Benzeno
Benzeno Propriedades Químicas,Usos,Produção
Descrição
Benzeno é um líquido incolor, volátil, altamente inflamável que é usado extensivamente na indústria química e recebeu amplo interesse nos primeiros dias da química orgânica.
Por causa de sua estrutura, o benzeno é um composto orgânico muito estável. Não sofre facilmente reacções de adição. Reações de adição envolvendo benzeno requerem alta temperatura, pressão e catalisadores especiais. As reações mais comuns envolvendo benzeno envolvem reações de substituição. Numerosos átomos e grupos de átomos podem substituir um átomo de hidrogénio ou vários átomos de hidrogénio no benzeno. Os tipos importantes de reacções de substituição que envolvem benzeno são a alquilação, a halogenação e a nitração. Na alquilação, um grupo ou grupos alquílicos substituem o(s) hidrogênio(s).
Propriedades Químicas
O benzeno é um líquido claro, volátil, incolor, altamente inflamável, com um odor agradável e característico. É um hidrocarboneto aromático que ferve a 80,1 DC. O benzeno é utilizado como solvente em muitas áreas da indústria, como na fabricação de borracha e calçados, e na produção de outras substâncias importantes, como estireno, fenol e ciclohexano. É essencial na fabricação de detergentes, pesticidas, solventes e removedores de tinta. Está presente em combustíveis como a gasolina, até o nível de 5%.
Propriedades físicas
Líquido aquoso incolor a amarelo claro com um odor aromático, mofado, fenólico ou semelhante a gasolina-. A 40 °C, uma concentração do limiar de odor de 190 μg/L no ar foi determinada por Young et al.(1996). Um limiar de odor de 4,68 ppmv foi determinado por Leonardos et al. (1969). Uma concentração de limiar de detecção de 108 mg/m3 (34 ppmv) foi relatada por Punter (1983). A concentração média do último limiar de odor detectável na água a 60 °C e no ar a 40 °C foi de 0,072 e 0,5 mg/L, respectivamente (Alexander et al., 1982).
Ocorrência
Níveis detectáveis de benzeno foram encontrados em vários refrigerantes que contêm benzoato de sódio ou potássio e ácido ascórbico, e produtos do tipo “dieta” sem adição de açúcar são relatados como sendo particularmente prováveis de conter benzeno a níveis detectáveis. Pesquisas realizadas nos EUA, Reino Unido e Canadá confirmaram que uma pequena proporção destes produtos pode conter baixos níveis de benzeno. Por exemplo, num inquérito com 86 amostras analisadas pela FDA entre Abril de 2006 e Março de 2007, foram encontrados apenas cinco produtos que contêm benzeno em concentrações superiores a 5 ug kg-1. Os níveis encontrados estavam na faixa de aproximadamente 10-90 ug kg-1. Um inquérito a 150 refrigerantes produzidos no Reino Unido pela Food Standards Agency (FSA), publicado em 2006, mostrou que quatro produtos continham benzeno em concentrações superiores a 10 ug kg-1, e o nível mais elevado registado foi de 28 ug kg-1. Contudo, tem sido relatado que níveis mais elevados podem desenvolver-se nestes produtos durante o armazenamento prolongado, especialmente se forem expostos à luz do dia.
Benzeno também pode formar-se em algumas bebidas de manga e arando na ausência de conservantes adicionados, porque estas frutas contêm benzoatos naturais.
História
Benzeno foi descoberto em 1825 por Michael Faraday (1791-1867), que o identificou num resíduo líquido de óleo de baleia aquecido. Faraday chamou o composto bicarbureto de hidrogénio, e o seu nome foi posteriormente alterado para benzina por Eilhardt Mitscherlich (1794-1863), que isolou o composto de benzoína (C14H12O2).
Usos
Benzeno também é convertido em ciclohexano, que é usado para produzir náilon e fibras sintéticas.
