Hidrocarbonetos Aromáticos

               Hidrocarbonetos Aromáticos

        E Compostos Com Anéis Benzênicos
            
Parcialmente revisado em  08/03/2016

Hidrocarbonetos Aromáticos  são substâncias formadas apenas por hidrogênios e carbonos que se juntam num composto cíclico com ligações simples e duplas alternadas, denominada de anel benzênico.
Os hidrocarbonetos aromáticos geralmente são tóxicos.
São apolares em relação a água, isto é; são insolúveis em água.
Geralmente apresentam aroma (cheiro).

Observação: não confundir esses compostos aromáticos com os flavorizantes.

Compostos Com Anéis Benzênicos

Compostos com anéis benzênicos são aqueles que além do anel de hidrogênios e carbonos, também apresentam outros elementos químicos, ou outros compostos alifáticos ou cíclicos na sua estrutura molecular.

 O Anel Benzênico

O anel benzênico é uma estrutura cíclica hexagonal com 6 carbonos ligados com duplas ligações, alternando-se com ligações simples entre esses carbonos.

A fórmula representativa para o anel benzênico mais satisfatória atualmente, é a de Friedrich August Kekulé.

A estrutura do anel pode ser representada pelas fórmulas: 

  

O Benzeno Transformado em Fenil

O anel benzênico com uma valência ou um radical livre em um de seus carbonos, se torna num radical fenil.

  De Benzeno a Tolueno 

O benzeno se torna tolueno ao se adicionar o metil (o metil provem do metano), radical que se liga diretamente ao carbono do anel benzênico.

O tolueno obtido por destilação do petróleo e também pode ser obtido da árvore de tolu, é uma substância da qual se obtêm derivados do benzeno, como caprolactama, sacarina, medicamentos, corantes, perfumes, TNT e detergentes.

De Benzeno a Fenol

O anel benzênico se transforma em fenol quando associa diretamente uma hidroxila à sua estrutura.

  A Classificação Dos Hidrocarbonetos Aromáticos

Os hidrocarbonetos aromáticos, ou os compostos aromáticos, podem ser classificados conforme o número de anéis benzênicos existentes em sua estrutura em: mononucleares, binucleares ou trinucleados, polinucleados.

Hidrocarbonetos Aromáticos Mononucleares

Hidrocarbonetos Aromáticos Dinucleados ou Binucleares

Podem se dispor em dinuclear conjugados ou dinucleares separados ou isolados.

Hidrocarbonetos Aromáticos Trinucleares

Hidrocarbonetos Aromáticos trinucleares possuem três anéis benzênicos que podem estar condensados ou isolados.  

Hidrocarbonetos Aromáticos Polinucleares

Possuem vários anéis benzênicos que podem estar condensados ou isolados. Exemplos de polinucleares podem ser o benzopireno que possui a estrutura molecular com cinco anéis benzênicos, ou o grafite usado na fabricação dos lápis que pode ser representado por inúmeros anéis benzênicos condensados.

 Outros Compostos Que Possuem Anéis Benzênicos

Esses compostos além de carbono e hidrogênio possuem outros elementos químicos na estrutura molecular.

Difenil-cetona e Dicloro-difenil-triclorometano

 A difenilcetona, ou em Espanhol também chamado de benzofenona, é um composto orgânico que pode atuar como protetor ou filtro solar, contra radiação ultravioleta. Também é utilizado em perfumes e sabonetes, para evitar que a luz ultravioleta degrade a cor e o odor desses compostos. Embalagens de plásticos podem conter essa substância, para evitar os efeitos da luz ultravioleta, sobre os produtos contidos no seu interior.

O organoclorado dicloro-difenil-triclorometano (DDT) é um praguicida usado no combate ao mosquito anopheles vetor do plasmódium causador da malária, muito comum na Amazônia, do  piolho transmissor do microrganismo Rickettsia causador do tifo. O ser humano que se contaminar com o DDT, poderá sofrer sintomas de cansaço físico, diminuição da libido, diminui a produção de esperma e causa patologias como lesões no fígado, rins, mutação gênica e câncer.  

5-chloro-2-(2,4-dichlorophenoxy)phenol 

5-cloro-2-(2,4-diclorofenoxi)fenol (triclosan) 

O triclosan na proporção de 1 a 3%, é utilizado como antisséptico bacteriostático e também de uso contra fungos nas fórmulas de sabonetes, desodorantes e produtos de higiene pessoal. Segundo algumas fórmulas farmacêuticas dos produtos, estas indicam: não alérgico à sensibilidade da pele humana.

Paracetamol ou acetaminofeno de nome comercial  acetofen, nome químico:                       N-(4-hidroxifenil)acetamida.

É um pó cristalino branco inodoro hidrossolúvel, não possui atividade antiinflamatória. Usado na proporção de 300 mg a 1 grama diária, subdividida em intervalos de quatro em quatro horas, possui propriedades analgésica e antipirética de segunda escolha. 

O fármaco é metabolizado no fígado, dosagem ingerida de duas a três vezes maior que a normal, provoca no fígado hepatotoxidade potencialmente fatal, e nos rins também causa toxicidade. Principalmente, se em ambos os sistemas ocorrer a depleção do glutation, que após ser transformado, gera um resíduo tóxico intermediário que se acumula e reage com componentes celulares, provocando a necrose desses dois órgãos.

 Exemplos  de Hidrocarbonetos Aromáticos

Como já vimos anteriormente, os hidrocarbonetos aromáticos possuem na sua estrutura molecular apenas carbonos e hidrogênios.

