Fizička svojstva

METANOL (drveni alkohol) je tečnost (t ključanja = 64,5; t pl = -98; ρ = 0,793 g/cm 3), sa mirisom alkohola, rastvorljiva u vodi. Otrovno– uzrokuje sljepoću, smrt nastupa od paralize gornjih disajnih puteva.

ETANOL (vinski alkohol) je neobojena tečnost sa mirisom alkohola, dobro se meša sa vodom.

Prvi predstavnici homolognog niza alkohola su tečnosti, viši su čvrste materije. Metanol i etanol se miješaju sa vodom u bilo kojem omjeru. Kako se molekulska masa povećava, topljivost alkohola u vodi se smanjuje. Viši alkoholi su praktično nerastvorljivi u vodi.

U hemijskim reakcijama hidroksi spojeva moguće je uništavanje jedne od dvije veze:

C–OH uz eliminaciju OH grupe

O–H sa apstrakcijom vodonika

To bi mogle biti reakcije zamjena, u kojem su OH ili H zamijenjeni, ili reakcija odvajanje(eliminacija) kada se formira dvostruka veza.

Polarna priroda C–O i O–H veza doprinosi njihovom heterolitičkom cijepanju i nastanku reakcija duž jonski mehanizam. Kada je veza O–H prekinuta eliminacijom protona (H+), javljaju se kisela svojstva hidroksi jedinjenja, a kada je veza C–O prekinuta, pojavljuju se svojstva baze i nukleofilnog reagensa.

Puknućem O–H veze dolazi do oksidacijskih reakcija, a kod C–O veze do redukcijskih reakcija.

Dakle, hidroksi jedinjenja mogu proći kroz brojne reakcije, dajući različite klase jedinjenja. Zbog dostupnosti hidroksilnih spojeva, posebno alkohola, svaka od ovih reakcija je jedan od najboljih načina za dobivanje određenih organskih spojeva.

I. Acid-base

R.O. — + H + ↔ ROH ↔ R + + OH —

alkoholni jon

Svojstva kiselina u nizu se smanjuju, a osnovna svojstva se povećavaju:

HOH → R-CH 2 -OH → R 2 CH-OH → R 3 C-OH voda primarna sekundarna tercijarna

Svojstva kiselina

Sa aktivnim alkalnim metalima:

2C 2 H 5 OH + 2 Na → 2 C 2 H 5 Na+H2

natrijum etoksid

Alkoholi se podvrgavaju hidrolizi, što dokazuje da voda ima jača kiselinska svojstva.

C 2 H 5 ONa + H 2 O ↔ C 2 H 5 OH + NaOH

Osnovna svojstva

Sa halogenovodonična kiselina:

C 2 H 5 OH + HBr H2SO4( konc. ) ↔ C2H5Br+H2O

bromoetan

Lakoća reakcije ovisi o prirodi halogenovodonika i alkohola - povećanje reaktivnosti se javlja u sljedećim serijama:

HF< HCl < HBr < HI

primarni< вторичные < третичные

II. Oksidacija

1). U prisustvu oksidacionih sredstava [O] – K 2 Cr 2 O 7 iliKMnO 4 alkoholi se oksidiraju u karbonilna jedinjenja:

Primarni alkoholi, kada se oksidiraju, formiraju aldehide, koji se zatim lako oksidiraju u karboksilne kiseline.

Oksidacijom sekundarnih alkohola nastaju ketoni.

Tercijarni alkoholi su otporniji na oksidaciona sredstva. Oksidiraju samo u teškim uvjetima (kisela sredina, povišena temperatura), što dovodi do razaranja ugljičnog skeleta molekule i stvaranja mješavine proizvoda (karboksilne kiseline i ketoni manje molekulske težine).

U kiseloj sredini:

Za primarne i sekundarne monohidrične alkohole, kvalitativna reakcija je njihova interakcija sa kiselim rastvorom kalij-dihromata. Narandžasta boja hidratisanog Cr 2 O 7 2- jona nestaje i pojavljuje se zelenkasta boja karakteristična za Cr 3+ jon. Ova promjena boje omogućava otkrivanje čak i količine alkohola u tragovima.

CH 3 - OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → CO 2 + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

3CH 3 -CH 2 -OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 COH + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

U težim uslovima, oksidacija primarnih alkohola ide direktno do karboksilnih kiselina:

3CH 3 -CH 2 -OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 t → 3CH 3 COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O

Tercijarni alkoholi su otporni na oksidaciju u alkalnim i neutralnim sredinama. U teškim uvjetima (kada se zagrije, u kiseloj sredini), oksidiraju se cijepanjem C-C veza i stvaranjem ketona i karboksilnih kiselina.

U neutralnom okruženju:

CH 3 – OH + 2 KMnO 4 → K 2 CO 3 + 2 MnO 2 + 2 H 2 O, a preostali alkoholi u soli odgovarajućih karboksilnih kiselina.

