Alkohole monohydroksylowe Otrzymywanie alkoholi, Właściwości fizyczne, Właściwości chemiczne, Zastosowanie

Otrzymywanie alkoholi Katalityczne uwodnienie alkenów – w obecności H+ (H2SO4 lub H3PO4) w podwyższonej temp. i ciśnieniu, reakcja przebiega zgodnie z regułą Markownikowa: CH2 = CH2 + H – OH  CH3 – CH2 – OH Eten woda etanol CH2 = CH – CH3 + H – OH  CH3 – CH – CH3 | OH Propen woda propan-2-ol CH3 – CH = CH – CH2 – CH3 + H – OH  mogą powstać dwa różne alkohole II-rzędowe:  CH3 – CH(OH) – CH2 – CH2 – CH3 (pentan-2-ol)  CH3 – CH2 – CH(OH) – CH2 – CH3 (pentan-3-ol)

Otrzymywanie alkoholi cd Hydroliza monohalogenoalkanów CnH2n+1- X (halodgenków alkili) – reakcja halogenoalkanów z mocnymi zasadami w środowisku wodnym: CH3 – CH2 – Cl + Na – OH  NaCl + CH3 – CH2- OH Chloroetan etanol CH3 – CH– CH3 + K – OH  KCl + CH3 – CH – CH3 | | Cl OH 2-chloroprapan propan-2-ol

Otrzymywanie alkoholi cd Otrzymywanie metanolu z gazu syntetyzowego (w obecności katalizatora, podwyższonej temp. i ciśnienia): CO + 2H2  CH3 – OH Otrzymywanie etanolu dla celów konsumpcyjnych i farmaceutycznych – fermentacja alkoholowa cukrów przy udziale biokatalizatorów (zymazy): C6H12O6  2CH3 – CH2 – OH + 2CO2 Glukoza etanol C12H22O11 + H2O  4CH3 – CH2 – OH + 4CO2 Sacharoza etanol (C6H10O5)n + nH2O  2nCH3 – CH2 – OH + 2nCO2 Skrobia etanol

Właściwości fizyczne alkoholi O właściwościach fizycznych alkoholi decyduje szkielet węglowy oraz silnie spolaryzowana grypa hydroksylowa związana z szkieletem węglowym alkoholu, również wiązanie O z grupy –OH z atomem C grupy alkilowej jest spolaryzowane W budowie, alkohole przypominają budowę cząsteczki wody ( -H jest zastąpiony grupą alkilową –R) δ+H δ+H δ+H δ+CH3 δ+H δ+CH2 – CH3 2δ-O 2δ -O 2δ-O Woda Metanol Etanol

Właściwości fizyczne alkoholi cd Dipolowa (polarna) budowa wody i niższych alkoholi powodują, że wykazuje pewne właściwości są bardzo podobne: - ulegają asocjacji w wyniku powstawania wiązań wodorowych między cząsteczkami –powstają aglomeraty o dużej masie cząsteczkowej, mają wysokie temp. wrzenia (woda – 100oC, metanol – 65oC, etanol 78oC), -woda i alkohole mieszają się w dowolnych stosunkach wagowych i objętościowych, W trakcie mieszania występuje zjawisko kontrakcji – zmniejszenia objętości cieczy ( w przypadku etanolu ok. 3,7%), zjawisko to jest efektem powstawania krótszych wiązań wodorowych między cząsteczkami wody i alkoholu,, stąd efekt zmniejszenia objętości.

Właściwości fizyczne alkoholi cd Metanol Etanol Bezbarwna ciecz, o charakterystycznym zapachu i smaku, bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie, o gęstości mniejszej od gęstości wody, stężony powoduje koagulację białek, silna trucizna - dawka 15cm3 powoduje silne zatrucie, utratę wzroku, może być dawką śmiertelną. Bezbarwna ciecz, o charakterystycznym zapachu i smaku, bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie, o gęstości mniejszej od gęstości wody stężony powoduje koagulację białek, nadużywany powoduje uzależnienie, marskość wątroby, w dużych dawkach może być przyczyną śmierci Heptanol i wyższe alkohole Dekanol i wyższe alkohole Wraz ze wzrostem licz at. C w grupie alkilowej alkohole przechodzą do oleistych cieczy, wzrasta ich gęstość i temp. wrzenia, zmniejsza się ich rozpuszczalność w wodzie Ciała stałe, od 12 at. C w cząsteczce praktycznie nierozpuszczalne w wodzie Zmniejszają się rozpuszczalność jest wynikiem zmniejszania się oddziaływania grupy –OH, a wzrostem oddziaływania grupy alkilowej

