βενζόλιο ή βενζένιο

Οργανική ουσία αρωματικού χαρακτήρα, η οποία αποτελείται από 6 άτομα άνθρακα και 6 άτομα υδρογόνου. Την ανακάλυψε το 1825 ο Φαραντάι στο ελαιώδες υπόλειμμα του φωταερίου και το παρασκεύασε για πρώτη φορά συνθετικά ο Μπερτελό το 1866 συμπυκνώνοντας τρία μόρια ακετιλένιου σε αέρια φάση και υψηλή θερμοκρασία. Ο τρόπος αυτός παρασκευής έχει σήμερα μόνο ιστορική σημασία. Το β. βρίσκεται στη φύση στους διάφορους τύπους πετρελαίου και λαμβάνεται βιομηχανικά με ξηρή απόσταξη του ορυκτού άνθρακα στα εργοστάσια φωταερίου και από τα αέρια εργοστασίων του κοκ. Το β. είναι υγρό ευκίνητο, άχρωμο, στερεοποιείται στους 123°C και βράζει στους 250°C, με πίεση 760 χιλιοστά της στήλης υδραργύρου· πολύ λίγο διαλυτό στο νερό, αναμείξιμο σε όλες τις αναλογίες με αλκοόλες, αιθέρα, ακετόνη, χλωροφόρμιο κλπ., είναι εξαίρετος διαλύτης των λιπών, διαλύει ακόμα και το θείο, το φωσφόρο και το ιώδιο, είναι πολύ σταθερό στα χημικά αντιδραστήρια και καίγεται με αιθαλίζουσα φλόγα. Οι αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής γίνονται μόνο όταν υπάρχουν οι κατάλληλοι καταλύτες. Η πρώτη ικανοποιητική περιγραφή του τύπου του β. οφείλεται στον Κεκιλέ, κατά τον οποίο το μόριο του β. συνίσταται από 6 άτομα ενωμένα μεταξύ τους σε διάταξη εξαγώνου. Τα άτομα του άνθρακα είναι ενωμένα εναλλάξ με τρεις δεσμούς απλούς και τρεις διπλούς. Αυτή η διάταξη των ατόμων του άνθρακα συνιστά τον αρωματικό δακτύλιο. Αντίθετα με ό,τι συμβαίνει στην αλειφατική σειρά, οι διπλοί δεσμοί που συμμετέχουν στον τύπο του β. και στις άλλες ενώσεις της αρωματικής σειράς είναι τα σημεία της μεγαλύτερης αντοχής του μορίου. Ο αρωματικός δακτύλιος αποτελεί μια δομή πολύ σταθερή, που διατηρείται αναλλοίωτη σε πολυάριθμες αντιδράσεις οξείδωσης, αναγωγής, αντικατάστασης, συμπύκνωσης κλπ. Την ειδική αυτή συμπεριφορά ερμήνευσε ο Κεκιλέ (1864) με την ύπαρξη δύο τύπων εξίσου πιθανών, με τους διπλούς δεσμούς που ταλαντεύονται δεξιά και αριστερά. Η ύπαρξη των τριών διπλών ταλαντευόμενων δεσμών στέφθηκε από επιτυχή πειραματική επιβεβαίωση στην οζονοποίηση του ορθοξυλενίου, που είναι ομόλογο του βενζολίου. Ο τύπος του Κεκιλέ επιτρέπει να εξηγήσουμε τη χημική συμπεριφορά του β. και να προβλέψουμε την ύπαρξη πολυάριθμων παραγώγων, όταν αντικαθιστούμε, μερικά ή ολικά, τα 6 άτομα υδρογόνου που είναι ενωμένα με τον βενζολικό πυρήνα, άτομα χημικά ισοδύναμα το ένα προς το άλλο. Εξαιτίας αυτής της ισοδυναμίας δεν μπορεί να υπάρχει παρά μόνο ένα μονοϋποκατεστημένο παράγωγο. Στην περίπτωση που τα υποκατεστημένα άτομα είναι δύο, μπορούμε να έχουμε τρεις τύπους παραγώγων χαρακτηριζόμενους ως ορθο-, μετα- και παρα-. Με τρεις υποκαταστάσεις μπορούμε να έχουμε τρία παράγωγα, γειτονικά, συμμετρικά ή ασύμμετρα. Η δυνατότητα να πάρουμε τρία παράγωγα με δύο υποκαταστάσεις πιστοποιείται από την ύπαρξη τριών συνθετικών παραγώγων του β. με αντικατάσταση δύο ατόμων υδρογόνου με δύο υδροξύλια, ενώσεις με την ίδια χημική σύνθεση αλλά με διάφορη φυσικοχημική συμπεριφορά (δηλαδή ισομερείς). Τα παράγωγα αυτά είναι η πυροκατεχίνη, η ρεσορκίνη και η υδροκινόνη. Πολύ αργότερα (το 1933) ο Πάουλινγκ, βασιζόμενος σε μια σειρά ερευνών επί της δομής, υποστήριξε ότι το μόριο της β. είναι η συνισταμένη της υπέρθεσης πέντε δομών. Το σχήμα του Πάουλινγκ, στηριγμένο στις αρχές της κβαντικής μηχανικής, συνίσταται σε μια μεσομερή κατάσταση που προσδιορίζεται από τη συμβολή δύο διαφορετικών δομών, όπως είχε ήδη προτείνει ο Κεκιλέ. Η δυνατότητα ύπαρξης περισσότερων στερεοχημικών τύπων στην ίδια ένωση είναι αιτία σταθερότητας (σταθερότητα συμβολής). Το σχήμα του Πάουλινγκ δεν είναι υπόθεση, αλλά αντικατοπτρίζει επακριβώς την πραγματική εσωτερική κατάσταση του βενζολικού πυρήνα. Από τα φάσματα διάχυσης των ακτινών Χ κατορθώθηκε να πιστοποιηθεί ότι η απόσταση μεταξύ των ατόμων του άνθρακα στον πυρήνα είναι της τάξης των 1,39 Å, δηλαδή μια τιμή ενδιάμεση μεταξύ της απόστασης του απλού δεσμού (1,54 Å) και του κανονικού διπλού δεσμού (1,34 Å). Η μεγάλη σημασία του β. ως προτύπου των ενώσεων της αρωματικής σειράς είναι ίση με την τεράστια σημασία του στο βιομηχανικό πεδίο. Στο παρελθόν, δεν υπήρχε χημική βιομηχανία, φαρμακευτική, χρωμάτων, βυρσοδεψία, παρασκευής πλαστικών υλών, ηλεκτρική κλπ., που να μη χρησιμοποιούσε το β. ή τα πολύ άμεσα παράγωγά του. Τελευταίες όμως διαπιστώσεις της ιατρικής τείνουν να αποδείξουν ότι πρόκειται για εξαιρετικά επικίνδυνη ουσία που επιφέρει νεοπλαστικές αλλοιώσεις με βαρύτατες και σχεδόν ανίατες μορφές αναιμίας.