2). Kvalitativna reakcija na primarne alkohole!

3). Sagorijevanje(sa povećanjem mase ugljikovodičnih radikala, plamen postaje sve dimljiviji)

C n H 2n+1 -OH + O 2 t→ CO 2 + H 2 O + Q

III.Reakcije eliminacije

1) Intramolekularni dehidracija

CH 3 -CH 2 -CH(OH)-CH 3 t>140,H2SO4( To ) → CH 3 -CH=CH-CH 3 + H 2 O

butanol-2 buten-2

dehidracija se javlja pretežno u pravcu I, tj. By Zajcevovo pravilo– sa formiranjem supstituisanijeg alkena. Zajcevovo pravilo : Vodik se uklanja iz najmanje hidrogeniranog atoma ugljika koji se nalazi pored ugljika koji nosi hidroksil.

2) Intermolekularna dehidracija

2C2H5OH t<140,H2SO4( To ) → WITH 2 H5-O-C2H5+H2O

eter

— pri prelasku sa primarnih na tercijarne alkohole, povećava se tendencija eliminacije vode i stvaranja alkena; smanjuje se sposobnost stvaranja etera.

3) Reakcija dehidrogenacije i dehidracije zasićenih monohidroksilnih alkohola – reakcija S.V. Lebedeva

2C2H5OH 425,ZnO,Al2O3→ CH 2 =CH-CH=CH 2 + H 2 + 2H 2 O

IV.Reakcije esterifikacije

Alkoholi reagiraju s mineralnim i organskim kiselinama, stvarajući estre. Reakcija je reverzibilna (obrnuti proces je hidroliza estera).

Alkoholi su topljivi u većini organskih rastvarača; prva tri najjednostavnija predstavnika - metanol, etanol i propanol, kao i tercijarni butanol (H 3 C) 3 COH - miješaju se s vodom u bilo kojem omjeru. Sa povećanjem broja C atoma u organskoj grupi, počinje djelovati hidrofobni (vodoodbojni) učinak, topljivost u vodi postaje ograničena, a kada R sadrži više od 9 atoma ugljika, praktički nestaje.

Zbog prisustva OH grupa, između molekula alkohola nastaju vodikove veze.

Rice. 5.

Kao rezultat toga, svi alkoholi imaju višu tačku ključanja od odgovarajućih ugljovodonika, npr. bp. etanol +78°C, i T. prokuhati. etan -88,63° C; T. kip. butanol i butan +117,4°C i -0,5°C.

Hemijska svojstva alkohola

Alkoholi imaju različite transformacije. Reakcije alkohola imaju neke opće principe: reaktivnost primarnih monohidričnih alkohola je veća od sekundarnih, zauzvrat, sekundarni alkoholi su kemijski aktivniji od tercijarnih. Za dihidrične alkohole, u slučaju kada se OH grupe nalaze na susjednim atomima ugljika, uočava se povećana (u odnosu na monohidrične alkohole) reaktivnost zbog međusobnog utjecaja ovih grupa. Za alkohole su moguće reakcije koje uključuju prekid i C-O i O-H veza.

1). Reakcije koje se odvijaju kroz O-H vezu.

U interakciji s aktivnim metalima (Na, K, Mg, Al), alkoholi pokazuju svojstva slabih kiselina i formiraju soli koje se nazivaju alkoholati ili alkoksidi:

2CH 3 OH + 2Na ® 2CH 3 OK + H 2

Alkoholati su hemijski nestabilni i, kada su izloženi vodi, hidroliziraju se u alkohol i metalni hidroksid:

C 2 H 5 OK + H 2 O ® C 2 H 5 OH + KOH

Ova reakcija pokazuje da su alkoholi slabije kiseline u odnosu na vodu (jaka kiselina istiskuje slabu); osim toga, u interakciji sa alkalnim rastvorima, alkoholi ne stvaraju alkoholate. Međutim, u polihidričnim alkoholima (u slučaju kada su OH grupe vezane za susjedne C atome), kiselost alkoholnih grupa je mnogo veća i oni mogu formirati alkoholate ne samo u interakciji s metalima, već i sa alkalijama:

HO-CH 2 -CH 2 -OH + 2NaOH ® NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O

Kada su HO grupe u polihidričnim alkoholima vezane za nesusedne C atome, svojstva alkohola su bliska monoatomskim, jer se ne javlja međusobni uticaj HO grupa.

U interakciji s mineralnim ili organskim kiselinama, alkoholi stvaraju estre - spojeve koji sadrže R-O-A fragment (A je kiselinski ostatak). Do stvaranja estera dolazi i pri interakciji alkohola sa anhidridima i kiselim hloridima karboksilnih kiselina (slika 6).

1. Sagorijevanje s oslobađanjem topline:

C 2 H 5 OH + 3O 2 2C 2 + 3H 2 O + a

• 2. Interakcija sa aktivnim metalima:
• 2C 2 H 5 OH+ Na 2C 2 H 5 O Na +H 2 - alkoholati
• 3. Interakcija sa vodonicima.