Usos
Benzeno ocorre em produtos de destilação de carvão e alcatrão de carvão e em produtos petrolíferos, como a gasolina. Também é encontrado nos gases e lixiviados de aterros para resíduos industriais, resíduos de construção e resíduos de paisagismo (Laboratório Nacional de Oak Ridge 1989). Foram encontradas quantidades vestigiais de benzeno, tolueno, xilenos e outros orgânicos voláteis nos solos e águas subterrâneas perto de muitos aterros sanitários (EPA 1989a,b). Kramer(1989) avaliou o nível de exposição ao benzeno durante a remoção, limpeza, bombeamento e teste de tanques subterrâneos de armazenamento de gasolina. A exposição humana média foi de 0,43-3,84 ppm (em 1,5-6 horas) e a exposição mais alta a curto prazo (15 minutos) foi de 9,14 ppm. O benzeno também ocorre no fumo do tabaco (Hoffmann et al. 1989); assim, o risco de sua exposição pode aumentar com a inalação de tal fumaça.
Benzeno é usado como solvente para ceras, resinas e óleos; como removedor de tinta; como diluente para vernizes; na fabricação de corantes, produtos farmacêuticos, vernizes e linóleo; e como matéria-prima para produzir um número de compostos orgânicos.
Usos
Fabricação de etilbenzeno (para estirenonomer), dodecylbenzeno (para detergentes), ciclo-hexano (para nylon), fenol, nitrobenzeno (para ani-line), anidrido maleico, clorobenzeno, difenil,benzeno hexacloreto, ácido benzeno-sulfônico, e como solvente.
Usos
Benzeno também é conhecido como benzol, benzole, nafta de alcatrão de carvão, e fenilidrido, benzeno é um líquido incolor, incolor, inflamável, que faz o bypass do gás de coque através do petróleo, que é então destilado para produzir benzeno e toluol. O benzeno é separado da destilação fraccionária de toluolby. O benzeno é solúvel em álcool, éter, clorofórmio e ácido acético glacial, mas é insolúvel em água. O benzeno foi usado como solvente para muitas operações fotográficas no século 19. No processo de colódio, o benzeno foi utilizado para dissolver a borracha tanto para subcapa como para supercapativos. Também foi utilizado como solvente para bálsamo do Canadá no método de corte para selar ambrotipos e cimentação de lensos. O benzeno também foi utilizado como solvente para cera, gomas, resinas e âmbar e, em particular, para retocar vernizes aplicados aos negativos de gelatina de brometo de prata.
Definição
ChEBI: Um anulado aromático de seis carbonos, no qual cada átomo de carbono doa um dos seus dois electrões de 2p num sistema pi deslocalizado. Um subproduto líquido tóxico e inflamável da destilação do carvão, é utilizado como solvente industrial. O benzeno é um carcinógeno que também danifica a medula óssea e o sistema nervoso central.
Métodos de Produção
Actualmente o benzeno, que é um componente natural do petróleo, é obtido a partir do petróleo por vários processos. A hidrodealquilação de tolueno envolve a mistura de tolueno (C6H5CH3) e hidrogénio na presença de catalisadores e temperaturas de aproximadamente 500°C e pressões de cerca de 50 atmosferas para produzir benzeno e metano: C6H5CH3 + H2 → C6H6 + CH4. A hidrodealquilação retira o grupo metilo do tolueno para produzir benzeno. A desproporção do tolueno envolve a combinação do tolueno para que os grupos metilo se liguem a um anel aromático, produzindo benzeno e xileno. O benzeno também pode ser obtido da reforma do petróleo em que a temperatura, pressão e catalisadores são usados para converter componentes do petróleo em benzeno, que pode então ser extraído usando solventes e processos de destilação. Outra fonte de benzeno é a gasolina de pirólise ou gás de pirólise.
