بنزن

بنزن مایعی است بی‌رنگ و خوشبو که در تولید صنعتی گروهی از مواد مانند پلی استیرن،لاستیک مصنوعی و نایلون استفاده می‌شود.این مایع در تهیهٔ شوینده‌ها و رنگ‌ها نیز به‌ کار می‌رود.

ساختار بنرن
بنزن متعلق به خانوادهٔ هیدروکربن‌هاست که هر مولکول آن ۶ اتم کربن و ۶ اتم هیدروژن دارد که یک آرایش حلقوی را به‌وجود می‌آورند. این آرایش حلقهٔ بنزن نامیده می‌شود که در بسیاری از ترکیبات از جمله آسپیرین و مادهٔ منفجرهٔ تی.ان.تی نیز وجود دارد. بنزن سمی و سرطانزا است.بنزن در طبیعت به دو ساختار صندلی و قایقی وجود دارد که ساختار صندلی ان غیر قطبی بوده و ساختار قایقی قطبی میباشد.

تاریخچه
بنزن را مایکل فارادی در سال ۱۸۲۵ میلادی کشف کرد.بنزن در ابتدا از طریق حرارت دادن و قطران زغال‌سنگ و سپس تبدیل بخار آن به مایع به‌دست می‌آمد اما امروزه بنزن را به مقدار زیاد از نفت خام استخراج می‌کنند.
ساختار بنزن توسط فردریش آگوست ککوله شناسایی شد. ویژگیهای بنزن
مایع بی رنگ ، معطر و دارای رایحه خوب، بسرعت بخار می شودو دارای قابلیت اشتعال فوق العاده بالا است این ماده در مواد پلاستیک ، رزین ،نایلون ، روغن های روان ساز،مواد رنگی،پاک کننده ها سموم آفت کش و..موجود است

چگونه در معرض آن قرار می گیریم؟
*استنشاق از طریق : بخارات و مقدار کمی ازآن در دود سیگار
*بلعیدن : از طریق منابع آب زیر زمینی آلوده
• تماس و جذب از راه پوست
فرمول مولکولی
با بررسی‌های اولیه و اندازه گیری وزن مولکولی معلوم شده است که بنزن از شش اتم کربن و شش اتم هیدروژن تشکیل شده است و به فرمول می‌باشد. ولی سالیان سال ، طول کشید تا آرایش واقعی اتمها و ساختمان بنزن معلوم گردد.
ساختمان بنزن
ساختمان بنزن توسط دانشمند آلمانی ، ککوله (Kekule) در عالم رویا (!) کشف شد. مولکولهای زیادی با فرمول موجود می‌باشند، اما خصوصیات آنها با همدیگر متفاوت می‌باشد و بیشتر از همه ، بنزن متفاوت می‌باشد.

بنزن سه نوع مشتق دو استخلافی ایجاد می‌کند، یعنی سه نوع مشتق دو استخلافی اورتو ، متا ، و پارا ایجاد می‌نماید. اما اگر پیوندهای л ساختمان بنزن ، مستقر در نظر گرفته شوند، مشتق ۱ و ۲ بنزن ، بایستی به‌صورت دو فرم باشد، ولی بیشتر از یک فرمول نیست.
ککوله برای اینکه یکی بودن این دو ایزومر را توجیه نماید، مولکول بنزن را دینامیک در نظر گرفت و پیشنهاد کرد که دو حالت در تعادل متحرکند. در واقع برای اولین بار ، ککوله ایده الکترونهای غیر مستقر را مطرح نمود که بعدها به “پدیده توتومتری” موسوم گردید. همچنین بررسیهای دقیق نشان داده است که طول پیوندهای کربن _ کربن در بنزن با هم برابر است و برابر ۱٫۳۹ آنگستروم می‌باشد که چیزی بین پیوند ساده و پیوند دوگانه کربن _ کربن می‌باشد که خود تاییدی بر غیر مستقر بودن پیوندهای л (پی) در حلقه بنزن می‌باشد.
گرمای هیدروژن‌دار شدن بنزن و پایداری حلقه بنزن
مطالعات تجربی بیشتر ، نشان داده است که از هیدروژن‌دار شدن ۱ ، ۳ _سیکلو هگزا دی ان)) ، فقط ۵۵٫۴ کیلو کالری بر مول ، انرژی ، آزاد می‌شود که در حدود ۱٫۸ کیلو کالری کمتر از مقدار پیش‌بینی شده می‌باشد. این مقدار انرژی که در موقع تشکیل ماده آزاد می‌گردد، به مزدوج بودن پیوندهای л نسبت داده می‌شود.

