苯有哪些化学性质和物理性质

苯有哪些化学性质和物理性质
苯有哪些化学性质和物理性质

苯有哪些化学性质和物理性质
物理性质
苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,其密度小于水,具有强烈的芳香气味.苯的沸点为80.1℃,熔点为5.5℃,.苯比水密度低,密度为0.88g/ml,但其分子质量比水重.苯难溶于水,1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强,除甘油,乙二醇等多元醇外能与大多数有机溶剂混溶.除碘和硫稍溶解外,无机物在苯中不溶解.
苯能与水生成恒沸物,沸点为69.25℃,含苯91.2%.因此,在有水生成的反应中常加苯蒸馏,以将水带出.
摩尔质量78.11 g mol-1.
最小点火能：0.20mJ.
爆炸上限（体积分数）：8%.
爆炸下限（体积分数）：1.2%.
燃烧热：3264.4kJ/mol.
4化学性质
苯参加的化学反应大致有3种：一种是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应；一种是发生在苯环上的加成反应（注：苯环无碳碳双键,而是一种介于单键与双键的独特的键）；一种是普遍的燃烧（氧化反应）（不能使酸性高锰酸钾褪色）.
取代反应
苯环上的氢原子在一定条件下可以被卤素、硝基、磺酸基、烃基等取代,生成相应的衍生物.由于取代基的不同以及氢原子位置的不同、数量不同,可以生成不同数量和结构的同分异构体.
苯环的电子云密度较大,所以发生在苯环上的取代反应大都是亲电取代反应.亲电取代反应是芳环有代表性的反应.苯的取代物在进行亲电取代时,第二个取代基的位置与原先取代基的种类有关.
卤代反应
苯的卤代反应的通式可以写成：
PhH+X2—催化剂（FeBr3/Fe）→PhX+HX
反应过程中,卤素分子在苯和催化剂的共同作用下异裂,X+进攻苯环,X-与催化剂结合.
以溴为例,将液溴与苯混合,溴溶于苯中,形成红褐色液体,不发生反应,当加入铁屑后,在生成的三溴化铁的催化作用下,溴与苯发生反应,混合物呈微沸状,反应放热有红棕色的溴蒸汽产生,冷凝后的气体遇空气出现白雾（HBr）.催化历程：
FeBr3+Br-——→FeBr4
PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr
反应后的混合物倒入冷水中,有红褐色油状液团（溶有溴）沉于水底,用稀碱液洗涤后得无色液体溴苯.
在工业上,卤代苯中以氯和溴的取代物最为重要.
硝化反应
苯和硝酸在浓硫酸作催化剂的条件下可生成硝基苯
PhH+HO-NO2-----H2SO4（浓）△---→PhNO2+H2O
硝化反应是一个强烈的放热反应,很容易生成一取代物,但是进一步反应速度较慢.其中,浓硫酸做催化剂,加热至50~60摄氏度时反应,若加热至70~80摄氏度时苯将与硫酸发生磺化反应,因此一般用水浴加热法进行控温.苯环上连有一个硝基后,该硝基对苯的进一步硝化有抑制作用,硝基为钝化基团.
磺化反应
用发烟硫酸或者浓硫酸在较高（70~80摄氏度）温度下可以将苯磺化成苯磺酸.
PhH+HO-SO3H------△--→PhSO3H+H2O
苯环上引入一个磺酸基后反应能力下降,不易进一步磺化,需要更高的温度才能引入第二、第三个磺酸基.这说明硝基、磺酸基都是钝化基团,即妨碍再次亲电取代进行的基团.
傅-克反应
在AlCl3催化下,苯也可以和醇、烯烃和卤代烃反应,苯环上的氢原子被烷基取代生成烷基苯.这种反应称为烷基化反应,又称为傅-克烷基化反应.例如与乙烯烷基化生成乙苯
PhH+CH2=CH2----AlCl3---→Ph-CH2CH3
在反应过程中,R基可能会发生重排：如1-氯丙烷与苯反应生成异丙苯,这是由于自由基总是趋向稳定的构型.
在强硫酸催化下,苯与酰卤化物或者羧酸酐反应,苯环上的氢原子被酰基取代生成酰基苯.反应条件类似烷基化反应,称为傅-克酰基化反应.例如乙酰氯的反应：
Ph + CH3COCl ——AlCl3—→PhCOCl3
加成反应
苯环虽然很稳定,但是在一定条件下也能够发生双键的加成反应.通常经过催化加氢,镍作催化剂,苯可以生成环己烷.但反应极难.
此外由苯生成六氯环己烷（六六六）的反应可以在紫外线照射的条件下,由苯和氯气加成而得.该反应属于苯和自由基的加成反应.
氧化反应
苯和其他的烃一样,都能燃烧.当氧气充足时,产物为二氧化碳和水.但在空气中燃烧时,火焰明亮并有浓黑烟.这是由于苯中碳的质量分数较大.
2C6H6+15O2——点燃—→12CO2+6H2O
苯本身不能和酸性KMnO4溶液反应,但在苯环连有直接连着H的C后,可以使酸性KMnO4溶液褪色.
臭氧化反应
苯在特定情况下也可被臭氧氧化,产物是乙二醛.这个反应可以看作是苯的离域电子定域后生成的环状多烯烃发生的臭氧化反应.
在一般条件下,苯不能被强氧化剂所氧化.但是在氧化钼等催化剂存在下,与空气中的氧反应,苯可以选择性的氧化成顺丁烯二酸酐.这是屈指可数的几种能破坏苯的六元碳环系的反应之一.（马来酸酐是五元杂环.）
这是一个强烈的放热反应.
其他
苯在高温下,用铁、铜、镍做催化剂,可以发生缩合反应生成联苯.和甲醛及次氯酸在氯化锌存在下可生成氯甲基苯.和乙基钠等烷基金属化物反应可生成苯基金属化物.在四氢呋喃、氯苯或溴苯中和镁反应可生成苯基格氏试剂.
苯不会与高锰酸钾反应褪色,与溴水混合只会发生萃取,而苯及其衍生物中,只有在苯环侧链上的取代基中与苯环相连的碳原子与氢相连的情况下才可以使高锰酸钾褪色（本质是氧化反应）,这一条同样适用于芳香烃（取代基上如果有不饱和键则一定可以与高锰酸钾反应使之褪色）.这里要注意1,仅当取代基上与苯环相连的碳原子；2,这个碳原子要与氢原子相连（成键）.
至于溴水,苯及苯的衍生物以及饱和芳香烃只能发生萃取（条件是取代基上没有不饱和键,不然依然会发生加成反应）.
苯废气处理也是及其重要的.
光照异构化
苯在强烈光照的条件下可以转化为杜瓦苯（Dewar苯）：
杜瓦苯的性质十分活泼（苯本身是稳定的芳香状态,能量很低,而变成杜瓦苯则需要大量光能,所以杜瓦苯能量很高,不稳定）.
在激光作用下,则可转化成更活泼的棱晶烷：
棱晶烷呈现立体状态,导致碳原子sp3杂化轨道形成的π键间有较大的互斥作用,所以更加不稳定.