Бензојева киселина је чврста, бела кристална супстанца која је хемијски класификована као ароматична карбоксилна киселина. Његова молекуларна формула може се записати као Ц7Х6О2. Његова хемијска својства се заснивају на чињеници да се сваки молекул састоји од киселе карбоксилне групе везане за ароматичну прстенасту структуру. Карбоксилна група може претрпети реакције да би створила производе као што су соли, естри и киселински халогениди. Ароматични прстен може претрпети реакције попут сулфонације, нитрирања и халогенизације.
Молекуларна структура
Међу ароматичним карбоксилним киселинама, бензојска киселина има најједноставнију молекуларну структуру, у којој је појединачна карбоксилна група (ЦООХ) директно везана за атом угљеника у бензенском прстену. Молекул бензена (молекулска формула Ц6Х6) састоји се од ароматичног прстена од шест атома угљеника, са атомом водоника везаним за сваки атом угљеника. У молекулу бензојеве киселине, група ЦООХ замењује један од атома Х на ароматичном прстену. Да би се указало на ову структуру, молекуларна формула бензојеве киселине (Ц7Х6О2) често се записује као Ц6Х5ЦООХ.
Хемијска својства бензојеве киселине заснована су на овој молекуларној структури. Конкретно, реакције бензојеве киселине могу да укључују модификације карбоксилне групе или ароматичног прстена.
Формирање соли
Кисели део бензојеве киселине је карбоксилна група и она реагује са базом дајући сол. На пример, он реагује са натријум хидроксидом (НаОХ) дајући натријум бензоат, јонско једињење (Ц6Х5ЦОО-На +). И бензојска киселина и натријум бензоат се користе као конзерванси за храну.
Производња естара
Бензојева киселина реагује са алкохолима дајући естре. На пример, са етилним алкохолом (Ц2Х5ОХ), бензојска киселина формира етил бензоат, естар (Ц6Х5ЦО-О-Ц2Х5). Неки естри бензојеве киселине су пластификатори.
Производња киселинског халогенида
Са фосфорним пентахлоридом (ПЦл5) или тионил хлоридом (СОЦл2), бензојева киселина реагује и формира бензоил хлорид (Ц6Х5ЦОЦл), који је класификован као киселински (или ацил) халид. Бензоил хлорид је високо реактиван и користи се за стварање других производа. На пример, он реагује са амонијаком (НХ3) или амином (као што је метиламин, ЦХ3-НХ2) дајући амид (бензамид, Ц6Х5ЦОНХ2).
Сулфонирање
Реакција бензојеве киселине са димном сумпорном киселином (Х2СО4) доводи до сулфонације ароматичног прстена, у којем функционална група СО3Х замењује атом водоника на ароматичном прстену. Производ је углавном мета-сулфобензојска киселина (СО3Х-Ц6Х4-ЦООХ). Префикс „мета“ указује на то да је функционална група везана за трећи атом угљеника у односу на тачку везивања карбоксилне групе.
Нитрациони производи
Бензојева киселина реагује са концентрованом азотном киселином (ХНО3), у присуству сумпорне киселине као катализатора, што доводи до нитрирања прстена. Почетни производ је углавном мета-нитробензоева киселина (НО2-Ц6Х4-ЦООХ), у којој је функционална група НО2 везана за прстен у мета положају у односу на карбоксилну групу.
Производи за халогенацију
У присуству катализатора као што је железов хлорид (ФеЦл3), бензојева киселина реагује са халогеном као што је хлор (Цл2) да би се добио халогени молекул као што је мета-хлоробензоева киселина (Цл-Ц6Х4-ЦООХ). У овом случају, атом хлора је везан за прстен у мета положају у односу на карбоксилну групу.