Ein aromatischer Kohlenwasserstoff oder arene (oder manchmal aryl Kohlenwasserstoff) sind ein Kohlenwasserstoff mit dem Wechseln doppelter und einzelner Obligationen zwischen Kohlenstoff-Atomen. Der Begriff 'aromatischer' wurde zugeteilt, bevor der physische Mechanismus, der aromaticity bestimmt, entdeckt wurde, und aus der Tatsache abgeleitet wurde, dass viele der Zusammensetzungen einen süßen Geruch haben. Die Konfiguration von sechs Kohlenstoff-Atomen in aromatischen Zusammensetzungen ist als ein Benzol-Ring, nach dem einfachstmöglichen solcher Kohlenwasserstoff, Benzol bekannt. Aromatische Kohlenwasserstoffe können (MAH) monozyklisch oder (PAH) polyzyklisch sein.

Einige hat nicht Benzol genannte heteroarenes von Zusammensetzungen gestützt, die der Regierung von Hückel folgen, sind auch aromatische Zusammensetzungen. In diesen Zusammensetzungen wird mindestens ein Kohlenstoff-Atom durch einen von heteroatoms Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ersetzt. Beispiele von Nichtbenzol-Zusammensetzungen mit aromatischen Eigenschaften sind furan, eine Heterocyclic-Zusammensetzung mit einem fünf-membered Ring, der ein Sauerstoff-Atom, und Pyridin, eine Heterocyclic-Zusammensetzung mit einem sechs-membered Ring einschließt, der ein Stickstoff-Atom enthält.

Benzol-Ringmodell

Benzol, CH, ist der einfachste aromatische Kohlenwasserstoff und wurde als der erste aromatische Kohlenwasserstoff mit der Natur seines Abbindens anerkannt, das zuerst von Friedrich August Kekulé von Stradonitz im 19. Jahrhundert wird anerkennt.

Jedes Kohlenstoff-Atom im sechseckigen Zyklus hat vier Elektronen, um sich zu teilen. Man geht zum Wasserstoffatom, und ein jeder zum zwei benachbarten Kohlenstoff. Das verlässt, um sich mit einem seiner zwei benachbarten Kohlenstoff-Atome zu teilen, das ist, warum das Benzol-Molekül mit dem Wechseln einzeln und Doppelbindungen um das Sechseck gezogen wird.

Die Struktur wird auch als ein Kreis um das Innere des Rings illustriert, um sechs Elektronen zu begleiten, die in delocalized molekularem orbitals die Größe des Rings selbst schwimmen. Das vertritt auch die gleichwertige Natur der sechs Obligationen des Kohlenstoff-Kohlenstoff der ganze Band-Auftrag ~1.5. Diese Gleichwertigkeit wird durch Klangfülle-Formen gut erklärt. Die Elektronen werden als schwimmend oben vergegenwärtigt, und unter dem Ring mit den elektromagnetischen Feldern erzeugen sie das Handeln, um die Ringwohnung zu behalten.

Allgemeine Eigenschaften:

1. Anzeige aromaticity.
2. Das mit dem Kohlenstoffwasserstoffverhältnis ist hoch.
3. Sie brennen mit einer rußigen gelben Flamme wegen des hohen mit dem Kohlenstoffwasserstoffverhältnisses.
4. Sie erleben electrophilic Ersatz-Reaktionen und nucleophilic aromatische Ersetzungen.

Das Kreissymbol für aromaticity wurde von Herrn Robert Robinson und seinem Studenten James Armit 1925 eingeführt und hat das Starten 1959 mit dem Lehrbuch von Morrison & Boyd auf der organischen Chemie verbreitet. Der richtige Gebrauch des Symbols wird diskutiert, es wird verwendet, um jedes zyklische Pi-System in einigen Veröffentlichungen oder nur jene Pi-Systeme zu beschreiben, die der Regierung von Hückel auf anderen folgen. Jensen behauptet, dass in Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Vorschlag von Robinson der Gebrauch des Kreissymbols auf monozyklische 6 mit dem Pielektronsysteme beschränkt werden sollte. Auf diese Weise kann das Kreissymbol für ein 6c-6e Band im Vergleich zum Y Symbol für ein 3c-2e Band sein.

