El enigma del Benceno
El benceno fue aislado por primera vez del gas del alumbrado por Faraday en 1825, quien determinó su fórmula empírica: «CH». En 1834 Mitscherlich determina su fórmula molecular como C6H6, que parece violar la tetravalencia del carbono.
Michael Faraday, FRS (Newington Butts, 22 de septiembre de 1791 - Hampton Court, 25 de agosto de 1867), fue un físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica. Sus principales descubrimientos incluyen la inducción electromagnética, el diamagnetismo y la electrólisis.
Eilhard Mitscherlich (1794-1863) fue un químico y cristalógrafo alemán. Se dedicó primero a la historia y a la filosofía, y después a la química. En 1821 fue nombrado profesor de esta disciplina en la Universidad de Berlín. El descubrimiento del isomorfismo condujo a Mitscherlich a establecer en 1819 que los compuestos isomórficos tienen análoga estructura molecular. Este enunciado fue ampliamente utilizado por Berzelius para la determinación de pesos atómicos de muchos elementos.
El benceno es un hidrocarburo altamente insaturado, muy especial y muy estable, que no sufre las reacciones habituales de los alquenos o alquinos. ¿Por qué?
El calor desprendido al hidrogenar el benceno es mucho menor del anticipado si los tres dobles enlaces se comportaran como alquenos «normales». Eso indica que el benceno es mucho más estable de lo esperado.
Al hidrogenar el doble enlace del ciclohexeno se desprenden 28,6 kcal/mol.
Al hidrogenar el 1,4-ciclohexadieno (dobles enlaces aislados) se desprende exactamente la cantidad de energía prevista, 2 × 28,6 = 57,2 kcal/mol. Los dobles enlaces aislados se comportan como dos dobles enlaces normales y no tienen ninguna estabilización adicional.
Al hidrogenar el 1,3-ciclohexadieno (dobles enlaces conjugados) se desprenden 54,9 kcal/mol, 2,3 kcal/mol menos de lo esperado. Esto significa que los dobles enlaces conjugados tienen una estabilización especial y no se comportan como los aislados.
Si el benceno fuera un simple conjunto de tres dobles enlaces en un anillo de seis miembros, deberían desprenderse 3 × 28,6 = 85,8 kcal/mol al hidrogenarlo. Si descontamos 2,3 kcal/mol por cada una de las tres conjugaciones, deberían desprenderse 85,8 − 3 × 2,3 = 78,9 kcal/mol. Sin embargo, se desprenden tan solo 49,3 kcal/mol: el benceno es casi 30 kcal/mol más estable de lo que cabría esperar si fuera el ciclohexatrieno propuesto por Kekulé. ¿De dónde proviene esa estabilización?