Изомерия предельных одноатомных спиртов обусловлена изомерией углеродного скелета и изомерией положения ОН- группы. Метиловый и этиловый спирты не имеют изомеров. В зависимости от положения гидроксильной группы при первичном, вторичном или третичном углеродном атоме спирты могут быть первичными, вторичными, третичными:
R'
½
R—СН2—ОН R'—СН—ОН R"—C—OH
ç ½
R" R"'
Пропиловых спирта два: СН3—СН2—СН2—ОН СН3—СН—СН3
первичный вторичный ç
(изопропиловый) ОН
Для бутанола могут быть выведены 4 изомера (см. таблицу 1);
Число изомеров в ряду спиртов быстро растет: С5-восемь изомеров, С6- семнадцать, С10- пятьсот семь.
Физические свойства
Газов в гомологическом ряду нет. Это жидкости. Начиная с С12Н25ОН до С20Н41ОН – маслообразные и с С21Н43ОН — твердые вещества.
Ткип СН3ОН=65 °С, Ткип С2Н5ОН=78 °С, r(С2Н5ОН)=0,8 г/см3
Первичные спирты изостроения имеют более низкие температуры кипения, чем нормальные первичные спирты.
В спиртах имеет место ассоциация молекул друг с другом за счет образования водородной связи. [Длина водородной связи больше обычной связи –ОН, а прочность значительно меньше (раз в 10).] Поэтому метанол-жидкость, а метан-газ. Чтобы разрушить водородные связи, надо затратить энергию; это может быть осуществлено при нагревании спирта.
Спирты легче воды: их плотности меньше 1. Метиловый, этиловый и пропиловый спирты смешиваются с водой во всех соотношениях. По мере усложнения углеводородных радикалов растворимость спиртов резко падает. Бутиловый спирт растворяется частично. Высшие спирты в воде не растворяются, т.е. выталкиваются из воды.
Из сказанного можно сделать вывод, что растворимые спирты можно тушить разбавлением (до концентрации менее 25 %); не растворимые в воде спирты водой тушить не рекомендуется, т.к. при этом спирты всплывают на поверхность воды и процесс горения продолжается. Водные растворы содержащие 25 % спирта и более - являются ЛВЖ. Следует отметить, что разбавленные растворы спиртов относятся к категории трудно горючих веществ, т.е. склонны гореть в присутствии источника зажигания.
Химические свойства
1.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 при использовании воды. Причем с увеличением молярной массы спирта его активность в указанной реакции уменьшается. Первичные спирты значительно активнее в реакциях со щелочными металлами, чем изомерные им вторичные и, особенно, третичные.
Спирты в данной реакции проявляют свойства кислот, но они еще более слабые кислоты, чем вода: Кдис Н2О=10-16; Кдис CH3OH=10-17; Кдис C2H5OH = 10-18. Последнее объясняется влиянием радикала на алкильную группу (R- доноры).
Практически же спирты нейтральные вещества: они не показывают ни кислой, ни щелочной реакции на лакмус, не проводят электрического тока.
2. Замещение гидроксильной группы спиртов на галоген:
R—ОН + Н—X « R—X + H2O
галогено- галоген-
водород алкил
СН3—ОН + НВr ¾® СН3—Br + Н2О
Н2SO4
Где Н2SO4 водоотнимающее средство.
СН3—СН2—ОН + PCL5 ¾® CH3 – CH2 – CL + POCL3 + HCL
хлорокись фосфора
3СН3—СН2—ОН + PBr3 ¾® 3CH3 – CH2 – Br + P(OH)3
фосфорная кислота
3. Взаимодействие спиртов с кислотами называют реакцией этерификации. В результате ее образуются сложные эфиры:
R—OH + HO—C—R1 « R—O—C—R1 + H2O
II II
O О
Легче всего этерификации подвергаются первичные спирты, труднее – вторичные и наиболее трудно этерифицируются третичные спирты.
Дегидратация спиртов под действием водоотнимающих средств (H2SO4):
Внутримолекулярная: CH2 – H 160 °C CH2
½ ¾® II + H2O
CH2 – OH H2SO4 CH2
Видно, что результат реакции зависит от условий ее проведения.
Межмолекулярная: 130 °C
CH3 – CH2 – OH + HO – CH2 – CH3 ¾® CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3
H2SO4 Простой эфир
-H2O
В первом случае образующаяся вначале при смешивании H2SO4 (избыток) со спиртом алкилсерная кислота при нагревании разлагается, вновь выделяя серную кислоту и этиленовый углеводород.
Во втором случае образующаяся вначале алкилосерноя кислота реагирует со второй молекулой спирта с образованием молекулы простого эфира:
R – OH + HOSO3H ® R – OSO3H + H2O
алкилсерная кислота
t °,C
R–OSO3H + HO–R ¾® R–O–R + H2SO4
5. При высокой температуре кислород воздуха окисляет спирты с образованием СО2 или Н2О (процесс горения). Метанол и этанол горят почти несветящимся пламенем, высшие – более ярким коптящим. Это связано с увеличением относительного увеличением углерода в молекуле.
Растворы KMnO4 и K2Cr2O7 (кислые) окисляют спирты. Раствор KMnO4 обесцвечивается, раствор K2Cr2O7 становится зеленым [Cr2(SO4)3].
Перейти на страницу:
1 2 3 4 5 6 7 