Synthese von Arene

Eine Reaktion, die eine Arene-Zusammensetzung von einem ungesättigten oder teilweise ungesättigten zyklischen Vorgänger bildet, wird einfach einen aromatization genannt. Viele Labormethoden bestehen für die organische Synthese von arenes von non-arene Vorgängern. Viele Methoden verlassen sich auf cycloaddition Reaktionen. Alkyne trimerization beschreibt [2+2+2] cyclization von drei alkynes in der Reaktion von Dötz ein alkyne, Kohlenmonoxid und ein Chrom carbene Komplex sind die Reaktionspartner. Diels-Erle-Reaktionen von alkynes mit pyrone oder cyclopentadienone mit der Ausweisung des Kohlendioxyds oder Kohlenmonoxids bilden auch Arene-Zusammensetzungen. In Bergman cyclization die Reaktionspartner sind ein enyne plus ein Wasserstoffspender.

Ein anderer Satz von Methoden ist der aromatization von cyclohexanes und anderen Aliphatic-Ringen: Reagenzien sind Katalysatoren, die in hydrogenation wie Platin verwendet sind, Palladium und Nickel (kehren Sie hydrogenation um), Chinon und der Element-Schwefel und das Selen.

Reaktionen von Arene

Arenes sind Reaktionspartner in vielen organischen Reaktionen.

Aromatischer Ersatz

Im aromatischen Ersatz wird ein substituent auf dem Arene-Ring, gewöhnlich Wasserstoff, durch einen anderen substituent ersetzt. Die zwei Haupttypen sind electrophilic aromatischer Ersatz, wenn das aktive Reagens ein electrophile und nucleophilic aromatischer Ersatz ist, wenn das Reagens ein nucleophile ist. Im radikalen-nucleophilic aromatischen Ersatz ist das aktive Reagens ein Radikaler. Ein Beispiel ist der nitration von salicylic Säure:

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Kopplungsreaktionen

In Kopplungsreaktionen katalysiert ein Metall eine Kopplung zwischen zwei formellen radikalen Bruchstücken. Allgemeine Kopplungsreaktionen mit arenes laufen auf die Bildung von neuen Obligationen des Kohlenstoff-Kohlenstoff z.B, alkylarenes, Vinyl arenes, biraryls, neue Obligationen des Kohlenstoff-Stickstoffs (Anilin) oder neue Obligationen des Kohlenstoff-Sauerstoffes (aryloxy Zusammensetzungen) hinaus. Ein Beispiel ist der direkte arylation von perfluorobenzenes

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Hydrogenation

Hydrogenation von arenes schaffen gesättigte Ringe. Die 1-naphthol Zusammensetzung wird auf eine Mischung von decalin-ol isomers völlig reduziert.

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Die Zusammensetzung resorcinol, hydrogenated mit Nickel von Raney in die Anwesenheit wässrigen Natriumshydroxyds bildet einen enolate, der alkylated mit dem Methyl iodide zu 2 Methyl 1,3 cyclohexandione ist:

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Cycloadditions

Reaktion von Cycloaddition ist nicht üblich. Die ungewöhnliche Thermaldiels-Erle-Reaktionsfähigkeit von arenes kann in der Reaktion von Wagner-Jauregg gefunden werden. Andere fotochemische cycloaddition Reaktionen mit alkenes kommen durch excimers vor.

Benzol und Ableitungen des Benzols

Benzol-Ableitungen haben von einem bis sechs dem Hauptbenzol-Kern beigefügten substituents. Beispiele von Benzol-Zusammensetzungen mit gerade einem substituent sind Phenol, das eine hydroxyl Gruppe und Toluol mit einer Methyl-Gruppe trägt. Wenn es mehr als eine Substituent-Gegenwart auf dem Ring gibt, wird ihre Raumbeziehung wichtig, für den die arene Ersatz-Muster ortho, meta, und der Absatz ausgedacht werden. Zum Beispiel bestehen drei isomers für cresol, weil die Methyl-Gruppe und die hydroxyl Gruppe neben einander (ortho), eine Position gelegt werden können, die von einander (meta) oder zwei Positionen entfernt ist, die von einander (Absatz) entfernt sind. Xylenol hat zwei Methyl-Gruppen zusätzlich zur hydroxyl Gruppe, und für diese Struktur, 6 isomers bestehen.

