Benzen là gì? Tính chất hóa học, cấu tạo và ứng dụng C6H6?

1. Benzen là chất gì:

1.1. Khái niệm:

Benzen là hợp chất hóa học hữu cơ có công thức là C6H6. Nó có cấu tạo gồm 6 nguyên tử carbon liên kết với nhau trong một mặt phẳng với một nguyên tử hydro được gắn vào mỗi nguyên tử C. Nó được phát hiện vào năm 1825 bởi nhà vật lý người Anh Michael Faraday.

Nó được hình thành từ cả quá trình tự nhiên được tạo ra bởi núi lửa, cháy rừng… Đồng thời, benzen cũng là một hóa chất công nghiệp chính được làm từ than đá và dầu mỏ.

Benzen có độc tính cao và gây ung thư trong tự nhiên.

1.2. Các đồng đẳng, đồng phân và danh pháp của Benzen:

Đồng đẳng:

Tương tự như ankan, anken hay ankin thì Benzen cũng có những chất chung dãy đồng đẳng. Tất cả các chất này đều là hiđrocacbon thơm và có chung đặc điểm về công thức phân tử là CnH2n-6 với n≥6, công thức cấu tạo là mạch vòng. Đó là lý do trong hóa học, Benzen còn được gọi là vòng Benzen.

Đồng phân:

Trừ C6H6 ( Benzen ) là chất duy nhất không có đồng phân thì tất cả các chất còn lại trong dãy đồng đẳng Benzen đều có đồng phân. Đặc biệt, từ công thức phân tử C8H10 trở đi đều tồn tại 2 dạng đồng phân là đồng phân mạch cacbon và đồng phân về vị trí của các nhóm ankyl xung quanh vòng Benzen.

Danh pháp:

Đóng vai trò là hợp chất hữu cơ, Benzen và các chất trong dãy đồng đẳng Benzen có 2 tên gọi được sử dụng luân phiên. Đó là tên thông thường và tên thay thế.

Tên thông thường: C6H6 ( Benzen ), C7H8 ( 1 đồng phân là Toluen ), C8H10 ( tùy thuộc công thức cấu tạo mà có o-xilen, m-xilen hoặc p-xilen ).

Tên thay thế: “tên của nhóm ankyl”+”Benzen”

2. Tính chất của benzen:

Benzen có những tính chất vật lý và tính chất hóa học dưới đây:

2.1. Tính chất vật lý:

Trạng thái: Benzen là dung dịch lỏng, trong suốt, không màu, có mùi giống xăng.

Nó bay hơi vào không khí rất nhanh rất dễ cháy.

Benzen hòa tan một ít trong nước. Nó tan trong các dung môi hữu cơ.

Khối lượng riêng là 0,8786 g/cm3, nhẹ hơn nước nên nổi trên mặt nước.

Nhiệt độ nóng chảy ở 5,5 độ C.

Nhiệt độ sôi ở 80,1 độ C.

2.2. Tính chất hóa học:

Phản ứng hóa học đặc trưng của benzen như cháy, thế và cộng.

Phản ứng thế:

Tác dụng với halogen nguyên chất trong điều kiện nhiệt độ thường, có chất xúc tác là sắt :

C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr

Phản ứng nitro hoá là phản ứng của Benzen với axit nitric đặc, có xúc tác là nhiệt độ và axit sunfuric đặc.

C6H6+HO−NO2 →C6H5−NO2+H2O

Phản ứng cháy:

Giống như các hydrocacbon khác, Benzen cháy trong oxy để tạo ra khí CO2 và hơi nước. Khi Benzen cháy trong không khí sẽ tạo ra CO2, hơi nước và muội than.

2C6H6 + 15O2 (nhiệt độ) → 12CO2 + 6H2O

Phản ứng cộng:

Benzen không có phản ứng cộng với Br2 như C2H4 và C2H2. Tuy nhiên ở nhiệt độ và điều kiện xúc tác thích hợp, C6H6 tham gia phản ứng cộng với một số chất, ví dụ như khí hydro

C6H6 + 3H2 (t, Ni) → C6H12

3. Cách điều chế Benzen:

Trong đời sống, Benzen được sử dụng rất nhiều trong sản xuất dược phẩm hay các chất quan trọng phục vụ nhu cầu của con người.