اگر بنزن را بصورت سیکلو هگزا تری ان (سه پیوند л مستقر) در نظر بگیریم، موقع هیدروژن‌دار شدن بایستی به مقدار ۳×۲۸،۶=۸۵،۸ کیلو کالری بر مول انرژی آزاد نماید. تجربه نشان می‌دهد که از واکنش هیدروژن‌دار شدن حلقه بنزن ، فقط ۴۹٫۸ کیلوکالری بر مول انرژی آزاد می‌شود که به مقدار ۳۶ کیلوکالری بر مول کمتر از مقدار پیش‌بینی شده می‌باشد.
این مقدار انرژی که در موقع تشکیل حلقه آزاد می‌گردد، “انرژی رزونانس حلقه بنزن” نامیده می‌شود. بعلت همین آزادسازی انرژی می‌باشد که بنزن پایداری نسبی بیشتری دارد و تمایلی برای انجام واکنشهای افزایشی از خود نشان نمی‌دهد.

 

خصلت آروماتیکی
ویژگی‌های مهم ترکیبات آروماتیک به قرار زیر می‌باشند:

۱٫ گرمای هیدروژن‌دار شدن و گرمای سوختن آنها پایین است.
۲٫ برای انجام واکنشهای افزایشی تمایل زیادی نشان نمی‌دهند.
۳٫ در واکنشهای جانشینی الکترون‌خواهی شرکت می‌کنند.
این خصلتها ، تفاوت بسیار زیاد ترکیبات آلکن و ترکیبات آروماتیک را نشان می‌دهند.
انرژی رزونانس حلقه بنزن

بعلت پخش الکترونهای л در بنزن ، ۳۶٫۱ کیلو کالری بر مول ، انرژی آزاد می‌شود و بنزن به پایداری نسبی بیشتری می‌رسد. نتایج تجربی حاصل از واکنشهای هیدروژن‌دار شدن هیدروکربنهای جوش خورده دو حلقه‌ای و سه حلقه‌ای و … نشان می‌دهد که هرچه تعداد الکترونهای بیشتری در رزونانس شرکت کرده باشند، انرژی آز

ادشده ، بیشتر و پایداری نسبی نیز بیشتر خواهدبود.
اثرات استنشاق بنزن:
خواب آلودگی ، گیجی ، افزایش ضربان قلب ، سر درد ، رعشه و لرزش، عدم شناخت و سر گیجه غش کردن و بیهوش شدن و مـــــر گ اثرات خوردن بنزن از طریق آب یا غذای آلوده : تهوع و استفراغ ،سوزش معده ،سرگیجه وعدم تعادل ، سستی و خواب آلودگی ،تشنج افزایش ضربان قلب و مـــــر گــــــــــــ
اثرات تماس بنزن : قرمزی ، زخم شدن وجراحات دردناک ، سوزش و ناراحتی چشم
اثرات مزمن وطولانی مدت بنزن
کاهش خون سازی بدن ناتوانی در سیستم دفاعی بدن سرطان : سرطان خون لوسومی اختلال در سیستم تنفسی تاخیر در استخوان بندی جنین انسان صدمه به سیستم تولید مثل انسان و به سمت عواقب نا باروری تومورهای غدد لنفاوی و صدمه به کبد

راههای تشخیص:
۱٫تست ریه و تنفسی – فقط در مواردی که بسرعت پس از تماس انجام شود ودر موارد آلودگی با مقدار پایین جواب گو نیست ۲٫تست کامل فا کتور های خون و مغر استخوان آنهم سریعا پس از آلودگی چون بسرعت در خون واکنش داده ومحو می گردد لذا بایستی سریعا پس از مواجه با آن آزمایشات خونی شامل فاکتورهای انجام پذیرد : WBC, Granulocytes, Lymphocytes CD4-T cells,CD8-T cells,CD4/CD8, B cells,NK cells, Monocytes,Platelets, Hemoglobin
3. تست بنزن و ترکیبات آن مثل فنل در ادرار
چندین موسسه از جمله انجمن تحقیقات سرطان دنیا ، انجمن حفظت محیط زیست امریکا ،اداره خدمات بهداشت امریکا ، بنزن ، را عامل سرطان خون (لوسمی) و دارای درجه سرطان زای ۱ معرفی کرده اند. دوره مرحله پنهانی سرطان خون بطور معمول ۵ تا ۱۵ سال بعد از اولین تماس رخ می دهد.