Ce CH 3 -Ce + H 2 O

H 2 SO 4 - hlorometan

4. Kada temperatura raste u prisustvu supstanci za prečišćavanje vode, maksimalni radni uslovi nisu

C 2 H 5 OH t>140 0 C C 2 H 4 +H 2 O - etilen

Reakcija u kojoj se voda eliminira naziva se reakcija detracije.

5. Međusobna interakcija za formiranje etera.

CH 3 -O - CH 3 - dimetil etar

Reaguje sa kiselinama i formira estre.

Rice. 6.

Pod dejstvom oksidacionih sredstava (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4), primarni alkoholi formiraju aldehide, a sekundarni alkoholi ketone (Sl. 7)

Rice. 7.

Redukcija alkohola dovodi do stvaranja ugljikovodika koji sadrže isti broj C atoma kao i molekula originalnog alkohola (slika 8).

Rice. 8.

2) Reakcije koje se odvijaju kroz C-O vezu

U prisustvu katalizatora ili jakih mineralnih kiselina dolazi do dehidracije alkohola (eliminacija vode), a reakcija se može odvijati u dva smjera:

• a) intermolekularna dehidracija koja uključuje dva molekula alkohola, u kojoj se prekidaju C-O veze u jednom od molekula, što rezultira stvaranjem etera - spojeva koji sadrže R-O-R fragment (slika 9A).
• b) intramolekularnom dehidracijom nastaju alkeni - ugljovodonici sa dvostrukom vezom. Često se oba procesa - formiranje etra i alkena - odvijaju paralelno (slika 9B).

U slučaju sekundarnih alkohola, prilikom formiranja alkena moguća su dva reakciona pravca, preovlađujući je onaj u kome se tokom procesa kondenzacije odvaja vodonik od najmanje hidrogenizovanog atoma ugljika (označeno brojem 3), tj. okružen sa manje atoma vodika (u poređenju sa atomom 1).

Riječ "alkohol" svima je poznata, ali ne znaju svi da na latinskom dolazi od riječi "Spirit" - "Spiritus". Ovo neobično i pomalo pretenciozno ime alkoholu su dali njegovi otkrivači, alhemičar Zhabir i Aleksandrijac Zosimus de Panopolis, koji je radio na dvoru egipatskog kalifa. Oni su prvi uspjeli izolirati alkohol iz vina pomoću aparata za destilaciju. Ovi drevni naučnici su čvrsto vjerovali da su uspjeli dobiti sam duh vina. Od tada, mnogi naučnici (prvo alhemičari, a zatim jednostavno hemičari) iz različitih istorijskih epoha proučavaju alkohol i njegova fizička i hemijska svojstva. Dakle, u naše vrijeme, alkoholi zauzimaju istaknuto i važno mjesto u organskoj hemiji, a naš današnji članak je o njima.

Alkoholi su važna organska jedinjenja koja sadrže kiseonik i koja sadrže hidroksilnu grupu OH. Također, svi alkoholi se dijele na monohidrične i polihidrične. Važnost alkohola u hemiji, i ne samo u njoj, jednostavno je ogromna, alkoholi se aktivno koriste u hemijskoj, kozmetičkoj i prehrambenoj industriji (da, i za stvaranje alkoholnih pića, ali ne samo za njih).

Istorija otkrića alkohola

Istorija alkohola seže u antičko doba, jer su prema arheološkim nalazima ljudi već pre 5000 godina znali da prave alkoholna pića: vino i pivo. Znali su to da urade, ali nisu u potpunosti razumjeli kakav je magični element u tim pićima koji ih čini opojnim. Međutim, radoznali umovi naučnika iz prošlosti su više puta pokušavali da izoluju ovu magičnu komponentu iz vina, koja je odgovorna za njegov sadržaj alkohola (ili jačinu, kako sada kažemo).

I ubrzo je otkriveno da se alkohol može izolovati postupkom tečne destilacije. Destilacija alkohola je hemijski proces u kojem se uklanjaju hlapljive komponente (pare), a iz fermentirane smjese se dobiva alkohol. Inače, sam proces destilacije prvi je opisao veliki naučnik i prirodni filozof Aristotel. U praksi su alhemičari Jabiru i Zosimus de Panopolis uspjeli da destilacijom dobiju alkohol; upravo su oni, kako smo pisali na početku, dali alkoholu ime - "spiritus vini" (duh od vina), koje je vremenom postalo jednostavno alkohol.

Alkemičari kasnijih vremena poboljšali su proces destilacije i proizvodnje alkohola, na primjer, francuski liječnik i alhemičar Arnaud de Villeguerre je 1334. godine razvio pogodnu tehnologiju za proizvodnju vinskog alkohola. A već od 1360. godine njegova su dostignuća usvojili italijanski i francuski manastiri, koji su počeli aktivno proizvoditi alkohol, koji su nazvali "Aqua vita" - "živa voda".

