Aunque originalmente fueron llamados así a causa del tipo de olor que emitían, hoy día sabemos que son una familia de compuestos químicos que contienen anillos de átomos de carbono (puede contener heteroátomos como N, O, S) en los que se produce una notable deslocalización de electrones que incrementa la estabilidad (aromaticidad). Aunque es habitual que las moléculas aromáticas contengan dobles enlaces alternados no son alquenos. Sus propiedades son diferentes y específicas. Por ejemplo, sufren reacciones de sustitución y no de adición.

Debido a su baja reactividad, los hidrocarburos aromáticos han sido ampliamente utilizados como disolventes de otras sustancias orgánicas de ahí su utilidad como aditivos de pinturas, gasolina, pinturas, lacas, .. Desde el punto de vista químico son una de las materias primas básicas de la industria petroquímica, utilizándose en la síntesis de pesticidas, detergentes, colorantes, plásticos, resinas, fibras sintéticas, ...

Hoy día, el método más extendido para obtener benceno es el reforming de naftas, es decir, la ciclación de hidrocarburos lineales.

ESTRUCTURA

El benceno es el mejor ejemplo de hidrocarburo aromático. Desde su descubrimiento en 1825 por Faraday, pasaron muchos años hasta que Kekule propuso que su molécula C6H6 era cíclica. Hoy día sabemos que la molécula de benceno se explica como el híbrido de las siguientes formas resonantes (resonancia):

Este hecho explica, entre otras cosas, que la longitud de enlace en el benceno (139 pm) sea intermedia entre las del enlace simple (148 pm) y el doble (134) entre carbonos.

De acuerdo con la teoría del enlace valencia, los átomos de carbono del benceno presentan hibridación sp2. Esto trae como consecuencia la formación de enlaces sigma por solapamiento frontal de orbitales híbridos sp2 y la formación de enlaces pi por solapamiento lateral de orbitales pz.

De acuerdo con la teoría de orbitales moleculares, en el benceno se forman seis orbitales moleculares, tres enlazantes y tres antienlazantes. Los seis electrones del sistema pi se alojan en los tres orbitales moleculares enlazantes.

En resumen, las características estructurales de la molécula de benceno son las siguientes:

Generalizando podemos decir que para que una especie química sea aromática debe cumplir las siguientes condiciones:

1.- Debe ser cíclica

2.- Todos los átomos del anillo deben estar conjugados

3.- Debe contener 4n+2 electrones en el sistema pi (Hückel)

4.- La molécula debe ser plana

La especie aromática puede ser iónica, mostrando con ello una estabilidad mayor que la de otras semejantes que no lo son.

Ojo: si el número de electrones deslocalizados en la molécula (sistema pi) cumple ser igual a 4n, la especie química será antiaromática, es decir, en lugar de ser especialmente estable, será especialmente inestable, comprometiendo su propia existencia.

PROPIEDADES FÍSICAS

Los compuestos aromáticos son habitualmente apolares, por tanto, son inmiscicles en agua y solubles en disolvente orgánicos también apolares (hexano). Para disolver benceno en agua haría falta vencer las fuerzas de dispersión entre moléculas de benceno y los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua, por el contrario, las únicas nuevas interacciones que se obtendrían en la disolución serían débiles interacciones (de dispersión) entre moléculas de benceno y de agua. El balance energético no es suficiente.

Debido al carácter apolar de la mayoría de los aromáticos, las únicas fuerzas intermoleculares que manifiestan son las de dispersión de London. Por ello, presentan puntos de ebullición similares (aunque algo mayores) que los hidrocarburos lineales de similar número de átomos de carbono. Ello puede ser debido a que la intensa deslocalización de electrones en el anillo favorece la formación de un mayor número de dipolos instantáneos. El punto de ebullición normal del hexano es 69 ºC, el del 1-hexeno es 64 ºC y el del 2-hexeno es 68 ºC. Todos estos valores son inferiores a los 80 ºC del benceno.

Los puntos de fusión de los aromáticos son mucho mayores que los de los hidrocarburos lineales de similar número de átomos de carbono. Por ejemplo, el 1-hexeno funde a -140 ºC y el benceno lo hace a 5 ºC. En estado sólido, las fuerzas atractivas entre moléculas son mucho más intensas en el caso de los aromáticos, siendo necesarias temperaturas mucho mayores para separarlas. Esto se explica por el aumento de superficie de contacto en el caso de los anillos aromáticos.

El metilbenceno (tolueno) funde a -95 ºC, temperatura mucho menor que en el caso del benceno. Esto es debido a que la presencia de un grupo metilo adosado al anillo de benceno dificulta el apilamiento de moléculas de tolueno en estado sólido y facilita su separación a temperaturas relativamente bajas.