سرطان خون
لوسمی به معنای سرطانی شدن سلولهای خونی می باشد که معمولاً در بین رده های خونی ، گلبولهای سفید بیشتر تمایل به سرطانی شدن دارند. سلولهای سرطانی در مقایسه با سلولهای خونی طبیعی متفاوت بوده و عملکرد طبیعی خود را نیز از دست داده اند.
سرطانهای خونی خود به دو دسته تقسیم می شوند که هر کدام از آنها خود به دو صورت حاد و مزمن تظاهر می یابند.

در لوسمی حاد، سلولهای اولیه و نابالغی که اصطلاحاً بلاست نامیده می شوند به تعداد زیاد در گردش خون وجود دارند که معمولاً بسیار نابالغ بوده فاقد عملکرد طبیعی هستند. سرعت تکثیر این سلولها بسیار بالا می باشد و بیماری به سرعت گسترش می یابد.در لوسمی مزمن نیز سلولهای بلاستی وجود دارند اما این سلولها بالغ تر بوده و قادر به انجام بعضی اعمال خود می باشند. در این حالت سلولها آرامتر رشد می کنند و پیشرفت بیماری کندتر می باشد.
علائم ذیل از جمله معمولترین علائم سرطان خون می باشد، اما ممکن است هر فردی علائم دیگری نیز داشته باشد :
افزایش میزان ابتلا به عفونتها و تب ، کم خونی و علائم مربوط به آن شامل رنگ پریدگی پوست ، خستگی و ضعف ، خونریزی ، کوفتگی و خونمردگی، تب و لرز ، کاهش اشتها، کاهش وزن ، تورم غدد لنفاوی، کبد و طحال بزرگ و دردناک، لکه های قرمزرنگ تو پر پوستی، تورم و خونریزی از لثه ها ، تعریق و درد استخوانها و مفاصل، می باشند.

، سایر اختلالات خونی و یا بعضی داروها نیز ممکن است علائم مشابهی ایجاد کنند . لذا در صورت مشاهد این علائم به پزشک مراجعه نمائید
علاوه بر اخذ تاریخچه کامل و انجام معاینات لازم روشهایی تشخیصی انواع سرطانهای خون شامل موارد ذیل است. معاینه و ارزیابی بزرگ شدن کبد، طحال ، غدد لنفاوی پشت آرنج ، کناره ران و گردن
– انجام آزمایشهای خونی و سایر آزمایشات لازم – آزمایش خونی برای ارزیابی تعداد سلولهای خونی نابالغ ( بلاستها) – نمونه گیری مغز استخوان – نمونه گیری از مایع کمری -روشهای تصویر

برداری نظیر عکسبرداری ، سونوگرافی و سی تی اسکن
روشهای درمانی
استفاده از روشهای درمانی خاص برای یک بیمار بر عهده پزشک می باشد و براساس سن، سلامت عمومی و تاریخچه پزشکی بیمار، وسعت بیماری، میزان تحمل بیمار در مقابل داروها یا روشهای درمانی خاص ، انتظاری که از سیر بیماری وجود دارد و نظر و ارجحیت خود بیمار می باشد.
روشهای درمانی شامل موارد ذیل است : شیمی درمانی، پرتو درمانی، پیوند سلولهای بنیادی مغز استخوان، درمان بیولوژیکی، تزریق خون و استفاده از داوهایی که مانع از تخریب سایر سیستمهای بدن تحت تأثیر انتشار سرطان می شوند.
علل و عوامل خطرساز
از جمله علل و عوامل خطر سازی که منجر به افزایش احتمال به سرطان خون می شوند می توان به قرار گرفتن در معرض اشعه ها، تماس با مواد شیمیایی نظیر بنزن که در محیطهای کاری بیشتر رخ می دهد و استنشاق از طریق هوای آلوده در شهرها می باشد.،
استاندارد غلظت بنزن مطابق جدول ذیل ، مرجع مختلف استانداردهای متفاوتی برای محیط های مختلف ذکر نموده اند ، بطور مثال برای محیط کارخانه در ساعات کاری ۸ ساعته مقادیر ۰٫۵و ۰٫۱ و ۱ ذره در میلیون بیان کرده اند