File:toluene.svg|Toluene

File:Ethylbenzene-2D-skeletal.png|Ethylbenzene

File:P-Xylene.svg|p-Xylene

File:M-Xylene.png|m-Xylene

File:Mesitylene-2D-skeletal.png| Mesitylene

File:Durene.png| Durene

File:2-phenyl-hexane.png| 2-Phenylhexane

File:Bifenyl.svg| Biphenyl

File:Phenol-2D-skeletal.png|Phenol

File:Aniline.svg|Aniline

File:Nitrobenzol.svg|Nitrobenzene

File:Benzoic saure svg|Benzoic Säure

File:Aspirin-skeletal.svg|Aspirin

File:Paracetamol-skeletal.svg|Paracetamol

File:Pikrinsäure.svg|Picric Säure

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Der Arene-Ring hat eine Fähigkeit, Anklagen zu stabilisieren. Das wird in, zum Beispiel, Phenol (CH-OH) gesehen, der acidic am hydroxyl (OH) ist, da eine Anklage auf diesem Sauerstoff (alkoxide-O) teilweise delocalized in den Benzol-Ring ist.

Polyaromatische Kohlenwasserstoffe

Polyaromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs), auch bekannt als polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe oder aromatische Polykernkohlenwasserstoffe, sind starke atmosphärische Schadstoffe, die aus verschmolzenen aromatischen Ringen bestehen und heteroatoms nicht enthalten oder substituents tragen. Naphthalin ist das einfachste Beispiel eines PAH. PAHs kommen in Öl, Kohle und Teer-Ablagerungen vor, und werden als Nebenprodukte des Kraftstoffbrennens (entweder fossiler Brennstoff oder Biomasse) erzeugt. Als ein Schadstoff sind sie von Bedeutung, weil einige Zusammensetzungen als karzinogen, mutagenic, und teratogenic identifiziert worden sind. PAHs werden auch in gekochten Nahrungsmitteln gefunden. Studien haben gezeigt, dass hohe Niveaus von PAHs zum Beispiel in Fleisch gefunden werden, das bei hohen Temperaturen wie das Grillen oder Grillen, und im geräucherten Fisch gekocht ist.

Sie werden auch im interstellaren Medium, in Kometen, und in Meteorsteinen gefunden und sind ein Kandidat-Molekül, um als eine Basis für die frühsten Formen des Lebens zu handeln. In graphene wird das PAH Motiv zu großen 2. Platten erweitert.

Ereignis und Verschmutzung

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe sind lipophilic, bedeutend, dass sie sich leichter mit Öl vermischen als Wasser. Die größeren Zusammensetzungen sind weniger wasserlöslich und weniger flüchtig (d. h., weniger anfällig, um zu verdampfen). Wegen dieser Eigenschaften werden PAHs in der Umgebung in erster Linie in Boden, Bodensatz und öligen Substanzen, im Vergleich mit in Wasser oder Luft gefunden. Jedoch sind sie auch ein Bestandteil der Sorge in der particulate in Luft aufgehobenen Sache.

Natürliche grobe Öl- und Kohlenablagerungen enthalten bedeutende Beträge von PAHs, aus der chemischen Konvertierung von natürlichen Produktmolekülen wie Steroiden zu aromatischen Kohlenwasserstoffen entstehend. Sie werden auch in bearbeiteten fossilen Brennstoffen, Teer und verschiedenen essbaren Ölen gefunden.

PAHs sind einer der weit verbreitetsten organischen Schadstoffe. Zusätzlich zu ihrer Anwesenheit in fossilen Brennstoffen werden sie auch durch das unvollständige Verbrennen von Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffen wie Holz, Kohle, Diesel, Fett, Tabak und Duft gebildet. Verschiedene Typen des Verbrennens geben verschiedenen Vertrieb von PAHs sowohl in Verhältnisbeträgen von individuellem PAHs nach, als auch in dem isomers erzeugt werden. So erzeugt das Kohlenbrennen eine verschiedene Mischung als Motorkraftstoffverbrennen oder ein Waldfeuer, die als Hinweise der brennenden Geschichte potenziell nützlichen Zusammensetzungen machend. Kohlenwasserstoff-Emissionen von fossilen Brennstoff verbrennenden Motoren werden in entwickelten Ländern geregelt.

