Benzen

Benzen
Benzen
Su česti
Sustavno; Ime	benzen
Kratice	Phh
Tradicionalna imena	sušilo za kosu ( Laurent , 1837.),; fenil vodik, benzen
Chem. formula	C6 H6
Štakor. formula	C6 H6
Fizička svojstva
država	tekućina
Molekulska masa	78,11 g/ mol
Gustoća	0,8786 g / cm³
Dinamička viskoznost	0,0652 Pa s
Energija ionizacije	9,24 ± 0,01 eV
Toplinska svojstva
	Temperatura
• topljenje	5,5 °C
• kipuće	80,1 °C
• izbijanja	−11 °C
• samozapaljenje	562 °C
Eksplozivne granice	1,2 ± 0,1 vol.%
	Entalpija
• obrazovanje	82 930 J/mol i 49 080 J/mol
Tlak pare	75 ± 1 mm Hg
Kemijska svojstva
	Topljivost
• u vodi	0,073 g / 100 ml
Optička svojstva
Indeks loma	1.501
Klasifikacija
Reg. CAS broj	71-43-2 (prikaz, stručni).
Pubchem	241
Reg. EINECS broj	200-753-7
OSMJESKE	C1 = CC = CC = C1
InChI	InChI = 1S / C6H6 / c1-2-4-6-5-3-1 / h1-6H UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N
RTECS	1400000 CY
ChEBI	16716
ChemSpider	236
Sigurnost
Ograničavanje koncentracije	5 mg / m 3
LD 50	28-100 mg/kg
Sažeti karakter. opasnost (H)	H225, H304, H315, H319, H340, H350, H372, H412
Mjere opreza (P)	P201 , P210 , P280 , P308 + P313 , P370 + P378 , P403 + P235
Signalna riječ	OPASNO!
GHS piktogrami
NFPA 704	3 2 0
	Podaci se temelje na standardnim uvjetima (25 °C, 100 kPa) osim ako nije drugačije naznačeno.
	Medijske datoteke na Wikimedia Commons

Benzen ( C ₆ H ₆ , Ph H ; rijetko korišteni sinonimi: benzen, fenil vodik) (cikloheksa-1,3,5-trien, [6] -anulen) je organski kemijski spoj , bezbojna tekućina specifičnog slatkastog mirisa . Najjednostavniji aromatski ugljikovodik . To je naširoko koristi u industriji , to je sirovi materijal za proizvodnju lijekova , razne plastike , sintetičke gume , boje . Iako se benzen nalazi u sirovoj nafti , komercijalno se sintetizira iz drugih komponenti. Otrovno , kancerogeno ^[2] . To je zagađivač .

Priča

Po prvi put smjese koje sadrže benzen koje nastaju destilacijom katrana ugljena opisao je njemački kemičar Johann Glauber u knjizi Furni novi philosophici , objavljenoj 1651. ^[4] . Benzen kao pojedinačnu tvar opisao je Michael Faraday , koji je izolirao ovu tvar 1825. godine iz kondenzata plina svjetiljke dobivenog koksanjem ugljena. Ubrzo, 1833., dobio je benzol - suhom destilacijom kalcijeve soli benzojeve kiseline - i njemački fizičar i kemičar Eilgard Micherlich . Nakon ovog pripravka tvar se počela zvati benzen.

Od 1860, je poznato da je omjer broja od atoma ugljika i atoma vodika u molekuli benzena je slična onoj od acetilen , a njihova empirijska formula je C _n H _n. Proučavanjem benzena ozbiljno se bavio njemački kemičar Friedrich August Kekule , koji je 1865. godine uspio predložiti ispravnu – cikličku formulu ovog spoja. Postoji priča da je F. Kekule zamislio benzen u obliku zmije od šest ugljikovih atoma ^[5] . Ideja o cikličkoj vezi došla mu je u snu, kada je zamišljena zmija ugrizla svoj rep . Friedrich Kekula je u to vrijeme mogao na najpotpuniji način opisati svojstva benzena.

Fizička svojstva

benzol (tečnost)

Bezbojna tekućina s osebujnim oštrim mirisom. Talište = 5,5 °C, vrelište = 80,1 °C, gustoća = 0,879 g / cm³, molarna masa = 78,11 g / mol. Poput nezasićenih ugljikovodika, benzen gori jako zadimljenim plamenom. Tvori eksplozivne smjese sa zrakom , dobro se miješa s eterom , benzinom i drugim organskim otapalima, s vodom stvara azeotropnu smjesu s vrelištem od 69,25°C (91% benzena). Topljivost u vodi 1,79 g / l (na 25 ° C).

Kemijska svojstva

Za tipičnu supstitucijsku reakciju benzen-benzen reagira s alkenima , kloroalkanima , halogenima , dušičnom i sumpornom kiselinom . Reakcije rupture benzenskog prstena odvijaju se u teškim uvjetima (temperatura, tlak).