Godine 1386. „živa voda“ je prvi put došla u Rusiju (tačnije, Moskovija, kako se ta država tada zvala). Alkohol koji je genoveška ambasada donela kao poklon kraljevskom dvoru bio je veoma popularan među lokalnim bojarima (iako ne samo bojarima). A "živa voda" je kasnije postala osnova poznatog alkoholnog pića (koje, međutim, ne preporučujemo da pijete).

Ali vratimo se hemiji.

Klasifikacija alkohola

U stvari, postoji mnogo različitih vrsta alkohola koje kemičari dijele ovisno o:

Nomenklatura alkohola

Nomenklatura monohidričnih alkohola, kao i polihidričnih, zavisi od naziva okolnih radikala i strukture njihovih molekula. Na primjer:

Fizička svojstva alkohola

Alkohol niske molekularne težine je obično bezbojna tečnost oštrog i karakterističnog mirisa. Tačka ključanja alkohola je viša nego kod drugih organskih jedinjenja. To je zbog činjenice da molekuli alkohola imaju posebnu vrstu interakcije - veze. Evo kako izgledaju.

Hemijska svojstva alkohola

Zbog svoje strukture, alkoholi pokazuju amfoterna svojstva: bazična i kisela, o njima ćemo detaljnije govoriti u nastavku:

• Kisela svojstva alkohola očituju se u sposobnosti uklanjanja protona hidroksi grupe. Kako se dužina ugljičnog lanca povećava volumen njegovog radikala, tako i stepen grananja i prisustvo donora u molekulu, kiselost se smanjuje.
• Osnovna svojstva alkohola su suprotna njihovim kiselim svojstvima, jer se izražavaju u njihovoj sposobnosti, naprotiv, da vežu proton.

Alkoholi i glikoli imaju sposobnost da prolaze kroz hemijske reakcije supstitucije, eliminacije i oksidacije. Opišimo ih detaljnije:

Priprema alkohola

Monohidrični alkoholi se mogu dobiti iz alkena, estera, okso jedinjenja, karboksilnih kiselina i halogenih derivata.

Ali etanol alkohol, koji se može dobiti fermentacijom slatkih tvari, imat će ovakav izgled.

Polihidrični alkoholi nastaju od višebaznih kiselina, estera, alkena i okso jedinjenja.

A da biste dobili glicerin, možete koristiti hidrolizu u kiseloj sredini triacilglicerola - glavne komponente lipidne frakcije masti i biljnih ulja.

Upotreba alkohola

Osim alkoholnih pića različite jačine, alkoholi se koriste u kozmetologiji za izradu raznih kozmetičkih proizvoda (npr. kolonjske vode), a naravno i u medicini, kako u stvaranju raznih lijekova, etera, tako i u kućnoj upotrebi, alkohol može služe kao dezinfekciono sredstvo.

Alkoholi, video

I na kraju, edukativni video na temu našeg članka.

Etilni alkohol ili vinski alkohol je široko rasprostranjen predstavnik alkohola. Postoje mnoge poznate tvari koje sadrže kisik, zajedno s ugljikom i vodikom. Od jedinjenja koja sadrže kiseonik, prvenstveno me zanima klasa alkohola.

Etanol

Fizička svojstva alkohola . Etil alkohol C 2 H 6 O je bezbojna tečnost osebujnog mirisa, lakša od vode (specifične težine 0,8), ključa na temperaturi od 78°,3 i dobro rastvara mnoge neorganske i organske materije. Rektificirani alkohol sadrži 96% etil alkohola i 4% vode.

Struktura molekula alkohola .Prema valentnosti elemenata, formula C 2 H 6 O odgovara dvije strukture:

Da bismo riješili pitanje koja od formula zapravo odgovara alkoholu, okrenimo se iskustvu.

Stavite komadić natrijuma u epruvetu sa alkoholom. Reakcija će odmah početi, praćena oslobađanjem plina. Nije teško ustanoviti da je ovaj gas vodonik.

Sada postavimo eksperiment tako da možemo odrediti koliko se atoma vodika oslobađa tokom reakcije iz svakog molekula alkohola. Da biste to učinili, dodajte određenu količinu alkohola, na primjer 0,1 gram molekula (4,6 grama), kap po kap iz lijevka u tikvicu s malim komadićima natrijuma (slika 1). Vodik oslobođen iz alkohola istiskuje vodu iz dvogrle tikvice u mjerni cilindar. Volumen istisnute vode u cilindru odgovara zapremini oslobođenog vodonika.

Fig.1. Kvantitativno iskustvo u proizvodnji vodonika iz etil alkohola.