تحقیقات پزشکی ناشی از بنزن
در جدول بعدی تحقیقاتی که سال ۲۰۰۵ در مورد اجزا و ۱۱فاکتور خون و همچنین ادرار در مورد ۳۹۰ نفر شامل ۱۴۰ نفردر محیط کنترل شده و ۲۵۰ نفر در محیط آغشته به بنزن با سطوح مختلف را نشان می دهد.
چگونه ریسک خطر را کاهش دهیم :
۱٫پایش و اندازه گیری بنزن موجود در هوا بوسیله سنسورهای مخصوص بنزن و موادآروماتیکی و تطابق با استانداردها و پیدا کردن ورفع نشتی های احتمالی ومشخص نمودن میزان ریسک خطر بنزن موجود در هوا
۲٫ استفاده لباس کامل کار ضد مواد شیمیایی که سیستم تنفسی داخل لباس است،دستکش و چکمه مخصوص و ماسکهای تمام صورت فشار مثبت
SAR,SCBA
3.ایجاد اتوشویی ورخت کن ایزوله جهت تعویض لباس کار پرسنل هنگام ورود و خروج از مجتمع و استحمام برای نفرات در معرض مستقیم بنزن قبل از خروج از محل کار بردن لباس کار به منزل یعنی احتمال آلوده کردن فرزندان وخانواد ها !!

۴٫ وجود سیستم تهویه با فیلترهای مخصوص در ساختمانهای محل کار و تعویض به موقع فیلترها ۵٫ ایجاد سیستم بارگیری اتوماتیک بدون دخالت نفر و چک میزان بنزن قبل از بارگیری ۶٫ تنها افرادي اجازه حضور در محل كار شيميايي را داشته با شند كه به آنها مربوط مي شود. بايد از توفقهاي بيهوده جلوگيري شود ۷٫ معاینات کامل دورهای شش ماهه برای پرسنل و دو سال یکبار برای خانوادها جهت تست کامل سرطان خون
۸٫ تغذیه سالم با مواد گیاهی و سبزیجات ولبنیات و ورزش به سلامتی پرسنل شاغل کمک شایانی می نماید . ۹٫ کم کردن ساعات کار در معرض موادآروماتیکی ۱۰٫ دوره های منظم و مداوم آموزشی آشنایی با انواع مختلف مواد شيميايي و اصول بهداشت کار در مجتمع های پتروشیمی به ویژه آروماتیک ها ۱۱٫مدیریت پسماند مواد شیمیایی و جمع آوری ظروف و موادآلوده از سایت ۱۲٫ ایجاد علائم و هشدارها و دستور العمل های ایمنی در مکانهای لازم ۱۳٫ رعایت نکات کامل ایمنی در هنگام کارهای تعمیراتی و بخصوص در تعمیرات اساسی و جلوگیری از نشتی های احتمالی
آلكان ها

بعضی از ترکیبهای آلی ، فقط شامل دو عنصر هیدروژن و کربن می‌باشند و در نتیجه آنها را هیدروکربن می‌نامند. با تکیه بر ساختار ، هیدروکربنها را به دو گروه و طبقه اصلی یعنی آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌کنند. هیدروکربنهای آلیفاتیک خود به چند خانواده: آلکانها ، آکینها و همانندهای حلقوی آنها (سیکلوآلکانها و…) تقسیم می‌شوند.
متان ، ساده ترین عضو خانواده آلکانها
متان ، CH4 ، ساده ترین عضو خانواده آلکانها و همچنین یکی از ساده ترین ترکیبهای آلی است.

آلکان
ساختار متان
هر یک از چهار اتم هیدروژن بوسیله پیوند کووالانسی ، یعنی با یک جفت الکترون اشتراکی به اتم کربن متصل شده است. وقتی کربن به چهار اتم دیگر متصل باشد، اوربیتالهای پیوندی آن (اوربیتالهای sp3 که از اختلاط یک اوربیتال s و سه اوربیتال p تشکیل شده‌اند) ، به سوی گوشه‌های چهار وجهی جهت گیری کرده‌اند

این آرایش چهار وجهی ، آرایشی است که به اوربیتالها اجازه می‌دهد تا سر حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه همپوشانی این اوربیتالها با اوربیتال کروی اتم هیدروژن به گونه ای موثر صورت پذیرد و در نتیجه ، پیوند محکم‌تری تشکیل شود، هر هسته هیدروژن باید در یک گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد.

