Спирты
глеводородного
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
.
Слинтент
| | скачать работу |
Спирты |