Właściwości chemiczne alkoholi Wodne roztwory alkoholi wykazują odczyn obojętny, co świadczy że nie ulegają dysocjacji elektrolitycznej (jonowej) Reagują z aktywnymi metalami: litowcami i berylowcami ( Mg i Ca na gorąco), z wypieraniem wodoru z grupy hydroksylowej, czyli wykazują bardzo słabe właściwości kwasowe – powstają związki typu soli – alkoholany: 2CH3 – OH + 2Na  2CH3 – ONa + H2 (matanolan sodu) 2CH3 – CH2 – OH + Ca  (CH3 – CH2 – O)2Ca + H2 (etanolan wapnia). W powyższych reakcjach bierze udział z grupy - OH Wodne roztwory alkoholanów wykazują odczyn zasadowy, co świadczy, że ulegają hydrolizie anionowej: CH3 – ONa + H2O  CH3-OH + Na+ + OH- (CH3 – CH2-O)2Ca + 2H2O  CH3-CH2 – OH + 2Ca2+ + 2OH-

Właściwości chemiczne alkoholi cd Reakcje alkoholi z udziałem całej grupy –OH z gazowymi halogenowodorami: HCl(g), HBr(g), HI(g): CH3 – CH2 – OH + H-Cl(g)  CH3 – CH2 – Cl + H2O (chloroetan, gaz pali się zielonym płomieniem) CH3 – CH(OH) – CH3 + H-I(g)  CH3 – CHI – CH3 + H2O (2-jodopropan) Reakcje spalania: alkohole są związkami palnymi, opary alkoholi niższych z powietrzem tworzą mieszaninę wybuchową, etanol w powietrzu atmosferycznym pali się bladoniebieskim płomieniem, w zależności od dostępu tlenu spalenie może być: całkowite, półspalanie, niecałkowite. Katalityczne utlenienia: alkohole I-rzędowe utleniają się do aldehydów, natomiast alkohole II-rzędowe utleniaja się do ketonów

Właściwości chemiczne alkoholi cd Reakcja eliminacji (dehydratacji, odwodnienia) w podwyższonej temp. w obecności Al2O3, produktem są odpowiednie alkeny, reakcja przebiega zgodnie z regułą Zajcewa : CH2 – CH2  CH2 = CH2 + H2O (eten) | | H OH CH3 – CH – CH2  CH3 – CH = CH2 + H2O (propen) | | H OH

Właściwości chemiczne alkoholi cd Reakcje estryfikacji: alkohole ulegają estryfikacji z kwasami karboksylowymi (w obecności H+) -powstają estry kwasów organicznych oraz z kwasami nieorganicznymi (H3PO4, H2SO4, HNO3) powstają estry kwasów nieorganicznych CH3 – CH2 – OH + HO - C – CH3  CH3 – CH2 – O – C – CH3 + H2O || || O O etanol kwas etanowy (octowy) etanian (octan) etylu CH3 – OH + HO – NO2  CH3 – O – NO2 + H2O Metanol kwas azotowy(V) azotan(V) metylu CH3 – OH + HO – SO2 – OH + HO – CH3  CH3 – O - SO2 – O – CH3 + 2H2O Metanol kwas siarkowy(VI) metanol siarczan(VI) dimetylu

Zastosowanie alkoholi Etanol – produkcja substancji zapachowych (estrów), leków, produkcja kwasu octowego, produkcja napojów alkoholowych, stosowany jest jako rozpuszczalnik w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym, produkcja barwników, lakierów, jest środkiem konserwującym, paliwo w kuchenkach turystycznych. Metanol – produkcja aldehydu mrówkowego (metanalu), tworzyw sztucznych, włókien poliestrowych, leków, barwników, paliwo płynne, dodatek do benzyny. Wyższe alkohole (3 – 5 at. C) - stosowane są do produkcji rozpuszczalników, aldehydów, ketonów i estrów.