En 1812-1815, en Londres apareció por primera vez el alumbrado a base de gas. El gas de alumbrado obtenido de fuentes naturales (de la grasa de animales marinos), Venia en botellas de hierro, estas botellas se colocaban por lo general en el sótano de las casas. El gas por medio de unos tubos se distribuía por toda la vivienda. Se había notado que durante los fríos fuertes el gas perdía su capacidad de producir llama al arder. En 1825 los propietarios de la fabrica de gas se dirigieron a Faraday para que les diera un consejo. Faraday descubrió que la parte componente del gas que produce llama viva al arder se acumula, al frío en el fondo en el fondo de las botellas, formando una capa de liquido trasparente. Al examinar este liquido Faraday descubrió un hidrocarburo nuevo, El benceno.
Originalmente el término estaba restringido a un producto delalquitrán mineral, elbenceno, y a sus derivados, pero en la actualidad incluye casi la mitad de todos los compuestos orgánicos; el resto son los llamadoscompuestos alifáticos.
Unhidrocarburo aromáticoes unpolímerocíclicoconjugado que cumple laRegla de Hückel, es decir, que tienen un total de 4n+2electronespien elanillo. Para que se dé laaromaticidad, deben cumplirse ciertas premisas, por ejemplo que los dobles enlaces resonantes de lamoléculaesténconjugadosy que se den al menos dos formasresonantesequivalentes. La estabilidad excepcional de estos compuestos y la explicación de la regla de Hückel han sido explicadoscuánticamente, mediante el modelo de "partícula en un anillo".
ESTRUCTURA DEL BENCENO. Cada carbono tiene tres electrones enlazados y el cuarto localizado en gira alrededor del anillo. Una característica de los hidrocarburos aromáticos como el benceno, es la coplanaridad del anillo o la también llamada resonancia, debida a la estructura electrónica de la molécula. Al dibujar el anillo del benceno se le ponen tres enlaces dobles y tres enlaces simples. Dentro del anillo no existen en realidad dobles enlaces conjugados resonantes, sino que la molécula es una mezcla simultánea de todas las estructuras, que contribuyen por igual a la estructura electrónica. En el benceno, por ejemplo, la distancia interatómica C-C está entre la de un enlace σ (sigma) simple y la de uno π(pi) (doble).
Todos los derivados del benceno, siempre que se mantenga intacto el anillo, se consideran aromáticos. La aromaticidad puede incluso extenderse a sistemas policíclicos, como el naftaleno, antraceno, fenantreno y otros más complejos, incluso ciertos cationes y aniones, como el pentadienilo, que poseen el número adecuado de electrones π y que además son capaces de crear formas resonantes.
Estructuralmente, dentro del anillo los átomos de carbono están unidos por un enlace sp2 entre ellos y con los de hidrógeno, quedando un orbital π perpendicular al plano del anillo y que forma con el resto de orbitales de los otros átomos un orbital π por encima y por debajo del anillo.
NOMENCLATURA DEL BENCENO
Reciben este nombre debido a los olores intensos, normalmente agradables, que presentan en su mayoría. El nombre genérico de los hidrocarburos aromáticos mono y policíclicos es"areno"y los radicales derivados de ellos se llaman radicales"arilo". Todos ellos se pueden considerarderivados delbenceno, que es una molécula cíclica, de forma hexagonal y con un orden de enlace intermedio entre un enlace sencillo y un doble enlace. Experimentalmente se comprueba que los seis enlaces son equivalentes, de ahí que la molécula de benceno se represente como una estructura resonante entre las dos fórmulas propuestas por Kekulé en 1865.
NOMENCLATURA DE COMPUESTOS AROMATICOS MONOSUSTITUIDOS.
Se nombran terminando el nombre del sustituyente en benceno.
Algunos derivados monosustituidos del benceno tienen nombres comunes ampliamente aceptados.Como en los compuestos alifáticos, utilizamos comas para separar números y guiones para separar números y palabras.
En bencenos disustituidos se emplean los prefijosorto(benceno 1,2-disustituido),meta(benceno 1,3-disustituido) ypara(benceno 1,4-disustituido) para indicar la posición de los sustituyentes en el anillo.
NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGANICOS POLISUSTITUIDOS.
Con este nombre se conocen los derivados aromáticos en los cual se han remplazado 3 o más hidrógenos por otros grupo o átomos.
En estos casos es necesario numerar el anillo bajo las siguientes reglas:
El número 1 corresponde al radical con menor orden alfabético.
La numeración debe continuarse hacia donde este el radical más cercano para obtener la serie de números más pequeña posible. Si hay dos radicales a la misma distancia, se selecciona el de menor orden alfabético; si son iguales se toma el siguiente radical más cercano.
Todos los átomos de carbono deben numerarse, no solo los que tengan sustituyente.
Al escribir el nombre se ponen los radicales en orden alfabético terminando con la palabra benceno.
Ejemplos:
El número 1 corresponde al bromo que es el radical de menor orden alfabético. Se numera hacia la derecha porque en ese sentido quedan los números más pequeños posibles.
1-bromo-3-etil-4-metilbenceno
El número 1 coresponde al radical de menor orden alfabético, que es el n-butil. La numeración se continúa hacia la derecha porque el sec-butil tiene menor orden que el ter-butil y ambos están a la misma distancia del número 1
El benceno es un líquido incoloro, móvil con olor dulce a esencias.
Es soluble en éter, nafta y acetona. También se disuelve en alcohol y en la mayoría de los solventes orgánicos.
Disuelve al iodo y las grasas.
Su densidad es de 0,89 gramos sobre centímetros cúbicos.
Punto fusión: 5,5 °C.
Punto ebullición: 80°C.Fórmula: C6H6.
Peso molecular: 78 gramos.
Síntesis de Friedel-Crafts:otro tipo de sustitución electrofílica.
Φ-H + RCl + AlCl3 → Φ-R + HCl + AlCl3
Síntesis de Wurtz – Fitting: es una modificación de la de Wurtz de la serie grasa. Los homólogos del benceno pueden prepararse calentando una solución etérea de un halogenuro de alquilo y otro de arilo con sodio. Este método tiene la ventaja sobre el de Friedel – Crafts, de que se conoce la estructura del producto y puede introducirse fácilmente cadenas largas normales.
Sustitución Electrófila Aromática
El benceno actúa como nucleófilo, atacando a un número importante y variado de electrófilos.
Etapa 1.En la primera etapa de la reacción el electrófilo acepta un par de electrones porcedentes de la nubepdel benceno, formándose un carbocatión estabilizado por resonancia.
El catión ciclohexadienilo [2] deslocaliza la carga positiva según las siguientes estructuras:
Etapa 2. En la segunda etapa el benceno recupera su aromaticidad por perdida de un protón. Es una etapa rápida conocida como rearomatización del anillo.
Nitración del Benceno
El benceno reacciona con la mezcla nitrico-sulfurico adicionando grupos nitro.
El electrófilo de esta reacción es el catión nitronio. NO2+. Las concentraciones de este catión en el ácido nitrico son muy bajas para nitrar el benceno, por ello es necesario añadir ácido sulfúrico.
Mecanismo para la nitración del benceno
Etapa 1. Ataque del benceno al catión nitronio
Etapa 2. Recuperación de la aromaticidad por pérdida de un protón
Sulfonación del Benceno
La reaccion del benceno [1] con una disolución de trióxido de azufre en ácido sulfúrico produce ácidos bencenosulfónicos [2].
El mecanismo de la sulfonación tiene lugar con las siguientes etapas:
Etapa 1. Ataque del benceno al trióxido de azufre
Etapa 2. Recuperación de la aromaticidad por pérdida de un protón.
El mecanismo de la sulfonación es reversible, lo cual permite eliminar el grupo -SO3H por tratamiento con sulfúrico acuoso. Esta propiedad es utilizada para proteger posiciones del benceno, ocupándolas con el grupo -SO3H.
Halogenación del Benceno
El benceno reacciona con halógenos en presencia de ácidos de Lewis para formar derivados halogenados.
