Арены – это непредельные углеводороды, которые можно рассматривать как производные простейшего из них — бензола С₆Н₆. Общая формула углеводородов гомологического ряда бензола С_nН_2n-6 (при n ≥ 6).

В молекуле бензола все атомы углерода находятся в sр²-гибридизации, каждый атом углерода соединен в одной плоскости σ-связями с двумя другими атомами углерода и одним атомом водорода. У атома углерода остается еще облако четвертого валентного электрона, расположенное перпендикулярно плоскости. Эти облака участвуют в образовании π-связи, причем в молекуле образуются не три отдельные π-связи (как думали раньше, см. формулу Кекуле, 1865 г.), а единая шестицентровая (С₆) π-связь (все атомы равноценны):

Формула Кекуле часто применяется в тех случаях, когда необходимо более наглядно представить протекание реакции с участием бензольного кольца С₆; его изображение:

В обеих формулах атомы С кольца и не участвующие в реакции атомы Н опускаются (для краткости). Некоторые простейшие гомологи бензола:

Радикал бензола С₆Н₅ называется фенил, радикал толуола С₆Н₅СН₂ — бензил.

Бензол и его ближайшие гомологи – жидкости без цвета, но с характерным запахом, имеют широкий интервал жидкого состояния. Практически не растворяются в воде, но хорошо смешиваются между собой и с другими органическими растворителями. Пар бензола сильно ядовит.

Несмотря на формальную непредельность, бензол отличается высокой устойчивостью к нагреванию и окислению (в гомологах бензола окисляется только боковая цепь). Характерными для бензола являются реакции замещения:

а) нитрование в присутствии концентрированной серной кислоты на холоду:

б) галогенирование в присутствии галогенидов железа (III):

в) алкилирование в присутствии хлорида алюминия:

Особый характер ненасыщенности бензола и его гомологов иллюстрируется этими химическими свойствами и называется «ароматическим» характером.

В производных бензола атом или группа, заместившие водород кольца, и само бензольное кольцо влияют друг на друга. По характеру влияния различают:

1) заместители I рода – CI, Br, I, СН₃, С_nН_2n+1, ОН и NH₂. Они облегчают реакции дальнейшего замещения и направляют второй заместитель по отношению к себе в орто- (о-, или 2-) положение и в пара- (п-, или 4-) положение [для запоминания: орто – около, пара – против], например:

2) заместители II рода – NO₂, С(Н)O, СООН и CN. Они затрудняют реакции дальнейшего замещения и направляют второй заместитель в мета- (м-, или 3-) положение, например:

Очевидно, что существуют два орто-положения рядом с первым заместителем X, два мета-положения, отделенные от первого заместителя одним углеродом кольца, и лишь одно пара-положение через два атома углерода бензольного кольца:

Ранее уже отмечалось, что бензол стоек к окислению даже при действии сильных окислителей. Гомологи бензола с одним боковым радикалом вступают в реакции окисления только за счет радикала; при этом, какова бы ни была его длина, отщепляется вся цепь, кроме ближайшего к кольцу атома углерода (он создает карбоксильную группу):

Стирол C₆H₅—CH=CH₂, как этилен, легко полимеризуется:

Полистирол – термопластичная пластмасса (термопласт), прозрачный материал, размягчающийся при температуре выше 80 °C. Используется для изготовления изоляции электропроводов, посуды разового употребления, упаковочной массы (пенопласт).

Получение аренов – ароматизация алифатических и алициклических углеводородов, содержащихся в нефтяных или буроугольных бензиновых фракциях:

1) дегидрирование:

2) дегидроциклизация:

3) тримеризация ацетилена (устаревший способ):

Бензол и его гомологи используются в качестве малополярных растворителей (для каучука, лаковых смол, полимеров), сырье в органическом синтезе.