Reações
O benzeno reage (1) com o cloro, para formar (a) produtos de substituição (metade do cloro forma cloreto de hidrogênio) como o clorobenzeno, C6H5Cl; diclorobenzeno, C6H4Cl2(1,4) e (1,2); triclorobenzeno, C6H3Cl3(1,2,4); tetraclorobenzeno (1,2,3,5); e (b) produtos de adição, tais como dicloreto de benzeno, C6H6Cl2; tetracloreto de benzeno, C6H6Cl4; e hexacloreto de benzeno, C6H6Cl6. A formação de produtos de substituição do núcleo do benzeno, seja no benzeno ou nos seus homólogos, é favorecida pela presença de um catalisador, por exemplo iodo, fósforo, ferro; (2) com HNO3 concentrado, para formar nitrobenzeno, C6H5NO2; 1,3- dinitrobenzeno, C6H4(NO2)2 (1,3), 1,3,5-trinitrobenzeno, C6H3(NO2)3 (1,3,5); (3) com H2SO4 concentrado, para formar ácido benzeno sulfônico, C6H5SO3H, ácido benzeno dissulfônico, C6H4(SO3H)2(1,3), ácido benzeno trissulfônico, C6H3(SO3H)3 (1,3-5); (4) com cloreto de metilo mais cloreto de alumínio anidro (reação Friedel-Crafts) para formar tolueno, monometil benzeno, C6H5CH3; dimetil benzeno C6H4(CH3)2; trimetil benzeno, C6H3(CH3)3; (5) com cloreto de acetil mais cloreto de alumínio anidro (reação Friedel-Crafts) para formar acetofenona (metilfenil cetona), C6H5COCH3.
Descrição Geral
Líquido incolor transparente com odor a petróleo. Ponto de fulgor inferior a 0°F. Menos denso que a água e ligeiramente solúvel em água. Portanto, flutua na água. Os vapores são mais pesados que o ar.
Air & Reações na água
Altamente inflamável. Ligeiramente solúvel em água.
Perfil de reatividade
Benzeno reage vigorosamente com cloreto de alilo ou outros halogeneto de alquilo mesmo a 70°C negativos na presença de dicloreto de alumínio etílico ou sesquicloreto de alumínio etílico. Explosões foram relatadas . Ignitos em contato com anidrido crómico em pó . Incompatível com agentes oxidantes como o ácido nítrico. Misturas com trifluoreto de bromo, pentafluoreto de bromo, pentafluoreto de iodo, heptafluoreto de iodo e outros inter-halogéneos podem inflamar-se ao aquecer . Benzeno e halogenetos de cianogênio produzem HCl como subproduto (Hagedorn, F. H. Gelbke e República Federal da Alemanha). 2002. Nitrilos. Na Enciclopédia Ullman de Química Industrial. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.). A reacção do benzeno e tricloroacetonitrilo evolui com clorofórmio tóxico e gases HCl. (Hagedorn, F., H.-P. Gelbke, e República Federal da Alemanha. 2002. Nitrilos. Na Enciclopédia Ullman de Química Industrial. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.).
Hazard
A toxicidade aguda do benzeno é baixa. A inalação do benzeno pode causar tonturas, euforia, tontura, dor de cabeça, náuseas, sonolência e fraqueza. O benzeno pode causar irritação moderada na pele e grave irritação nos olhos e membranas mucosas. O benzeno penetra facilmente na pele para causar os mesmos efeitos tóxicos que a inalação ou ingestão. A toxicidade crônica do benzeno é significativa. A exposição ao benzeno afecta o sangue e os órgãos que formam o sangue, como a medula óssea, causando lesões irreversíveis; podem surgir distúrbios sanguíneos, incluindo anemia e leucemia. Os sintomas da exposição crónica ao benzeno podem incluir fadiga, nervosismo, irritabilidade, visão turva e respiração fatigada. O benzeno é regulado pela OSHA como cancerígeno (Padrão 1910.1028) e está listado no Grupo 1 da IARC (“carcinogênico para humanos”). Esta substância é classificada como um “carcinógeno seleto” sob os critérios da OSHA Laboratory Standard.
