苯酚:無機化合物-中文百科頻道

發現曆史

苯酚是德國化學家龍格（Runge F）于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于英國著名的醫生裡斯特。裡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。裡斯特也因此被譽為“外科消毒之父”。

分子結構

苯酚分子由一個羟基直接連在苯環上構成。由于苯環的穩定性，這樣的結構幾乎不會轉化為酮式結構。

苯酚共振結構如圖。酚羟基的氧原子采用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，羟基的推電子效應又加強了O-H鍵的極性，因此，苯酚中羟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：微溶于冷水，可混溶于乙醇、醚、氯仿、甘油

化學性質

可吸收空氣中水分并液化。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，如果采用加熱熔化苯酚，再加入金屬鈉的方法進行實驗，苯酚易被氧化，在加熱時苯酚顔色發生變化而影響實驗效果。有人在教學中采取下面的方法實驗，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，用濾紙吸幹表面的煤油，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，振蕩，這時可觀察到鈉在試管中迅速反應，産生大量氣體。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。

酸堿反應

苯酚屬于酚類物質，有弱酸性，能與堿反應：

PhOH+NaOH→PhONa+H2O

苯酚Ka=1.28×10-10，酸性介于碳酸兩級電離之間，因此，苯酚不能與NaHCO3等弱堿反應：

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形成了有顔色的配合物。

6PhOH+FeCl3→H3[Fe(OPh)6]（紫色）+3HCl

取代反應

親電取代

苯酚由于結構中有苯環，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。這是因為羟基有給電子效應，使苯環電子雲密度增加。

值得注意的是，苯酚的親電取代總是發生在羟基的鄰位和對位。這是羟基等給電子基團的共性。

酚羟基上的取代

酚羟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：

苯酚的氧化産物一般是對苯醌。這個反應也可以用Br2作氧化劑。

縮合反應

苯酚與甲醛在酸或堿的催化下發生縮合，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

确定原子立構中心數量：0

不确定原子立構中心數量：0

确定化學鍵立構中心數量：0

不确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、緻突變性：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、緻畸性：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。

生态學數據

1、生态毒性

LC50：49~36mg/L（48~96h）(黑頭呆魚)；60~200mg/L（24h）（金魚，靜态）；5.6~11mg/L（24h）（虹鳟魚，靜态）；

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（虹鳟魚）。

注意事項

健康危害

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：吸入高濃度蒸氣可緻頭痛、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，可死于呼吸衰竭。眼接觸可緻灼傷。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、食欲減退、惡心、嘔吐，嚴重者引起蛋白尿。可緻皮炎。

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，可緻人體灼傷。

急救措施

皮膚接觸：立即脫去污染的衣着，用甘油、聚乙烯乙二醇或聚乙烯乙二醇和酒精混合液（7:3）抹洗，然後用水徹底清洗。或用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。

眼睛接觸：立即提起眼睑，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。

食入：立即給飲植物油15～30mL。催吐。就醫。

消防措施

危險特性：遇明火、高熱可燃。

有害燃燒産物：一氧化碳、二氧化碳。

滅火方法：消防人員須佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上風向滅火。

滅火劑：水、抗溶性泡沫、幹粉、二氧化碳。

洩漏應急處理

應急處理：隔離洩漏污染區，限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。

小量洩漏：用幹石灰、蘇打灰覆蓋。

大量洩漏：收集回收或運至廢物處理場所處置。

操作處置儲存

操作注意事項：密閉操作，提供充分的局部排風。盡可能采取隔離操作。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿透氣型防毒服，戴防化學品手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。避免産生粉塵。避免與氧化劑、酸類、堿類接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及洩漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項：儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。避免光照。庫溫不超過30℃，相對濕度不超過70%。包裝密封。應與氧化劑、酸類、堿類、食用化學品分開存放，切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合适的材料收容洩漏物。應嚴格執行極毒物品“五雙”管理制度。

測定苯酚的酸性

實驗操作

1、在試管中取2mL苯酚溶液，滴加石蕊試劑，觀察現象。

2、在三支試管中分别取少量苯酚固體，并分别向其中加入2-3mL氫氧化鈉溶液、2-3mL碳酸鈉溶液、2-3mL碳酸氫鈉溶液，充分振蕩，觀察并比較現象（注意加鹽溶液的試管中是否有氣泡。）

3、在試管中取2mL氫氧化鈉溶液，滴加2-3滴酚酞試液，再加入少量苯酚固體，觀察顔色變化。

實驗現象

苯酚不能使石蕊變紅。

苯酚固體易溶于氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液，無氣泡産生；難溶于碳酸氫鈉溶液。

苯酚使紅色溶液（滴有酚酞試液的氫氧化鈉溶液）逐漸變淺。

實驗結論

苯酚具有弱酸性，酸性介于碳酸和碳酸氫根離子之間。由于苯酚的酸性太弱，以至于不能使石蕊試劑變紅。（石蕊試液的變色範圍是：pH值5～8。）

在剛才制取的苯酚溶液中邊振蕩邊逐滴加入氫氧化鈉溶液，至恰好澄清，生成物為苯酚鈉。再持續通入二氧化碳氣體，溶液又變渾濁（二氧化碳與水生成碳酸，碳酸與苯酚鈉反應生成苯酚與碳酸氫鈉）。

綜上所述，根據強酸制弱酸的原理可知酸性： H2CO3 ＞ NaHCO3 。亦可知碳酸的酸性比苯酚的酸性強。

應用領域

廣泛用于制造酚醛樹脂、環氧樹脂、錦綸纖維、增塑劑、顯影劑、防腐劑、殺蟲劑、殺菌劑、染料、醫藥、香料和炸藥等。

工業

苯酚是重要的有機化工原料，用它可制取酚醛樹脂、己内酰胺、雙酚A、水楊酸、苦味酸、五氯酚、2,4-D、己二酸、酚酞n-乙酰乙氧基苯胺等化工産品及中間體，在化工原料、烷基酚、合成纖維、塑料、合成橡膠、醫藥、農藥、香料、染料、塗料和煉油等工業中有着重要用途。此外，苯酚還可用作溶劑、實驗試劑和消毒劑，苯酚的水溶液可以使植物細胞内染色體上蛋白質與DNA分離，便于對DNA進行染色。