Бензоената киселина е твърдо, бяло кристално вещество, което химически се класифицира като ароматна карбоксилна киселина. Неговата молекулярна формула може да бъде написана като C7H6O2. Неговите химични свойства се основават на факта, че всяка молекула се състои от кисела карбоксилна група, прикрепена към ароматна пръстенна структура. Карбоксилната група може да претърпи реакции, за да образува продукти като соли, естери и киселинни халогениди. Ароматният пръстен може да претърпи реакции като сулфониране, нитриране и халогениране.
Молекулярна структура
Сред ароматните карбоксилни киселини бензоената киселина има най-простата молекулярна структура, при която единична карбоксилна група (СООН) е директно свързана с въглероден атом на бензенов пръстен. Молекулата на бензола (молекулна формула C6H6) се състои от ароматен пръстен от шест въглеродни атома, с водороден атом, прикрепен към всеки въглероден атом. В молекулата на бензоената киселина групата СООН замества един от Н атомите на ароматния пръстен. За да се посочи тази структура, молекулната формула на бензоената киселина (C7H6O2) често се записва като C6H5COOH.
Химичните свойства на бензоената киселина се основават на тази молекулярна структура. По-специално, реакциите на бензоената киселина могат да включват модификации на карбоксилната група или ароматния пръстен.
Образуване на сол
Киселата част на бензоената киселина е карбоксилната група и тя реагира с основа, за да образува сол. Например, той реагира с натриев хидроксид (NaOH), като се получава натриев бензоат, йонно съединение (C6H5COO-Na +). Както консервантите за храна се използват както бензоената киселина, така и натриевият бензоат.
Производство на естери
Бензоената киселина реагира с алкохоли, образувайки естери. Например, с етилов алкохол (C2H5OH), бензоената киселина образува етил бензоат, естер (C6H5CO-O-C2H5). Някои естери на бензоената киселина са пластификатори.
Производство на киселинен халогенид
С фосфорен пентахлорид (PCl5) или тионил хлорид (SOCl2), бензоената киселина реагира, образувайки бензоил хлорид (C6H5COCl), който се класифицира като киселинен (или ацил) халид. Бензоил хлоридът е силно реактивен и се използва за образуване на други продукти. Например, той реагира с амоняк (NH3) или амин (като метиламин, CH3-NH2), за да образува амид (бензамид, C6H5CONH2).
Сулфониране
Реакцията на бензоената киселина с димящата сярна киселина (H2SO4) води до сулфониране на ароматния пръстен, в който функционалната група SO3H замества водородния атом върху ароматния пръстен. Продуктът е предимно мета-сулфобензоена киселина (SO3H-C6H4-COOH). Префиксът "мета" показва, че функционалната група е прикрепена към третия въглероден атом спрямо точката на закрепване на карбоксилната група.
Продукти за нитриране
Бензоената киселина реагира с концентрирана азотна киселина (HNO3), в присъствието на сярна киселина като катализатор, което води до нитриране на пръстена. Първоначалният продукт е предимно мета-нитробензоена киселина (NO2-C6H4-COOH), в която функционалната група NO2 е прикрепена към пръстена в мета позицията спрямо карбоксилната група.
Продукти за халогениране
В присъствието на катализатор като железен хлорид (FeCl3), бензоената киселина реагира с халоген като хлор (Cl2), за да образува халогенирана молекула като мета-хлорбензоена киселина (Cl-C6H4-COOH). В този случай хлорен атом е прикрепен към пръстена в мета позицията спрямо карбоксилната група.