Спирты. Физические свойства

Спирты

Спиртами называются производные углеводородов, представляющие собой продукты замещения атома (атомов) водорода на гидроксильную группу – ОН. В зависимости от того, какое количество атомов водорода замещено, спирты бывают одноатомными и многоатомными.

Наибольшее значение имеют предельные одноатомные спирты, состав которых может быть выражен общей формулой — С_nH_2n+1ОН или R-OH.

Несколько первых членов гомологического ряда спиртов и их названия по радикально-функциональной, заместительной и рациональной номенклатурам приведены ниже:

CH₃OH метиловый метанол карбинол

спирт

C₂H₅OH этиловый этанол метилкарбинол

спирт

н-С₃Н₇ОН пропиловый пропан-1-ол этилкарбинол

спирт

н-С₄Н₉ОН бутиловый бутан-1-ол пропилкарбинол

спирт

н-С₅Н₁₁OН амиловый пентан-1-ол бутилкарбинол

спирт

По радикально-функциональной номенклатуре название спиртов образуется из названия радикалов и слова «спирт», выражающего функциональное название класса, например, этиловый спирт. Международная IUPAC- номенклатура: к тривиальному названию углеводорода, производным которого является спирт, добавляют окончание –ол (алканолы).

Изомерия предельных одноатомных спиртов обусловлена строением углеродного скелета и положением ОН- группы. Метиловый и этиловый спирты не имеют изомеров.

Физические свойства

Газов в гомологическом ряду спиртов нет. Низшие спирты – подвижные жидкости, начиная с С₁₂Н₂₅ОН до С₂₀Н₄₁ОН – маслообразные, а с С₂₁Н₄₃ОН — твердые вещества. Т_кип их значительно выше, чем углеводородов с тем же числом С-атомов: Т_кип^СН3ОН = 65 °С, Т_кип ^С2Н5ОН= 78 °С (Т_кип^СН4= –164, 5 °С, Т_кип ^С2Н6= –88, 6 °С). Первичные спирты изостроения имеют более низкие температуры кипения, чем нормальные первичные спирты. Более высокие Т_кип спиртов обусловлены ассоциацией их молекул друг с другом за счет образования межмолекулярной водородной связи (см. лекция 2). Поэтому метанол – жидкость, а метан – газ. Чтобы разрушить водородные связи, надо затратить энергию, напр. нагреть. Спирты легче воды: их плотности меньше 1, 0 (плотность этанола 0, 8 г/см³). Метиловый, этиловый и пропиловый спирты смешиваются с водой во всех соотношениях. По мере увеличения и усложнения углеводородных радикалов растворимость спиртов уменьшается. Бутиловый спирт растворяется частично. Высшие спирты в воде не растворяются, т. е. выталкиваются из воды.

Химические свойства. Спирты реагируют со щелочными металлами (Na, K и т. д. ) с образованием алкоголятов:

2R—OH + 2Na ® 2R—ONa + H₂.

Реакция протекает не так бурно, как с водой. Причем с увеличением молярной массы спирта его активность в указанной реакции уменьшается.

Взаимодействие спиртов с кислотами называют реакцией этерификации. В результате этерификации образуются сложные эфиры:

Дегидратация спиртов под действием водоотнимающих средств (H₂SO₄):

- внутримолекулярная

- межмолекулярная

Видно, что результат реакции зависит от условий ее проведения.

Окисление спиртов кислородом воздуха возможно при высокой температуре с образованием СО₂ и Н₂О (процесс горения). Метанол и этанол горят почти бесцветным пламенем, высшие – более ярким коптящим. Это связано с увеличением относительного содержания углерода в молекуле.

Кислые растворы KMnO₄иK₂Cr₂O₇ окисляют первичные спирты до альдегидов. При этом малиновый раствор KMnO₄ обесцвечивается, а оранжевый раствор K₂Cr₂O₇становится зеленым [Cr₂(SO₄)₃].

Дальнейшее окисление альдегидов приводит к получению карбоновых кислот:

12 Следующая ⇒