtbarer Text

Benzol als Ligand

Strukturformel von Bis(benzol)chrom

Bis heute wurden in der metallorganischen Chemie viele Komplexe synthetisiert die Benzol als Ligand enthalten. Die bekannteste Verbindung ist wohl das erstmals 1955 von Ernst Otto Fischer und Walter Hafner dargestellte Bis(benzol)chrom, ein sogenannter Sandwichkomplex.

Benzolderivate und wichtige Substituenten

Viele wichtige Chemikalien sind Benzolderivate, haben also einen Benzolring als GrundgerĂŒst. Dazu gehören beispielsweise:

Alkylsubstituenten:

andere funktionelle Gruppen:

HĂ€ufig sind auch mehrere dieser Substituenten in Kombination vorhanden zum Beispiel in disubstituierten Benzolen

Produkte aus Benzol:

Weitere aromatische Ringe fĂŒhren zu polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) wie:

Anwendungen

Motoren-Benzol
Kurzbeschreibung Super-Ottokraftstoff der 1910er und 1920er Jahre fĂŒr Motoren mit hoher Kompression oder fĂŒr hohe Leistungsanforderungen (PKW und Jagdflugzeuge)
Herkunft

fossil

Charakteristische Bestandteile

Benzol

CAS-Nummer

71-43-2

Eigenschaften
Aggregatzustand flĂŒssig
Dichte

0,88 kg/L [1]

Heizwert

9,76 kWh/L = 11,1 kWh/kg [21]

Brennwert

36,8 MJ/L = 41,8 MJ/kg [22]

Oktanzahl

99 ROZ

Schmelzbereich 5,5 Â°C [1]
Siedebereich

80,1 Â°C [1]

Flammpunkt

−11 Â°C [1]

ZĂŒndtemperatur 555 Â°C [1]
Explosionsgrenze 1,2–8,6 Vol.-% [1]
Temperaturklasse T1 [1]
Explosionsklasse IIA [1]
Soweit möglich und gebrÀuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Heute sind aufgrund der schwerwiegenden Gefahren Stoffe mit einer Benzol-Konzentration von ĂŒber 0,1 % in Deutschland verboten. Eine Ausnahme bilden hier Treibstoffe: Benzol erhöht die Klopffestigkeit von Benzin, weshalb es in der Entwicklung der Ottokraftstoffe eine wichtige Rolle einnahm, heute als Benzinbegleitstoff jedoch nur noch in einer Konzentration von 1 % zulĂ€ssig ist. In grĂ¶ĂŸeren Mengen darf es nur in geschlossenen Systemen und zu industriellen oder Forschungszwecken verwendet werden. In der ersten HĂ€lfte des 20. Jahrhunderts diente es als Treibstoff fĂŒr die sogenannten Benzol-Loks wie auch pur (selten) oder im Gemisch mit Benzin (Bibo) zum Antrieb von Autos und Jagdflugzeugen des Ersten Weltkriegs.

Benzol wird in der chemischen Industrie fĂŒr die Synthese vieler Verbindungen gebraucht, vorwiegend Ethylbenzol (52 %), Cumol (20 %), Cyclohexan (13 %) und Nitrobenzol (9 %)[23], aber auch Anilin, Styrol, Nylon, Synthesekautschuk, Kunststoffe, waschaktive Stoffe, Insektizide, Farbstoffe und viele weitere Stoffe. Des Weiteren werden durch Substitution viele Aromaten wie zum Beispiel Phenol, Nitrobenzol, Anilin, Chlorbenzol, Hydrochinon und PikrinsĂ€ure gewonnen.