Liste von PAHs

Obwohl die Gesundheitseffekten von individuellem PAHs nicht genau gleich sind, werden die folgenden 17 PAHs als eine Gruppe in diesem Profil betrachtet, das von der Agentur für Toxische Substanzen und Krankheitsregistrierung (ATSDR) ausgegeben ist:

• acenaphthene
• acenaphthylene
• anthracene
• benz [ein] anthracene
• benzo [ein] pyrene
• benzo [e] pyrene
• benzo [b] fluoranthene
• benzo [ghi] perylene
• benzo [j] fluoranthene
• benzo [k] fluoranthene
• chrysene
• dibenz (a, h) anthracene
• fluoranthene
• fluorene
• indeno (1,2,3-cd) pyrene
• phenanthrene
• pyrene

Menschliche Gesundheit

PAHs Giftigkeit, ist mit isomers (PAHs mit derselben Formel und Zahl von Ringen) sehr strukturell abhängig, sich davon ändernd, nichttoxisch zu sein, bis, äußerst toxisch zu sein. So kann hoch karzinogener PAHs klein oder groß sein. Eine PAH-Zusammensetzung, benzo [ein] pyrene, ist bemerkenswert, um das erste chemische Karzinogen zu sein, das zu entdecken ist (und ist eines von vielen Karzinogenen, die in Zigarettenrauch gefunden sind). Der EPA hat sieben PAH-Zusammensetzungen als wahrscheinliche menschliche Karzinogene klassifiziert: benz [ein] anthracene, benzo [ein] pyrene, benzo [b] fluoranthene, benzo [k] fluoranthene, chrysene, dibenz (a, h) anthracene, und indeno (1,2,3-cd) pyrene.

PAHs, die für ihr karzinogenes, mutagenic und teratogenic Eigenschaften bekannt sind, sind benz [ein] anthracene und chrysene, benzo [b] fluoranthene, benzo [j] fluoranthene, benzo [k] fluoranthene, benzo [ein] pyrene, benzo [ghi] perylene, coronene, dibenz (a, h) anthracene (CH), indeno (1,2,3-cd) pyrene (CH) und ovalene.

Die hohe pränatale Aussetzung von PAH wird mit dem niedrigeren IQ und Kindheitsasthma vereinigt. Das Zentrum für die Umweltgesundheit von Kindern meldet Studien, die demonstrieren, dass die Aussetzung von der PAH Verschmutzung während Schwangerschaft mit nachteiligen Geburtsergebnissen einschließlich des niedrigen Geburtsgewichts, der Frühübergabe und der Herzmissbildungen verbunden ist. Das Schnur-Blut von ausgestellten Babys zeigt DNA-Schaden, der mit Krebs verbunden worden ist. Anschlußstudien zeigen ein höheres Niveau von Entwicklungsverzögerungen mit drei, niedrigere Hunderte auf IQ-Tests und vergrößerten behaviorial Problemen mit sechs und acht.

Chemie

Der einfachste PAHs, wie definiert, durch die Internationale Vereinigung der Reinen und Angewandten Chemie (IUPAC) (G.P Moss, IUPAC Nomenklatur für Systeme des verschmolzenen Rings), sind phenanthrene und anthracene, der beide drei verschmolzene aromatische Ringe enthalten. Kleinere Moleküle, wie Benzol, sind nicht PAHs.

PAHs kann vier - fünf - sechs - oder Sieben-Mitglieder-Ringe enthalten, aber diejenigen mit fünf oder sechs sind am üblichsten. PAHs gelassen nur sechs-membered Ringe werden alternant PAHs genannt. Bestimmte alternant PAHs werden benzenoid PAHs genannt. Der Name kommt aus dem Benzol, einem aromatischen Kohlenwasserstoff mit einem einzelnen, sechs-membered Ring. Diese können Benzol-Ringe sein, die mit einander durch einzelne Obligationen des Kohlenstoff-Kohlenstoff und ohne Ringe miteinander verbunden sind, die darin bleiben, die keinen ganzen Benzol-Ring enthalten.

