Węglowodorami aromatycznymi nazywają się związki których cząsteczki zawierają jeden lub więcej niż jeden z pierścieni benzenowych.

Najprostszym przedstawicielem węglowodorów aromatycznych jest benzen. Benzen jest bezbarwną, lotną, palną cieczą o  charakterystycznym za­pachu. W wodzie praktycznie nie rozpuszcza się. Spala się silnie kopcącym płomieniem.  Pary benzenu tworzą z powietrzem  mieszaninę wybuchową. W cząsteczce benzenu atomy węgla tworzą płaski sześciokąt foremny.

Budowę benzenu potwierdza reakcja otrzymywania benzenu z acetylenu oraz właściwości chemiczne.

Według metody Zielińskiego i Kazańskiego benzen można otrzymać prze­puszczając acetylen przez rurkę z węglem aktywowanym ogrzanym do 600°C. Reakcję tę można przedstawić następująco. W każdej z trzech cząsteczek acetylenu następuje rozerwanie jednego wiązania, następnie cząsteczki te łączą się między sobą wolnymi wiązaniami, two­rząc pierścień. Pierścieniowy wzór benzenu zaproponowany został przez niemieckiego chemika Kekulego. Należy tu podkreślić, że wzór ten nie oddaje rzeczywistych właściwości benzenu. Okazuje się, że wszystkie wiązania C-C w pierścieniu nie są ani wiązaniami podwójnymi, ani wiązaniami pojedynczymi. Sześć elektronów tworzących formalnie trzy wiązania podwójne, równomiernie otacza, wszystkie 6 atomów węgla tworząc całko­wicie symetryczną „chmurę" elektronową. Stan ten decyduje o specyficznych właści­wościach chemicznych benzenu różnych zarówno od węglowodorów nasyconych jak też nienasyconych.

Obecność zamkniętego pierścienia (sześciokąta foremnego) czyni wszystkie wiązania równocennymi. Dlatego bez względu na obecność w pierścieniu benzenowym trzech wiązań podwójnych, najbardziej charakterystyczne dla benzenu są reakcje podstawienia, a nie reakcje przyłączenia. Podczas reakcji benzenu z bromem (w obecności katalizatora - wiórek żelaznych) następuje podstawienie atomu wodoru atomem bromu. Bromobenzen jest bezbarwną cieczą nierozpuszczalną w wodzie.

W obecności innego katalizatora można zastąpić chlorowcem wszystkie atomy wodoru w benzenie. Następuje to na przykład podczas przepuszczania przez benzen chloru w obecności katalizatora - chlorku glinowego. Sześciochlorobenzen jest bezbarwną substancją krystaliczną stosowaną do zaprawy ziarna siewnego oraz do konserwowania drewna.

Jeżeli na benzen podziała się stężonym kwasem azotowym, to atom wodoru podstawia się grupą nitrową NO2. Jest to reakcja nitrowania benzenu. Przebiega ona w obecności kwasu siarkowego, który wiąże wydzielającą się wodę. Nitrobenzen jest żółtawą oleistą cieczą o zapachu gorzkich migdałów, nierozpuszczalną w wodzie. Stosuje się go jako rozpuszczalnik oraz do otrzy­mywania aniliny.

Reakcje przyłączenia, w których benzen wykazuje charakter związku

nienasyconego, zachodzą z trudnością. Aby mogły one zajść, muszą być

spełnione szczególne warunki: podwyższona temperatura i ciśnienie, odpowiedni

katalizator, naświetlanie światłem i inne. Tak więc, w obecności katalizatora

- niklu albo platyny - benzen ulega uwodornieniu, to znaczy przyłącza wodór,

tworząc cykloheksan. Cykloheksan jest bezbarwną lotną cieczą o zapachu benzyny, nierozpuszczalną w wodzie. Podczas naświetlania światłem benzen przyłącza chlor. Sześciochlorocykloheksan albo gameksan jest substancją krystaliczną stosowaną jako silny środek do zwalczania owadów - szkodników w rolnictwie.

Benzen jest bardzo trwały względem utleniaczy. W odróżnieniu od węglo­wodorów nienasyconych nie odbarwia wody bromowej i roztworu KMnO4. W normalnych warunkach pierścień benzenowy nie ulega rozkładowi również pod wpływem wielu innych utleniaczy.

Homologi benzenu można traktować jako pochodne benzenu, w których jeden lub więcej atomów wodoru podstawiono różnymi rodnikami węglowodorowymi. Na przykład C6H5-CH3 - metylobenzen albo toluen, C6H4(CH3)2 - dwumetylobenzen albo ksylen C6H5-C2H6 - etylobenzen itd.