Perigo para a saúde
Benzeno é um agente tóxico agudo assim como crónico. Os efeitos tóxicos agudos da inalação, ingestão e contacto com a pele são baixos em tomoderado. Os sintomas em humanos são alucinações, percepção distorcida, euforia, sonolência, náusea, vômitos e dor de cabeça. Efeitos Thenarcóticos em humanos podem ocorrer a partir da inibição do benzeno no ar a uma concentração de 200 ppm. Concentrações elevadas podem causar convulsões. Uma exposição de 5 a 10 minutos a 2% de benzeno no ar pode ser fatal. A morte pode resultar de insuficiência respiratória.
Benzeno é um irritante para os olhos, nariz, e trato respiratório. O envenenamento crônico do benzeno é muito mais severo do que a sua toxicidade aguda. Os órgãos-alvo do envenenamento agudo e crônico são o sangue, a medula óssea, o sistema nervoso central, o sistema respiratório, os olhos e a pele. As fortes exposições profissionais ao benzeno podem causar medula óssea e anemia, e em casos raros, leucemia. A leucemia pode se desenvolver vários anos após a interrupção da exposição. As mortes por leucemia, atribuídas à exposição profissional ao benzeno no local de trabalho, que podem ser da ordem de 200 ppm de concentração, foram documentadas (ACGIH 1986). O benzeno está listado como suspeito de ser cancerígeno humano. Foi relatada a ocorrência de uma doença de leucemia, linfoma maligno e mieloma, cancro do pulmão em indivíduos expostos ao benzeno (Aksoy 1989).
Absorção de benzeno líquido através da pele pode ser prejudicial. A principal via de eliminação do benzeno absorvido através da inalação ou contacto com a pele é o metabolismo. Os radicais hidroxil desempenham um papel importante no processo do metabolismo. Khan e colaboradores(1990) relataram a formação de formaldeído e a degradação da desoxirribose, sugerindo a geração de hidroxilradicais durante a toxicidade do benzeno para a fração S-9 da medula óssea. Os radicais hidroxila reagem com benzeno para formar fenóis e dihidroxifenóis, que são excretados rapidamente pela inurina. Cerca de um terço do benzeno retido é excretado como fenóis na urina. Dois terços podem ser ainda mais degradados e ligados ao tecido ou oxidados e exsicados como CO2.
Kalf e associados (1989) investigaram a ação da toxicidade da prostaglandina H sintetaseína benzeno e a prevenção da mielo- e genotoxicidade induzida pelo benzeno por anti-inflamatórios não esteróides (AINEs). Indometacina, um inibidor da prostaglandina Hsynthase preveniu a depressão da medula óssea dose-dependente e aumento do nível de prostaglandina E da medula em camundongos intravenosos com benzeno. Indometacina, aspirina ou meclofenamato preveniram a diminuição da celularidade e aumento dos eritrócitos micronucleados policromáticos no sangue periférico, causados pela injeção intravenosa de benzeno (100-1000 mg/kg) em camundongos.
Flamabilidade e Explosibilidade
O benzeno é um líquido altamente inflamável (classificação NFPA = 3), e os seus vapores podem percorrer uma distância aconselhável até uma fonte de ignição e “flash back”. As misturas vapor-ar são explosivas acima do ponto de inflamação. O dióxido de carbono e os extintores químicos secos devem ser usados para combater os incêndios de benzeno.
Reactividade química
Reactividade com água Sem reacção; Reactividade com materiais comuns: Sem reacções; Estabilidade durante o transporte: Estável; Agentes Neutralizantes para Ácidos e Cáusticos: Não pertinente; Polimerização: Não pertinente; Inibidor da Polimerização: Não pertinente.