Der Satz von alternant PAHs ist nah mit einer Reihe mathematischer Entitäten genannt Polyhexen verbunden, die planare zusammengesetzte Zahlen durch das Verbinden regelmäßiger Sechsecke der identischen Größe sind.

PAHs, die bis zu sechs verschmolzene aromatische Ringe enthalten, sind häufig als "kleiner" PAHs bekannt, und diejenigen, die mehr als sechs aromatische Ringe enthalten, werden "großen" PAHs genannt. Wegen der Verfügbarkeit von Proben des verschiedenen kleinen PAHs ist der Hauptteil der Forschung über PAHs derjenigen von bis zu sechs Ringen gewesen. Die biologische Tätigkeit und das Ereignis des großen PAHs scheinen wirklich, eine Verlängerung des kleinen PAHs zu sein. Sie werden als Verbrennungsprodukte, aber an niedrigeren Ebenen gefunden als das kleine PAHs erwartete zur kinetischen Beschränkung ihrer Produktion durch die Hinzufügung aufeinander folgender Ringe. Außerdem, mit noch vielen isomers möglich für größeren PAHs, ist das Ereignis von spezifischen Strukturen viel kleiner.

PAHs besitzen sehr charakteristische UV Absorptionsvermögen-Spektren. Diese besitzen häufig viele Absorptionsvermögen-Bänder und sind für jede Ringstruktur einzigartig. So, für eine Reihe von isomers, hat jeder isomer ein verschiedenes UV Absorptionsvermögen-Spektrum als andere. Das ist in der Identifizierung von PAHs besonders nützlich. Die meisten PAHs sind auch Leuchtstoff-, charakteristische Wellenlängen des Lichtes ausstrahlend, wenn sie aufgeregt sind (wenn die Moleküle Licht absorbieren). Die verlängerten elektronischen mit dem Pielektronstrukturen von PAHs führen zu diesen Spektren, sowie zu bestimmtem großem PAHs, der auch das Halbleiten und die anderen Handlungsweisen ausstellt.

Naphthalin (CH Bestandteil von Mottenkugeln), aus zwei coplanar sechs-membered Ringen bestehend, die einen Rand teilen, ist ein anderer aromatischer Kohlenwasserstoff. Durch die formelle Tagung ist es nicht ein wahrer PAH, obwohl einen bicyclic aromatischen Kohlenwasserstoff genannt wird.

Wässrige Löslichkeit vermindert etwa eine Größenordnung für jeden zusätzlichen Ring.

PAH Zusammensetzungen

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Die USA-Umweltbundesbehörde (EPA) hat 32 PAH-Zusammensetzungen als Vorzugsschadstoffe benannt. Die ursprünglichen 16 werden verzeichnet. Sie sind Naphthalin, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo [ein] anthracene, chrysene, benzo [b] fluoranthene, benzo [k] flouranthene, benzo [ein] pyrene, dibenz (ah) anthracene, benzo [ghi] perylene, und indeno (1,2,3-cd) pyrene. Diese Liste vom 16 EPA Vorrang PAHs wird häufig für das Maß in Umweltproben ins Visier genommen.

Aromaticity

Obwohl PAHs klar aromatische Zusammensetzungen sind, kann der Grad von aromaticity für jedes Ringsegment verschieden sein. Gemäß der Regierung von Clar (formuliert von Erich Clar 1964) für PAHs ist die Klangfülle-Struktur mit den meisten zusammenhanglosen aromatischen п-Sextetten — d. h., einem Benzol ähnliche Hälften — für die Charakterisierung der Eigenschaften am wichtigsten.