1—6. Углеводороды с групповым названием

1. алканы

2. алкадиены

3. циклоалканы

4. алкины

5. алкены

6. арены

имеют общую формулу

1) С_nН_2n-6

2) С_nН_2n-6

3) С_nН_2n+2

4) С_nН_2n-2

7. Длина связи углерод – углерод наибольшая в молекуле

1) С₂Н₂

2) С₂Н₄

3) С₆Н₆

4) С₂Н₆

8. При гидрировании ацетилена могут образовываться

1) пропилен

2) этилен

3) бензол

4) этан

9. При взаимодействии 2-бромпропана с натрием образуется

1) 2,2-диметилбутан

2) изобутан

3) гексан

4) 2-метилпентан

10. В реакции З-метилпентана-1 с хлороводородом получают

1) З-метил-З-хлорпентан

2) 3-метил-1,2-дихлорпентан

3) З-метил-2-хлорпентан

4) З-метил-1-хлорпентан

11. При действии спиртовым раствором щелочи на 2-хлорпропан образуется

1) бутан

2) пропан

3) бутен

4) пропен

12. Соединение 1,2-дихлорпропан – это продукт хлорирования

1) пропана

2) пропена

3) пропина

4) пропадиена

13. При полимеризации ароматического углеводорода стирол образуется продукт с формулой

1) [ – С₆Н₄—СН(СН₃) – ]_n

2) [ – CH₂—С₆Н₃(СН₃) – ]_n

3) [ – CH₂—СН(С₆Н₅) – ]_n

4) [ – СН₂—С₆Н₄—СН₂—]_n

14. При нитрировании пропилбензола проходит замещение атомов H в положениях

1) 2,3 радикала фенил

2) 2,4,6 радикала фенил

3) 2,3 радикала пропил

4) 1,2,3 радикала пропил

15. Способы получения бензола – это

1) дегидрирование циклогексана

2) дегидрирование и циклизация гексана

3) тримеризация ацетилена

4) действие Na на 1,6-цикло-С₆Н₁₀Cl₂

16—19. Указанные органические соединения – это

16. цис- и транс-1,2-дихлорэтен

17. пентен-2 и циклопентан

18. 1,2-диметилэтен и бутен-3

19. 1,2-дибромпропан и 2,3-дибромбутан

1) гомологи

2) структурные изомеры

3) пространственные изомеры

4) одно и то же вещество

20. В ряду превращений

продукты А, Б, В – это соответственно

1) толуол

2) хлорбензол

3) ацетилен

4) метан

21. Углеводород, который обесцвечивает бромную воду, легко полимеризуется, присоединяет водород и при взаимодействии с бромоводородом образует бромэтан, – это

1) этилен

2) ацетилен

3) этан

4) пропилен

22. С помощью бромной воды можно различить

1) пропан и этан

2) пропин и этин

3) ацетилен и дивинил

4) пропин и пропан

23. Бензол и стирол можно распознать

1) раствором NaOH

2) нитрующей смесью

3) раствором AgNO₃

4) раствором КMnO₄

24. Установите соответствие между формулой углеводорода и его названием.

25. Процесс, не относящийся к переработке нефти, – это

1) перегонка

2) крекинг

3) риформинг

4) коксование

26. При крекинге нефти из октана образуются

1) бутан

2) этан

3) этилен

4) бутилен

27. Продукт полимеризации этилена (полиэтилен) отвечает формуле

1) (СН₂)_n(—СН=СН—)_n

3) (—СН₂—СН₂—)_n

4) (СН₂=СН₂)_n

28. Для промышленного синтеза бутадиенового каучука используют мономер

1) CH₂=CHCH=CH₂

2) CH_2⁼CH—C≡CH

3) CH₃CH=C=CH₂

4) CH₂=C(CH₃)C≡CH

29. Мономер пластмассы тефлон (политетрафторэтилен) синтезируют по реакции

1) замещения СCl₂ + F₂ →…

2) пиролиза CHClF₂

3) окисления CCl₂F₂

4) фторирования С₂Н₆