Usos industriais
Benzeno (C6H6, CAS No. 71-43-2) é um composto de hidrocarbonetos aromáticos usado extensivamente na indústria química como intermediário na fabricação de polímeros e outros produtos. É também um contaminante atmosférico comum e está presente nas emissões de escape de veículos motorizados e na fumaça do cigarro.
Em 1990, foi descoberto pela indústria de refrigerantes dos EUA que o benzeno podia ser produzido a baixos níveis em certos refrigerantes contendo um conservante de benzoato e ácido ascórbico. Como o benzeno é um conhecido carcinogéneo humano, a sua presença em alimentos e bebidas é claramente indesejável.
Perfil de segurança
Carcinogénio humano confirmado produzindo leucemia mielóide, doença de Hodgkin, e linfomas por inalação. Dados experimentais carcinogênicos, neoplastigênicos e tumorigênicos. Um veneno humano por inalação. Um veneno experimental por contacto com a pele, intraperitoneal, intravenoso, e possivelmente outras vias. Moderadamente tóxico por ingestão e por vias subcutâneas. Um olho severo e irritante cutâneo moderado. Efeitos sistémicos humanos por inalação e ingestão: alterações sanguíneas, aumento da temperatura corporal. Efeitos experimentais teratogénicos e reprodutivos. Dados de mutação humana relatados. Um narcótico. Na indústria, a inalação é a principal via do envenenamento crónico por benzeno. O envenenamento por contacto com a pele tem sido relatado. Pesquisas recentes (1 987) indicam que os efeitos são observados a menos de 1 ppm. A exposição precisava de ser reduzida para 0,1 ppm antes de não serem observados efeitos tóxicos. A eliminação é feita principalmente através dos pulmões.
Potencial Exposição
O benzeno é usado como um constituinte de combustíveis inmotores; como um solvente para gorduras; tintas, óleos, tintas, plásticos e borracha, na extração de óleos de sementes e nozes; na impressão em fotogravura. Também é utilizado como um intermediário químico. Por alquilação, cloração, nitração e sulfonação, são produzidos produtos químicos, como estireno, fenóis e anidrido maléfico. O benzeno também é utilizado na fabricação de detergentes, explosivos, produtos farmacêuticos, na fabricação de ciclohexano e etilbenzeno, e de tinturas. A crescente preocupação com o benzeno como um poluente significativo do meio ambiente decorre da exposição pública à presença de benzeno na gasolina e do aumento do conteúdo na gasolina devido às exigências de combustíveis sem chumbo para automóveis equipados com conversores catalíticos de exaustão.
Carcinogenicidade
O benzeno é conhecido por ser um carcinógeno humano baseado em evidências suficientes de carcinogenicidade de estudos em humanos.
Facto ambiental
O benzeno é liberado no ar principalmente por vaporização e emissões de combustão associadas ao seu uso na gasolina. Outras fontes são vapores da sua produção e utilização na fabricação de outros produtos químicos. Além disso, o benzeno pode estar em efluentes industriais descarregados na água e em descargas acidentais das indústrias de produção, refinação e distribuição de gás e petróleo. O benzeno libertado no solo evaporará muito rapidamente ou lixiviará para as águas subterrâneas. Ele pode ser biodegradado por micróbios do solo e das águas subterrâneas. O benzeno liberado na superfície da água deve evaporar em poucas horas a poucos dias, dependendo da quantidade, temperatura, turbulência da água, etc. Embora o benzeno não se degrada por hidrólise, pode ser biodegradado por micróbios.
armazenamento
trabalho com benzeno deve ser conduzido em um exaustor para evitar exposição por inalação, e óculos de proteção e luvas impermeáveis devem ser usados o tempo todo para evitar contato com os olhos e a pele. O benzeno deve ser usado apenas em áreas livres de fontes de ignição.