Pošto je za eksperiment uzeto 0,1 gram molekule alkohola, moguće je dobiti oko 1,12 vodonika (u normalnim uslovima) litara To znači da natrijum istiskuje 11,2 iz grama molekula alkohola litara, tj. pola grama molekula, drugim riječima 1 gram atoma vodika. Posljedično, natrijum istiskuje samo jedan atom vodonika iz svakog molekula alkohola.

Očigledno je da je u molekuli alkohola ovaj atom vodonika u posebnom položaju u odnosu na ostalih pet atoma vodika. Formula (1) ne objašnjava ovu činjenicu. Prema njemu, svi atomi vodika su jednako vezani za atome ugljika i, kao što znamo, nisu istisnuti metalnim natrijem (natrijum se skladišti u mješavini ugljovodonika - u kerozinu). Naprotiv, formula (2) odražava prisustvo jednog atoma koji se nalazi u posebnom položaju: povezan je s ugljikom preko atoma kisika. Možemo zaključiti da je ovaj atom vodika manje čvrsto vezan za atom kisika; ispostavilo se da je pokretljiviji i zamijenjen je natrijumom. Dakle, strukturna formula etil alkohola je:

Unatoč većoj pokretljivosti atoma vodika hidroksilne grupe u odnosu na druge atome vodika, etil alkohol nije elektrolit i ne disocira na ione u vodenoj otopini.

Da bi se naglasilo da molekula alkohola sadrži hidroksilnu grupu - OH, povezanu sa ugljikovodičnim radikalom, molekulska formula etil alkohola piše se na sljedeći način:

Hemijska svojstva alkohola . Videli smo iznad da etil alkohol reaguje sa natrijumom. Poznavajući strukturu alkohola, ovu reakciju možemo izraziti jednadžbom:

Produkt zamjene vodika u alkoholu natrijumom naziva se natrijum etoksid. Može se izolovati nakon reakcije (isparavanjem viška alkohola) kao čvrsta supstanca.

Kada se zapali na zraku, alkohol gori plavkastim, jedva primjetnim plamenom, oslobađajući mnogo topline:

Ako zagrejete etil alkohol sa halogenovodoničnom kiselinom, na primer sa HBr, u tikvici sa frižiderom (ili mešavinom NaBr i H 2 SO 4, koja daje bromovodonik tokom reakcije), tada će se oddestilisati uljana tečnost. - etil bromid C 2 H 5 Br:

Ova reakcija potvrđuje prisustvo hidroksilne grupe u molekulu alkohola.

Kada se zagrije s koncentriranom sumpornom kiselinom kao katalizatorom, alkohol lako dehidrira, odnosno odvaja vodu (prefiks "de" označava odvajanje nečega):

Ova reakcija se koristi za proizvodnju etilena u laboratoriji. Kada se alkohol zagrije slabije sa sumpornom kiselinom (ne više od 140°), svaki molekul vode se odvaja od dva molekula alkohola, što rezultira stvaranjem dietil etera - isparljive, zapaljive tekućine:

Dietil etar (ponekad se naziva i sumporni eter) koristi se kao rastvarač (čišćenje tkiva) i u medicini za anesteziju. On pripada klasi eteri - organske tvari čije se molekule sastoje od dva ugljikovodična radikala povezana preko atoma kisika: R - O - R1

Upotreba etil alkohola . Etilni alkohol je od velike praktične važnosti. Za proizvodnju sintetičke gume po metodi akademika S.V. Lebedeva troši se mnogo etilnog alkohola. Propuštanjem pare etil alkohola kroz poseban katalizator dobija se divinil:

koja se zatim može polimerizirati u gumu.

Alkohol se koristi za proizvodnju boja, dietil etera, raznih "voćnih esencija" i niza drugih organskih supstanci. Alkohol se kao rastvarač koristi za pravljenje parfema i mnogih lijekova. Različiti lakovi se pripremaju otapanjem smola u alkoholu. Visoka kalorijska vrijednost alkohola određuje njegovu upotrebu kao goriva (motorno gorivo = etanol).

Dobijanje etil alkohola . Svjetska proizvodnja alkohola mjeri se milionima tona godišnje.

Uobičajena metoda za proizvodnju alkohola je fermentacija slatkih tvari u prisustvu kvasca. Ovi niži biljni organizmi (gljive) proizvode posebne tvari - enzime, koji služe kao biološki katalizatori za reakciju fermentacije.

Sjemenke žitarica ili krtole krompira bogate škrobom uzimaju se kao polazni materijali u proizvodnji alkohola. Škrob se prvo pretvara u šećer pomoću slada koji sadrži enzim dijastazu, koji se zatim fermentira u alkohol.

Naučnici su naporno radili na zamjeni prehrambenih sirovina za proizvodnju alkohola jeftinijim neprehrambenim sirovinama. Ove pretrage su okrunjene uspjehom.