ساختار چهار وجهی متان بوسیله پراش الکترونی که آرایش اتمها را در این نوع مولکولهای ساده به روشنی نشان می‌دهد، تایید شده است. بعد شواهدی که شیمیدانها را خیلی پیش از پیدایش مکانیک کوانتومی REDIRECT (نام صفحه) یا پراش الکترونی d ، به پذیرش این ساختار چهار وجهی رهنمون شد، بررسی خواهیم کرد.
ما به طور معمول ، متان را با یک خط کوتاه برای نمایش هر جفت الکترون مشترک بین کربن و هیدروژن نشان خواهیم داد. برای آنکه توجه خود را بر روی الکترونها بطور انفرادی متمرکز کنیم، گاهی ممکن است یک جفت الکترون را بوسیله یک جفت نقطه نشان دهیم. سرانجام ، وقتی بخواهیم شکل واقعی مولکول را نمایش دهیم، از فرمولهای سه بعدی استفاده می‌کنیم.
خواص فیزیکی متان
واحد ساختار این ترکیب غیر یونی ، مولکول است، چه جامد باشد، چه مایع و چه گاز. به علت اینکه مولکول متان بسیار متقارن است، قطبیتهای انفرادی پیوندهای کربن – هیدروژن ، یکدیگر را خنثی می‌کنند، در نتیجه کل مولکول غیر قطبی است. نیروهای جاذبه موجود میان این مولکولها غیر قطبی، به نیروهای واندروالسی محدود می‌شوند؛

این نیروهای جاذبه ، در مورد این مولکولهای کوچک ، باید در مقایه با نیروهای قدرتمند موجود بین مثلا یونهای سدیم و کلرید ضعیف باشند. بنابراین ، از اینکه به آسانی می‌توان بوسیله انرژی گرمایی ، بر این نیروهای جاذبه فایق آمد، بطوری‌که ذوب شدن و جوشیدن در دمای پایین صورت بگیرد، تعجب نخواهیم کرد: دمای ذوب در ۱۸۳- درجه سانتی‌گراد و دمای جوش در ۱۶۱,۵- درجه سانتی‌گراد قرار دارد. (این مقادیر را با مقادیر مربوط در مورد سدیم کلرید: یعنی دمای ذوب ۸۰۱ درجه سانتی‌گراد و دمای جوش ۱۴۱۳درجه سانتی‌گراد مقایسه کنید.) در نتیجه ، متان در دماهای معمولی یک گاز است.

متان ، بی‌رنگ است و وقتی مایع شود، سبکتر از آب است (چگالی نسبی آن ۰,۴ است). موافق با قاعده تجربی که می‌گوید: «هم‌جنس در هم‌جنس حل می‌شود» ، متان فقط کمی در آب انحلال پذیر است، ولی در مایعات آلی مانند بنزین ، اتر و الکل بسیار حل می‌شود. از نظر خواص فیزیکی ، متان الگویی برای سایر اعضا خانواده آلکانهاست.

منبع متان
متان ، فرآورده پایانی تجزیه غیر هوازی (بدون هوا) گیاهان ، یعنی شکستن بعضی از مولکولهای بسیار پیچیده است. همچنین یکی از اجزاء اصلی (بیش از ۹۷%) گاز طبیعی است. متان همان گاز قابل احتراق و منفجر شونده معادن زغال سنگ است و می‌توان خروج حبابهای آن را به عنوان گاز مرداب در سطح مردابها مشاهده کرد. اگر متان بسیار خالص لازم داشته باشیم، می‌توان آن را بوسیله تقطیر جزء به جزء از سایر اجزاء تشکیل دهنده گاز طبیعی (که بیشتر آلکانها هستند) جدا کرد.

البته بیشتر گاز طبیعی ، بدون خالص سازی ، به عنوان سوخت مصرف می‌شود.
ساختار اتان
از نظر اندازه C2H6 بعد از متان قرار می‌گیرد. اگر اتمهای این مولکول را با رعایت قاعده ای که می‌گوید برای هیدروژن یک پیوند (یک جفت الکترون) و برای کربن ، چهار پیوند (چهاز جفت الکترون) ، بوسیله پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل کنیم، به ساختار زیر دست می‌یابیم: CH3-CH3.
هر کربن به سه هیدروژن و یک کربن دیگر متصل است و چون هر اتم به چهار اتم دیگر متصل است، اوربیتالهای پیوندی ان (اوربیتالهای sp3) بهسوی گوشه‌های چهار وجهی جهت گرفته‌اند. در اینجا نیز مانند مورد متان ، پیوندهای کربن- هیدروژن از همپوشانی این اوربیتالهای sp3 با اوربیتالهای s هیدروژنها بوجود آمده‌اند. پیوند کربن- کربن از همپوشانی دو اوربیتال sp3 نتیجه شده است.