Transporte
UN1114 Benzeno, Classe de Perigo: 3; Etiquetas: Líquido 3-Flamável
Métodos de purificação
Para a maioria dos fins, *benzeno pode ser purificado suficientemente agitando com conc H2SO4 até ficar livre de tiofeno, depois com H2O, diluir NaOH e água, seguido de secagem (com P2O5, sódio, LiAlH4, CaH2, peneira molecular 4X Linde, ou CaSO4, ou pela passagem através de uma coluna de sílica gel, e para uma secagem preliminar, CaCl2 é adequado), e destilação. Uma etapa adicional de purificação para remover o tiofeno, ácido acético e ácido propiônico, é a cristalização por congelamento parcial. Os contaminantes habituais no *benzeno seco isento de tiofeno são hidrocarbonetos não-benzenóides como o ciclohexano, o metilciclohexano e os heptanos, juntamente com hidrocarbonetos nafténicos e vestígios de tolueno. As impurezas contendo carbonilo podem ser removidas por percolação através de uma coluna de Celite impregnada com 2,4-dinitrofenilidrazina, ácido fosfórico e H2O. (Preparado dissolvendo 0,5g DNPH em 6mL de 85% H3PO4 por moagem, depois adicionando e misturando 4mL de H2O destilado e 10g de Celite). *Benzeno foi liberado do tiofeno por refluxo com 10% (p/v) de Raney níquel durante 15 minutos, após o qual o níquel é removido por filtração ou centrifugação. O *benzeno seco é obtido por destilação dupla de alta pureza *benzeno a partir de uma solução contendo o cetílico azul formado pela reação da liga sódio-potássio com uma pequena quantidade de benzofenona. O tiofeno foi removido do *benzeno (ausência de coloração verde-azulado quando 3mL de *benzeno é agitado com uma solução de 10mg de isatina em 10mL de conc H2SO4) através do refluxo do *benzeno (1.25L) durante várias horas com 40g HgO (recém precipitado) dissolvido em 40mL de ácido acético glacial e 300mL de água. O precipitado é filtrado, a fase aquosa é removida e o *benzeno é lavado duas vezes com H2O, seco e destilado. Alternativamente, o *benzeno seco com CaCl2 foi agitado vigorosamente durante 0,5 horas com AlCl3 anidro (12g/L) a 25-35o, depois decantado, lavado com NaOH 10%, e água, seca e destilada. O processo é repetido, dando *benzeno livre de tiofeno. Após agitar sucessivamente durante cerca de uma hora com conc H2SO4, água destilada (duas vezes), 6M NaOH, e água destilada (duas vezes), o *benzeno é destilado através de uma coluna de vidro de 3 pés para remover a maior parte da água. Adiciona-se EtOH absoluto e o *benzeno é destilado através de uma coluna de vidro de 3 pés para remover a maior parte da água. (Esta destilação de baixo ponto de ebulição deixa para trás qualquer impureza que não seja a formação do azeótropo). A fracção do meio é agitada com água destilada para remover o EtOH, e novamente redestilada. A destilação final lenta e muito cuidadosa da fracção fraccionada de sódio, depois o LiAlH4 sob N2, removeu vestígios de água e peróxidos. *O líquido e o vapor de benzeno são muito TÓXICOS e ALTAMENTE INFLAMÁVEIS, e todas as operações devem ser realizadas num eficiente armário de fumos e na ausência de chamas nuas nas proximidades. Purificação rápida: Para secar benzeno, alumina, CaH2 ou peneiras moleculares de 4A (3% p/v) podem ser usadas (seca por 6 horas). Em seguida, o benzeno é destilado, descartando os primeiros 5% de destilado e armazenado sobre peneiras moleculares (3A, 4A) ou fio de Na.
Incompatibilidades
Incompatível com oxidantes (cloratos, nitratos, peróxidos, permanganatos, percloratos, cloro, bromo, flúor, etc.); o contato pode causar incêndios ou explosões. Manter afastado de materiais alcalinos, bases fortes, ácidos fortes, oxoácidos, epóxidos, muitos fluoretos e percloratos, ácido nítrico.
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