Nedavno, zbog činjenice da se prilikom pucanja ulja formira mnogo etilena, čelika

Reakciju hidratacije etilena (u prisustvu sumporne kiseline) proučavali su A. M. Butlerov i V. Goryainov (1873), koji su takođe predvideli njen industrijski značaj. Također je razvijena i uvedena u industriju metoda direktne hidratacije etilena propuštanjem u mješavini sa vodenom parom preko čvrstih katalizatora. Proizvodnja alkohola iz etilena je vrlo ekonomična, budući da je etilen dio krekirajućih plinova nafte i drugih industrijskih plinova i stoga je široko dostupna sirovina.

Druga metoda se zasniva na upotrebi acetilena kao početnog proizvoda. Acetilen se podvrgava hidrataciji prema Kučerovskoj reakciji, a nastali acetaldehid se katalitički reducira vodonikom u prisustvu nikla u etil alkohol. Cijeli proces hidratacije acetilena nakon čega slijedi redukcija vodonikom na nikalnom katalizatoru u etil alkohol može se prikazati dijagramom.

Homologne serije alkohola

Osim etilnog alkohola, poznati su i drugi alkoholi koji su mu slični po strukturi i svojstvima. Svi se oni mogu smatrati derivatima odgovarajućih zasićenih ugljikovodika, u čijim je molekulama jedan atom vodika zamijenjen hidroksilnom grupom:

Table

Ugljovodonici	Alkoholi	Tačka ključanja alkohola u ºC
Metan CH 4	Metil CH 3 OH	64,7
Etan C 2 H 6	Etil C 2 H 5 OH ili CH 3 - CH 2 - OH	78,3
Propan C 3 H 8	Propil C 4 H 7 OH ili CH 3 - CH 2 - CH 2 - OH	97,8
Butan C 4 H 10	Butil C 4 H 9 OH ili CH 3 - CH 2 - CH 2 - OH	117

Budući da su slični po hemijskim svojstvima i međusobno se razlikuju po sastavu molekula po grupi od CH 2 atoma, ovi alkoholi čine homologni niz. Upoređujući fizička svojstva alkohola, u ovoj seriji, kao i u nizu ugljikovodika, uočavamo prelazak kvantitativnih promjena u kvalitativne promjene. Opšta formula alkohola u ovoj seriji je R - OH (gdje je R ugljikovodični radikal).

Poznati su alkoholi čije molekule sadrže nekoliko hidroksilnih grupa, na primjer:

Grupe atoma koje određuju karakteristična hemijska svojstva jedinjenja, odnosno njihovu hemijsku funkciju, nazivaju se funkcionalne grupe.

Alkoholi su organske tvari čije molekule sadrže jednu ili više funkcionalnih hidroksilnih grupa povezanih s ugljikovodičnim radikalom .

Po svom sastavu, alkoholi se od odgovarajućih ugljikovodika razlikuju po broju ugljikovih atoma po prisutnosti kisika (na primjer, C 2 H 6 i C 2 H 6 O ili C 2 H 5 OH). Stoga se alkoholi mogu smatrati produktima djelomične oksidacije ugljikovodika.

Genetski odnos između ugljikovodika i alkohola

Prilično je teško direktno oksidirati ugljovodonike u alkohol. U praksi je to lakše učiniti putem halogenog derivata ugljovodonika. Na primjer, da biste dobili etil alkohol počevši od etana C 2 H 6, prvo možete dobiti etil bromid reakcijom:

a zatim pretvoriti etil bromid u alkohol zagrijavanjem s vodom u prisustvu lužine:

U tom slučaju je potrebna lužina koja neutralizira nastali bromovodonik i eliminira mogućnost njegove reakcije s alkoholom, tj. pomerite ovu reverzibilnu reakciju udesno.

Na sličan način, metil alkohol se može dobiti prema sljedećoj shemi:

Dakle, ugljovodonici, njihovi halogeni derivati ​​i alkoholi su u genetskoj vezi jedni s drugima (odnos po porijeklu).

Zajedno sa ugljovodonicima C A N V, koji sadrže dvije vrste atoma - C i H, poznata su organska jedinjenja tipa C koja sadrže kiseonik A N V O With. U Temi 2 ćemo pogledati jedinjenja koja sadrže kiseonik koji se razlikuju:
1) broj O atoma u molekulu (jedan, dva ili više);
2) višestrukost veze ugljenik–kiseonik (jednostruka C–O ili dvostruka C=O);
3) vrsta atoma povezanih sa kiseonikom (C–O–H i C–O–C).

Lekcija 16.
Monohidrični zasićeni alkoholi

Alkoholi su derivati ​​ugljovodonika sa opštom formulom ROH, gde je R ugljikovodični radikal. Formula alkohola se dobija iz formule odgovarajućeg alkana zamenom H atoma sa OH grupom: RH ROH.
Hemijska formula alkohola može se izvesti drugačije, uključujući atom kisika O između atoma
C–H molekula ugljovodonika:

RH ROH, CH 3 –H CH 3 –O–H.

Hidroksilna grupa OH je alkoholna funkcionalna grupa. Odnosno, OH grupa je karakteristika alkohola; ona određuje glavna fizička i hemijska svojstva ovih jedinjenja.