Interakcija s alkenima (alkilacija), kao rezultat reakcije nastaju homolozi benzena, na primjer, etilbenzen i kumen

{\mathsf {C_{6}H_{6}+H_{2}C=CH_{2}{\xrightarrow[{}]{AlCl_{3}*HCl}}C_{6}H_{5}CH_{2}CH_{3}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + H_ {2} C = CH_ {2} {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3} * HCl}} C_ {6} H_ {5} CH_ {2} CH_ {3}}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + H_ {2} C = CH_ {2} {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3} * HCl}} C_ {6} H_ {5} CH_ {2} CH_ {3}}}}

{\mathsf {C_{6}H_{6}+CH_{2}=CH-CH_{3}{\xrightarrow[{}]{AlCl_{3}*HCl}}C_{6}H_{5}CH(CH_{3})_{2}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + CH_ {2} = CH-CH_ {3} {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3} * HCl}} C_ {6} H_ {5 } CH (CH_ {3}) _ {2}}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + CH_ {2} = CH-CH_ {3} {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3} * HCl}} C_ {6} H_ {5 } CH (CH_ {3}) _ {2}}}}

Interakcija s klorom i bromom u prisutnosti katalizatora s stvaranjem klorobenzena ( reakcija elektrofilne supstitucije ):

{\mathsf {C_{6}H_{6}+Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{FeCl_{3}}}C_{6}H_{5}Cl+HCl}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + Cl_ {2} {\ xrightarrow [{}] {FeCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} Cl + HCl}}}

{\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + Cl_ {2} {\ xrightarrow [{}] {FeCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} Cl + HCl}}

U nedostatku katalizatora, reakcija radikalne adicije događa se zagrijavanjem ili osvjetljavanjem s stvaranjem smjese izomera heksaklorocikloheksana

{\mathsf {C_{6}H_{6}+3Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{T,h\nu }}C_{6}H_{6}Cl_{6}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + 3Cl_ {2} {\ xrightarrow [{}] {T, h \ nu}} C_ {6} H_ {6} Cl_ {6}}}}

{\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + 3Cl_ {2} {\ xrightarrow [{}] {T, h \ nu}} C_ {6} H_ {6} Cl_ {6}}}

Kada benzen stupi u interakciju s bromom u otopini oleuma , nastaje heksabromobenzen:

{\mathsf {C_{6}H_{6}+6Br_{2}{\xrightarrow[{}]{H_{2}SO_{4}*SO_{3}}}C_{6}Br_{6}+6HBr}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + 6Br_ {2} {\ xrightarrow [{}] {H_ {2} SO_ {4} * SO_ {3}}} C_ {6} Br_ {6 } + 6HBr}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + 6Br_ {2} {\ xrightarrow [{}] {H_ {2} SO_ {4} * SO_ {3}}} C_ {6} Br_ {6 } + 6HBr}}}

Interakcija s halogeniranim derivatima alkana (alkilacija benzena, Friedel-Craftsova reakcija ) s nastankom alkilbenzena:

Friedel-Craftsova reakcija acilacije benzena s anhidridima, halogenidima karboksilne kiseline dovodi do stvaranja aromatskih i masnih aromatskih ketona :

{\mathsf {C_{6}H_{6}+(CH_{3}CO)_{2}O{\xrightarrow[{}]{AlCl_{3}}}C_{6}H_{5}COCH_{3}+CH_{3}COOH}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + (CH_ {3} CO) _ {2} O {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} COCH_ {3} + CH_ {3} COOH}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + (CH_ {3} CO) _ {2} O {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} COCH_ {3} + CH_ {3} COOH}}}

{\mathsf {C_{6}H_{6}+C_{6}H_{5}COCl{\xrightarrow[{}]{AlCl_{3}}}C_{6}H_{5}COC_{6}H_{5}+HCl}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + C_ {6} H_ {5} COCl {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} COC_ {6 } H_ {5} + HCl}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + C_ {6} H_ {5} COCl {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} COC_ {6 } H_ {5} + HCl}}}

U prvoj i drugoj reakciji nastaje acetofenon (metil fenil keton), zamjena aluminijevog klorida s antimon kloridom V omogućuje smanjenje temperature reakcije na 25 ° C. U trećoj reakciji nastaje benzofenon (difenil keton).

Reakcija formilacije - interakcija benzena sa smjesom CO i HCl, odvija se pod visokim tlakom i pod djelovanjem katalizatora, produkt reakcije je benzaldehid :

{\mathsf {C_{6}H_{6}+CO+HCl{\xrightarrow[{}]{AlCl_{3}}}C_{6}H_{5}COH+HCl}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + CO + HCl {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} COH + HCl}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + CO + HCl {\ xrightarrow [{}] {AlCl_ {3}}} C_ {6} H_ {5} COH + HCl}}}

Reakcije sulfoniranja i nitriranja (elektrofilna supstitucija):