Điều chế Benzen từ axetilen và đun nóng ở nhiệt độ 600 độ: C3CH=CH → C6H6

Điều chế Benzen từ axit benzoic: C6H5COOH + NaOH → C6H6 + Na2CO3

Điều chế Benzen từ chưng cất nhựa than đá

Điều chế Benzen từ xiclohexan sử dụng chất xúc tác là Pt và đun nóng: C6H12 → C6H6 + 3H2

Điều chế Benzen từ n – hexan có xúc tác và đun nóng: C6H14 → C6H6 + 4H2

4. Ứng dụng của Benzen trong đời sống:

Benzen là một hợp chất hữu cơ có cấu trúc phân tử vòng sáu carbon được kết hợp bởi các liên kết kép và đơn xen kẽ. Đây là một hợp chất quan trọng và đa dụng trong đời sống con người, có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

– Công nghiệp và sản xuất hóa chất:

Sản xuất nhựa: Benzen là thành phần cơ bản để sản xuất nhựa tổng hợp như nhựa phenol-formaldehyde, được sử dụng trong sản xuất đồ gỗ và vật liệu cách nhiệt.

Sản xuất sơn và thuốc nhuộm: Benzen được sử dụng làm dung môi trong sản xuất sơn, thuốc nhuộm và mực in.

Sản xuất hợp chất hữu cơ khác: Nó là thành phần cơ bản để sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng khác như styrene, toluene, xylene, các dẫn xuất benzen khác, và một loạt các hợp chất hữu cơ phức tạp khác.

– Nhiên liệu và nguồn năng lượng:

Xăng: Benzen có thể là thành phần của xăng, tạo ra khả năng cháy hiệu quả hơn và tăng số octane của xăng.

Nhiên liệu dầu đốt: Benzen được sử dụng trong việc tạo ra nhiên liệu dầu đốt cao cấp.

– Y tế và dược phẩm:

Dược phẩm: Benzen và các dẫn xuất của nó được sử dụng trong sản xuất nhiều loại thuốc và dược phẩm.

Chất tẩy da chết: Benzen được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc da như chất tẩy da chết và tạo mùi hương.

– Công nghệ thông tin và công nghệ cao:

Sản xuất điện tử: Benzen được sử dụng trong sản xuất các linh kiện điện tử và thiết bị như vi mạch và mạch tích hợp.

Sản xuất polymer: Benzen và các dẫn xuất của nó được sử dụng để sản xuất các polymer như polystyrene và nylon.

– Thực phẩm và đồ uống:

Aroma và mùi hương: Benzen được sử dụng để tạo ra các hương thơm và mùi hương tự nhiên cho thực phẩm và đồ uống.

5. Benzen có độc không?

Benzen là một trong 20 loại hóa chất được sử dụng phổ biến nhất trong đời sống con người và nó cũng nằm trong danh sách các chất được công nhận là có thể gây ung thư trên con người.

Nếu để Benzen dính vào da thì da sẽ bị khô, ngứa và sưng đỏ. Còn nếu bắn vào mắt thì sẽ khiến giác mạc bị tổn thương, mắt đau rát. Hít phải hoặc ăn uống thực phẩm nhiễm Benzene ở nồng độ rất cao có thể gây tử vong.

Tiếp xúc với Benzen và đồng đẳng của Benzen như toluen, xylen ở nồng độ thấp trong thời gian dài có nguy cơ nhiễm độc và tổn thương hệ tạo máu.

5.1. Nhiễm độc cấp tính:

Nhiễm độc Benzen cấp tính gây tổn thương da, mắt, hệ hô hấp với các triệu chứng như chóng mặt, đau đầu, buồn nôn, nôn ói, thậm chí là có thể tử vong.

Tùy vào nồng độ Benzen và thời gian tiếp xúc mà các triệu chứng có thể biểu hiện từ nhẹ tới nặng.

Với liều cao, hàm lượng Benzen trên 65 mg/lít, nạn nhân có khả năng chết sau vài phút trong tình trạng hôn mê kèm co giật.

Với liều thấp hơn, hàm lượng khoảng 20-30 mg/l không khí, thường thấy có giai đoạn kích thích thần kinh, tiếp đến giai đoạn suy sụp cơ thể dẫn đến tình trạng trụy tim. Nói chung, sau 20-30 phút, nạn nhân mê man.

Hàm lượng Benzen trên l0mg/l gây nhiễm độc bán cấp, sau vài giờ nạn nhân thấy khó chịu, nhức đầu, chóng mặt, nôn.

5.2. Nhiễm độc mãn tính:

Nếu tiếp xúc với Benzen hoặc đồng đẳng của Benzen trong môi trường lao động với nồng độ vượt quá giới hạn cho phép, nhiễm độc mãn tính sẽ xảy ra.

Giai đoạn khởi phát:

Rối loạn tiêu hóa: ăn kém ngon, xung huyết niêm mạc miệng, nôn, hơi thở có thể có mùi Benzen.