Exemplos:

Etil-benzeno e Etil-metil-benzeno

Naftaleno

O hidrocarboneto com dois núcleos benzênicos, o naftaleno; usualmente conhecido como naftalina, é comercializado sob a forma de bolinhas que sofrem sublimação, isto é; passa diretamente do sólido para vapor, é usado no combate ás traças e baratas nos guarda-roupas. 

                  

Bifenilo

O bifenilo é um composto moderadamente tóxico. Está presente em alguns compostos ou fármacos como o valsatan, medicamento anti hipertensivo e o telmisartan inibidor da angiotensina II, hormônio que atua na musculatura lisa reduzindo a hipertensão arterial.

Antraceno

O hidrocarboneto antraceno possui três anéis benzênicos condensados, é um derivado direto do petróleo e do alcatrão de carvão, cuja fórmula química é C14H10. 

         

Fenantreno

O fenantreno isômero do antraceno, de formula química com três anéis benzênicos condensados, é um derivado do alcatrão de carvão. É um pó branco insolúvel em água e solúvel em álcool etílico, hexano, tolueno, ácido acético, benzeno. Para saúde humana é carcinogênico, no entanto, tem o seu uso na síntese de corantes, de drogas e explosivos.

Benzopireno (C20H12)

O benzopireno é um hidrocarboneto policíclico aromático causador do câncer, está presente na fuligem de chaminés, é encontrada em grandes quantidades na fumaça de cigarro, ou ainda podemos afirmar que essa substância pode ser produzida em qualquer tipo de fumaça, de combustível a base de carbono. Recentemente pesquisas demonstraram que as queimadas de canaviais liberam para a atmosfera mais de um tipo dessas substâncias, os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos denominados com a sigla PAHs, tais como, por exemplo; o fenantreno, fluorantreno e o  benzopireno. Experiências laboratoriais comprovaram que quando esfregada na pele de ratos, borra de chaminés que contém a substância, o   benzopireno causou câncer. 

 Exemplos de Substâncias Orgânicas Com Anéis Benzênicos

Benzoaldeido 

Benzeno mais aldeído apresenta-se na forma de líquido aquoso com cheiro de amêndoas amargas, gorduroso e volátil, de coloração amarelo bem desbotado, quase sem coloração, na industria. Ao se manipular tal produto o indivíduo deve-se precaver pois,  pode causar reações alérgicas, tosse, dor de garganta e insuficiência respiratória. 

Não trabalhar diretamente com a substância sem proteção. São necessários equipamentos individuais (EPI), tais como; luvas de borracha butílica, roupas de borracha neoprene, máscara facial com filtros a prova de vapores orgânicos. A substância também possui a característica de inflamabilidade quando em contato com a chama. Está presente, e é obtido de amêndoas amargas, ou do óleo essencial da Memora nodosa (carobinha), Tanaecio nocturnum (cipó de Kangárá kanê), Laurus nobilis (Louro), porém; também pode ser sintetizado a partir do cinamaldeido do óleo de canela. Esse produto é usado para dar sabor artificial em alimentos, pode também ser  usado em perfumes e corantes.

Anfetamina, Alfa-metil-benzeno-etano-amina 

Benzedrina

A anfetamina é um composto sintético que foi sintetizado pelo cientista Japonês Ogata em 1927. 

Apresenta-se como um líquido incolor, de odor fraco e sabor acre, sendo que os seus sais ao solidificar são os mais empregados usualmente.

Logo ao ser produzida no passado, foi muito usada contra asma brônquica; como broncodilatador e estimulante respiratório, no entanto ao expandir seu emprego; logo começaram a aparecer os efeitos nocivos relativos, tais como; o aumento da pressão sanguínea e interferência na normalidade do SNC (sistema nervoso central).
O seu isômero a dexanfetamina tem atividade psicoestimulante mais forte que a sua análoga e atua como anorexígeno muito eficaz, no entanto deve-se precaver quanto ao uso, ambas as drogas causam dependência psíquica por serem psicotrópicas além de estimulantes psicomotoras.

Sua ação na terminação nervosa, no cérebro, libera noradrenalina que é um potente vasoconstritor que atua sobre a  angiotensina, vasopressina, 5 HT,  e dopamina, hormônios que agem no aumento da pressão arterial. 

A droga pode ser usada no controle da obesidade e na obtenção da vigília por longos períodos de tempos, como no caso de estudantes em véspera de provas que precisam de muito tempo disponível, o seu uso pode causar aumento da capacidade intelectual, ou ainda o aumento da hipertonicidade muscular, no entanto, no conjunto das ações sobre o organismo, o indivíduo também pode apresentar hipertensão arterial e taquicardia.

Doses ingeridas acima de prescrições médicas podem causar alerta eufórico, inquietude, nervosismo, certa labilidade de humor, estado vacilante de entusiasmo e de irritação. Com uma superdosagem ingerida, um indivíduo pode apresentar intoxicação, com sinais clínicos de inquietação, irritabilidade, taquicardia, dores pré-cordiais, palpitação, arritmias, tontura, vômito, gosto metálico na boca, dores abdominais, flatulência, diarréias, tremores, hirpersudorese, calafrios, cefaléia, apreensão, confusão mental, estado de pânico, alucinações, idéias paranóicas, sentimento de medo, espasmos musculares, hiperreflexia; pupilas dilatadas, visão embaçada, respiração ofegante, palidez, rubor ou cianose, hipertensão arterial, seguida de hipotensão arterial, anúria, hipertermia de até 42 ºC, insuficiência respiratória, colapso circulatório, convulsões e coma.