{\mathsf {C_{6}H_{6}+HNO_{3}{\xrightarrow[{}]{H_{2}SO_{4}}}C_{6}H_{5}NO_{2}+H_{2}O}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + HNO_ {3} {\ xrightarrow [{}] {H_ {2} SO_ {4}}} C_ {6} H_ {5} NE_ {2} + H_ {2} O}}}

{\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + HNO_ {3} {\ xrightarrow [{}] {H_ {2} SO_ {4}}} C_ {6} H_ {5} NO_ {2} + H_ { 2} O}}

{\mathsf {C_{6}H_{6}+H_{2}SO_{4}\rightarrow C_{6}H_{5}SO_{3}H+H_{2}O}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + H_ {2} SO_ {4} \ strelica desno C_ {6} H_ {5} SO_ {3} H + H_ {2} O}}}

{\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + H_ {2} SO_ {4} \ strelica desno C_ {6} H_ {5} SO_ {3} H + H_ {2} O}}

Redukcija benzena vodikom (katalitička hidrogenacija):

{\mathsf {C_{6}H_{6}+3H_{2}{\xrightarrow[{}]{Ni/Pd,Pt;t}}C_{6}H_{12}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + 3H_ {2} {\ xrightarrow [{}] {Ni / Pd, Pt; t}} C_ {6} H_ {12}}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {C_ {6} H_ {6} + 3H_ {2} {\ xrightarrow [{}] {Ni / Pd, Pt; t}} C_ {6} H_ {12}}}}

Reakcije oksidacije

Benzen je zbog svoje strukture vrlo otporan na oksidaciju; na primjer, otopina kalijevog permanganata ne utječe na njega . Međutim, oksidacija u anhidrid maleinske kiseline može se provesti korištenjem katalizatora od vanadijevog oksida V :

Reakcija ozonolize. Benzen također prolazi kroz ozonolizu, ali je proces sporiji nego kod nezasićenih ugljikovodika:

Rezultat reakcije je stvaranje dialdehida – glioksala (1,2-etandijal).

Reakcija izgaranja. Izgaranje benzena je granični slučaj oksidacije. Benzen je vrlo zapaljiv i gori na zraku s jako zadimljenim plamenom (sadrži do 92% ugljika u molekuli):

{\mathsf {2C_{6}H_{6}+15O_{2}\rightarrow 12CO_{2}\uparrow +6H_{2}O}}

{\ displaystyle {\ mathsf {2C_ {6} H_ {6} + 15O_ {2} \ strelica desno 12CO_ {2} \ uparrow + 6H_ {2} O}}}

{\ displaystyle {\ mathsf {2C_ {6} H_ {6} + 15O_ {2} \ strelica desno 12CO_ {2} \ uparrow + 6H_ {2} O}}}

Struktura

Po sastavu benzen spada u nezasićene ugljikovodike (homologni niz C _n H _{2 n −6} ), ali za razliku od ugljikovodika serije etilena , C ₂ H ₄ , pokazuje svojstva svojstvena nezasićenim ugljikovodicima (karakteriziraju ih reakcije adicije) , samo u teškim uvjetima , ali benzen je skloniji reakcijama supstitucije. Ovo "ponašanje" benzena objašnjava se njegovom posebnom strukturom: prisutnošću atoma u jednoj ravnini i prisutnošću konjugiranog oblaka 6π-elektrona u strukturi. Moderna ideja o elektroničkoj prirodi veza u benzenu temelji se na hipotezi Linusa Paulinga , koji je predložio prikazivanje molekule benzena u obliku šesterokuta s upisanim krugom, čime se naglašava odsutnost fiksnih dvostrukih veza i prisutnost jednog oblaka elektrona koji pokriva svih šest ugljikovih atoma ciklusa.

U posebnoj i popularnoj literaturi raširen je izraz benzenski prsten , koji se u pravilu odnosi na strukturu ugljika benzena bez uzimanja u obzir drugih atoma i skupina povezanih s atomima ugljika. Benzinski prsten se nalazi u mnogim različitim spojevima.

Proizvodnja

Danas postoji nekoliko bitno različitih metoda proizvodnje benzena.