Ponieważ w benzenie wszystkie atomy węgla są równocenne, to w toluenie nie występują izomery. Drugi homolog - dwumetylobenzen ma trzy izomery różniące się wzajemnym położeniem grup metylowych (podstawników). Jeden z nich to izomer orto- (w skrócie o-) albo izomer 1, 2-  podstawniki znajdują się w nim przy sąsiednich atomach węgla. Jeżeli podstawniki rozdzielone są jednym atomem węgla, to mamy do czynienia z izomerem meta- (w skrócie m-) albo izomerem l, 3-, jeżeli natomiast podstawniki rozdzielone są dwoma atomami węgla to izomer nazywa się para- (w skrócie p-) albo izomer l, 4. Często po podstawieniu w cząsteczce benzenu jednego atomu wodoru rodnikiem arylowym powstaje winylobenzen albo styren. Styren jest bezbarwną cieczą o przyjemnym zapachu, jest lżejszy od wody, wrze w 145°C. Zachowuje cechy węglowodorów nienasyconych: odbarwia wodę bromową i roztwór nadmanganianu potasowego (reakcje przebiegają kosztem wiązania podwójnego w rodniku winylowym). Styren  bardzo łatwo  ulega polimeryzacji  tworząc polistyren. Szczególnie cenną jego właściwością jest zdolność do wspólnej polimeryzacji z butadienem, w wyniku której powstają różne rodzaje kauczuków butadieno-styrenowych (odporne na wysoką i niską temperaturę, wytrzymałe na zużycie, o wysokiej elastyczności, odporne na działanie olejów). Wyrabia się z nich taśmy do transporterów, podnośników, mikroporowate podeszwy do butów i inne.

Duże ilości benzenu i jego homologów otrzymuje się z ropy naftowej, ze smoły pogazowej, powstającej podczas suchej destylacji węgla kamiennego (koksowania). Suchą destylację węgla prowadzi się w zakładach koksochemicznych i gazowniach.

Reakcja przemiany cykloheksanu w benzen następuje podczas przepuszcza­nia go nad katalizatorem - czernią platynową w 300°C.

Reakcja odebrania wodoru nazywa się reakcją odwodornienia albo dehydrogenizacji. Odwrotnie, w temperaturze 110°C na tym samym katalizatorze w obecności wodoru następuje uwodornienie benzenu, w wyniku czego przechodzi on w cykloheksan W analogicznych warunkach węglowodory nasycone można w reakcji odwodornienia przekształcać w węglowodory aromatyczne. Reakcje odwodornienia umożliwiają wykorzystanie węglowodorów znaj­dujących się w ropie naftowej do otrzymywania węglowodorów szeregu benzenu.

Proste węglowodory aromatyczne uzyskuje się przede wszystkim z dwóch źródeł. Są to węgiel kamienny i ropa naftowa. Węgiel kamienny jest bardzo złożoną mieszaniną składającą się w przeważającej części z sieci podobnych do benzenu pierścieni połączonych ze sobą. Gdy ogrzać węgiel kamienny do temperatury 1000°C bez dostępu powietrza, wówczas następuje termiczne rozszczepienie związków, z których jest zbudowany, i otrzymuje się mieszaninę lotnych, możliwych do oddestylowania związków, znanych jako smoła pogazowa. Najobficiej występuje w smole pogazowej naftalen (około 11%), a obok niego ponad 150 związków aromatycznych, które można wydzielić na drodze frakcjonowanej destylacji i kolejnych procesów chemicznych. Destylacja frakcyjna smoły pogazowej prowadzi do uzyskania benzenu, toluenu, ksylenu (dimetylobenzenu), naftalenu i wielu innych związków aromatycznych.

Ropa naftowa, w przeciwieństwie do węgla kamiennego, złożona jest głównie z mieszaniny alkanów. Podczas reformingu ropy naftowej otrzymuje się związki aromatyczne, na drodze procesu, w którym alkany są przepuszczane nad katalizatorem pod temperaturą około 500°C, pod zwiększonym ciśnieniem. Przykładowo heptan (C7H16) takim sposobem przeobrazić w toluen (C7H8), w procesie zwanym dehydrogenacją i cyklizacją.

Oba powyższe źródła całkowicie wystarczają na dostarczanie prostszych arenów stosowanych najbardziej w laboratorium (w postaci rozpuszczalników, substratów do syntezy) i w przemyśle. Rzadko otrzymuje się te związki metodami laboratoryjnymi, tylko dla przypadków  nieco bardziej złożonych pochodnych.

Alkilowe i arylowe pochodne arenów otrzymuje się także syntetycznie na drodze działania na chlorek arylowy lub mieszaninę chlorków: arylowego i alkilowego sodem (w postaci metalicznej) co stanowi reakcję analogiczną do syntezy alkanów.

Odrębna reakcja przebiega pod działaniem chlorku alkilowego na węglowodór aromatyczny w obecności AlCI3 jako katalizatora:

C6H6 + CH3Cl →C3H5CH3 + HCl

Inne metody uzyskiwania ważnych węglowodorów aromatycznych to odwodornienie pochodnych cykloheksanu, w ten sposób można otrzymać pochodne benzenu, związek wyjściowy powstaje poprzez trimeryzację acetylenu.