Difenil-cetona ou benzofenona

Difenil cetona ou benzofenona é um reagente com odor de rosas, é solúvel em etanol, geralmente importado da China, grande produtor da substância. Numa compra, o pedido mínimo é feito em quilograma. O produto é utilizado na industria da perfumaria, na preparação cosmética e de sabonetes, também tem emprego nas embalagens de plástico de outras produtos fotossensíveis, por isso é utilizada como filtro óptico que bloqueia os raios ultravioleta, está presente em filtro solar químico protetor, em solução de baixa concentração.

 Prozac - Fluxetine

O prozac é também chamado de fluxetine, é comercializado na forma de cloridrato, é uma droga anti-depressiva.

Clorpromazina 

Clorpromazina é uma droga antipsicótica utilizada na esquizofrenia, tem ação depressora no SNC provocando o  bloqueio dos receptores alfa-adrenérgicos, e atua ainda sobre a serotonina, a histamina e os receptores adrenérgicos muscarínicos.

A clorpromazina mesmo em doses terapêuticas no fígado, provoca hepatoxicidade que é demonstrada por uma icterícia obstrutiva reversível.
A figura abaixo mostra a fórmula estrutural plana da clorpromazina.

Adrenalina 

Noradrenalina

Naproxeno

Alfa tocoferol ou vitamina E - possui um anel benzênico na sua fórmula estrutural.

α-Tocoferol - vitamina E. Há várias formas desse composto, atua na reprodução em animais e está relacionada com a  fisiologia muscular e vascular.

Ozibenzona (C14H12O3)

A ozibenzona cuja nomenclatura pela IUPAC é 2-Hydroxy-4-methoxyphenyl- phenylmethanone.

É um bloqueador orgânico sintético da radiação ultravioleta e bronzeador rápido, porém pode causar câncer. É utilizada nos protetores solares da pele. É de se notar que a sua estrutura molecular é formado por anéis benzênicos, grupo cetônico, hidroxila e grupo éter.

A Utilização Dos Hidrocarbonetos Aromáticos

Os hidrocarbonetos aromáticos representados pelo anel benzênico são utilizados simplesmente ligados a outro (s) anel (is) benzênico (s), ou ligados a outros grupos de hidrocarbonetos que podem ser cíclicos, ou de cadeia acíclica, ou mesmo a outros grupos que não pertencem aos hidrocarbonetos.

A Utilização do Benzeno
               
Tem seu emprego na produção de espumas sintéticas, e de corantes, é também utilizado na produção do plástico estireno. 
Com o benzeno pode-se produzir o composto fenol, pesticidas, explosivos napalm, fabrica-se detergentes para limpeza, fármacos, borrachas, e ainda entra na produção do etil-benzeno, e serve na produção do ciclohexano que o contém na fórmula e por fim, este é usado para a síntese do nylon. Está presente nos alquibenzenos sulfonados, anilinas e tolueno e estireno.

A Obtenção do Benzeno

Primeiramente devemos ter a noção da procedência da substância benzeno.

Industrialmente o benzeno pode ser obtido pelo processo de pirólise do vapor da nafta que é obtida do petróleo, também pode ser obtido industrialmente a partir do gás metano.
O benzeno é obtido da hulha que é um tipo de carvão mineral oleoso, ou seja; betuminoso com teor de carbono entre 80 e 90 %, é a pedra carvão formado em eras geológicas passadas, a milhões de anos, pelo soterramento de árvores de grande porte. É encontrado no sub-solo a uma profundidade entre 400 e 1000 metros. 

O benzeno industrialmente é extraído da hulha, por destilação a seco, em temperaturas apropriadas em que é possível fazer emanar os gases da composição sólida.

Da hulha não é extraído somente o benzeno, extrai-se também gás metano, gás dióxido de carbono, gás monóxido de carbono, água, sais amoniacais, citando um o sulfato de amônia (NH4SO4) que é usados na agricultura como adubo e ainda a base hidróxido de amônia (NH4OH).

Outros compostos obtidos do carvão hulha é o alcatrão, que é uma substância oleosa escura de odor característico, insolúvel em água, espessa formada por centenas de compostos orgânicos, dentre os quais estão presentes os aromáticos entre os quais que mais se destacam são: os  fenóis, naftaleno, cresóis, antraceno, tolueno, xilenos de um modo geral e o piche. Também extrai-se o carvão coque que é muito utilizado na siderurgia.

O Benzeno e a Saúde Humana

O benzeno puro é um líquido incolor, sem cheiro, que exala vapores sendo que o seu ponto de ebulição é de 80,1 ºC, vapores que ao serem inalados por uma pessoa, causa tonturas, dores de cabeça e até chegar a perda de consciência do indivíduo que o aspira, dependendo do ambiente, do tempo, e da quantidade. Em trabalhadores que se expõem por longos períodos, o benzeno pode ser absorvido pela pele (via cutânea) ou pelo sistema digestivo.

Na aspiração dos vapores do benzeno, ao chegar aos pulmões, parte é eliminada e parte pode chegar até os tecidos e células, onde permanece armazenado. Na medula óssea onde  se acumula, deprime a produção de células brancas e vermelhas do sistema sanguíneo, causando leucopenia e neutropenia, diminuição da produção dos glóbulos vermelhos, causando macrocitose, pontilhado basófilo, e diminui ainda os granulócitos, trombócitos, linfócitos, monócitos e causar leucemia. Outra parte onde o benzeno se acumula é no sistema nervoso central onde há o armazenamento nas células nervosas.

