Название спиртов
|
Формула
|
Температура
кипения (t)
|
Метиловый (метанол)
Этиловый (этанол)
Пропиловый (пропанол-1)
Бутиловый (бутанол-1)
Аниловый (пентанол-1)
Гексиловый (гексанол-1)
Гептиловый (гептанол-1)
С2Н5ОН
С3Н7ОН
С4Н9ОН
С5Н11ОН
С6Н13ОН
С7Н15ОН
|
64,7
78,3
97,2
117,7
137,8
157,2
176,3
|
Согласно систематической номеклатуре названия спиртов ,
производится от названий спиртов , соответствующих углеводородов с
добавлением суфикса -0^ ; цифрой указывают атом углерода при
котором находится гидроксильная группа . Нумерацию углеродных
атомов начинают с того конца , к которому ближе функциональная
группа .
Изомерия спиртов обуславливается как изомерией углеводородного
скелета , так и положением гидроксильной группы .
Химические свойства .
Спирты горят при поджигании , выделяет
кислоту , например:
С2Н5ОН+3О2 -2СО+3Н2О+137
однако при горении у них наблюдаются и различия . Нальём по
одному миллилитру разных спиртов в форфоровые чашки и подожжём жидкости
. Заметим , что спирты –первые члены ряда –
легко воспламеняются синеватым почти не светящимся пламенем , и
после сгорания их остаётся чёрный налёт .
Взаимодействие этилого спирта с натрием .
2С2Н5ОН+2Na
–2C2Н5Оna+H2
Продукт
замещения водорода в э.с. называется этилатом натрия , он может быть
выделен после реакции в твёрдом виде. Также реагируют
со
щелочными металлами другие растворимые спирты образуя
соответствующие
алкоголиенты .
Однако
спирты к классу кислот не относятся , так как степень дисоциации их
крайне незначительна , даже меньше чем у воды , их
растворы
неизменяют окраску индикаторов .
Положение
степени дисоциации спиртов по сравнению с водой можно
обьяснить
влиянием углеводородного радикала : смещение радикалом
электронной
плотности связи . 6 –0 в сторону атома кислород ведёт
к
увиличению на последнем частичного отрицательного заряда вседствии чего
он прочнее удерживает атом водорода .
Можно
повысить стпень , если в молекулу ввести заместитель
притягивающий
к себе электроны химической связи . Так , степнь
дисоциации
если 2 –хлорэтанола ClCu2 –CH2OH
возрастает в несколько
раз по сравнению с этанолом (этиловым спиртом) .
У спиртов может вступать не только гидроксильный атом водорода ,
но и вся гидроксильная группа . Если в колбе с присоеденённым
к ней холодильником нагревать этиловый спирт с галогеноводородной
кислотой , например с бромоводородной (для образования
бромоводорода берут смесь бромида калия или бромида натрия с
серной кислотой) , то через некоторое время можно заметить , что
в
пробирке под слоем воды собирается тяжёлая жидкость–броэтан .
С2Н5ОН+НBr–С2Н5Br+H2O
Эта реакция тоже идёт с ионым расщиплением ковалентной
связи С-О
Она напоминает нам реакцию оснований и этилового спирта ,
образуется бромистан .
При нагревании с концентрированной кислотой в качестве католизатора
спирты легко дигидратируются , т.е. отщепляет воду . Из этилового
спирта при этом образуется этилен .
Н Н
Н –С –С –Н –СН2=СН2+Н2О
Н ОН
Дигидрация последующих ломологов
приводит к получению других
непредельных углеводородов .
Н Н Н
Н –С –С –С –Н СН3
–СН =СН2+Н2О
Н Н ОН
При несколько иных условиях дигидрация спиртов может ,
происходить с отщиплением молекулы воды не от каждой молекулы
спирта , а от двух молекул . Так , при более слабом нагревания
этилового спирта с серной кислотой (не выше +140 С и при избытке
спирта) диэтиловый эфир .
С2Н5ОН+ОНС2Н5
–С2Н5 –О –С 2Н5+Н2О
Диэтиловый эфир –летучая , легко воспламеняющаяся жидкость ,
применяют в медицине в качестве наркоза . Он относится к классу
простых эфиров–органических веществ , молекулы которых состоят из
двух углеводородных радикалов , соединёных посредственно атома
кислорода .
