Спирти
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
, див. також статтю Етиловий спирт, який часто називають просто спирт
Спирти - похідні вуглеводнів, у молекулах яких один або кілька атомів водню заміщені гідроксильними групами (OH). Гідроксильну групу зв'язану з sp3-гібридизованим атомом вуглецю (карбону) називають спиртовою.
Зміст |
[ред.] Історія спирту
Етиловий спирт, вірніше рослинний хмільний напій, що його містить, був відомий людству з глибокої давнини. Вважається, що не менш ніж за 8000 років до нашої ери люди виготовляли легкі спиртні напої з фруктів і меду [6].
Вперше спирт з вина отримали в 6-7 століттях арабські хіміки, а першу пляшку міцного алкоголю (прообразу сучасної горілки) виготовив перський алхімік Ар-Рази в 860 році.
У Європі етиловий спирт був отриманий із продуктів бродіння в 11-12 столітті, в Італії [7].
До Росії спирт вперше потрапив у 1386 році, коли генуезької посольство привезло його з собою під назвою «аква віта» і презентувала царського двору [8].
У 1660 році англійський хімік і богослов Роберт Бойль вперше отримав зневоднений етиловий спирт, а також відкрив його деякі фізичні і хімічні властивості, зокрема виявивши здатність етанолу виступати в якості високотемпературного пального для пальників [9]. Абсолютний (безводний) етиловий спирт був отриманий у 1796 році російським хіміком Т.Є. Ловіцем [7].
У 1842 році німецький хімік Я.Г. Шіль відкрив, що спирти утворюють Гомологічний ряд, відрізняючись на деяку постійну величину. Щоправда, він помилився, описавши її як C2H2. Через два роки, інший хімік Шарль Жерар встановив вірне гомологічної співвідношення CH2 і передбачив формулу і властивості невідомого в ті роки пропілового спирту [9].
У 1850 році англійський хімік Олександр Вільямсон, досліджуючи реакцію алкоголятів з етил йодидом, встановив, що етиловий спирт є похідним від води з одним зміщенням воднем, експериментально підтвердив формулу C2H5OH [10].
Вперше синтез етанолу дією сірчаної кислоти на етилен здійснив у 1854 році французький хімік Марселен Бертло [10].
Перше дослідження метилового спирту було зроблено в 1834 році французькими хіміками Жаном-Батистом Дюма і Еженом Пеліго; вони назвали його "метиловим або деревним спиртом", так як він був виявлений в продуктах сухої перегонки деревини [11]. Синтез метанолу з метилхлориду здійснив французький хімік Марселен Бертло в 1857 році [12]. Ним же, вперше був відкритий в 1855 році ізопропіловий спирт, снтезований дією на пропен водної сірчаної кислоти [13].
Вперше третинний спирт (трет-бутанол, 2-метил-пропан-2-ол) синтезував в 1863 році відомий російський вчений А.М. Бутлеров, поклавши початок цілої серії експериментів у цьому напрямку [10].
Представник двоатомних спиртів - етиленгліколь - вперше був синтезований французьким хіміком А. Вюрцом в 1856 році [9]. Триатомний спирт - гліцерин - був виявлений у природних жирах ще в 1783 році шведським хіміком Карлом Шеєле, однак його склад був відкритий тільки в 1836 році, а синтез здійснено з ацетону в 1873 році Шарлем Фрідель [14].
[ред.] Класифікація спиртів
Якщо до складу молекули спирту входить одна гідроксильна група, то такий спирт називають одноатомним, коли дві — двоатомним і т. д. Спирти, молекули яких містять дві і більше гідроксильних груп, називають багатоатомними. Якщо спирт походить від насиченого вуглеводню, то його називають насиченим, а коли від ненасиченого, то ненасиченим. В залежності від типу атома, до якого приєднана гідроксильна група спирти поділяють на первинні (), вторинні () та третинні.
Спирти, як і вуглеводні, утворюють гомологічні ряди. Кожний наступний член цього ряду відрізняється від попереднього на гомологічну різницю CH2.
Назви спиртів походять від назв вуглеводневих радикалів, що входять до складу молекули спиртів. Міжнародні їх назви утворюються з назв відповідних вуглеводів з додаванням закінчення ол. Наприклад, CH3—OH — метиловий спирт, або метанол; C2H5—OH — етиловий спирт, або етанол і т. д.
Загальна формула одноатомних насичених спиртів CnH2n+1OH або R—OH, де R — вуглеводневий радикал. В таблиці наведений гомологічний ряд насичених одноатомних спиртів.
Нижчі спирти при звичайній температурі являють собою леткі рідини, а вищі, починаючи з C15H31—OH, — тверді речовини. Нижчі спирти з водою зміщуються у всіх співвідношеннях. З підвищенням молекулярної маси розчинність спиртів зменшується. Усі спирти легші від води. В міру збільшення молекулярної маси температура кипіння спиртів підвищується.
| Вуглеводень, від якого походить спирт | Формула | Назва спирту | Формула |
|---|---|---|---|
| Метан | СН4 | Метиловий (метанол) | СН3—ОН |
| Етан | С2Н6 | Етиловий (етанол) | С2Н5—ОН |
| Пропан | С3Н8 | Пропіловий (пропанол) | С3Н7—ОН |
| Бутан | С4Н10 | Бутиловий (бутанол) | С4Н9—ОН |
| Пентан | С5Н12 | Аміловий (пентанол) | С5Н11—ОН |
| Гексан | С6Н14 | Гексиловий (гексанол) | С6Н13—ОН |
| Гептан | С7Н16 | Гептиловий (гептанол) | С7Н15—ОН |
| Октан | С8Н18 | Октиловий (октанол) | С8Н17—ОН |
| Нонан | С9Н20 | Ноніловий (нонінол) | С9Н19—ОН |
| Декан | С10Н22 | Дециловий (децинол) | С10Н21—ОН |
[ред.] Природні спирти
[ред.] Реакції спиртів
[ред.] Кислотно-основні властивості
Характерною хімічною властивістю спиртів є їх здатність взаємодіяти з лужними металами і заміщувати гідроксильні атоми водню атомами металу з утворенням речовин, які називають алкоголятами. Наприклад:
- 2C2H5—OH + 2Na -> C2H5—ONa + H2 ↑.