Koksni ugljen. Taj je proces povijesno prvi i služio je kao glavni izvor benzena do Drugog svjetskog rata. Trenutno je udio benzena dobivenog ovom metodom manji od 10%. Treba dodati da benzen dobiven iz katrana ugljena sadrži značajnu količinu tiofena , što takav benzen čini sirovinom neprikladnom za niz tehnoloških procesa.
Katalitičko reformiranje (aromaizacija) frakcija naftnog benzina. Ovaj proces je glavni izvor benzena u Sjedinjenim Državama. U zapadnoj Europi, Rusiji i Japanu 40-60% ukupne količine tvari dobiva se ovom metodom. U tom procesu, osim benzena, nastaju toluen i ksileni . Zbog činjenice da se toluen stvara u količinama koje premašuju potražnju za njim, on se također djelomično prerađuje u:
- benzen - hidrodealkilacijom;
- mješavina benzena i ksilena – disproporcioniranjem.
Piroliza benzina i težih frakcija nafte. Ovom metodom se proizvodi do 50% benzena. Zajedno s benzenom nastaju toluen i ksileni. U nekim slučajevima, sva ova frakcija se šalje u fazu dealkilacije gdje se i toluen i ksileni pretvaraju u benzen.
Dobivanje benzena Reppeovom metodom
Trimerizacija acetilena - kada se acetilen propušta na 400 °C preko aktivnog ugljena, stvaraju se benzen i drugi aromatski ugljikovodici s dobrim prinosom: 3C ₂ H ₂ → C ₆ H ₆ . Proizvodnja benzena iz acetilena povezuje se s imenom Marcelen Berthelot ^[6] , čiji je rad započeo 1851. godine. Međutim, produkt reakcije po Berthelot metodi, koja se odvijala na visokoj temperaturi, osim benzena, bila je i složena mješavina komponenti. Tek je 1948. V. Reppe uspio pronaći odgovarajući katalizator - nikal - za snižavanje temperature reakcije ^[7] . Mehanizam reakcije u potpunosti su opisali tek 2020. godine djelatnici Instituta za organsku kemiju. ND Zelinsky RAS ^[8] .

Primjena

Prijevoz benzena željeznicom obavlja se u specijaliziranim vagonima cisternama

Značajan dio dobivenog benzena koristi se za sintezu drugih proizvoda:

oko 50% benzena se pretvara u etilbenzen ( alkilacija benzena s etilenom );
oko 25% benzena se pretvara u kumen ( alkilacija benzena s propilenom );
oko 10-15% benzena je hidrogenirano u cikloheksan ;
oko 10% benzena se troši za proizvodnju nitrobenzena ;
2-3% benzena se pretvara u linearne alkilbenzene ;
približno 1% benzena koristi se za sintezu klorobenzena .

U znatno manjim količinama benzen se koristi za sintezu nekih drugih spojeva. Povremeno i u ekstremnim slučajevima, zbog svoje visoke toksičnosti, benzen se koristi kao otapalo .

Osim toga, benzen se nalazi u benzinu . U 1920-im i 1930-im godinama, benzen je dodan ^ru _de u benzin za ravnu vožnju kako bi se povećao njegov oktanski broj , ali do 1940-ih takve mješavine nisu mogle konkurirati visokooktanskim benzinima. Zbog visoke toksičnosti, sadržaj benzena u gorivu je prema suvremenim standardima ograničen na 1%.

Biološko djelovanje i toksikologija

Benzen (C ₆ H ₆ ) je opasan otrov i jedan je od najraširenijih ksenobiotika antropogenog porijekla.

Benzen u visokim koncentracijama vrlo je otrovan . Prema GOST 12.1.005-88 i GOST 12.1.007-76, pripada II razredu opasnosti (tvari vrlo opasne klase). Minimalna smrtonosna doza za oralnu primjenu je 15 ml, prosječna 50-70 ml. При непродолжительном вдыхании паров бензола не возникает немедленного отравления, поэтому до недавнего времени порядок работ с бензолом особо не регламентировался. В больших дозах бензол вызывает тошноту и головокружение , а в некоторых тяжёлых случаях отравление может повлечь смертельный исход . Первым признаком отравления бензолом нередко бывает эйфория . Пары бензола могут проникать через неповрежденную кожу. Жидкий бензол довольно сильно раздражает кожу. Если организм человека подвергается длительному воздействию бензола в малых количествах, последствия также могут быть очень серьёзными .

Бензол является сильным канцерогеном . Исследования показывают связь бензола с такими заболеваниями, как апластическая анемия , острые лейкозы ( миелоидный , лимфобластный ), хронический миелоидный лейкоз , миелодиспластический синдром и заболевания костного мозга ^[9] ^[10] .

Механизм трансформации и мутагенное воздействие бензола

Существует несколько вариантов механизма трансформации бензола в организме человека. В первом варианте происходит гидроксилирование молекулы бензола микросомальной системой окисления при участиицитохрома P450 . Согласно механизму, бензол окисляется сначала до высокореакционного эпоксида, который далее преобразуется в фенол . Помимо этого происходит генерация свободных радикалов ( активные формы кислорода ), вследствие высокой активации Р450 по реакции:

Цит Р450 + NADPH + H ^- + O ₂ → Цит Р450 + NADP ⁺ + HOOH.
HOOH → 2ОH·
C ₆ H ₆ + ОH·→C ₆ H ₅ OH.

Таким образом бензол проявляет радиомиметический эффект (эффект сходный с воздействием ионизирующего излучения).

Биотрансформация бензола, механизм I. Цифрами обозначены: 1 бензол, 2 бензолоксид, 3 эпоксибензол, 4 фенол , 5 пирокатехин , 6 гидрохинон .