Rối loạn thần kinh: chóng mặt, nhức đầu, dễ cáu giận, chuột rút, cảm giác kiến bò, tê cóng…

Rối loạn huyết học: thiếu máu nhẹ, có khuynh hướng xuất huyết, phụ nữ dễ rong kinh, khó thở cố gắng do thiếu máu, thời gian máu chảy kéo dài, dấu hiệu dây thắt dương tính.

Thời kỳ toàn phát: Ở thời kỳ này, bệnh được thể hiện qua hội chứng xuất huyết, thiếu máu, giảm bạch cầu.

Xuất huyết: do tính giòn mao mạch, tiểu cầu giảm (dưới l00.000/mm3). Hay gặp xuất huyết niêm mạc (mũi, lợi, dạ dày, ruột, tử cung) hoặc dưới da. Hiếm gặp xuất huyết phủ tạng: gan, thận; lách, màng não và não. Thời gian máu chảy kéo dài.

Thiếu máu: Số lượng hồng cầu giảm. Giống như các chứng thiếu máu khác, có thể gặp hồng cầu không đều, hồng cầu biến dạng, hồng cầu bắt nhiều màu.

Bạch cầu giảm: Trường hợp nặng có thể giảm còn l000/mm3, đặc biệt bạch cầu đa nhân trung tính giảm nhiều.

Vô sinh: Với phụ nữ, Benzen có thể làm teo buồng trứng, gây rối loạn kinh nguyệt và vô sinh. Còn với đàn ông thì nó có thể làm biến dạng hoặc giảm chất lượng tinh trùng.

Bệnh nhiễm độc Benzen là một bệnh nguy hiểm vì dù ngừng tiếp xúc, bệnh vẫn không loại trừ được do có lượng Benzen tích lũy ở các tổ chức nhiều mỡ, nhất là ở tủy xương.

Nếu điều trị khỏi, thời gian hồi phục kéo dài và bệnh cũng có thể tái phát. Ở phụ nữ có thai, dễ sảy thai, đẻ non.

6. Nhiễm độc Benzen xảy ra theo những con đường nào?

Ở ngoài trời, bạn có thể nhiễm một lượng nhỏ Benzen từ khói xe của các phương tiện giao thông hoặc khói thuốc lá (50% số người nhiễm Benzene là từ khói thuốc lá).

Khi ở trong nhà, nguy cơ nhiễm độc Benzen sẽ cao hơn nhiều vì nó có mặt trong rất nhiều vật dụng làm bằng cao su, nhựa, vật dụng có keo dán, sơn, vecni,…

Benzen có thể nhiễm vào cơ thể con người qua đường ăn uống hoặc tắm rửa với nguồn nước bị nhiễm độc do rò rỉ từ các bồn chứa xăng dầu ngầm dưới lòng đất hoặc từ các bãi rác thải độc hại.

Với những người làm công việc sản xuất hoặc sử dụng Benzen thì nguy cơ bị nhiễm nhiều hơn, ví dụ như nhân viên ở các nhà máy lọc dầu, nhà máy sản xuất dược phẩm, lốp xe, nhà máy sản xuất sản phẩm hóa dầu, cây xăng, thợ đóng giày, lính cứu hỏa, thợ in, nhân viên phòng thí nghiệm…

Con đường đi vào cơ thể của Benzen có thể là đường tiêu hóa, đường hô hấp hoặc thẩm thấu qua da. Khi tiếp xúc với một lượng Benzen lớn trong không khí thì có khoảng một nửa lượng Benzen đi qua niêm mạc đường hô hấp và đi vào máu. Còn khi tiếp xúc với Benzen trong thực phẩm hoặc đồ uống thì nó sẽ đi từ miệng tới lớp niêm mạc của đường tiêu hóa và đi vào máu.

7. Khi nào cần làm xét nghiệm kiểm tra nhiễm độc Benzen?

Xét nghiệm Benzen thường được tiến hành cho những đối tượng có nguy cơ nhiễm độc cao và nó thường diễn ra trong các trường hợp như:

Kiểm tra sức khỏe người lao động mới tuyển dụng

Khám sức khỏe định kỳ theo quy định của Bộ Y tế

Kiểm tra nhiễm độc Benzen cho người lao động

Kiểm tra sức khỏe cho người lao động làm việc tại các cơ sở sản xuất sơn và da giày

Công nhân làm việc ở các ngành nghề sản xuất có phơi nhiễm trực tiếp với Benzen hoặc đồng đẳng của Benzen như toluen

Người lao động làm việc trong ngành khai thác, chế biến dầu mỏ, khai thác, tinh luyện, chế biến Benzen và đồng đẳng của Benzen

Người lao động làm việc trong các nhà máy sản xuất đồ nhựa, cao su, mực in, vecni, sơn…