NITRACIÓN DEL BENCENO.
BENCENO.
El benceno es un hidrocarburo aromático de fórmula molecular C6H6,
(originariamente a él y sus derivados se le denominaban compuestos aromáticos
debido al olor característico que poseen). El benceno es un líquido incoloro de olor característico que fue
descubierto en 1825 por Faraday. Es muy inflamable, más ligero que el agua e
insoluble en ella. Sus vapores son mas densos que el aire.
Es
una sustancia tóxica que puede generar problemas muy graves a la salud. Se sabe
que exposiciones constantes o prolongadas a este compuesto, pueden generar
daños severos a los componentes de la sangre e, incluso, leucemia.
APLICACIONES
El
benceno es una materia prima muy versátil. Puede utilizarse en una gran
variedad de reacciones para generar intermediarios como anhídrido maleico (para
obtener poliésteres); ciclohexano y a partir de él, ácido adípico (para la
elaboración nylon-66 y otras poliamidas); anilina, la cual es muy utilizada en
la fabricación de colorantes; derivados clorados utilizados en la industria de
pesticidas; estireno, cumeno y otros intermediarios para la elaboración de
detergentes, explosivos y fármacos, entre otros.
Es
buen disolvente de lacas, barnices, ceras, resinas, plásticos, hules y aceites.
Por último, también es utilizado como aditivo de la gasolina. Sin embargo,
debido a su gran toxicidad, en la actualidad, solo se utiliza cuando no existe
un sustituto adecuado. El tolueno es uno de los disolventes que pueden
utilizarse como alternativa.
El
benceno se obtiene del petróleo a través de procesos como: reformación
catálitica, desalquilación, dehidrogenación y ciclización y aromatización de
hidrocarburos parafínicos.
El
producto comercial puede contener tolueno, xilenos, disulfuro de carbono,
tiofeno, piridina, acetonitrilo y picolinas como impurezas
PROPIEDADES
FÍSICAS Y TERMODINÁMICAS
Punto de
ebullición: 80.1oC
Punto de
fusión: 5.5 oC
Densidad
(g/ml): 0.8789 (20 oC) y 0.8736 (25 oC).
Indice de
refracción (25 oC): 1.49792
Punto de
inflamación en copa cerrada (Flash point): -11 oC
Presión de
vapor (a 26 oC): 100 mm de Hg
Temperatura
de autoignición: 560 oC
Tensión
superficial (25 oC): 28.2 mN/m
Viscosidad
absoluta (25 oC): 0.601 cP
Temperatura
crítica: 289.01 oC
Presión
crítica: 48.35 atm
Volumen
crítico: 259 ml/mol
Calor de
formación: 83.93 KJ/mol (gas) y 49.08 KJ/mol (líquido)
Calor de
combustión: 3.2676 X 103 KJ/mol
Calor de
fusión: 9.866 KJ/mol
Calor de
vaporización (25 oC): 33.899 KJ/mol
PROPIEDADES QUIMICAS
Productos
de descomposición: monóxido y dióxido de carbono.
Es
inflamable y reacciona violentamente con agentes oxidantes como perclorato de
plata, peróxidos de sodio y potasio, óxígeno líquido, cloro, trióxido de cromo,
ácido crómico, ácido nítrico, ácido permangánico, ozono, peróxido de nitrilo;
cloruro de aluminio en presencia de perclorato de fluor y con productos
halogenados como trifluoruro y pentafluoruro de bromo, pentafluoruro y
heptafluoruro de yodo y con hexafluoruro de uranio.
NITRACIÓN
La
nitración es un proceso químico general para la introducción de un grupo nitro
en un compuesto químico mediante una reacción química.
La
nitración aromática sucede con compuestos aromáticos gracias a un mecanismo de
sustitución electrófila aromática que incluye el ataque de un anillo bencénico
rico en electrones por parte del ion nitronio. El benceno resulta nitrado
gracias al reflujo de ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico concentrado a
50 °C.
1. 2H2SO4 + HNO3 →
2HSO41- + NO2+ + H3O+
2. C6H6 + NO2+ →
C6H5NO2 + H+
3. H+ + H3O+ + 2HSO41- → H2O + 2H2SO4
El
ácido sulfúrico es regenerado y por tanto actúa como catalizador.
Mecanismo de reacción
El
benceno reacciona con ácido nítrico concentrado y caliente dando nitrobenceno.
La reacción presenta dos inconvenientes: es lenta y además el ácido nítrico
concentrado y caliente puede oxidar cualquier compuesto orgánico mediante una
reacción explosiva. Un procedimiento más seguro consiste en emplear una mezcla
de ácido nítrico y ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico actúa como catalizador,
permitiendo que la reacción se lleve a cabo más rápidamente y a menores
temperaturas.
El
ácido sulfúrico reacciona con el ácido nítrico generando el ion nitronio
(NO2+), que es el electrófilo de la reacción de sustitución electrofílica
aromática.
El
ion nitronio reacciona con el benceno formando el complejo sigma que pierde un
protón que es atrapado por el ion bisulfato para dar lugar al nitrobenceno.
El
benceno reacciona con la mezcla nìtrico-sulfùrico adicionando grupos nitro.
Etapa
1. Ataque del benceno al catión nitronio
Etapa
2. Recuperación de la aromaticidad por pérdida de un protón