Молекулярный механизм мутагенеза бензола

Бензол является промутагеном , мутагенные свойства он приобретает только после биотрансформации, в результате которой образуются соединения с высокой реакционной способностью. Одним из таких является эпоксид бензола. Вследствие высокого углового напряжения эпоксидного цикла происходит разрыв связей -С-О-С- и молекула становится электрофилом , она легко вступает в реакцию с нуклеофильными центрами азотистых оснований молекул нуклеиновых кислот, в особенности ДНК .

Механизм взаимодействия эпоксидного цикла с нуклеофильными центрами — аминогруппами азотистых оснований (реакция арилирования) — протекает как реакция нуклеофильного замещения S _N 2 . В результате образуются довольно прочные ковалентно-связанные ДНК-аддукты, наиболее часто такие дериваты наблюдаются у гуанина (так, как молекула гуанина имеет максимальное количество нуклеофильных центров), например, N7-фенилгуанин. ОбразовавшиесяДНК-аддукты могут приводить к изменению нативной структуры ДНК, тем самым нарушается правильное протекание процессов транскрипции и репликации , что является источником генетических мутаций . Накопление эпоксида в гепатоцитах (клетках печени) ведёт к необратимым последствиям: увеличению арилирования ДНК, а вместе с тем и к увеличению экспрессии (сверхэкспрессии) мутантных белков, являющихся продуктами генетической мутации; торможению апоптоза ; трансформации клеток и даже гибели. Помимо яркой выраженной генотоксичности и мутагенности, бензол обладает сильной миелотоксичностью и канцерогенной активностью, особенно этот эффект проявляется в клетках миелоидной ткани (клетки данной ткани очень чувствительны к подобному роду воздействиям ксенобиотиков ).

Бензол и токсикомания

Бензол оказывает на человека одурманивающее воздействие и может приводить к наркотической зависимости .

Острое отравление

При очень высоких концентрациях — почти мгновенная потеря сознания и смерть в течение нескольких минут. Окраска лица синюшная, слизистые оболочки часто вишнёво-красные. При меньших концентрациях — возбуждение, подобное алкогольному, затем сонливость, общая слабость, головокружение , тошнота , рвота , головная боль , потеря сознания. Наблюдаются также мышечные подёргивания, которые могут переходить в тонические судороги. Зрачки часто расширены, не реагируют на свет. Дыхание сначала учащено, затем замедлено. Температура тела резко снижается. Пульс учащенный, малого наполнения. Кровяное давление понижено. Известны случаи сильной сердечной аритмии .

После тяжёлых отравлений, которые не приводят непосредственно к смерти, иногда наблюдаются длительные расстройства здоровья: плевриты, катары верхних дыхательных путей, заболевания роговицы и сетчатки , поражения печени , сердечные расстройства и т. д. Описан случай вазомоторного невроза с отёком лица и конечностей, расстройствами чувствительности и судорогами через короткое время после острого отравления парами бензола. Иногда смерть наступает спустя некоторое время после отравления.

Хроническое отравление

В тяжёлых случаях наблюдаются: головные боли , чрезвычайная утомляемость, одышка , головокружение , слабость, нервность, сонливость или бессонница, расстройство пищеварения , тошнота , иногда рвота, отсутствие аппетита, учащение мочеиспускания, менструаций, нередко развиваются упорные кровотечения из слизистой оболочки рта, особенно дёсен, и носа, длящиеся часами и даже сутками. Иногда упорные кровотечения наблюдаются после удаления зуба. Многочисленные мелкие геморрагии (кровоизлияния) в коже. Кровь в испражнениях, маточные кровотечения , кровоизлияния в сетчатку. Обычно именно кровотечения, а часто и сопутствующая им лихорадка (температура до 40° и выше) приводят отравленных в больницу. В подобных случаях прогноз всегда серьёзен. Причиной смерти иногда являются вторичные инфекции: известны случаи гангренозного воспаления надкостницы и некроза челюсти, тяжёлых язвенных воспалений дёсен, общего сепсиса с септическим эндометритом.

Иногда при тяжёлых отравлениях развиваются симптомы нервных заболеваний: повышение сухожильных рефлексов, двусторонний клонус , положительный симптом Бабинского , расстройство глубокой чувствительности, псевдотабетические расстройства с парестезиями , атаксией , параплегией и двигательными нарушениями (признаки поражения задних столбов спинного мозга и пирамидных путей) ^[11] .

Наиболее типичны изменения крови. Число эритроцитов обычно резко снижено, вплоть до 1—2 млн и ниже. Содержание гемоглобина также сильно падает, иногда до 10 %. Цветной показатель в части случаев низок, иногда близок к нормальному, а порой высок (особенно при сильной анемии). Отмечают анизоцитоз и пойкилоцитоз, базофильную пунктацию и появление ядерных эритроцитов, увеличение числа ретикулоцитов и объёма эритроцитов. Типичнее резкое уменьшение числа лейкоцитов. Иногда первоначально лейкоцитоз , быстро сменяющийся лейкопенией , ускорение СОЭ . Изменения со стороны крови развиваются не одновременно. Чаще всего раньше поражается лейкопоэтическая система, позже присоединяется тромбоцитопения. Поражение эритробластической функции часто наступает ещё позже. В дальнейшем может развиться характерная картина тяжёлого отравления — апластическая анемия .

