石炭酸
| 石炭酸 |
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中文名;苯酚 外文名;phenol 別名;石炭酸 分子式;C₆H₆O 相對分子質量;94.11 化學品類別;有機物--苯的衍生物 管制類型;不管制 儲存;密封保存 |
苯酚（Phenol）
是一種有機化合物，化學式為C6H5OH，是具有特殊氣味的無色針狀晶體，
有毒，是生產某些樹脂、殺菌劑、防腐劑以及藥物（如阿司匹林）的重要原料。也可用於消毒外科器械和排泄物的處理，
皮膚殺菌、止癢及中耳炎。熔點43℃，常溫下微溶於水，易溶於有機溶劑；當溫度高於65℃時，能跟水以任意比例互溶。苯酚有腐蝕性，接觸後會使局部蛋白質變性，其溶液沾到皮膚上可用酒精洗滌。小部分苯酚暴露在空氣中被氧氣氧化為醌而呈粉紅色。遇三價鐵離子變紫，通常用此方法來檢驗苯酚。
2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，苯酚在3類致癌物清單中。[1]
目錄
發現歷史
苯酚是德國化學家龍格（Runge F）於1834年在煤焦油中發現的，故又稱石炭酸（Carbolic acid）。使苯酚首次聲名遠揚的應歸功於英國著名的醫生里斯特。里斯特發現病人手術後死因多數是傷口化膿感染。偶然之下用苯酚稀溶液來噴灑手術的器械以及醫生的雙手，結果病人的感染情況顯著減少。這一發現使苯酚成為一種強有力的外科消毒劑。里斯特也因此被譽為「外科消毒之父」。
分子結構
苯酚分子由一個羥基直接連在苯環上構成。由於苯環的穩定性，這樣的結構幾乎不會轉化為酮式結構。
苯酚共振結構如圖。酚羥基的氧原子採用sp2雜化，提供一對孤電子與苯環的6個碳原子共同形成離域鍵。大π鍵加強了烯醇的酸性，羥基的推電子效應又加強了O-H鍵的極性，因此，苯酚中羥基的氫可以電離出來。
分子結構數據
摩爾折射率：28.13
摩爾體積（cm3/mol）：87.8
等張比容（90.2K）：222.2
表面張力（dyne/cm）：40.9
極化率（10-24cm3）：11.15
物理性質
密度：1.071g/cm3
熔點：43℃
沸點：182℃
閃點：72.5℃
折射率：1.553
飽和蒸氣壓：0.13kPa（40.1℃）
臨界溫度：419.2℃
臨界壓力：6.13MPa
引燃溫度：715℃
爆炸上限（V/V）：8.5%
爆炸下限（V/V）：1.3%
溶解性：微溶於冷水，可混溶於乙醇、醚、氯仿、甘油
化學性質
可吸收空氣中水分並液化。有特殊臭味，極稀的溶液有甜味。腐蝕性極強。化學反應能力強。與醛、酮反應生成酚醛樹脂、雙酚A，與醋酐；水楊酸反應生成醋酸苯酯、水楊酸酯。還可進行鹵代、加氫、氧化、烷基化、羧基化、酯化、醚化等反應。苯酚在通常溫度下是固體，與鈉不能順利發生反應，如果採用加熱熔化苯酚，再加入金屬鈉的方法進行實驗，苯酚易被氧化，在加熱時苯酚顏色發生變化而影響實驗效果。有人在教學中採取下面的方法實驗，操作簡單，取得了滿意的實驗效果。在一支試管中加入2-3毫升無水乙醚，取黃豆粒大小的一塊金屬鈉，用濾紙吸乾表面的煤油，放入乙醚中，可以看到鈉不與乙醚發生反應。然後再向試管中加入少量苯酚，振盪，這時可觀察到鈉在試管中迅速反應，產生大量氣體。這一實驗的原理是苯酚溶解在乙醚中，使苯酚與鈉的反應得以順利進行。
酸鹼反應
苯酚屬於酚類物質，有弱酸性，能與鹼反應：
PhOH+NaOH→PhONa+H2O
苯酚Ka=1.28×10-10，酸性介於碳酸兩級電離之間，因此，苯酚不能與NaHCO3等弱鹼反應：