 Água Contaminada com Benzeno Deve ser Fervida

Texto adaptado de uma questão do Enem

Sabendo que a substância benzeno é uma molécula formada por uma  cadeia de seis carbonos organizados de forma cíclica, tem densidade de 0,87 g/cm3 e o ponto de ebulição a 80,1 ºC. Observou-se um fato importante com essa substância a qual tendo vazado de uma indústria petroquímica que explodiu no dia 13 de Novembro de 2005, esse benzeno e outra substância misturada, o nitrobenzeno. Especialmente, o nitrobenzeno é utilizado na produção de anilina, borrachas, pesticidas, corantes e fármacos,  ambos são altamente cancerígenos, se misturaram á água numa proporção 103 vezes maior que a normal, contaminando o rio Songhua que corta uma extensa região da China, as províncias de Heilongjiang e Jilin e chega até a Russia. A água desse rio, serve a uma quantidade considerável de espécies animais, e além disso, ao contaminar pode acumular nos peixes, que na região, são consumidos no dia-a-dia da população humana local. O Rio ainda abastece a cidade com água potável. No caso, da contaminação da água pelo benzeno, este; pode ser simplesmente separado pela fervura da água.
Um fator importante é que o benzeno estava misturado com nitrobenzeno. O nitrobenzeno é formado pela nitração do benzeno, também é solúvel na água e o ponto de ebulição dessa substância é de 211ºC. Nesse caso seria necessária uma segunda fervura da água.

O Benzeno e a Obtenção de Substâncias Importantes no Cotidiano

A partir da substância benzeno, pode-se obter uma infinidade de compostos orgânicos que tem por base o benzeno. A substância está contida nas fórmulas dos solventes aguarrás e thinner, que são, especialmente este último; diluidores de tintas a óleo, esmalte sintético, selador NC de fundo para pinturas e também de graxas. 

A partir do benzeno obtém-se o composto venenoso o nitrobenzeno com o qual se produz uma variedade de produtos derivados e também o analgésico acetaminofen ou paracetamol, apenas este citado, dentre muitos medicamentos que carregam em sua fórmula o benzeno. Anteriormente produzia-se com o benzeno o anidrido maleico, atualmente devido ao encarecimento da produção foi abandonada industrialmente, utiliza-se outra substância para o mesmo fim.
                  
Uso do Nitrobenzeno

O nitrobenzeno que é produzido a partir da nitração do benzeno, é um composto extremamente venenoso. É utilizado na produção de anilina o corante do Jeans, e fabricação da borracha, pesticidas, e outros corantes, além de fármacos como o analgésico paracetamol e solventes.

Abaixo estão representadas as fórmulas molecular concentrada e estrutural do nitro benzeno. 

A Utilização do Naftaleno

É empregado na preparação de medicamentos, corantes, fluidizantes, poliesteres, inseticidas, lubrificantes, resinas e solventes e está presente nos solventes aguarrás e thinner.

O naftaleno obtido por meio de destilação do carvão hulha, do petróleo que é inviável pelo custo de produção, pode ainda ser obtido por reforma catalítica, processo pelo qual um hidrocarboneto normal de cadeia aberta pode ser transformado em cadeia cíclica de anel benzênico. O naftaleno é pode ser usado como naftalina, um tipo de naftaleno impuro repelente de insetos.

Na foto ao lado, as bolinhas brancas dentro da embalagem são bolinhas de naftalina ou naftaleno impuro, tem um cheiro bem característico, ainda é usado como repelente de insetos. Essas bolinhas quando expostas ao ar livre sofrem sublimação isto é; passam do estado sólido, diretamente para o estado gasoso. Atualmente esta prática é muito pouco utilizada. 

Uso do Xilol ou Xileno ou Dimetil Benzeno
             

No mercado é vendido por toneladas é utilizado na produção de produtos de limpeza doméstica, como solvente para material ou resinas acrílicas, dissolve produtos como a dibenzil celulose, abietato de benzila, dissolve ainda borrachas, óleo de mamona, óleo de linhaça. É utilizado pelas industrias na produção de tintas e vernizes, está presente nas tintas de secagem rápida, tem sua aplicação na produção de tintas de impressoras, tintas têxteis e silkscreen. É utilizado na secagem rápida de madeiras verdes por acelerar por algumas horas a secagem da madeira. 

A Anilina e Suas Utilidades

A Anilina é formada pelo anel benzênico e uma amina. A anilina é utilizada na fabricação de corantes de anilina, é usada principalmente na coloração de embalagens de papel, metal e plásticos.

O Tolueno e Suas Aplicações 

O tolueno é um produto de aspecto claro a ligeiramente amarelado, de cheiro forte, é formado por um anel benzênico e um radical metil, por isso denominado de metil benzeno. Não confundir com o cresol chamada de toluol que é comercializado também como tolueno, que possui utilidades bem parecidas, mas se distingue por ter uma hidroxila na sua estrutura molecular. 

O tolueno é encontrado na árvore de tolú, toluífera balsamum (Myroxylon peruiferum), de onde antigamente era extraído. Atualmente, industrialmente é obtido a partir da reação do benzeno com haleto orgânico, pode também ser obtido do carvão mineral por meio de desidrogenação catalítica do metil-ciclo-hexano, proveniente do petróleo. Está presente na fumaça de cigarro de tabaco. Em contato com o ser humano, nos olhos, causa irritação e lacrimejamento, queimadura da córnea e conjuntivite. Ao ser inalado e absorvido pelos pulmões, causa irritação nos brônquios, dores de cabeça, tonturas causa toxicidade afetando  principalmente o sistema nervoso causando depressão, tremores e nervosismo. Uma pessoa ao se expor por um período prolongado pode sofrer sonolência perda de consciência. Em níveis baixos ou moderados pode produzir cansaço, confusão mental, debilidade, perda da memória, náusea, perda do apetite, perda da visão e audição, além disso provoca arritimias no coração.

Utilidade do Orto-Xileno   

O orto xileno é utilizado na síntese do anidrido ftálico ou ácido tereftálico, presta-se para a produção de corantes, de plastificantes do PVC na produção de resinas de poliéster na fabricação de inseticidas e carburantes para motores, ou ainda como matéria prima na produção de gasolina.

Utilização do Para-xileno

O para xileno é uma variedade de xilol. É utilizado como solvente.
             
Uso do Antraceno
  
O antraceno forma o antraquinona que é utilizado na fabricação de corante do tipo alizarina, um corante de cor vermelha, também é empregado na preparação de inseticida e conservante.

Uso de Fenantreno

O fenantreno é extraído do alcatrão da hulha. O fenantreno participa do esqueleto central dos esteroides anabolizantes que aumentam a massa muscular. Também é utilizado na produção de corantes, explosivos. 

Na investigação clínica é utilizado no caso do diagnóstico da diminuição do consumo da glicose, catalisada pela enzima glicose oxidase, realizado pelo método do aumento da luminescência por ação do tris (fenantreno) de rutênio. 

         

Estudo da Estrutura do Anel Benzênico                    
                
Forma Ativa do Anel Benzênico

Convém salientar que as fórmulas apresentadas do benzeno são apenas representativas e não satisfaz por completo a sua estrutura física como substância.

O Benzeno em Ressonância

O anel benzênico se arruma em uma estrutura que possibilita estar sempre em ressonância, isto significa que as s duplas nunca estão localizadas fixas num mesmo lugar.

 Como Ocorre a Ressonância

A ressonância do anel benzênico significa, que um par de elétrons da dupla ligação nunca está estacionário “como parte ligante” entre dois carbonos, um desses pares está sempre se deslocando de orbital para outro orbital. Observemos a esquematização:

Ao se deslocar o par de elétrons força os outros pares do anel, que estão em ligações duplas a se deslocarem também.

Com isso, cria-se um movimento dos elétrons, de troca de posições repetidos indefinidamente, conhecido como fenômeno de ressonância.

A Estrutura do Benzeno

O Carbono Normal

O carbono no estado normal não tem a possibilidade de se ligar a nenhum outro carbono, necessita sofrer as transformações de hibridização.

A esquematização abaixo representa os elétrons distribuídos nos orbitais 1s2,  2s2, 2p1, 2p2, cada orbital “p” com um elétron apenas.

O Carbono Ativado

Ao ser ativado um elétron do subnível “2s” da camada de valência, passa para o subnível “p3” formando mais um orbital “p” puro, semi preenchido com apenas um elétron cada.

 O Carbono Hibridizado

No carbono, ao hibridizar, ocorre nova mudança nos orbitais do átomo, o orbital “2s” circular, se alonga formando um orbital “sp” híbrido e dois dos orbitais “p” puros encolhem, tomando a configuração na forma de orbital “sp” representado em amarelo, também híbridos, restando apenas um orbital “p” puro (em verde) que permanece estável. Observe o que acontece no esquema abaixo.

No carbono hibridizado, as 3 ligações sp2 , no esquema representados pela cor amarela, 

formam 3 ângulos de 120º. 

Após a hibridação dois átomos de carbono se aproximam.

Os orbitais “sp” híbridos, se aproximam e se ligam por ligação sigma e os orbitais “p” puro de cada átomo, se ligam por ligação “pi”, formando a estrutura abaixo.

Seis átomos de carbono se arranjam na estrutura apresentada.

 

A mesma estrutura anterior pode ser representada a seguir, na aparência de um espectro de ressonância, formada pelos movimentos dos elétrons dos orbitais “pi”, que tomam a configuração de uma nuvem de elétrons, como o esquema demonstra a seguir.

   A Nomenclatura dos Hidrocarbonetos Benzênicos

 O anel benzênico pode ser representado nas formas simplificadas estrutural plana que se seguem, obedecendo sempre a regra de "montagem" de sua estrutura molecular, com seis carbonos, três duplas ligações e três ligações simples, entre os carbonos de sua cadeia cíclica.

Pequenas mudanças na estrutura do anel, muda seu comportamento como molécula e substância.

Abaixo, na figura um, temos o anel benzênico estruturalmente completo, na figura dois, temos o benzeno com um radical arila, formado pela saída de um hidrogênio á espera de um carbono ser adicionado externamente ao anel benzênico, essa estrutura agora passa a ser chamada de radical fenil, na terceira figura temos o benzeno com um radical metil damos o nome de metil-benzeno ou tolueno.

              

Benzeno                           Radical fenil                          Metil-benzeno

 As posições do radical ligado ao anel benzênico são variadas. Na figura 1 há apenas um radical metil, o carbono no qual está ligado o radical se torna o número 1, portanto o nome da estrutura é 1-metil, logo em seguida, a próxima estrutura o radical está no carbono seguinte, mas o carbono em que a ligação está inserida agora é o número um, porque nesse caso não há outro radical no mesmo anel. Segue-se assim a regra da nomenclatura.

Quando ocorre mais de um radical no anel benzênico e a sua posição muda, a numeração do carbono também muda de acordo com a posição do radical. Segue-se a sequência da mudança.