Явления отравления могут сохраняться и даже прогрессировать через месяцы и годы после прекращения работы с бензолом.

Первая помощь при отравлении и лечение

При остром отравлении бензолом (парами бензола) пострадавшего необходимо в первую очередь вынести на свежий воздух, в случае остановки дыхания проводят искусственное дыхание до нормализованного, в качестве стимуляторов дыхания применяют кислород и лобелин . Применение адреналина в качестве аналептика категорически запрещено! При возникновении рвоты внутривенно 40 % раствор глюкозы, в случае нарушения кровообращения — инъекцию раствора кофеина . Если отравление произошло перорально и бензол попал в желудок, необходимо промыть его с помощью растительного масла (хорошо абсорбирует бензол), процедуру следует проводить с осторожностью, так как возможна аспирация. При лёгких отравлениях больному показан покой. При возбуждённых состояниях необходимы седативные средства . При возникновении анемии проводят переливания крови, витамин B12 , фолиевая кислота , при лейкопении — витамин B6 , пентоксил. В случае снижения иммунитета (иммунодефицитное состояние) — иммуностимуляторы .

Действие бензола на биомембраны

Биологические мембраны представляют собой надмолекулярные структуры — двойной липидный слой, в который интегрированы (встроены) или прикреплены на поверхности молекулы белков , полисахаридов . Липиды , входящие в состав биомембран по своей природе амфифильные (дифильные) соединения, то есть способные к растворению, как в полярных веществах, так и в неполярных, вследствие наличия у них полярных групп т. н. «голова» ( карбоксильных -СООН, гидроксильных -ОН, аминогрупп -NH ₂ и других) и неполярных т. н. «хвосты» (углеводородные радикалы — алкилы , арилы , полициклические структуры типа холестана и другие).

Бензол является эффективным солюбилизатором биологических мембран, он быстро растворяет неполярные группы (т. н. углеводородные «хвосты» ) липидов, главным образом холестерина , входящего в состав мембран. Процесс солюбилизации лимитируется концентрацией бензола, чем его больше, тем быстрее протекает этот процесс. В процессе солюбилизации выделяется энергия, буквально, разрывающая двойной липидный слой ( липидный бислой ), что приводит к полной деструкции (разрушению структуры) мембраны и, последующему апоптозу клетки (в процессе деструкции биомембран происходит активация мембранных рецепторов (таких, как: CD95, TNFR1 , DR3, DR4, и других), которые активируют апоптоз клетки).

Действие на кожу

Жидкий бензол обладает свойствами ирританта. При частом соприкосновении рук с бензолом наблюдаются сухость кожи , трещины, зуд , краснота (чаще между пальцами), отёчность, просовидные пузырьковые высыпи. Иногда из-за кожных поражений рабочие вынуждены бросать работу.

Действие на органы зрения

Жидкий бензол в небольших количествах (до 5 мл) при попадании на глаза, способен привести к деструкции роговицы и дальнейшему поражению оптической системы, включая хрусталик , стекловидное тело и сетчатку . При попадании большого количества бензола (более 5 мл) в глаза происходит полная потеря зрения вследствие глубокого поражения сетчатки и дегенерации зрительного нерва.

Безопасность

Работа с применением бензола сопряжена с риском отравления и серьёзного ухудшения здоровья. Бензол — легколетучая жидкость (летучесть 320 мг/л при 20 °С) ^[12] с высокой степенью воспламенения, поэтому при работе с ним необходимо соблюдать технику безопасности работ с легковоспламеняющимися жидкостями. Большую опасность представляют пары бензола, так как они могут образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. В настоящее время применение бензола в качестве органического растворителя сильно ограничено, ввиду токсичности и канцерогенного воздействия его паров и негативном воздействии на кожу. Работа с бензолом в лабораториях также предусматривает его ограничение (строго регламентирована). Бензол рекомендуется использовать в экспериментах лишь в небольших объёмах (не более 50 мл), работа должна проводиться исключительно в перчатках из фторкаучука ( латекс растворяется и набухает при воздействии на него бензолом).

Категорически запрещается:

хранить вблизи источников тепла, открытого огня, сильных окислителей, пищевых продуктов, и так далее,
оставлять в открытом виде тару, содержащую бензол, курить,
использовать тару из-под бензола для пищевого применения, мытья рук, посуды,
производить работу в закрытом, плохо вентилируемом помещении с температурой воздуха больше 30°С,
использовать большой объём вещества в качестве растворителя,
работать без средств защиты кожи рук, глаз и органов дыхания.

ПДК в воздухе составляет 5 мг/м ³ (среднесменная за 8 часов) ^[2] .