El mecanismo de la halogenación tiene lugar con las siguientes etapas:
Etapa 1. La molécula de bromo se polariza al interaccionar con el ácido de Lewis. El benceno ataca al bromo polarizado positivamente para formar el catión ciclohexadienilo.
Etapa 2. Recuperación de la aromaticidad por pérdida de un protón.
La cloración se puede llevar a cabo de forma similar a la bromación. La reacción con flúor y yodo se realiza muy poco frecuentemente. En el caso del flúor la reacción es dificil de controlar por su elevada reactividad. Por el contrario, el yodo reacciona lentamente y tiene un equilibrio desfavorable.
Sustitución nucleófila aromática: Bencino
Los bencenos halogenados reaccionan con sosa diluida en condiciones de alta presión y temperatura, para formar fenoles. Esta reacción no requiere grupos desactivantes en posición orto/para y sigue un mecanismo diferente al de la sustitución nucleófila aromática por adición-eliminación.
Esta reacción fue descubierta en 1928 por los químicos de la compañía Dow Chemical. El mecanismo consiste en la eliminación de HCl con formación de un intermedio inestable llamado bencino, el cual es atacado por los iones hidróxido del medio, para formar fenol.
Hoy, el término aromático, se ocupa para referirse al benceno y a los compuestos relacionados estructuralmente con él. El presente trabajo está destinado a analizar de forma exhaustiva los compuestos aromáticos, su uso industrial y el riesgo inherente con él.
Muchos de los compuestos aislados de fuentes naturales son total o parcialmente aromáticos. Entre ellos se cuenta el benceno, benzaldehído, tolueno y sus derivados, además de algunos productos biológicos y farmacéuticos como la hormona femenina llamada estrona, la morfina y el diazepan(valium)
Benceno.
El Benceno es un liquido claro, volátil, incoloro, muy inflamable, con olor característico.
El grado comercial más común contiene entre 50 y 100%de Benceno.
Usos.
El Benceno se utiliza como constituyente de combustibles para motores, disolventes de grasas, aceites, pinturas y nueces en el grabado fotográfico de impresiones. También se utiliza como intermediario químico.
El Benceno también se usa en la manufactura de detergentes, explosivos, productos farmacéuticos y tinturas.
Una lista parcial de ocupaciones con riesgo de exposiciones incluye:
·
·Bruñidores.
·Fabricantes de ácido carbólico.
·Fabricantes de ácido maleico.
·Fabricantes de adhesivos.
·Fabricantes de baterías secas.
·Fabricantes de caucho.
·Fabricantes de colorantes.
·Fabricantes de detergentes.
·Fabricantes de estireno.
·Fabricantes de hexacloruro de benceno.
·Fabricantes de linóleo.
·Fabricantes de masilla.
·Fabricantes de nitrobenceno.
·Fabricantes de pegamentos.
·Impregnadores de productos de asbestos.
·Químicos.
·Soldadores.
·Terminadores de muebles.
·Trabajadores con clorobenceno.
·trabajadores de la industria petroquímica
Riesgos.
Vías de entrada: Inhalación de vapor que puede estar complementada con absorción cutánea, si bien el benceno no es absorbible a través de la piel sana.
Efectos nocivos.
Locales. La exposición al liquido y al vapor puede producir irritación primaria de los ojos, la piel y las vías respiratorias superiores. Si el liquido llega a los pulmones puede provocar edema pulmonar y hemorragia. Como consecuencia de la remoción de grasa de la piel se puede producir etirema, vesiculación y dermatitis seca, escarificada.
Sistemáticos. La exposición aguda al benceno produce depresión del sistema nervioso central. También pueden producirse cefalea, mareos, náuseas, vómitos, convulsiones, coma y muerte.
Se ha comprobado que la exposición crónica al benceno causa trastornos en la sangre. El benceno es un agente mielotóxico
Precaución.
Limites de exposición permisibles: Es 1 ppm para un promedio ponderado en un tiempo de 8 horas, con un pico de 5 ppm por encima del máximo aceptable para una duración máxima de 15 minutos.