Benzen – otrzymywany przez destylację smoły węglowej i wymywanie z gazu koksowniczego. Obecnie również z węglowodorów alifatycznych pochodzących z ropy naftowej w procesie aromatyzacji, czyli tzw. reformingu. Zastosowania: jako składnik mieszanek pędnych, rozpuszczalnik substancji organicznych oraz do wytwarzania wielu pochodnych benzenu, takich jak aniliny, nitrobenzenu, sześciochlorocykloheksanu i innych.

t. wrz. 80°C

Ksylen – otrzymuje się głównie z lekkich frakcji smoły węglowej, skąd oddestylowuje się mieszaninę wszystkich izomerów (orto, meta, para), temp. wrzenia 138 - 142°C, przeważa meta-ksylen – około 60%. Ksylen ma zastosowanie jako rozpuszczalnik i rozcieńczalnik farb i lakierów. Rozdzielanie izomerów ksylenu jest kłopotliwe. Zastosowania: orto-ksylen do syntezy bezwodnika ftalowego, meta-ksylen do otrzymywania tworzyw syntetycznych i barwników, para-ksylen do syntezy kwasu tereftalowego.

t.wrz. orto – 144°C, meta - 139°C, para - 138°C

Toluen – otrzymywany głównie przez frakcyjną destylację smoły węglowej i aromatyzację (reforming) odpowiednich frakcji benzyny. Stosowany do produkcji aldehydu benzoesowego, kwasu benzoesowego, toluidyny, sacharyny, kortyzonu, kodeiny, wielu barwników i materiałów wybuchowych (np. trójnitrotoluenu), jako rozpuszczalnik farb i lakierów. Znajduje zastosowanie jako surowiec i rozpuszczalnik w wielu dziedzinach przemysłu organicznego, farmaceutycznego, tworzyw sztucznych, do produkcji detergentów i substancji zapachowych (perfum) oraz jako składnik wysokooktanowych paliw lotniczych.

 t.wrz. 111°C

Naftalen – węglowodór aromatyczny z dwoma skondensowanymi pierścieniami. Otrzymywany z frakcji średniej i ciężkiej smoły węglowej. Stosowany do produkcji tetraliny, dekaliny, bezwodnika ftalowego, naftolu, sadzy, wielu barwników, sam naftol jako środek przeciwmolowy (naftalina) i jako lofiks (kulki sprasowanego naftalenu nie oczyszczonego, nasyconego pakiem do rozpalania w piecu).

t.top. 80°C

Antracen – węglowodór cykliczny o charakterze aromatycznym, składa się z trzech skondensowanych w położeniu orto pierścieni benzenowych. Antracen jest głównym składnikiem jednej z frakcji smoły węglowej, zwanej olejem antracenowym.

t.top. 216°C

bifenyl (t.top. 71°C)

fenantren (t.top. 101°C)

inden (t.wrz. 182°C)

fluoren (t.top. 116°C)

Aromatyczne pochodne węglowodorów:

Pochodne mające charakter aromatyczny to przede wszystkim pochodne benzenu:

  1. fenol C6H5OH- jedno z najważniejszych zastosowań fenolu tp udział w produkcji żywic fenolowo-formaldehydowych, farmaceutyków np. kwasu acetylosalicylowego, jest składnikiem detergentów, wchodzi w skład herbicydów, fungicydów oraz  barwników. Czysty fenol występujący pod postacią  roztworu wodnego był wyzyskiwany jako środek o charakterze bakteriobójczym (tzw.lizol)
  2. krezol C7H8O- działa bakteriobójczo i grzybobójczo, a także charakteryzuje się, własnościami insektobójczymi, podobnie jak naftalina. Nierzadko jest stosowany w połączeniu z naftaliną służąc jako środek na mole, znaczniej częściej jest wyzyskiwany w postaci dodatku do płynów odkażających i zawiera się w  środkach czystości. W postaci kilkuprocentowego roztworu wodnego jest określany mianem lizol, który ma wykorzystanie jako środek do odkażania pomieszczeń w szpitalach.
  3. anilina C6H5NH2 – stanowi nierzadko główny półprodukt dla przemysłu organicznego (służy do produkcji barwników, farmaceutyków, występuje w tworzywach sztucznych, w środkach zapachowych )
  4. aldehyd benzoesowy
  5. kwas benzoesowy C6H5CHO - składnik perfum, dodawany do przypraw i będący substratem dla produkcji barwników.
  6. kwas salicylowy C6H4(OH)COOH – jednym z najważniejszych zastosowań C6H4(OH)COOH jest udział w produkcji kwasu acetylosalicylowego i kwasu para-aminosalicylowego. Czysty kwas salicylowy wyzyskuje się w medycynie w postaci środka dezynfekcyjnego (pod postacią spirytusu salicylowego) i keratylicznego, znajdującego się  w farmaceutykach leczących trądzik). Ogromne znaczenie w medycynie odgrywa sól kwasu salicylowego - salicylan. W dawnych czasach używano kwasu salicylowego jako środka konserwującego żywność, jednakże przez wzgląd na toksyczne oddziaływanie w większych stężeniach zastąpiono go benzoesanem sodu.