Zum Beispiel in phenanthrene (1) hat eine Struktur von Clar zwei Sextette an den äußersten Enden, während die andere Klangfülle-Struktur gerade ein Hauptsextett hat. Deshalb in diesem Molekül sind die Außenringe fest aromatisch, während sein Hauptring weniger aromatisch und deshalb mehr reaktiv ist. Im Gegensatz in anthracene (2) ist die Zahl von Sextetten gerade ein, und aromaticity breitet sich aus. Dieser Unterschied in der Zahl von Sextetten wird in den UV Absorptionsvermögen-Spektren dieser zwei isomers widerspiegelt. Phenanthrene hat ein höchstes Wellenlänge-Absorptionsvermögen ungefähr 290 nm, während anthracene höchste Wellenlänge-Bänder ungefähr 380 nm hat. Drei Clar Strukturen mit zwei Sextetten sind in chrysene (3) da, und durch die Überlagerung ist der aromaticity im Außenring größer als in den inneren Ringen. Ein anderer relevanter Kohlenwasserstoff von Clar ist zethrene.

Ursprünge des Lebens

Im Januar 2004 (auf der 203. Sitzung der amerikanischen Astronomischen Gesellschaft) wurde es berichtet, dass eine Mannschaft, die von A. Witt von der Universität von Toledo geführt ist, Ohio ultraviolettes Licht studiert hat, das durch den Roten Rechteck-Nebelfleck ausgestrahlt ist, und die geisterhaften Unterschriften von anthracene gefunden hat und pyrene (keine anderen solche komplizierten Moleküle jemals im Raum vorher gefunden worden waren). Diese Entdeckung wurde als eine umstrittene Bestätigung einer Hypothese betrachtet, dass als Nebelflecke desselben Typs wie die Rote Rechteck-Annäherung die Enden ihrer Leben Konvektionsströme Kohlenstoff und Wasserstoff im Kern der Nebelflecke veranlassen, in Sternwinden gefangen zu werden, und äußer ausstrahlen. Wie sie, die Atome vermutlich Band zu einander auf verschiedene Weisen kühl werden und schließlich Partikeln von einer Million oder mehr Atomen bilden. Witt und seine Mannschaft haben abgeleitet, dass, seitdem sie PAHs entdeckt haben — der in der Bildung des frühen Lebens auf der Erde — in einem Nebelfleck notwendigerweise lebenswichtig gewesen sein kann, sie in Nebelflecken entstehen müssen. Mehr kürzlich, fullerenes (oder "buckyballs"), sind in anderen Nebelflecken entdeckt worden. Fullerenes werden auch in den Ursprung des Lebens hineingezogen; gemäß dem Astronomen Letizia Stanghellini, "ist Es möglich, dass buckyballs vom Weltraum Samen für das Leben auf der Erde zur Verfügung gestellt hat."

Entdeckung

Die Entdeckung von PAHs in Materialien wird häufig mit der Gasmit der Chromatographiemassenspektrometrie oder Flüssigchromatographie mit dem ultraviolett-sichtbaren oder der Fluoreszenz spektroskopische Methoden oder durch das Verwenden schneller Testindikator-Streifen PAH getan.

Tische

Siehe auch

• Asphaltene
• Hydrodealkylation
• Einfache aromatische Ringe
• Aromatischer substituents: Aryl, Aryloxy und Arenediyl
• Metallaprism: Abgeleitet aus arene Ruthenium-Bausteinen

Links

• ATSDR - Giftigkeit von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAHs) Abteilung der Vereinigten Staaten von Gesundheitsdiensten
• Verschmolzener Ring und überbrückte verschmolzene Ringnomenklatur
• Datenbank von PAH Strukturen
• Nationaler Schadstoff-Warenbestand: Polyzyklische aromatische tatsächliche Kohlenwasserstoff-Angaben
• Das Verstehen polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe NASA Raumfernrohr von Spitzer
• Zeitschrift Astrobiology Aromatische Welt Ein Interview mit Professor Pascale Ehrenfreund auf dem PAH Ursprung des Lebens. Zugegriffener Juni 2006
• Oregoner Superfonds-Forschungszentrum der Staatlichen Universität hat sich auf neue Technologien und erscheinende Gesundheitsgefahren von Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAHs) konzentriert
• Karzinogene FAC haben im Tragbaren Dokumentenformat Schlagseite.
• Toxikologische Profile von PAH.
• LISTE von PAH.
• Abiogenic Gasdebatte 11:2002 (FORSCHER)