FrĂŒher wurde Benzol als gutes Lösungs- und Reinigungsmittel in vielen Bereichen verwendet. Als Lösungsmittel fĂŒr Kautschuklacke, Wachse, Harze und Öle wird Benzol zunehmend durch weniger giftige Stoffe wie das nichtkarzinogene Toluol verdrĂ€ngt. Als gutes Lösungsmittel kommt es als „Universalreiniger“ in Laboratorien trotz Warnhinweisen immer noch zum Einsatz, ist aber in dieser Rolle weitgehend von Aceton ersetzt worden. Im normalen Haushalt wird es dagegen aufgrund seiner ToxizitĂ€t und krebserregenden Wirkung nicht benutzt. Benzol gehört neben Toluol und Xylol zu den so genannten BTX-Aromaten, fĂŒr die strenge Grenzwerte bei industrieller Anwendung gelten.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Eintrag zu Benzol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 12. Mai 2009 (JavaScript erforderlich).
  2. ↑ Heinz G. O. Becker, Werner Berger und GĂŒnter Domschke: Organikum. 22. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 978-3-527-31148-4, S. 732.
  3. ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 71-43-2 im European chemical Substances Information System ESIS
  4. ↑ Benzol bei ChemIDplus.
  5. ↑ Thomas Hillenbrand, Frank Marscheider-Weidemann, Manuel Strauch, Kerstin Heitmann, Dora Schaffrin: Emissionsminderung fĂŒr prioritĂ€re und prioritĂ€re gefĂ€hrliche Stoffe der Wasserrahmenrichtlinie. StoffdatenblĂ€tter 29-07 des Umweltbundesamts, Abschnitt 16.3, ISSN 1862-4804.
  6. ↑ a b James W. Weaver, Linda R. Exum, Lourdes M. Prieto: Gasoline Composition Regulations Affecting LUST Sites. Veröffentlichung der EPA, Januar 2010, S. 18.
  7. ↑ Ann. d. Ch., 9, 43 (1843).
  8. ↑ August KekulĂ©: Ueber einige Condensationsproducte des Aldehyds, Liebigs Ann. Chem. 1872, 162 (1), S. 77–124; doi:10.1002/jlac.18721620110.
  9. ↑ Stephan Kekule von Stradonitz: Zwei chemische Visionen. In: Zeitschrift fĂŒr Angewandte Chemie. 1927, 40, 25, S. 736–737, doi:10.1002/ange.19270402505.
  10. ↑ Alan R. Katritzky: Advances in heterocyclic chemistry. Band 17, 1974, S. 7.
  11. ↑ Eric D. Glendening, Rudiger Faust, Andrew Streitwieser, K. Peter C. Vollhardt, Frank Weinhold: The role of delocalization in benzene. In: Journal of the American Chemical Society. 1993, 115, 23, S. 10952–10957, doi:10.1021/ja00076a061.
  12. ↑ E. Cox: Crystal Structure of Benzene. In: Reviews of Modern Physics. 1958, 30, 1, S. 159–162, doi:10.1103/RevModPhys.30.159.
  13. ↑ Philippe C. Hiberty, David Danovich, Avital Shurki, Sason Shaik: Why Does Benzene Possess a D6h Symmetry? A Quasiclassical State Approach for Probing π-Bonding and Delocalization Energies. In: Journal of the American Chemical Society. 1995, 117, 29, S. 7760–7768, doi:10.1021/ja00134a022.
  14. ↑ a b c d e E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenndaten - Band 1: Brennbare FlĂŒssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag fĂŒr neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  15. ↑ Sicherheitsdatenblatt firstfuelbank
  16. ↑ EPA: Summary and Analysis of the 2009 Gasoline Benzene Pre-Compliance Reports. November 2009.
  17. ↑ Felicity Barringer: E.P.A. Limits the Benzene in Gasoline by 2011. Artikel in der New York Times vom 10. Februar 2007.
  18. ↑ Umweltbundesamt: Benzolbelastung der Luft in Ballungsgebieten
  19. ↑ Walter Reppe, Walter Joachim Schweckendiek: Cyclisierende Polymerisation von Acetylen. III Benzol, Benzolderivate und hydroaromatische Verbindungen. In: Justus Liebigs Annalen der Chemie. 1948, 560, 1, S. 104–116, doi:10.1002/jlac.19485600104.
  20. ↑ Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, 2. Auflage, VEB Deutscher Verlag fĂŒr Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, S. 266–267, ISBN 3-342-00280-8.
  21. ↑ Kraftstoff#Vergleich von Kraftstoffen.
  22. ↑ Heizwert#FlĂŒssige Brennstoffe (bei 25 °C).
  23. ↑ Thomas Hillenbrand, Frank Marscheider-Weidemann, Manuel Strauch, Kerstin Heitmann, Dora Schaffrin: Emissionsminderung fĂŒr prioritĂ€re und prioritĂ€re gefĂ€hrliche Stoffe der Wasserrahmenrichtlinie. StoffdatenblĂ€tter 29-07 des Umweltbundesamts, Abschnitt 18.2, ISSN 1862-4804.