Охрана труда

В России ПДК бензола в воздухе рабочей зоны установлена ^[2] равной 5 мг/м ³ (среднесменная за 8 часов) и 15 мг/м ³ (максимально-разовая). Однако по данным ряда исследований, порог восприятия запаха этого вещества может быть гораздо выше ПДКрз. Например, среднее значение порога в исследовании ^[13] было в ~ 100 раз выше среднесменной ПДКрз, и в ~ 30 раз выше максимально-разовой ПДКрз. А у части людей порог был значительно выше среднего значения. Поэтому можно ожидать, что использование широко распространённых фильтрующих СИЗОД в сочетании с «заменой фильтров по появлении запаха под маской» (как это почти всегда рекомендуется в РФ поставщиками СИЗОД) приведёт к чрезмерному воздействию паров бензола на, по крайней мере, часть работников — из-за запоздалой замены противогазных фильтров . Для защиты от бензола следует использовать значительно более эффективные изменение технологии и средства коллективной защиты .

Экология

Бензол экологически небезопасное вещество, токсикант антропогенного происхождения. Основными источниками бензола, поступающего в окружающую среду со сточными водами или выбросами в атмосферу, являются нефтехимические и коксохимические промышленные предприятия, производство топлива и транспорт.

Из водоёмов бензол легко улетучивается, способен к трансформации из почв в растения, что несёт серьёзную угрозу экосистемам .

Бензол обладает свойством кумуляции, вследствие своей липофильности он способен депонироваться в клетках жировой ткани животных, тем самым отравляя их.

Примечания

↑ ¹ ² Smith JM, HC Van Ness, MM Abbott Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (англ.) // J. Chem. Educ. — American Chemical Society , 1950. — Vol. 27, Iss. 10. — P. 789. — ISSN 0021-9584 ; 1938-1328 — doi:10.1021/ED027P584.3
↑ ¹ ² ³ ⁴ (Роспотребнадзор) . № 275 // ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (рус.) / утверждены А.Ю. Поповой . — Москва, 2018. — С. 23. — 170 с. — (Санитарные правила).
↑ ¹ ² ³ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0049.html
↑ Furni novi philosophici, sive Descriptio artis distillatoriæ novæ per Joannem Rudolphum Glauberum. Amsterodam, 1651 // OpenLibrary.org
↑ Серия «100 великих», Дмитрий Самин, 100 великих научных открытий, Основы мироздания, Бензол
↑ Helmut Fiege, PJ Garratt, Christ. J. Grundmann, Gundermann, Wolfgang Loeser, Peter Müller, Heidi Müller-Dolezal, Peter L. Pauson, Renate Stoltz, Hanna Söll, M. Zander Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry Vol. V/2b, 4th Edition: Arenes and Arynes , Издание четвёртое, Georg Thieme Verlag, 2014, ISBN 3131799749 , 9783131799746
↑ Reppe, W.; Schweckendiek, W. Cyclisierende Polymerisation von Acetylen. III Benzol, Benzolderivate und hydroaromatische Verbindungen (нем.) // Justus Liebig's Annalen der Chemie (нем.) русск. : magazin. — 1948. — Bd. 560 . — S. 104 . — doi : 10.1002/jlac.19485600104 .
↑ Самойлова, Н. Российские химики полностью расшифровали механизм реакции получения бензола из ацетилена : [ арх. 9 апреля 2020 ] / Наталия Самойлова // Элементы. — 2020. — 9 апреля.
↑ Kasper, Dennis L. et al. (2004) Harrison's Principles of Internal Medicine , 16th ed., McGraw-Hill Professional, p. 618, ISBN 0071402357 .
↑ Smith, Martyn T. Advances in understanding benzene health effects and susceptibility (англ.) // Ann Rev Pub Health : journal. — 2010. — Vol. 31 . — P. 133—148 . — doi : 10.1146/annurev.publhealth.012809.103646 .
↑ Розенцвит Г. Э. Клиника профессиональных нейротоксикозов. Л,, 1964, 18 с.
↑ Кушелев В. П., Орлов Г. Г., Сорокин Ю. Г. Охрана труда в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. — М. : Химия, 1983. — С. 42. — 472 с.
↑ F. Nowell Jones. An Olfactometer Permitting Stimulus Specification in Molar Terms (англ.) // University of Illinois Press https://www.jstor.org/stable/1418083 The American Journal of Psychology. — Champaign, Illinois (USA), 1954. — March (vol. 67 ( iss. 1 ). — P. 147—151. — ISSN 0002-9556 . — doi : 10.2307/1418083 .

Литература

Бензол // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
Бензол // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
Энциклопедический словарь юного химика / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — Педагогика. — М. , 1982. — 368 с.
О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов. Настольная книга учителя химии 10 класс. — М. : Дрофа, 2010.
Омельяненко Л. М. и Сенкевич Н. А. Клиника и профилактика отравлений бензолом. — М. , 1957.