A nomenclatura para o benzeno também pode ser assim definida como:

Nome químico - ciclohex-1,3,5-trieno 
Nome genérico - benzol, ou simplesmente benzeno

Nomenclatura Para os Xilenos

 

     1,2-dimetil-benzeno ou             1,3-dimetil-benzeno ou        1,4-dimetil-benzeno ou 

   orto xileno ou orto tolueno       meta xileno ou meta toluil      para xileno ou para toluil

Utilidade do dimetil-benzeno - xileno, dimethyl-benzene - xylene

O dimetil-benzeno, xylene ou dimethylbenzene (DMB), destilado do petróleo, se apresenta na forma de um líquido incolor transparente, inflamável com leve odor característico, não se dissolve na água, no entanto pode ser dissolvido no éter e no etanol, tem a sua fórmula molecular concentrada C8H10 o mesmo que C6H4(CH3)2. É perigoso para a saúde humana e  pode causar vários danos, sendo também um potencial carcinogênico. 
Possui vários empregos na industria principalmente na fabricação de solventes orgânicos, na produção de couros sintéticos, na fabricação de corantes, tintas medicamentos sintéticos, borrachas sintéticas, resinas sintéticas, pesticidas e plásticos PVC.

Nomenclatura para o benzeno com três e quatro radicais e as substâncias formadas

Nas substâncias abaixo, é indicado o número dos carbonos do benzeno em que estão localizados os radicais metil, que consequentemente contribuem para a nomenclatura.

                    1,3,5-trimetil-benzeno                                         1,2,4,5-tetrametil-benzeno 

                   1,3,5-trimethylbenzene                                      1,2,4,5-Tetramethyl-benzene

Utilidade do 1,3,5-trimetil-benzeno

O 1,3,5-trimetil-benzeno, também chamado de mesitileno se encontra no estado líquido em temperatura normal, 25 ºC, é muito volátil e tóxico com cheiro forte peculiar, entra em combustão facilmente, quando liberado na atmosfera interfere na camada de ozônio atmosférica como outros aerosois prejudiciais, é utilizado como solvente thinner,  e solvente de laboratório, também é utilizado na industria eletrônica como um ligante, fazendo ligações entre metal e substância orgânica, formando como por exemplo; o mesitileno-molibdênio-tricarbonil, (mesitylene-molybdenum-tricarbonyl).

Saindo um hidrogênio do anel benzênico, forma-se o núcleo benzênico fenil, que ao se incorporar ao radical etil, o mesmo que vinil, forma o vinil-benzeno ou estireno ou etil-benzeno.

               Fenil                           Etil ou vinil                                  Etil-benzeno

                                                                                                              Ethyl-benzene

O vinil-benzeno tem importância relevante como produto derivado do petróleo, é utilizado na produção do estireno, monômero do poliestireno que é empregado na fabricação do plástico poliestireno.

Há outros usos para o etil-benzeno, que é usado como solvente do brometo de alumínio anidro na eletrodeposição do alumínio metálico, além de ser o ingrediente de algumas tintas e solventes,que se enquadram no quadro dos xilenos.

A Nomenclatura Para o Naftaleno

Para dar a nomenclatura, é necessário conhecermos a numeração e as posições alfa e beta,  letras gregas, adotada para os carbonos do naftaleno, que segue a ordem conforme mostra a figura abaixo.

O naftaleno com um e dois radicais.

                     Alfa-1-metil-naftaleno                           Beta-3-etil-beta-2-metil-naftaleno

      α-1-metil-naftaleno                                  β-3-etil-β-2-metil-naftaleno 

O nome dessa substância é dado pela ordem de numeração e pelo lado da molécula em que está o radical. O radical metil é alfa porque está situado no carbono 1. O Alfa-1-metil-naftaleno composto que está misturado numa proporção de 3,45% à substância oleosa, o destilado chamado de naftaleno.

O Alfa-1-metil-naftaleno é utilizado na preparação do plástico PVC, também está presente nas fibras de poliéster, é empregado na fabricação de emulsificantes, solventes, surfactantes, corantes e tintas.

Aspirina - ácido-2-acetiloxi-benzóico


3-etil-1,2-dimetil-benzeno

β-etil-naftaleno

Nomenclatura Para Outros Compostos Com Anéis Benzênicos

Esses compostos, além do núcleo benzênico, contém outros radicais de grupos funcionais diferentes. Exemplos.

Difenil-etileno 

Anfetamina - nome químico: etil-amina-2-metil-benzeno

Norepinefrina - nome químico: Metil-amina-dihidroxi-etil-benzeno.

Paracetamol ou acetaminofen ou 4-hidroxi-fenil-acetamida ou IUPAC: N-(4-hydroxyphenyl)ethanamide, N-(4-hydroxyphenyl)acetamide

4-hidroxi-fenil-acetamida é um analgésico, anti-inflamatório e antipirético. O uso prolongado desse medicamento é muito prejudicial para o fígado, causa hepatopatias e além disso, problemas renais adversos. Paciente que tenha sensibilidade com o ácido acetil salicílico,  deve ter cuidado com o uso desse medicamento.

 Isomeria

 Isomeria de Posição

Isomeria Com Dois Radicais

Trata da posição do radical no núcleo benzênico. A posição do radical está mudada de posição para cada estrutura em particular apresentada. Cada molécula se torna isômero uma da outra, porque simplesmente um dos radicais muda de carbono no anel benzênico.

