حلقة البنزين .. الصيغة الجزيئية للبنزين
حلقة البنزين
تظهر حلقة البنزين بتشكيل 3 مدارات غير مُحددة، إذ تغطي كافة ذرات الكربون الستة حيثُ تأتي الصيغة الكيميائيَّة للبنزين بهذا الشّكل “C6H6″، والبنزين هو أشهر المركبات العضويَّة وكذلك أبسط أشكال الهيدروكربونات العضويّة والعطريَّة، تمّ اكتشاف هيكل حلقة البنزين لتكون كل ذرة من الكربون مرتبة في حلقة مكوّنة من 6 ذرات، مع ربطها بذرة واحدة من الهيدروجين.
ويُعد البنزين واحد من أنواع البتروكيماويات الأوليَّة، والمكون الطبيعي والرئيسي للنفط الخام، كما يدخل استخدامه في تصنيع البوليسترين، لذلك فهو مادة مسرطنة بطبيعتها وشديد السميّة.[1]
الصيغة الجزيئية للبنزين
C6H6.
تأتي الصيغة الجزيئية للبنزين لتكون كالآتي: “C 6 H 6” ومن خلال تلك الصيغة نستنتج أنَّ البنزين يضم 6 ذرات هيدروجين “H” وأيضًا 6 ذرات من الكربون، وتظهر حلقة البنزين كما موضّح في الصّورة بالأسفل عبارة عن 6 كربون متصلة بروابط ثنائيَّة – ثلاثيَّة.
يُصنف البنزين على أنّه “هيدروكربون” أي عبارة عن مركب يتكون من ذرات الهيدروجين والكربون فقط، وتوضّح الصيغة للبنزين على أنّه هيدروكربون عطري نقي، لذلك يتم تعريفه كمركب مكون من الهيدروجين والكربون يضم روابط مزدوجة بديلة تظهر في شكل الحلقة.[2]
مركب البنزين
يُعتبر مركب البنزين المركب الأساسي لعائلة كبيرة من المركبات العضويَّة الشائعة، والتي تشتهر بالمركبات العطريَّة، وعلى عكس الهكسان الحلقي وهو من الهيدروكربونات، يمتلك البنزين 6 ذرات هيدروجين فقط.
بالتّالي يوحي انطباعه بأنَّ حلقته غير مُشبعة، إذ تُشارك كل ذرة كربون في رابطة مزدوجة واحدة، مع إمكانية كتابة الصيغة والمركب بروابط مفردة ومزدوجة مُتبادلة حول حلقة البنزين.[3]
الصيغة البنائية للبنزين
بما أنَّ الصيغة الجزيئية للبنزين هي C6H6 فهو أبسط هيدروكربون عطري، ونظرًا لتلك الصيغة تظهر صيغته البنائيَّة كالشكل التَّالي، حيثُ تخضع حلقة البنزين لعملية استبدال بسهولة: [4]
هل حلقة البنزين مشبعة
لا.
تُعتبر حلقة البنزين حلقة غير مُشبعة، فهو أحد الهيدروكربونات البسيطة الغير مُشبعة والتي تمتلك إما روابط تساهمية مزدوجة أو ثلاثية بين ذرات الكربون، ويُقصد بالحلقة غير المُشبعة أنه يُمكن إلحاق المزيد من ذرات الهيدروجين بالهيدروكربون لجعله مشبعًا.
وبصفة عامة يمتلك الهيدروكربون غير المُشبع على سلاسل مستقيمة تتمثّل في “ألكينات” وأيضًل مجموعة سلاسل متفرعة أو مركبات عطرية، لذا فإنَّ البنزين يُصنف على أنّه هيدروكربون غير مشبع.[5]
لماذا استغرق التعرف على الصيغة البنائية للبنزين سنوات عديدة
استغرق التعرف واكتشاف الصيغة البنائية للبنزين سنوات طويلة، نظرًا لأنّه يتفاعل بالإضافة والإحلال، بالإضافة إلى طول الروابط بين ذرات الكربون بين طول الروابط الأحاديّة والمزدوجة.
فضلاً عن العديد من الخواص الأخرى لمركب البنزين التي حيّرت العلماء لحين جاء العالم الألماني “كيكولي” ليكتشف الشكل السداسي الحلقيّ للبنزين وهي الصيغة البنائيَّة والتي تتبادل فيها كلاً من الروابط الأحاديَّة والثنائية.
الفرق بين الصيغة الجزيئية والصيغة البنائية
الصيغة الجزيئيّة: الصيغة الجزيئيَّة نوع من أنواع الصيغ المختلفة، وفيها يتبيّن لنا نوع وعدد الذرات الموجودة في المركب فقط، ولكنها تعجز عن توضيح طريقة الارتباط بين الذرات وبعضها في الجزيء.
الصيغة البنائيّة: أمّا الصيغة البنائيَّة فهي صيغة توضّح نوع وعدد ذرات كل عنصر في الجزيء، بجانب توضيح طريقة الارتباط بين الذرات وبعضها بالروابط التساهميَّة، فعدد الروابط التساهميَّة حول كل ذرة توضّح تكافؤها.
تحضير البنزين في الصناعة
يُمكن تحضير البنزين في الصناعة من قطران الفحم، فيمجرّد إجراء التقطير الإتلافي للفحم الحجريّ يتحلل إلى غازات، وسوائل هامة منها “مادة سوداء لزجة ثقيلة” تُعرف تلك المادة باسم قطران الفحم، وللحصول منه على البنزين العطري يتم تعريض القطران إلى تقطير تجزيئي أي عملية “فصل مكوّنات” فيتحوّل إلى زيت خفيف، من ثمَّ بنزين عطري.[6]
استخدامات البنزين
يدخل البنزين العطري في الكثير من العمليات الصناعيَّة الشائعة، منها صناعة مواد التشحيم، والبلاستيك، والمطاط، وكذلك صناعة الأصباغ، والألياف الصناعية.. وغيرها الكثير، على الجانب الآخر يدخل في بعض الاستخدامات غير الصناعية أيضًا لكنها استخدامات محدودة، بسبب سميته الشديدة وأنّه مُسبب قوي للسرطان، وتشمل تلك الاستخدامات:
- تحضير الفينول.
- تحضير الأنيلين والذي يدخل في الأصباغ.
- صناعة دوديسيل بنزين والذي يُستخدم في أنواع المنظفات.
- التخلّص من الشحوم الموجودة بالمعدن.
- صناعة ألياف النايلون.
- صناعة مواد كيميائيّة مثل إيثيل بنزين – سيكلوهكسان – كيومين – نيتروبنزين – ألكيل بنزين.. وغيرهم.
خواص البنزين
- لا يمتزج البنزين في الماء، يقبل الذوبان في المذيبات العضوية.
- يتمّز بأنّه سائل عديم اللون.
- يمتلك رائحة عطرية.
- تصل كثافته نحو 0.87 جم سم.
- خفيف للغاية حتى إنه أخف من الماء.
- تصل نقطة غليانه عند 80.5 درجة مئوية، بينما تصل نقطة الانصهار عند 5.5 درجة مئويّة.
- شديد الاشتعال ويحترق بلهب ساخن.
- شديد السميّة، كما يتسبب في السرطان لذا لا يستخدم خارج الصناعة إلا في أضيق الحدود.[2]