Інші атоми водню, що зв'язані безпосередньо з вуглецем, в реакцію не вступають. На прикладі цих реакцій ми вперше . зустрічаємось з явищем впливу одних атомів на інші в молекулі. Суть цього впливу розглянемо на прикладі молекули етилового спирту, електронну будову якої можна зобразити в такому вигляді:
Як видно з цієї формули, гідроксильний атом водню займає в молекулі особливе положення. На відміну від інших атомів водню, він не безпосередньо зв'язаний з атомом вуглецю, а через кисень. Атом кисню як більш активний елемент у більшій мірі, ніж вуглець, відтягує до себе спільну електронну пару. Внаслідок цього гідроксильний атом водню слабіше зв'язаний в молекулі, ніж інші атоми водню, і є більш «рухливим», тому порівняно легко витісняється металом. Реакції спиртів з металами в дечому нагадують реакції кислот з металами. В молекулах спиртів гідроксильні атоми водню значно тісніше зв'язані з киснем, ніж у молекулах кислот. Тому спирти на відміну від кислот не дисоціюють і іонів водню не утворюють.
У спиртах можуть заміщатися не лише гідроксильні атоми водню, а і вся гідроксильна група. Наприклад, при нагріванні етилового спирту з бромоводнем утворюється етилбромід:
[ред.] Дегідратація
Для спиртів характерним є також реакції дегідратації (відщеплення води). Так, при нагріванні вище 160°С етилового спирту з надлишком концентрованої сульфатної кислоти як водовіднімаючого засобу від одної молекули спирту відщеплюється одна молекула води і етиловий спирт перетворюється в етилен:
При слабішому нагріванні (близько 140°С) суміші етилового спирту з сульфатною кислотою при надлишку спирту молекула води відщеплюється не від однієї, а від двох молекул спирту, внаслідок чого утворюється не етилен, а діетиловий ефір:
[ред.] Естерифікація
Крім того, для спиртів характерні також реакції взаємодії з кислотами, внаслідок чого утворюються складні ефіри. При цьому за рахунок гідроксильної групи кислоти і гідроксильного атома водню спирту утворюється молекула води, а за рахунок залишків молекул кислоти і спирту — молекули складного ефіру. Наприклад, при легкому нагріванні (не вище 100°С) етилового спирту з сульфатною кислотою утворюється сульфатноетиловий ефір або діетилсульфат:
Аміловий спирт C5H11OH — одноатомний насичений спирт.
[ред.] Реакції окислення
C2H5OH + O2 - CO2 + H2O
[ред.] Перегрупування
[ред.] Фізичні властивості
Прості аліфатичні спирти - безбарвні рідини.
Запах: Метанол, етанол та н-пропанол мають "класичний" запах спирту. Запах бутанол зумовлює запах самогону. Аміловий та вищі спирти мають набагато сильніший, дещо солодкуватий запах, що найсильніший в октанолу.
| Назва | Інші назви | Формула | Температура кипіння, °С | Температура плавлення, °С | Густина, г/см3 при 20°С |
|---|---|---|---|---|---|
| Метиловий спирт | Метанол | CH3OH | 64,7 | -97,78 | 0,791 |
| Етиловий спирт | Етанол | C2H5OH | 78,3 | -114,65 | 0,790 |
| н-Пропіловий спирт | Пронанол-1 | C3H7OH | 97,2 | -124,10 | 0,804 |
| Ізопропіловый спирт | Пронанол-2, ізопропанол | CH3CH(CH3)OH | 82,5 | -87,95 | 0,786 |
| н-Бутиловий спирт | Бутанол-1 | C4H9OH | 117,8 | -88,64 | 0,808 |
| Ізобутиловий спирт | 2-Метил-пропанол-1 | (СН3)2СНСН2ОН | 108,0 | -101,97 | 0,802 |
| втор-Бутиловый спирт | Бутанол-2 | СН3СН2СН(ОН)СН3 | 99,5 | -114,70 | 0,806 |
| трет-Бутиловий спирт | 2-Метил-пропанол-2 | СН3СН2СН(ОН)СН3 | 82,9 | 25,82 | 0,765(40°C) |
| н-Аміловий спирт | Пентанол-1 | C5H11OH | 138,0 | -77,59 | 0,813 |
| н-Гексиловый спирт | Гексанол-1 | C6H13OH | 157,1 | -47,40 | 0,822 |
| н-Гептиловый спирт | Гекптанол-1 | C7H15OH | 176,3 | -32,80 | 0,824 |
| н-Октиловий спирт | Октанол-1 | C8H17OH | 195,1 | -16,30 | 0,823 |
[ред.] Джерела
- Ф. А. Деркач "Хімія" Л. 1968