                    Orto xileno                                  Meta xileno                        Para xileno

                    orto tolueno                                  meta toluil                           para toluil

Isomeria Com três Radicais

        1,2,4-trimetil-benzeno        1,3,5-trimetil-benzeno        1,2,5- trimetil-benzeno

                                                         ou mesitileno

Isomeria Com Radicais Diferentes - Haletos

O benzeno se associa com os haletos, para formar substâncias com características de haletos com o núcleo benzênico. Nesse caso, mudando a posição dos haletos de carbono do anel benzênico adquirem o prefixo de acordo com o número de carbono do anel em que ele estiver, quando o haleto estiver no carbono 1 e dois, sempre o prefixo será "orto", quando os haletos estiverem nos carbonos um e três, sempre o prefixo será "meta". Observe.

        Orto-bromo-fluoro-benzeno                                     Meta-bromo-fluoro-benzeno

O antraceno e o fenantreno são isômeros funcionais.

O antraceno é obtido do óleo de alcatrão, também pode ser sintetizado a partir da benzoquinona e do 1,3 butadieno e ainda por outros métodos e é utilizado na produção de corantes como a alizarina corante vermelho que também pode ser utilizado na análise da acidez do leite, e hindranteno, inseticidas, conservantes, tem seu uso nos preparados de contadores de cintilação, dispositivo de detecção de partículas em física nuclear ou de partículas de outros tipos de pesquisa da área.

 Reações Com o Benzeno

Benzeno e Água

O benzeno é pouco solúvel na água. Portanto, se ocorrer a sua mistura com água, qual seria   o processo mais acessível para a separação desses dois líquidos, com o aproveitamento da água? Para isso devemos primeiramente ter o conhecimento do ponto de ebulição do benzeno que é de 80,1 ºC e da água que é 100 ºC. Para separar as duas substâncias deve-se aquecer a mistura até 80,1 º C o que provocaria a evaporação do benzeno.

Reação de adição de cloro no anel benzênico.

A reação utiliza cloro, catalisador e temperatura na formação do BHC.  

BHC - (C6H6Cl6) Banido a 35 anos no Brasil, é um pesticida organoclorado que apresenta-se na forma líquida ou sólida (em pó) com diluição de 100 mg/L. 
Reage muito pouco com água 7,3 g/L.

Exercícios

1)  Assinale a alternativa correta. Podemos definir hidrocarbonetos aromáticos como: 

a) hidrocarbonetos insaturados, cujas cadeias carbônicas principais geralmente são acíclicas e possuem uma única dupla ligação entre os seus carbonos.

b) substâncias formadas por hidrocarbonetos de cadeias carbônicas saturadas lineares ou acíclicas, com ou sem ramificação.

c) são hidrocarbonetos com a cadeia carbônica principal, contendo pelo menos duas duplas ligações entre seus carbonos.
d) substâncias formadas por hidrogênio e carbono que formam um composto cíclico com três ligações simples e três duplas alternadas, num anel denominado benzênico.

e) hidrocarbonetos, ou substâncias que tem em suas estruturas moleculares representativas, uma única tripla ligação entre carbonos da cadeia principal.

2) Assinale a alternativa correta. Das figuras abaixo a que representa o anel benzênico é: 

3) A figura abaixo representa a substância:

a) fenol porque o radical metil é ligado diretamente ao carbono do anel benzênico.
b) tolueno porque o radical metil é ligado diretamente ao carbono do anel benzênico.
c) fenil porque o anel benzênico possui uma valência ou um radical livre em um de seus carbonos. 
d) benzoaldeido porque o radical metil é ligado diretamente ao carbono do anel benzênico.
e) tolueno porque o anel benzênico possui uma valência ou um radical livre em um de seus carbonos.

4) Os hidrocarbonetos aromáticos, ou os compostos aromáticos, podem ser classificados conforme o número de anéis benzênicos existentes em sua estrutura em: 

a) mononucleares, binucleares ou trinucleados, polinucleados.

b) anucleados, binucleares ou trinucleados, polinucleados.

c) monocular, bioculares ou trinucleados, polianelados.

d) mononucleares, isolados ou trinucleados, polinucleados.

e) mononucleares, acíclicos ou trinucleados, anucleados.

5) O nome químico da substância abaixo é:
                                                                  

      a) 1,3-dimetil-benzeno 
       b) β-etil-naftaleno 
       c) 3-etil-1,2-dimetil-benzeno 
       d) 1,2 difenil-eteno 
       e) fenantreno

        

6) O nome químico da substância abaixo é:

    
      
      
     
 
a) 1,2 difenil-eteno
b) fenantreno 
c) 1,3-dimetil-benzeno
d) β-etil-naftaleno 
e) 1,2-difenil-eteno 

7) Com relação a substância benzeno podemos afirmar que:

Assinale apenas a alternativa incorreta.

a) os vapores do benzeno, ao chegar aos pulmões, parte é eliminada e parte pode chegar até os tecidos e células, onde permanece armazenado.
b) no interior do corpo normalmente se associa com os haletos, para formar substâncias com características de haletos com o núcleo benzênico

c) na medula óssea,  se houver  acumulo, deprime a produção de células brancas e vermelhas do sistema sanguíneo. 

d) no organismo pode causar leucopenia e neutropenia, diminuição da produção dos glóbulos vermelhos, causando macrocitose, pontilhado basófilo, e diminui ainda os granulócitos, trombócitos, linfócitos, monócitos e causar leucemia. 
e) no organismo, parte do benzeno absorvido se acumula no sistema nervoso central onde há o armazenamento nas células nervosas, causando toxicidade.

8) O benzeno é pouco solúvel na água, no entanto o ponto de ebulição do benzeno, é de 80,1 ºC e da água é 100 ºC, portanto se ocorrer a sua mistura com água, o processo mais acessível para a separação desses dois líquidos, com o aproveitamento da água seria: 

a) deixar os dois imóveis, eles não se misturam porque o benzeno é gasoso.
b) congelar a água e o benzeno o que facilitaria a saída do benzeno.
c) aquecer a mistura até 80,1 º C o que provocaria a evaporação do benzeno.
d) centrifugar a mistura o que separaria as substâncias.
e) provocar o ponto de ebulição de ambos, assim os separaria.

9) No caso da isomeria com os hidrocarbonetos aromáticos, as três figuras abaixo seria uma característica representativa de:

a) isomeria com haletos com dois radicais etil.
b) isomeria de cadeia com dois radicais metil.
c) isomeria cis-trans com dois radicais metil.
d) isomeria de posição com dois radicais metil.
e) isomeria geométrica com três radicais propil.

10) A figura abaixo representa a substância:

a) Difenil cetona ou fenantreno – reagente solúvel em água, geralmente importado da China. Utilizada na industria da perfumaria na preparação cosmética, e de sabonetes, tem aplicação nas embalagens de plástico como, filtro óptico que ativa os raios ultravioleta, também é utilizado como bronzeador solar químico.

b) 3-etil-1,2-dimetil-benzeno – reagente solúvel em etanol, geralmente importado da China. Utilizada na industria metalúrgica na preparação ornamental, e de cromados, tem aplicação nas embalagens de plástico como, filtro óptico que bloqueia os raios ultravioleta, também é utilizado como filtro solar. 
c) Alfa-metil-benzeno-etano-amina – reagente solúvel em água, geralmente importado da China. Utilizada na industria alimentícia e na preparação cosmética, e de sabonetes, tem aplicação nas embalagens de plástico como, filtro óptico que bloqueia os raios ultravioleta, também é utilizado como bronzeador solar.
d) Difenil cetona ou benzofenona – reagente solúvel em etanol, geralmente importado da China. Utilizada na industria da perfumaria na preparação cosmética, e de sabonetes, tem aplicação nas embalagens de plástico como, filtro óptico que bloqueia os raios ultravioleta, também é utilizado como filtro solar químico.

11) Enem QUESTÃO 50 - 2016

O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela destilação do petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno catalisada por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química:

3 C2H2 (g)      ĺ C6H6 (l)

A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:

I. C2H2 (g) 5 2 O2 (g) ĺ 2 CO2 (g) H2 O (l) ¨Hc ° = 310 kcal/mol

II. C6H6 (l) 15 2 O2 (g) ĺ 6 CO2 (g) 3 H2 O (l) ¨Hc ° = 780 kcal/mol

A variação de entalpia do processo de trimerização, em kcal, para a formação de um mol de benzeno é mais próxima de: 

A -1 090
B -150.
C -50.
D +157.
E +470.

12) A ozibenzona cuja nomenclatura pela é IUPAC 2-Hydroxy-4-methoxyphenyl- phenylmethanone. É um bloqueador orgânico sintético da radiação ultravioleta e bronzeador rápido, porem pode causar câncer. É utilizada nos protetores solares da pele. Observe a sua estrutura logo abaixo.

Essa substância em sua fórmula estrutural apresenta:

a) 1 cetona 1 hidroxila e 3 anéis benzênicos.e grupo éster

b) 4 anéis benzênicos, 1 hidroxila, 2 cetonas e grupo éter.

c) 1 anéis benzênico, 2 cetonas e 2 hidroxilas e grupo éster.

d) 2 anéis benzênicos, 1 hidroxila e 1 cetona e grupo éter.

e) 3 anéis benzênicos, 2 cetonas e 1 hidroxila e grupo éter.

Bibliografia

Química na Abordagem do Cotidiano - Tito, Colégio Positivo e Canto, Doutor em Físico-química e orgânica, Unicamp. Ed. Moderna, volume 3, 2a edição.

Química - Química Orgânica - Ricardo Feltre. Editora Moderna, 2007. Volume 3, p. 54 a 57, 224 a 238. 6a edição, 2004.

Farmacologia - H.P.Rang, University College, London, M.M.Dale, University College, London, J.M. Ritter The Guy's, King's College. Editora Guanabara Koogan, quarta edição.

Química Farmacêutica - Andrejus Korolkovas, Universidade de São Paulo, Joseph H. Burckhater, College of Pharmacy, The University of Michigan. Ed. guanabara Koogan.

Benzaldeído – Wikipédia, a enciclopédia livre

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Benzaldeído | Óleos Essenciais | O Guia do Brasil
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Nitrobenzeno – Wikipédia, a enciclopédia livre

(Mesitylene)molybdenum tricarbonyl - Wikipedia, the free ..

en.wikipedia.org/.../(Mesitylene)m...

Efeitos do Benzeno a Saúde - Fundacentro

www.fundacentro.gov.br/biblioteca/biblioteca.../Efeitos_do_Benzeno-pd...

Obtenção de benzeno a partir do gás natural utilizando catalisadores ...

www.proceedings.blucher.com.br/.../obteno-de-benzeno-a-partir-do-gs-natural-utiliza...

Química, Meio Ambiente e Edificações: Fenantreno - (Hidrocarboneto ...

professoralucianekawa.blogspot.com/.../fenantreno-hidrocarboneto-aromatico_27.ht...

Respostas das Alternativas.


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