PhOˉ+CO2+H2O→PhOH+HCO3ˉ
此反應現象：二氧化碳通入後，溶液中出現白色混濁。
原因：苯酚因溶解度小而析出。
顯色反應
苯酚遇三氯化鐵溶液顯紫色，原因是苯酚根離子與Fe形成了有顏色的配合物。
6PhOH+FeCl3→H3[Fe(OPh)6]（紫色）+3HCl
取代反應
親電取代
苯酚由於結構中有苯環，可以在環上發生類似苯的親電取代反應，如硝化、鹵代等：對比苯的相應反應可以發現，苯酚環上的取代比苯容易得多。這是因為羥基有給電子效應，使苯環電子云密度增加。
值得注意的是，苯酚的親電取代總是發生在羥基的鄰位和對位。這是羥基等給電子基團的共性。
酚羥基上的取代
酚羥基上的氫原子可以被含碳基團取代，生成醚或酯。
氧化還原
苯酚在空氣中久置會變為粉紅色，是因為生成了苯醌：
苯酚的氧化產物一般是對苯醌。這個反應也可以用Br2作氧化劑。
縮合反應
苯酚與甲醛在酸或鹼的催化下發生縮合，生成酚醛樹脂。
計算化學數據
疏水參數計算參考值（XlogP）：無
氫鍵供體數量：1
氫鍵受體數量：1
可旋轉化學鍵數量：0
互變異構體數量：2
拓撲分子極性表面積：20.2
重原子數量：7
表面電荷：0
複雜度：46.1
同位素原子數量：0
確定原子立構中心數量：0
不確定原子立構中心數量：0
確定化學鍵立構中心數量：0
不確定化學鍵立構中心數量：0
共價鍵單元數量：1
毒理學數據
1、急性毒性
LD50：317mg/kg（大鼠經口）；270mg/kg（小鼠經口）；669mg/kg（大鼠經皮）；630mg/kg（兔經皮）
LC50：316mg/m3（大鼠吸入，4h）
2、刺激性
家兔經皮：500mg（24h），重度刺激。
家兔經眼：1mg，重度刺激。
3、亞急性與慢性毒性：動物長期吸入苯酚蒸氣（115.2~230.2mg/m3）可引起呼吸困難、肺損害、體重減輕和癱瘓。
4、致突變性：DNA抑制：人Hela細胞1mmol/L。姐妹染色單體交換：人淋巴細胞5μmol/L。
5、致畸性：雌性小鼠受孕後6~15d經口染毒2800mg/kg引發顱面部（包括鼻部和舌部）畸形，4g/kg引發肌肉骨骼系統發育畸形。
6、其他：大鼠經口最低中毒劑量（TDLo）：1200mg/kg（孕6~15d），引起胚胎毒性。
生態學數據
1、生態毒性
LC50：49~36mg/L（48~96h）(黑頭呆魚)；60~200mg/L（24h）（金魚，靜態）；5.6~11mg/L（24h）（虹鱒魚，靜態）；
EC50：56mg/L（96h）（水蚤）；
IC50：4.6~7.5mg/L（72h）（藻類）
2、生物降解性
好氧生物降解：6~84h
厭氧生物降解：192~672h
3、非生物降解性
水相光解半衰期：46~173h
光解最大光吸收波長範圍：173~269nm
水中光氧化半衰期：77~3840h
空氣中光氧化半衰期：2.28~22.8h
4、生物富集性：BCF：1.7（金魚）；20（金色圓腹雅羅魚）；39（虹鱒魚）。
苯酚對皮膚、粘膜有強烈的腐蝕作用，可抑制中樞神經或損害肝、腎功能。
急性中毒：吸入高濃度蒸氣可致頭痛、頭暈、乏力、視物模糊、肺水腫等。誤服引起消化道灼傷，出現燒灼痛，呼出氣帶酚味，嘔吐物或大便可帶血液，有胃腸穿孔的可能，可出現休克、肺水腫、肝或腎損害，出現急性腎功能衰竭，可死於呼吸衰竭。眼接觸可致灼傷。可經灼傷皮膚吸收經一定潛伏期後引起急性腎功能衰竭。
慢性中毒：可引起頭痛、頭暈、咳嗽、食慾減退、噁心、嘔吐，嚴重者引起蛋白尿。可致皮炎。
環境危害：對環境有嚴重危害，對水體和大氣可造成污染。
燃爆危險：該品可燃，高毒，具強腐蝕性，可致人體灼傷。