С диэтиловым эфиром мы встречались когда выяснили строение
этилового спирта . Из двух возможных структур отвечающих формуле
С2Н6О , мы выбрали одну позволяющую понять
свойства спирта . Другая не принетая нами формула хотя она также
отвечает правилом
важности , выражает стрение диментилового эфира . Имея одну и
эту же молекулярную формулу , эти вещества , следовательно , являются
изомерами , принадлежат к различным классам органических соединений .
Физические свойства.
Вы , несомненно обратили внимание , что , в отличие от ранее
рассматривавшихся предельных и непредельных углеводородов , в данном
гамологическом ряду ней газообразных веществ , уже первый член ряда
–метиловый спирт –жидкость. Как обьяснить такое повышение
температуры кипения веществ . Может тем , что при вступлении атома
кислорода в молекулу сильно возрастёт молекулярная масса
вещества
Но у метилового спирта молекулярная масса –32 , у пропана –44 ,
однако и он представляет собой газообразное вещество . Тогда что же
удерживает молекулы метилового спирта , сами по себе довольно
лёгкие , в жидком состоянии ?
В молекулах спирта , как мы выяснили , углеводородный радикал и
атом кислорода не на одной прямой , а под некоторым углом друг к
другу . У атома О2 имеются ещё свободные электронные пары .
Поэтому он может взаимодействовать с атомом водорода другой молекуы ,
имеющий некоторый положительный заряд в результате
смещения электронов к атому кислороду (рис.3 а) . Так между
атомами возникает водородная связь , которая обозначается в формулах
точками :
Прочность водородной связи значительно меньше обычной
ковалентной связи (примерно в десять раз) . За счёт водородных связей
молекулы спирта оказываются ассоциированными , как бы прилипли друг к
другу . Поэтому на разрыв этих связей необходимо затратить
дополнительную энергию , чтобы молекулы стали свободными и вещество
преобрело летучесть . Это и является причиной более высокой температуры
кипения всех спиртов по сравнению с соответствующими углеводородами .
Теперь можно понять почему вода при такой небольшой молекулярной
массе имеет необычно высокую температу кипения (рис.35) .
Водородные связи могут установливаться и между молекулами спирта
и воды (рис.31в) . Именно этим обьясняется растворимость спиртов
в отличие от углеводородов , которые из-за малой полярности связей
С–Н не образуют с водой водородных связей и поэтому не
растворяется в ней . норастворимость спиртов в воде (вспомним , что
члены гамологических рядов при сходстве свойств имеют индивидуальные
различия) . Если в равные обьёмом воды в стаканчиках
мы прильём по одинаковому обьёму (например 5мл.) , метилового ,
пропилового, этилового, бутилового и аминового спиртов и перемешаем
жидкости , то заметим , что первые три спирта расворяются
полностью
а бутиловый и особенно аминовый спирты в меньшей степени .
Понижение растворимости можно обьяснить тем , что , чем больше
углеводородный радикал в молекуле спирта , тем труднее гидроксильной
группе удержать такую молекулу в растворе за счёт образования
водородных связей (углеводороды в воде не растворимы)
Применение и получение спиртов .
Получение .
До начала 30-х годов 20 века его получали исключительно
сбраживанием пищ углеводсодержащего сырья , и при обработки зерна
(рожь , ячмень , кукуруза , овёс , просо) . В 30-е по 50-е годы
было разработанно несколько способов синтеза Э.С. из химического сырья
например : лидрирования ацентальдецида и д.р. . Оси современных
способов –односейадистная (прямая) гидраитация . Этилена
(CU2=CU2+H2O –C2H5OH) , осуществляется на фосфорно-кислотном
католизаторе при 280-300 С и
7,2-8,3 Мн/м (72-83 кг/см ). Так , в США
в
1976 г. было выработано около 800 тыс. тонн этонола , в т.ч. 550 тыс.