Literatur

  • E. Heilbronner, J. Jacques: Paul Havrez und seine Benzolformel, in: Chemie in unserer Zeit, 1998, 32, S. 256–264; doi:10.1002/ciuz.19980320505.
  • Elke Schimming: Die Belastung des Menschen durch Benzol und andere aromatische Kohlenwasserstoffe unter besonderer BerĂŒcksichtigung des Beitrages der Innenraumluft, Cuvillier Verlag, Göttingen 1998, ISBN 3-89712-195-6.
  • C. J. Estler: Pharmakologie und Toxikologie, Schattauer Verlag, Stuttgart 1992/2005, ISBN 3-7945-2295-8.

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Benzol â€“ BedeutungserklĂ€rungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Dies ist ein als lesenswert ausgezeichneter Artikel.
Dieser Artikel wurde am 30. Oktober 2010 in dieser Version in die Liste der lesenswerten Artikel aufgenommen.
Gesundheitshinweis Bitte den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten!

Wikimedia Foundation.

Synonyme:

Schlagen Sie auch in anderen WörterbĂŒchern nach:

  • Benzol [1] — Benzol (Phenylwasserstoff, Steinkohlenbenzin), Mol. Gew. 78, der Grundkohlenwasserstoff der aromatischen Reihe, besitzt die Zusammensetzung C6H6 und die nebenstehende Konstitution. Es ist eine farblose, leicht bewegliche und stark lichtbrechende… 
   Lexikon der gesamten Technik

  • benzol — [ bɛ̃zɔl ] n. m. ‱ 1840; de benz(o) ♩ MĂ©lange de carbures de la sĂ©rie aromatique, composĂ© de benzĂšne, de toluĂšne et de xylĂšne. ● benzol nom masculin Fraction de la distillation des goudrons de houille qui bout au dessous de 170 °C et qui est… 
   EncyclopĂ©die Universelle

  • benzol — BENZÓL s.m. (chim.) Benzen. – Din fr. benzol. Trimis de paula, 02.06.2002. Sursa: DLRM ï»ż BENZÓL s. v. benzen. Trimis de siveco, 13.09.2007. Sursa: Sinonime ï»ż benzĂłl s. m., pl. benzĂłli 
   Dicționar RomĂąn

  • Benzol — may refer to: * Benzole * Benzene * British Benzol, which was one of the largest independent oil distributors in the UK. It went into administration on 16 August 2005 [http://www.icc credit.co.uk/cgi bin/item.cgi?id=1278 d=11 h=24 f=46 dateformat 
   Wikipedia

  • Benzol — (Benzin, Chem.), s.u. Benzoyl B) 
   Pierer's Universal-Lexikon

  • Benzƍl — (Benzin, Phenylwasserstoff) C6H6, ein flĂŒssiger Kohlenwasserstoff, bildet sich bei hoher Temperatur aus Acetylen, bei Destillation von BenzoesĂ€ure mit ĂŒberschĂŒssigem Kalk, ganz allgemein bei Zersetzung organischer Substanzen in heller Rotglut, z 
   Meyers Großes Konversations-Lexikon

  • Benzol [2] — Benzol wird neuerdings vielfach als Ersatz fĂŒr Benzin zum Betrieb von Motoren (Automobilen u.s.w.) verwendet 
   Lexikon der gesamten Technik

  • Benzol — Benzƍl, wasserhelle, Ă€therisch riechende FlĂŒssigkeit vom spez. Gewicht 0,88, erstarrt bei 5,5°, siedet bei 80,5°, leicht entzĂŒndlich, in Wasser fast unlöslich, leicht löslich in Alkohol und Äther, löst Jod, Schwefel, Phosphor, Harze, Fette etc. B 
   Kleines Konversations-Lexikon

  • Benzol — est le nom donnĂ© dans le commerce Ă  la benzine du goudron de houille. Ce fut longtemps un sous produit de la distillation (pyrolyse) de la houille en coke et en gaz de houille, rĂ©sultat des dĂ©veloppements de la carbochimie. Par la suite, la… 
   WikipĂ©dia en Français

  • Benzol — Benzol, Benzoe Benzin 
   Etymologisches Wörterbuch der deutschen sprache

  • benzol — s. m. Produto resultante da mistura de benzina e tolueno 
   DicionĂĄrio da LĂ­ngua Portuguesa


Share the article and excerpts

Direct link

 Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.