7.5. Физические свойства

Физические свойства аренов похожи на свойства углеводородов других классов. Арены представляют собой малополярные соединения, плохо растворимые в воде, но растворимые в неполярных и слабополярных растворителях: гексане, эфире, четыреххлористом углероде.

Температура кипения аренов несколько выше, чем температура кипения углеводородов жирного ряда с тем же числом атомов углерода.

Температура кипения алкилбензолов растёт с увеличением молекулярной массы так же, как и в ряду алканов. Увеличение температуры кипения за счёт удлинения алкильной линейной цепочки на один атом углерода составляет 20-30 ºС. Разветвлённые алкилбензолы кипят при более низкой, а плавятся при более высокой температуре, чем их изомеры с линейной углеродной цепью.

н-Бутилбензол Ткип = 183 оС Тпл = -81 оС	трет-Бутилбензол Ткип = 169 оС Тпл = -58 оС

Температуры кипения мета- и пара-изомеров диалкилбензолов приблизительно одинаковы, а температура кипения орто-изомера на несколько градусов выше. Плавление сопровождается разрушением межмолекулярных сил в кристалле; более симметричные молекулы более плотно упаковываются в кристаллической решетке. Чем прочнее кристаллическая решетка, тем выше температура плавления. Поэтому для дизамещенных производных бензола характерна такая закономерность: температура плавления наиболее симметричного пара-изомера обычно превышает температуры плавления менее симметричных орто- и мета-изомеров (см. табл. 7.2). Высокой степенью симметрии обладает бензол. Его температура плавления достаточно высока - плюс 5 ^оС.

Вследствие того, что растворение, так же как и плавление, связано с разрушением кристаллической решетки, пара-изомер менее растворим, чем орто- и мета-изомеры диалкилбензолов.

Для аренов характерны высокие значения показателя преломления (см. табл. 7.2). Это является следствием сопряжения -электронов и повышенной поляризуемости сопряжённой -электронной системы ароматического ядра. Особенно большое значение показателя преломления у стирола, так как в нем с -электронами ароматического кольца дополнительно сопряжена винильная группа.

В ИК-спектрах аренов наблюдаются полосы поглощения валентных колебаний связей С–Н в ароматическом кольце с частотой 3000-3100 см^-1. Они практически совпадают с аналогичными частотами  (=C–Н) в алкенах, что можно объяснить одинаковым электронным состоянием соответствующих связей.

Таблица 7.2

Физические свойства аренов

Название	Формула	Тпл, оС	Ткип, оС	Плотность	Показатель преломления
Бензол		5,5	80,0	0,879	1,5065
Толуол		-95,0	111,0	0,866	1,4961
орто-Ксилол		-25,0	144,0	0,880	1,5055
мета-Ксилол		-48,0	139,0	0,864	1,4972
пара-Ксилол		13,0	138,0	0,861	1,4958
Этилбензол		-95,0	136,0	0,867	1,4959
Стирол		-31,0	145,0	0,907	1,5462
н-Пропилбензол		-99,0	159,0	0,862	1,4920
Изопропилбензол (кумол)		-96,0	152,0	0,862	1,4915

Моно-, а также различные орто-, мета- и пара-дизамещенные алкилароматические углеводороды можно различить по характерным для ароматических колец частотам поглощения внеплоскостных деформационных колебаний С–Н.

Монозамещенные 690 - 700 cм^-1, 730 - 770 см^-1.

орто-Дизамещенные только 735 - 770 см^-1.

мета-Дизамещенные 690 - 710 cм^-1, 750 - 810 см^-1.

пара -Дизамещенные 810 - 840 см^-1.

УФ-спектры углеводородов связаны с поглощением, вызывающим переходы электронов с высших связывающих орбиталей в невозбужденной молекуле на более высоко расположенные несвязывающие орбитали возбужденной молекулы. Легкость электронного перехода возрастает при увеличении степени сопряжения -электронов. Например, для этилена полоса поглощения -^-перехода наблюдается при 185 нм, для I,3-бутадиена - при 217 нм, для бензола длинноволновая полоса поглощения (-полоса) наблюдается при 256 нм, для толуола - 267 нм. Особенно значительное смещение полосы в длинноволновую область (батохромный сдвиг) в стироле (_max = 278 нм).