Na podstawie licznych badań, benzen został uznany za substancję rakotwórczą. W jego przypadku nie ma czegoś takiego, jak bezpieczny poziom narażenia – nawet niewielkie ilości tej substancji mogą wyrządzić szkody naszemu organizmowi. W przedstawionym laboratorium zastosowano metodę otrzymywania benzenu, która składa się z dwóch etapów.  W pierwszym etapie zastosowano reakcję diazowania. W wyniku reakcji aminy aromatycznej (anilina) z kwasem azotowym$\left(\text{III}\right)$ (który został otrzymany w reakcji azotanu$\left(\text{III}\right)$ sodu z kwasem solnym) otrzymano sól diazoniową. Sole diazoniowe to grupa związków organicznych o wzorze ogólnym  ${{\text{ArN}}_2}^{+}{\text{X}}^{-}$. Reakcja ta wymaga zastosowania odpowiednich warunków, aby mogła przebiec prawidłowo. Aromatyczne sole diazoniowe są trwałe w temperaturze od $0$ do $5°\text{C}$, dlatego reakcja prowadzona jest w łaźni lodowej. Należy użyć nadmiaru kwasu solnego. Zapewnia on odpowiednie pH reakcji, które jest niezbędne do ustabilizowania soli diazoniowych.
Dopiero po otrzymaniu soli diazoniowej można przejść do kolejnego etapu reakcji – otrzymywania  benzenu.  Zapoznaj się z przeprowadzonym doświadczeniem i wykonaj ćwiczenia.

Analiza eksperymentu: Otrzymywanie benzenu.

Problem badawczy: Czy możliwe jest otrzymanie benzenu w reakcji soli diazoniowej z kwasem fosforowym$\left(\text{I}\right)$?

Hipoteza: Można otrzymać benzen w reakcji soli diazoniowej z kwasem fosforowym$\left(\text{I}\right)$.

Sprzęt laboratoryjny:

• waga – urządzenie elektryczne służące do wyznaczania mas substancji. Daną substancję umieszcza się na srebrnej tacy umieszczonej na urządzeniu. Masa ważonej substancji wyświetlana jest na wyświetlaczu;

• zlewka – naczynie szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• cylindry miarowe – podłużne szklane naczynia laboratoryjne w kształcie walca z umieszczoną na ściance podziałką objętości. Służą do odmierzania cieczy;

• pipety – wąska rurka do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;

• łyżeczki – długi trzonek wykonany ze szkła, porcelany lub metalu zakończony z jednej strony łyżeczką. Służy do nabierania sypkich substancji chemicznych;

• kolba okrągłodenna – szklane naczynie laboratoryjne z zaokrąglonym dnem;

• termometr ze szlifem – sprzęt laboratoryjny służący do pomiaru temperatury rozmaitych substancji, zwykle umieszczonych wewnątrz szklanej aparatury;

• płaszcz grzewczy – sprzęt laboratoryjny służący do kontrolowanego podgrzewania zawartości kolb okrągłodennych, wykorzystywany często zamiast łaźni laboratoryjnej;

• chłodnica Liebiga – rodzaj sprzętu laboratoryjnego pełniący funkcję skraplacza, czyli urządzenia zamieniającego gaz w ciecz lub (rzadko) gaz w ciało stałe;

• kolba stożkowa – szklane naczynie laboratoryjne o kształcie stożka z płaskim dnem i wąską szeroką szyjką;

• łaźnia lodowa – sprzęt laboratoryjny pośredniczący w chłodzeniu naczyń laboratoryjnych (wraz z ich zawartością). Łaźnia jest naczyniem wypełnionym odpowiednią substancją;

• statyw – prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki.

Odczynniki chemiczne:

• anilina;

• azotan$\left(\text{III}\right)$ sodu;

• kwas chlorowodorowy $35\%$;

• kwas fosforowy$\left(\text{I}\right)$ $50\%$;

• woda destylowana.

Przebieg eksperymentu.

1. Wprowadzono $2 {\text{cm}}^3$ aniliny do kolby okrągłodennej, następnie dodano $6 {\text{cm}}^3$ stężonego kwasu chlorowodorowego. Otrzymaną mieszaninę umieszczono w łaźni lodowej.

2. Przygotowano wodny roztwór azotanu$\left(\text{III}\right)$ sodu (rozpuszczono $\mathrm{1,6} \text{g}$ azotanu$\left(\text{III}\right)$ sodu w $\mathrm{3,5} {\text{cm}}^3$ wody destylowanej). Roztwór wprowadzono do kolby okrągłodennej.

3. Do uzyskanej w kolbie okrągłodennej mieszaniny dodano $\mathrm{2,4} {\text{cm}}^3$ kwasu fosforowego$\left(\text{I}\right)$.

4. Po zakończeniu reakcji, przeprowadzono destylację prostą otrzymanego roztworu.

5. Podczas prowadzenia destylacji, zwrócono uwagę na temperaturę, w której destylują poszczególne składniki roztworu. Po wartości temperatury wrzenia określono, jaki produkt został otrzymany.

Obserwacje: Po dodaniu azotanu$\left(\text{III}\right)$ mieszanina znajdująca się w kolbie okrągłodennej przyjmuje pomarańczowy kolor. Następnie, po dodaniu kwasu fosforowego$\left(\text{I}\right)$ można zaobserwować wydzielanie się pęcherzyków bezbarwnego gazu. Podczas prowadzenia destylacji prostej analizowanej mieszaniny pierwszy składnik zaczyna wrzeć i skraplać się w kolbie stożkowej w temperaturze $80°\text{C}$, jest to bezbarwna ciecz.  

Wyniki: Otrzymana bezbarwna ciecz to benzen. Zostało to potwierdzone podczas destylacji prostej mieszaniny – temperatura wrzenia benzenu odpowiada temperaturze wrzenia bezbarwnej cieczy zbierającej się w kolbie stożkowej.

Wnioski: Hipoteza została potwierdzona – w reakcji soli diazoniowej z kwasem fosforowego$\left(\text{I}\right)$ możliwe jest otrzymanie benzenu.