Opšta formula monohidričnih zasićenih alkohola je C n H 2 n+1OH.

Nazivi alkohola dobija se od naziva ugljovodonika sa istim brojem C atoma kao u alkoholu dodavanjem sufiksa - ol-. Na primjer:

Naziv alkohola kao derivata odgovarajućih alkana karakterističan je za jedinjenja sa linearnim lancem. Položaj OH grupe u njima je na vanjskom ili unutrašnjem atomu
C – označeno brojem iza imena:

Nazivi alkohola - derivati ​​razgranatih ugljovodonika - sastavljeni su na uobičajen način. Odaberite glavni ugljikov lanac, koji mora uključivati ​​C atom povezan s OH grupom. C atomi glavnog lanca su numerisani tako da ugljenik sa OH grupom dobije manji broj:

Naziv se sastavlja počevši od broja koji označava položaj supstituenta u glavnom ugljičnom lancu: “3-metil...” Zatim se glavni lanac naziva: “3-metilbutan...” Konačno, sufiks je dodano - ol-(naziv OH grupe) i broj označava atom ugljika za koji je vezana OH grupa: "3-metilbutanol-2."
Ako postoji nekoliko supstituenata u glavnom lancu, oni su navedeni uzastopno, označavajući poziciju svakog sa brojem. Ponavljajući supstituenti u nazivu pišu se pomoću prefiksa “di-”, “tri-”, “tetra-” itd. Na primjer:

Izomerizam alkohola. Izomeri alkohola imaju istu molekularnu formulu, ali drugačiji red povezivanja atoma u molekulima.
Dvije vrste izomerizma alkohola:
1) izomerija ugljeničnog skeleta;
2)izomerizam položaja hidroksilne grupe u molekulu.
Predstavimo izomere alkohola C 5 H 11 OH ova dva tipa u linearno-ugaonom zapisu:

Prema broju C atoma vezanih za ugljik alkohola (–C–OH), tj. susedni alkoholi se nazivaju primarni(jedan komšija C), sekundarno(dva C) i tercijarni(tri C-supstituenta na ugljiku –C–OH). Na primjer:

Zadatak. Sastavite jedan izomer alkohola sa molekulskom formulom C 6 H 13 OH sa glavnim karbonskim lancem:

a) C 6, b) C 5, V) C 4, G) C 3

i imenuj ih.

Rješenje

1) Zapisujemo glavne ugljikove lance sa datim brojem C atoma, ostavljajući prostor za H atome (kasnije ćemo ih naznačiti):

a) SíSíííS; b) SíSíS; c) S–S–S–S; d) S–S–S.

2) Proizvoljno biramo mjesto vezivanja OH grupe na glavni lanac i označavamo ugljikove supstituente na unutrašnjim C atomima:

U primjeru d) nije moguće postaviti tri CH 3 supstituenta na C-2 atom glavnog lanca. Alkohol C 6 H 13 OH nema izomere sa glavnim lancem od tri ugljenika.

3) Raspoređujemo atome H na ugljicima glavnog lanca izomera a)–c), vođeni valencijom ugljika C(IV), i imenujemo spojeve:

VJEŽBE.

1. Podvuci hemijske formule zasićenih monohidratnih alkohola:

CH 3 OH, C 2 H 5 OH, CH 2 = CH CH 2 OH, CH CH 2 OH, C 3 H 7 OH,

CH 3 CHO, C 6 H 5 CH 2 OH, C 4 H 9 OH, C 2 H 5 OC 2 H 5, HOCH 2 CH 2 OH.

2. Navedite sljedeće alkohole:

3. Napravite strukturne formule na osnovu naziva alkohola: a) heksanol-3;
b) 2-metilpentanol-2; c) n-oktanol; d) 1-fenilpropanol-1; e) 1-cikloheksiletanol.

4. Sastavite strukturne formule izomera alkohola sa opštom formulom C 6 H 13 OH :
a) primarni; b) sekundarni; c) tercijarni.Imenujte ove alkohole.

5. Koristeći linearno-ugaone (grafičke) formule jedinjenja, zapišite njihove strukturne formule i dajte imena supstancama:

Lekcija 17. Priprema alkohola

Niskomolekularni alkoholi - metanol CH 3 OH, etanol C 2 H 5 OH, propanol C 3 H 7 OH i izopropanol (CH 3) 2 CHOH - su bezbojne pokretne tečnosti sa specifičnim alkoholnim mirisom. Visoke tačke ključanja: 64,7 °C – CH 3 OH, 78 °C – C 2 H 5 OH, 97 °C – n-C 3 H 7 OH i 82 °C – (CH 3) 2 CHOH – nastaju zbog intermolekularnih vodoničnu vezu, koji postoji u alkoholima. Alkoholi C (1) – C (3) se miješaju sa vodom (otopljenim) u bilo kojem omjeru. Ovi alkoholi, posebno metanol i etanol, se najviše koriste u industriji.