тонн прямой гидротацией (остальное сбраживание пищевого сырья) . В
других странах (СССР , Франция и др.) Э.С. получают также
двухстадийной (сернокислотной гидраитацией этилена при :
75-80
С и 2,48 Мн/м/24,8 нес/м ) этилен взаимодействует с
концетрированой
серной кислотой с образованием смеси моно и
диэнтилеульфатов
[С2Н5OSO2ОН
и (С2Н5О)2SO2] , которые затем
гидрилизуясь
при 100 С и 0,3-0,4 Мн/м дают Э.С. и Н2SO4 .
В ряде стран Э.С. получают также сбраживанием продуктов
гидролиза растительных материалов . Очистку технических Э.С.
проводят различными способами . Пищевой спирт-сырец , обычно
освобождают от примесей (сивушные масла и др.) рекитификацией .
Слинтентичиский Э.С. очищают от этилового эфира , ацетальдегида
и др. рекитификаций в присутствии щёлочи и гидрированием в паровой
фазе на никелевых католизаторах при 105 С и 0,52 Мн/м (5,2
кгс/см)
Спирт –рекитификат представляет собой асеотропную смесь Э.С. с
Водой (95,57% спирта t кипения 78,15 С . ) . Для многих целей
требуется обезвоженый , Т.Н. абсолютный , Э.С. Последний в промышленности
готовят , воду в виде стройной азеотропной смеси вода-спирит-бензол
(специальная добавка) , а в лабороторных условиях-
химическом связыванием воды различными реагентами , окисью кальция
, металлическим кальцием или магнием Э.С. , предназначеный для
технических и бытовых целей , иногда денантурируют .
Применение .
На многих производствах спирты применяются в качестве
растворителей . В химической промышленности они используются для
различных синтезов . Метиловый спирт в больших количествах идёт
на получение формальдегида , используемого в производстве пластмасс
уксусной кислоты и других органических веществ . В настоящее время
разрабатывается много новых технологических процессов на основе
использования метилового спирта как исходного продукта , поэтому
значение его в промышленном производстве нужных народному хозяйству ,
веществ и материалов будет всё более возрастать .
Перспективным считается использование метилового спирта в качестве
моторного топлива т.к. добавка его к бензину повышает
актановое число горючей смеси и снижает образование вредных веществ в
выхлопных газах .
Этиловый спирт в больших количествах идёт на производство
синтетического каучука . Окислением спирта получают пищевую уксусную
кислоту . Путём его дигидратации готовят диэтиловый (медицинский) эфир ,
с взаимодействием с хлороводородом получают хлорэтан , для местной
анестозии. Спирт применяется при изготовлении
многих лекарств . В парфюмерии он идёт на изготовление духов и
адеколонов .
Охрана окружающей среды .
Спирты оказывают негативное воздействие на организм . Особенно
ядовит метиловый спирт . Самое незначительное количество его при
приёме внутрь разрушает зрительный нерв и вызывает необратимую
слепоту . 5-10 мл спирта вызывает сильное отравление организма ,
а 30 мл могут привести к смертельному исходу . Этиловый спирт-наркотик ,
при приёме внутрь он вследствие высокой растворимости быстро всасывает в
кровь и сильно действует на организм . Под влиянием спиртного у человека
ослабляется внимание затормаживается
реакция нарушается корреляция движения , появляется развязанность,
грубость в поведении и т.д. , всё это делает его неприятным в
обществе . Но вследствии употребления алкоголя ещё более опасны , т.к. у
пьющего человека появляется привыкание , погубное пристрастие
к нему и в конце в концов он тяжело заболевает алкоголизмом .
Спирт поражает слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта , что
ведёт к возникновению гастрита язвенной болезни желудка ,
двенадцатой кишки . Печень , где должно происходить разрушение спирта ,
не справляясь с нагрузкой , начинает перерождаться в результате возможен
цирроз . Проникая в головной мозг спирт отравляюще действует на
нервные клетки , что проявляется в нарушении сознания , речи , умственных
способностей , в появлении , тяжёлых психических растройств и ведёт к
деградации личности . Особенно опасен алкоголь для молодых людей , так
как в растущем организме интенсивно протекают процессы обмена веществ
и они особенно чувствительны к алкоголическому воздействию . Поэтому у
молодых быстрея , чем у взрослых , может появиться заболевание –
алкоголизм .
Все виды спиртного должны быть полностью
исключены из жизни молодёжи !!!