Физические свойства. 
Органическая химия

Низшие члены гомологического ряда бензола представляют собой бесцветные жидкости с характерным запахом. Плотность и показатель преломления у них значительно выше, чем у алканов и алкенов. Температура плавления тоже заметно выше, особенно у конденсированных многоядерных углеводородов (табл. 22). Из-за высокого содержания углерода все ароматические соединения горят сильно коптящим пламенем. Октановые числа гомологов бензола в большинстве случаев Таблица 22. Физические свойства ароматических углеводородов.

выше 100. Все ароматические углеводороды нерастворимы в воде и хорошо растворимы в большинстве органических растворителей: многие из них хорошо перегоняются с водяным паром.

Химические свойства

Особенности ароматических соединений. Бензол является первым представителем ароматических углеводородов. Он обладает рядом своеобразных свойств, отличающих его от изученных ранее предельных и непредельных ациклических углеводородов. Ароматический характер бензола определяется его строением и проявляется в химических свойствах.

Состав бензола выражается формулой С₆Н₆. Общая формула гомологов ряда бензола С_лН_2л _ ₆. Разность между этой формулой и формулой ряда предельных углеводородов С_лН_{2л f 2} равна 8Н. Следовательно, по химическому составу бензол и его гомологи являются непредельными соединениями. Их непредельный характер не проявляется в типичных реакциях. Мы вправе были бы ожидать, что бензол будет вести себя подобно этилену, бутадиену и другим типичным непредельным углеводородам. Однако оказывается, что он не обесцвечивает бромную воду, т. е. в обычных условиях не присоединяет бром. Раствор перманганата калия при взбалтывании с бензолом не обесцвечивается, т. е. бензол устойчив в этих условиях к окислению. Даже при длительном кипячении с раствором КМп0₄ бензол почти не окисляется. Для него в основном характерны реакции замещения, а не присоединения.

Реакции замещения. В присутствии катализаторов — кислот Льюиса (FeCl₃, А1С1₃) — хлор и бром не присоединяются к бензолу, но замещают атомы водорода в его молекуле:

Концентрированная серная кислота не вызывает полимеризации бензола, как это происходит в случае алкадиенов, а приводит к получению бензолсульфокислоты:

При действии нитрующей смеси (концентрированные HN0₃ и H₂S0₄) происходит нитрование ядра (введение в ядро нитрогруппы N0₂) с образованием нитропроизводных:

Механизм этих реакций подробно разобран в гл. 9. В следующей главе приведены и другие реакции замещения, в которых бензол и его производные ведут себя как насыщенные соединения.

Реакции присоединения к бензолу. В отдельных редких случаях бензол способен к реакциям присоединения. Гидрирование, т. е. присоединение водорода, происходит при действии водорода в жестких условиях в присутствии катализаторов (Ni, Pt, Pd). При этом молекула бензола присоединяет три молекулы водорода с образованием циклогексана:

Если раствор хлора в бензоле подвергнуть действию солнечного света или ультрафиолетовых лучей, то происходит радикальное присоединение трех молекул галогена с образованием сложной смеси стереоизомеров гексахлорциклогексана (гексахлорана):

Таким образом, ароматический характер бензола (и других аренов) выражается в том, что это соединение, по составу являясь непредельным, в целом ряде химических реакций проявляет себя как предельное соединение, для него характерны химическая устойчивость, трудность реакций присоединения. Только в особых условиях (катализаторы, облучение) бензол ведет себя так, как будто в его молекуле имеются три двойные связи.

Весьма специфично ведут себя алкиларены в реакциях окисления. Само ароматическое ядро при этом не затрагивается, а боковые цепи окисляются, причем всегда окислению подвергается (х-углеродный атом по отношению к арену: