Benzé

Benzé

El benzé és un hidrocarbur aromàtic de fòrmula molecular C₆H₆ (originàriament a ell i els seus derivats se li denominaven composts aromàtics per la forma característica que posseïxen). També és conegut com benzol. En el benzé cada àtom de carbono ocupa el vèrtiç d'un hexàgon regular, aparentment tres de les quatre valència dels àtoms de carbono s'utilisen per a unir àtoms de carbono contigus entre sí, i la quarta valència en un àtom d'hidrogen. Segons les teories modernes sobre els enllaços químics, tres dels quatre electrons de la capa de valència de l'àtom de carbono s'utilisen directament per a formar els enllaços covalents típics (2C-C i C-H) i el quarto es compartix en els dels atres cinc àtoms de carbono, obtenint-se lo que es denomina "el núvol π (pi)" que conté en diversos orbitales els sis electrons. El benzé és un líquit incoloro i molt inflamable d'aroma dolç (que deu manejar-se en sum conte pel seu caràcter cancerígeno), en un punt d'ebullició relativament alt.

El benzé s'usa en grans cantitats en els Estats Units. Es troba en la llista dels 20 productes químics de major volum de producció. Algunes indústries usen el benzé com a punt de partida per a manufacturar atres productes químics usats en la fabricació de plàstics, resines, nilón i fibres sintètiques com el kevlar i en certs polímers. També s'usa benzé per a fer certs tipos de gomes, lubrificants, tintures, detergents, tòner d'impressores làser, medicaments i pesticides. Els volcans i incendis forestals constituïxen fonts naturals de benzé. El benzé és també un component natural del petròleu cru i la gasolina. Es troba també en el fum de cigarret i atres materials orgànics que s'han cremat. Pot obtindre's per mig de la destilació fraccionada de l'alquitrà de hulla.

Se sol mostrar, en térmens d'estructura de Lewis, com un hexàgon, pla i indeformable, carent de tensions d'anell (transanulares), en els vèrtiços del qual es troben els àtoms de carbono, en tres dobles enllaços i tres enllaços simples en posicions alternes (1=2, 3=4, 5=6; 6-1, 2-3, 4-5; o be 1=2-3=4-5=6-1). Esta estructura diferia de la de Brønsted i Lowry.

Cal resaltar que, concorde als resultats de la espectrofotometría infrarroja, el benzé no posseïx ni simples ni dobles enllaços, sino un híbrit de resonància entre abdós, de distància d'enllaç promig entre simple i doble (aproximadament 1,4 Å). Estos resultats coincidixen en la previsió de la TOM (teoria de orbitales moleculars), que calcula una distribució de tres orbitales enlazantes totalment ocupats. Esta especial estabilitat es diu aromaticitat i les molècules (ions o no, estables o intermijos de reacció) es diuen aromàtiques.

Introducció històrica

La molècula de benzé va ser descoberta per Faraday en 1825, qui va aïllar per primera volta a partir del gas d'allumenat el compost, de fòrmula empírica CH. Va ser Eilhard Mitscherlich qui va conseguir medir la seua massa molecular a partir de la seua pressió de vapor, establint-la en 78 o, lo que corresponia a una fòrmula molecular C₆H₆. El compost s'havia obtingut de la goma benjuí, lo que va dur a que es denominara bencina, i posteriorment benzé.

Inicialment es varen propondre formes obertes (alifáticas) per a la cadena de benzé, en dos triples enllaços, no obstant les senyes experimentals que s'obtenien a partir de les seues reaccions eren contradictoris en estos models oberts, ya que presentava un número inusualment baix d'isòmers. Aixina, per eixemple, la monobromación del compost presentava un únic isòmer, de la mateixa manera que ocorria en la nitración. Per un atre costat no responia a les adició habituals de nucleòfils a enllaços múltiples.

Històrica Molècula de Benzé: Claus (1867), Dewar (1867), Ladenburg (1869), Armstrong (1887), Thiele (1899)

Açò va dur a que es propongueren diverses estructures per a comprendre estos fets, com la de Dewar, la de Klaus o la de Kekulé.

No obstant, l'estructura de Kekulé seguia presentant una incompatibilitat en la malformació 1,2 de la molècula, ya que deurien formar-se dos isòmers (isòmers ortobencénicos), un d'ells en el bromo sobre el mateix doble enllaç i l'atre en el bromo en l'enllaç doble adjacent. Açò va dur a Kekulé a propondre que el benzé alternava entre dos formes, en les que els enllaços canviaven contínuament de posició, per lo que únicament es detectaria un isòmer.

Resonància del benzé

La representació dels tres dobles enllaços es deu a Friedrich Kekulé, qui ademés va ser el descobridor de l'estructura anular de dit compost i el primer que ho va representar d'eixa manera.

De totes formes, va anar el Premi Nobel de Química, Linus Pauling qui va conseguir trobar el verdader orige d'este comportament, la resonància o mesomería, en la qual abdós estructures de Kekulé se superponen.

Normalment es representa com un hexàgon regular en un círcul inscrit per a fer notar que els tres dobles enllaços del benzé estan deslocalizados, disociados i estabilisats per resonància. És dir, no "funcionen" com un doble enllaç normal sino que en estar alternats, açò és, un sí i un no, proporcionen a la molècula les seues característiques tan especials. Cada carbono presenta en el benzé hibridació sp². Estos híbrits s'usaran tant per a formar els enllaços entre carbono com els enllaços entre els carbono i els hidrogen. Cada carbono presenta ademés un orbital P_z adicional perpendicular al pla molecular i en un electró estajat en el seu interior, que s'usarà per a formar enllaços π.