Физические и химические свойства одноатомных спиртов

Физические и химические свойства одноатомных спиртов отличаются от ранее рассмотренных органических соединений в связи с наличием гидроксильной группы в молекуле спирта.

Физические свойства одноатомных спиртов

Спирты с числом углеродных атомов С1 — С15 представляют собой жидкости, более С15 – твердые вещества. Имеют резкий запах. Первый член ряда – метанол очень токсичен (смертельная доза для человека — 30 г).

Температура кипения. Размер молекулы спирта определяет его температуры кипения и плавления. Обычно, чем больше размер спирта, тем выше температура кипения. Это связано с тем, что с увеличением размера молекул спирта растет сила Ван-дер-Ваальса между ними. Изменение температур кипения спиртов в гомологическом ряду составляет ~ 20°С.

Спирты и все органические гидроксилсодержащие соединения способны образовывать водородную связь и объединяться в ассоциаты: водородные связи в спирте

Поэтому точки их кипения выше, чем у их исходных молекул. Причем, чем меньше алкильных групп окружают гидроксильную группу, тем легче протекает ассоциация и тем выше температура кипения вещества. Поэтому, Ткип спиртов нормального строения выше, чем у их разветвленных изомеров.

Изменение температур кипения одноатомных спиртов нормального строения отражены на рисунке ниже:

температуры кипения одноатомных спиртов

Воспламеняемость спиртов уменьшается с увеличением размера и массы молекул. При сгорании ковалентные связи молекул разрушаются, поэтому по мере того как размер и масса молекул увеличиваются, возрастает число ковалентных связей, которые нужно разрушить. Следовательно, для разрыва связей требуется больше энергии, поэтому воспламеняемость спиртов уменьшается с увеличением размера и массы молекул.

Растворимость в воде и органических растворителях. Спирты растворимы в воде. Это связано с наличием гидроксильной группы в молекуле спирта, которая способна образовывать водородные связи с молекулами воды. По мере увеличения длины углеводородной цепи спирта растворимость в воде снижается – проявляется так называемый гидрофобный эффект. Так, метиловый, этиловый и пропиловые спирты смешиваются с водой в любых соотношениях, бутанол растворяется в воде лишь на 10 %, а спирты, содержащие более 9 углеродных атомов в воде нерастворимы.

Спирты хорошо растворимы во многих органических растворителях.

Химические свойства одноатомных спиртов

Спирты проявляют амфотерные свойства – являются и слабыми основаниями и слабыми кислотами, даже слабее, чем вода  (Кд(вода) = 10-16; Кд(метанол) = 10-17; Кд(этанол) = 10-18).

Кислотные свойства спиртов уменьшается в ряду: Первичные > Вторичные > Третичные

1) Взаимодействие с щелочными металлами (образование алкоголятов). Подобно воде, спирты взаимодействуют с щелочными металлами, образуя алкоголяты (по другому их называют алкоксиды). Под действием воды алкоголяты гидролизуются с образованием спирта и основания: взаимодействие спирта с натрием

Спирты не реагируют с водными растворами щелочей, однако взаимодействуют с их спиртовыми растворами, образуя также алкоголяты: взаимодействие спирта с щелочью(спирт)

Алкоголяты щелочных металлов имеют сильно полярную связь О – Ме и диссоциируют в спиртовом растворе на алкоксид – анионы и катионы металла, например, метилат (метоксид) натрия диссоциирует на метоксид – анион и катион натрия:

СH3ONa → СH3O + Na+

2) Взаимодействие с минеральными и органическими кислотами (образование сложных эфиров). Такие реакции называются реакциями этерификации: взаимодействие спирта с минеральными кислотами3) Взаимодействие с хлористым тионилом ведет к образованию галогеналкановвзаимодействие спирта с хлористым тионилом

4) Взаимодействие с хлорангидридами минеральных (неорганических) и органических кислот (образование сложных эфиров). Реакции с первичными спиртамивзаимодействие первичного спирта с ангидридами

При действии на первичные спирты PBr3 и PI3 может происходить обмен гидроксила на галоид: взаимодействие первичного спирта с ангидридами1

Реакции со вторичными и третичными спиртами сопровождаются в основном обменом гидроксила на галоид:

5) Внутримолекулярная дегидратация спиртов (образование алкенов) протекает при нагревании с кислотами или при пропускании спирта над окисью алюминия при ~375°С: внутримолекулярная дегидратация спиртов

Наиболее легко вода отщепляется от третичных спиртов.

6) Межмолекулярная дегидратация спиртов (образование простых эфиров) происходит при слабом нагревании с кислотами или другими водоотнимающими веществами:

межмолекулярная дегидратация спиртов

Простые эфиры можно получить, используя синтез Вильямсона: 

синтез Вильямсона

7) Взаимодействие одноатомных спиртов с бихроматом или перманганатом калия приводит к их окислению. При окислении первичного спирта образуется альдегид, вторичного – кетон. При дальнейшем окислении альдегида можно получить карбоновую кислоту: окисление спиртов

Как и другие органические соединения спирты горят с образованием углекислого газа и воды.

 

Таковы основные физические и химические свойства одноатомных спиртов, а в предыдущем разделе рассмотрены Способы их получения и отрасли применения