[_f854399d714f9887-1] ¹ ² Smith JM, HC Van Ness, MM Abbott Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (англ.) // J. Chem. Educ. — American Chemical Society , 1950. — Vol. 27, Iss. 10. — P. 789. — ISSN 0021-9584 ; 1938-1328 — doi:10.1021/ED027P584.3

[ГН-2-2-5-3532-18-2] ¹ ² ³ ⁴ (Роспотребнадзор) . № 275 // ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (рус.) / утверждены А.Ю. Поповой . — Москва, 2018. — С. 23. — 170 с. — (Санитарные правила).

[_a1944f9770af98a5-3] ¹ ² ³ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0049.html

[4] Furni novi philosophici, sive Descriptio artis distillatoriæ novæ per Joannem Rudolphum Glauberum. Amsterodam, 1651 // OpenLibrary.org

[5] Серия «100 великих», Дмитрий Самин, 100 великих научных открытий, Основы мироздания, Бензол

[6] Helmut Fiege, PJ Garratt, Christ. J. Grundmann, Gundermann, Wolfgang Loeser, Peter Müller, Heidi Müller-Dolezal, Peter L. Pauson, Renate Stoltz, Hanna Söll, M. Zander Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry Vol. V/2b, 4th Edition: Arenes and Arynes , Издание четвёртое, Georg Thieme Verlag, 2014, ISBN 3131799749 , 9783131799746

[7] Reppe, W.; Schweckendiek, W. Cyclisierende Polymerisation von Acetylen. III Benzol, Benzolderivate und hydroaromatische Verbindungen (нем.) // Justus Liebig's Annalen der Chemie (нем.) русск. : magazin. — 1948. — Bd. 560 . — S. 104 . — doi : 10.1002/jlac.19485600104 .

[Самойлова,_2020-8] Самойлова, Н. Российские химики полностью расшифровали механизм реакции получения бензола из ацетилена : [ арх. 9 апреля 2020 ] / Наталия Самойлова // Элементы. — 2020. — 9 апреля.

[9] Kasper, Dennis L. et al. (2004) Harrison's Principles of Internal Medicine , 16th ed., McGraw-Hill Professional, p. 618, ISBN 0071402357 .

[Smith_2010_133–48-10] Smith, Martyn T. Advances in understanding benzene health effects and susceptibility (англ.) // Ann Rev Pub Health : journal. — 2010. — Vol. 31 . — P. 133—148 . — doi : 10.1146/annurev.publhealth.012809.103646 .

[11] Розенцвит Г. Э. Клиника профессиональных нейротоксикозов. Л,, 1964, 18 с.

[12] Кушелев В. П., Орлов Г. Г., Сорокин Ю. Г. Охрана труда в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. — М. : Химия, 1983. — С. 42. — 472 с.

[Jones-1954-13] F. Nowell Jones. An Olfactometer Permitting Stimulus Specification in Molar Terms (англ.) // University of Illinois Press https://www.jstor.org/stable/1418083 The American Journal of Psychology. — Champaign, Illinois (USA), 1954. — March (vol. 67 ( iss. 1 ). — P. 147—151. — ISSN 0002-9556 . — doi : 10.2307/1418083 .

[3]

[1]

[2]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

Углеводороды
Алканы	Метан Этан Пропан Бутан Изобутан Пентан Изопентан Неопентан Гексан Гептан Октан Изооктан Нонан Декан Ундекан Додекан Тридекан Тетрадекан Пентадекан Гексадекан Гептадекан Октадекан Нонадекан Пристан Эйкозан Генэйкозан Докозан Тетракозан Гентриаконтан Гектан Нонаконтатриктан
Алкены	Этилен Пропен Бутены Пентены Гексены Гептены Октен
Алкины	Ацетилен Пропин Бутин
Диены	Пропадиен Бутадиен Изопрен Циклобутадиен
Другие ненасыщенные	Винилацетилен Диацетилен Каротин
Циклоалканы	Циклопропан Циклобутан Циклопентан Циклогексан Циклогептан Циклооктан Циклононан Циклодекан Циклоундекан Циклододекан Циклотридекан Циклотетрадекан Циклопентадекан Циклогексадекан Циклогептадекан
Циклоалкены	Циклопропен Циклобутен Циклопентен Циклогексен Циклогептен 1,3-циклогексадиен 1,4-циклогексадиен 1,5-циклооктадиен
Ароматические	Бензол Толуол Диметилбензолы Этилбензол Пропилбензол Кумол Стирол Фенилацетилен Дифенил Дифенилметан Трифенилметан Тетрафенилметан Мезитилен Гексаметилбензол
Полициклические	Декалин
Полициклические ароматические	Нафталин Антрацен Бензантрацен Пентацен Фенантрен Пирен Бензпирен Азулен Хризен Инден Индан
см. также: Бинарные соединения водорода • Неорганические кислоты

Словари и энциклопедии	Большая каталанская Большая норвежская Большая российская Брокгауза и Ефрона Брокгауза и Ефрона Кирилла и Мефодия Малый Брокгауза и Ефрона Britannica (онлайн) Treccani Universalis
Нормативный контроль	BNF : 120494267 GND : 4144541-7 LCCN : sh85013229 Microsoft : 2777691172 NDL : 00560611