Medidas de protección personal: Debe usarse siempre vestimenta de protección. La ropa mojada con benceno debe desecharse deinmediato. En áreas en las cuales la exposición es constante se debe usar ropa y guantes impermeables para cubrir las zonas expuestas del cuerpo. En áreas donde pueden producirse salpicaduras debe usarse máscara o anteojos de protección. En las zonas donde hay elevadas concentraciones de vapor se requiere el uso de máscaras con filtro para vapor orgánico o “línea de aire”, o bien aparatos de respiración.
Difenilo.
El difenilo es un sólido amarillento o incoloro, como hojuelas, con un fuerte olor característico.
Usos.
Exposición ocupacional: El difenilo es un fungicida de naranjas que se aplica dentro de las cajas de empaque. También se utiliza como agente de transferencia de calor y es intermediario en la síntesis orgánica. Se produce por la deshidratación térmica del benceno.
Una lista parcial de riesgo de exposición incluye:
·Empacadores de naranjas.
·Manipuladores de fungicidas.
·Sintetizadores de sustancias químicas orgánicas.
Riesgos.
Vías de entrada: Inhalación del vapor o del polvo y absorción cutánea.
Efectos nocivos:
Locales. La exposición reiterada al polvo puede producir irritación al tracto respiratorio. El vapor puede causar irritación moderada de los ojos. El contacto repetido con la piel produce dermatitis por sensibilización.
Sistémicos. En la exposición aguda el difenilo ejerce una acción tóxica sobre el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico, así como también el hígado. Los síntomas de intoxicación son cefalea, dolor gastrointestinal difuso, náuseas, indigestión, dolor de las extremidades y fatiga general.
Precaución.
Limites de exposición permisibles: El estándar federal es 0,2 ppm (1mg/m 3)
Medidas de protección personal: debido al baja presión del vapor y su bajo índice de toxicidad no suele presentar mayores problemas en la industria. Basta con el uso de cremas protectoras, guantes y máscaras con filtro para vapores orgánicos en las áreas donde hay concentraciones elevadas de vapor. Las altas temperaturas pueden aumentar la necesidad de emplear métodos protectores o ventilación.
Naftaleno.
El naftaleno es un sólido blanco cristalino, con un olor característico a desinfectante de polillas.
Usos.
El naftaleno se usa como intermediario químico o base para síntesis de compuestos ftálicos, antranílicos, hidroxilados, aminos y sulfónicos que se usan que usan en la manufactura de varios colorantes también se utiliza en la manufactura de hidronaftalenos, resinas sintéticas, negro de humo, pólvora sin humo y celuloide. El naftaleno se ha empleado como repelente de polillas.
Lista parcial de ocupaciones con riesgo de exposición incluye:
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Fabricantes de anhídrido ftálico.
·Fabricantes de beta naftol.
·Fabricantes de celuloide.
·Fabricantes de fungicidas.
·Fabricantes de hidronaftaleno.
·Fabricantes de negro de humo.
·Fabricantes de pólvora sin humo.
·Fabricantes de textiles químicos.
·Fabricantes de tinturas químicas.
·Manipuladores de alquitrán de carbón.
·Manipuladores de repelentes de polillas.
·Tintoreros.
Riesgo.
Vía de entrada: Inhalación de polvo o vapor.
Efectos nocivos.
Locales. El naftaleno es un irritante primario y produce eritema y dermatitis tras contacto reiterado. También es un alergeno y puede producir dermatitis en individuos hipersensibles. El contacto directo del polvo en los ojos ha provocado irritación y cataratas.
Sistemicos. La inhalación de grandes cantidades de vapor de naftaleno o su ingestión puede producir hemolisis intravascular con las consecuencias correspondientes. Los síntomas iniciales incluyen irritación de los ojos, cefalea, confusión, excitación, malestar. sudoración profusa, náuseas, vómitos, dolor abdominal e irritación de la vejiga.
Precaución.
Limites de exposición : El estandarte federal es 10 ppm (50 mg/m3)
Medidas de protección personal: En su uso industrial son escasamente necesarias. En las áreas donde hay polvo y alta concentración de vapor deben usarse máscaras contra el polvo o depósito de vapor orgánico. La piel debe protegerse con cremas, guantes o ropa especial.