1. Metanol sintetizirano iz vodenog plina:

2. Etanol dobiti hidratacija etilena(dodatkom vode u C 2 H 4):

3. Drugi način primanja etanol – fermentacija slatkih materija pod dejstvom enzima kvasca. Proces alkoholne fermentacije glukoze (grožđanog šećera) ima oblik:

4. Etanol dobiti od skroba, i od drveta(celuloza) hidrolizom na glukozu i naknadna fermentacija u alkohol:

5. Viši alkoholi dobiti iz halogeniranih ugljikovodika hidrolizom pod uticajem vodenih rastvora alkalija:

Zadatak.Kako dobiti 1-propanol iz propana?

Rješenje

Od pet gore predloženih metoda za proizvodnju alkohola, nijedna od njih ne razmatra proizvodnju alkohola iz alkana (propana, itd.). Stoga će sinteza 1-propanola iz propana uključivati ​​nekoliko faza. Prema metodi 2, alkoholi se dobijaju iz alkena, koji su zauzvrat dostupni dehidrogenacijom alkana. Dijagram procesa je sljedeći:

Druga shema za istu sintezu je jedan korak duža, ali je lakše implementirati u laboratoriju:

Dodavanje vode propenu u posljednjoj fazi odvija se po Markovnikovom pravilu i dovodi do sekundarnog alkohola - propanola-2. Zadatak zahtijeva da nabavite 1-propanol. Dakle, problem nije riješen, tražimo drugi način.
Metoda 5 sastoji se od hidrolize haloalkana. Neophodan međuprodukt za sintezu 1-propanola, 1-hloropropan, dobija se na sledeći način. Kloriranje propana daje mješavinu 1- i 2-monokloropropana:

1-hloropropan se izoluje iz ove mešavine (na primer, pomoću gasne hromatografije ili zbog različitih tačaka ključanja: za 1-hloropropan t kip = 47 °C, za 2-hloropropan t kip = 36 °C). Tretiranjem 1-kloropropana sa vodenim alkalnim KOH ili NaOH, sintetizira se ciljni propanol-1:

Imajte na umu da interakcija istih supstanci: CH 3 CH 2 CH 2 Cl i KOH - ovisno o rastvaraču (alkohol C 2 H 5 OH ili voda) dovodi do različitih proizvoda - propilena
(u alkoholu) ili propanolu-1 (u vodi).

VJEŽBE.

1. Navedite jednadžbe reakcije za industrijsku sintezu metanola iz vodenog plina i etanola hidratacijom etilena.

2. Primarni alkoholi RCH 2 OH pripremljen hidrolizom primarnih alkil halida RCH 2 Hal, a sekundarni alkoholi se sintetiziraju hidratacijom alkena. Dopuni jednadžbe reakcije:

3. Predložite metode za proizvodnju alkohola: a) butanol-1; b) butanol-2;
c) pentanol-3, počevši od alkena i alkil halogenida.

4. Tokom enzimske fermentacije šećera, uz etanol, u malim količinama nastaje mješavina primarnih alkohola C 3 – C 5 – fuzelno ulje. Glavna komponenta ove mješavine je izopentanol.(CH 3) 2 CHCH 2 CH 2 OH, manje komponente – n-C 3 H 7 OH, (CH 3) 2 CHCH 2 OH i CH 3 CH 2 CH(CH 3)CH 2 OH. Imenujte ove “fusel” alkoholi prema IUPAC nomenklaturi. Napišite jednadžbu za reakciju fermentacije glukoze C 6 H 12 O 6, u kojoj bi se sva četiri nečistoća alkohola dobila u molarnom odnosu 2:1:1:1, respektivno. Unesite gas CO 2 na desnu stranu jednačine u količini od 1/3 mola svih početnih atoma WITH , kao i potreban broj molekula H 2 O.

5. Navedite formule svih aromatičnih alkohola u sastavu C 8 H 10 O. (U aromatičnim alkoholima grupa HE uklonjen iz benzenskog prstena za jedan ili više atoma SA:
C 6 H 5 – (CH 2)n – ON.)

Odgovori na vježbe za temu 2

Lekcija 16

1. Podvučene su hemijske formule zasićenih monohidratnih alkohola:

CH 3 HE, WITH 2 N 5 HE, CH 2 = CHCH 2 OH, CHCH 2 OH, WITH 3 N 7 HE,

CH 3 CHO, C 6 H 5 CH 2 OH, WITH 4 N 9 HE, C 2 H 5 OS 2 H 5 , HOCH 2 CH 2 OH.

2. Nazivi alkohola po strukturnim formulama:

3. Strukturne formule po nazivima alkohola:

4. Izomeri i nazivi alkohola opšte formule C 6 H 13 OH:

5. Strukturne formule i nazivi sastavljeni iz grafičkih dijagrama povezivanja: