Спирты

 

 

 

Школа-гимназия№11

 

 

 

 

 

 

 

                      

 

 

                

 

              На тему: «Спирты»

 

 

                                

 

                                                     Выполнил: Демьяненко Е.

                                                   

 

 

 

 

 

                                                    Г.Каракол

 

 

1.Стрение этилого спирта.

 

Этиловый  спирт  С8Н6О-бесцветная  жидкость  со своеобразным  за-

коном, легче  воды  Р=0,8г/см , кипит  при  t-78,3 С, хорошо  раство-

ряется  в  воде  и  сам  является  растворителем  многих  неорганиче-

ских  и органических  веществ. Зная  молекулярную формулу спирта

и  валентность  элементов , попытаемся  изобразить  его  строение.

Напишем  две структурные формулы.

 

     Н     Н                                                             Н Н

                                                                      

Н-С-О-С-Н  (1)                                               Н-С-С-О-Н 

                                          

     Н     Н                                                             Н Н

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

 

Сопоставляя  формулы ,мы  замечаем , что если  справедлива  первая  из  них , то  в молекуле  спирта  все атомы водорода

соединены  с молекулами  углерода , и можно предполагать,

что  они  одинаковы  по  свойствам . Если  же  истинна  вторая 

формула , то  один  атом  водорода  в  молекуле  соединён  с атомом

углерода  через кислород  и он , по-всевидимому , будет отличаться

от  других  водородных  атомов . Оказывается , можно  проверить

опытом, одинаковы  или  различны  по свойствам  атомы  в спирте.

           Поместим  в  пробирку  со  спиртом (не  содержащий  воды)

кусочек  натрия . Начинается  реакция , сопровождающаяся выделением  газа . Нетрудно  установить , что  это  водород . При

помощи  другого , более  сложного  опыта  можно  определить ,

сколько  атомов  водорода  выделяется  при  реакции  из  каждой

молекулы  спирта . В  колбу  с  мелкими  кусочками  натрия  (рис.1)

приливается по каплям из воронки определённое  количество спирта

Выделяющийся  из  спирта  водород  вытесняет  воду  из  двугорлой

склянки  в  цилиндр . Обьём  вытесненной  воды  в  цилиндре

соответствует  обьёму  выделившегося  водорода .Опыт  показывает,

что  из  0,1 моль  спирта  удаётся  получить  1,12л. водорода . Это

означает , что  из  1 моль спирта  натрий  вытесняет  1,12л. т.е.

0,5 моль  водорода.

 Иначе  говоря , из  каждой  молекулы  спирта  натрием  вытесняется

Только  один  атом  водорода . Формула (1)  не  даёт  объяснения

такому факту . Согласно  этой  формуле  все  атомы  водорода  равноценны . Наоборот, формула (2) отражает  наличие одного атома,

находящегося  в  особом  положении : он  соединён  с атомом углерода  через  кислород ; можно заключать , что именно  этот 

атом  водорода  связан  менее  прочно. Он  и  вытесняется  натрием .

Следовательно вторая из  приведенных формул и будет структурной

формулой  этилового  спирта . Чтобы  подчеркнуть , что в молекуле

спирта  содержится  гидроксильная  группа-ОН , соединённая  с

 

 

углеводородным  радикалом , молекулярную  формулу  этилового

спирта  часто  пишут  так :

 

                                       СН3-СН2-ОН  или С2Н5ОН

 

Очевидно ,  здесь мы  снова  встречаемся  с  влиянием  атомов  друг

на  друга . Чтобы  понять  сущность  этого  влияния , обратимся  к 

электронному  строению  молекулы . Характер  связей  С-СuC-Н  нам

уже  хорошо  известен – это  ковалентные  q –связи . Атом  О2 образует с атомом “H” и с углеводородным радикалом такие же

связи , при  этом  его  наружный  электронный  слой  дополняется  до  октета .

      Формула  спирта  в  таком  случае  можно   изобразить  так :

                                                                       Н      Н  

 

                                                    Н   С     С    О      Н                   

                                                         

                                                          Н     Н

 

 

Однако  распределение  электронной  плотности  в молекуле  спирта

не  такое  равномерное , как  в  углеродах . Связь  О-Н  полимерная ,

так  как  наибольшая  электронная  плотность  её  смещена  к  атому

О2 , как элементу  более электроотрицательному . Атом  “Н” оказывается как бы  более свободным от  электронов , менее

связанным  с молекулой и поэтому может сравнительно  легко

вытесняется  натрием . Смещение  электронной  плотности  можно  

показать  в  формуле  следующим  образом 

 

                                      Н Н

 

                                  Н-С-С-О  Н

 

                                      Н Н

 

 

О  пространственном  расположении  атомов  в  молекуле  спирта

дают  представление  модели , изображённые  на  (рисунки 2)

              Как видим ,  атом  кислорода образует  ковалентные связи с

              другими  атомами  под   некоторым  углом  друг  к   другу , а  не  по

прямой  линии . Вспомним , что  в  наружном  электронном  слое

наряду  с  двумя  спаренными  S-электронами и двумя спаренными

р-электронами  имеются  два  неспареных  р-электрона . Оси  этих

электронных  облаков  взаимно  перпендикулярно . В  направлении  их  и  образуются  ковалентные  связи  атома  кислорода  с  другими

атомами  (фактически  в  следствии  гибридизации  и  действия  других  факторов  валентный  угол  несколько  отклоняется от

прямого). Мы  знаем , что  молекуле  воды  имеет  подобное  пространственное  строение .             

                                         Гомологический  ряд  спиртов .

 

Этиловый  спирт –один  из  членов  гомологического  ряда .

Другие  спирты  ряда  имеют  аналогичное  химическое  и  электронное  строение . Первый  член  ряда  метиловый  спирт .

 

                                                       Н

 

                                                 Н –С –О –Н 

             

                                         Н

 

Блажащий следующий гомолог этилового спирта  пропиловый  спирт.

                                                                   Н  Н  Н

 

                                Н –С –С –С –О –Н

 

                                       Н  Н  Н 

 

В  молекулах  спиртов  может  содержаться  не  одна , а  две  и  больше  гидроксильных  групп  как  мы  уже  видели  на  примере

реакции  с натрием  и убедимся ещё далее , наличие  гидроксильных

групп  в  молекулах  обусловливает  характерные  химических  свойства  спиртов , т.е. их  химическую  функцию .

Такие  группы  атомов  называются  функциональными  группами .  

     Спиртами  называются  органические  вещества , молекулы которых

содержат  одну  или  несколько  функциональных  гидроксильных

групп , соединённых  с  углеводородным  радикалом

Они могут рассматриваться поэтому как производные углеводородов ,

в  молекулах,  которых один  или несколько атомов  водорода

заменены  на  гидроксильные  группы .

Спирты  приведённого  выше  ряда  можно  считать  производно

предельных  углеводоров , в  молекулах  которых  один  атом  водорода  заменён  на  гидроксильную  группу . Это  гомологический

ряд  предельных  одноатомных  спиртов . Общая  формула  веществ

этого  ряда  СпН2п+ОН  или R-OH .

 

Таблица №1 Гомологический  ряд  предельных  одноатомных  спиртов .

 

 

 

 

Название  спиртов	Формула	Температура кипения (t)
Метиловый  (метанол)   Этиловый  (этанол)   Пропиловый (пропанол-1)   Бутиловый  (бутанол-1)   Аниловый  (пентанол-1)   Гексиловый  (гексанол-1)   Гептиловый  (гептанол-1)	СН3ОН   С2Н5ОН   С3Н7ОН   С4Н9ОН   С5Н11ОН   С6Н13ОН   С7Н15ОН	64,7   78,3   97,2   117,7   137,8   157,2   176,3

 

 

 

 Согласно  систематической  номеклатуре названия  спиртов ,

производится  от  названий  спиртов , соответствующих  углеводородов  с  добавлением  окончания  -ОЛ ; цифрой  указывают атом  углерода  при

котором  находится  гидроксильная  группа . Нумерацию  углеродных

атомов  начинают  с  того  конца , к  которому  ближе  функциональная

группа .

Изомерия  спиртов  обуславливается  как  изомерией  углеводородного 

скелета , так  и  положением  гидроксильной  группы .

 

 

 

Химические  свойства .

 

Спирты  горят  при  поджигании , выделяет  кислоту , например:

                              

                                 С2Н5ОН+3О2  -2СО+3Н2О+137

 

однако  при  горении  у  них  наблюдаются  и  различия . Нальём  по  одному  миллилитру  разных  спиртов  в  фарфоровые чашки и подожжём жидкости . Заметим , что спирты –первые члены ряда –

легко воспламеняются  синеватым  почти  не  светящимся  пламенем ,  и

после  сгорания  их  остаётся  чёрный  налёт .

Взаимодействие  этилового  спирта  с  натрием .

 

2С2Н5ОН+2Na –2C2Н5Оna+H2

 

Продукт  замещения водорода  в э.с.  называется  этилатом  натрия , он  может быть выделен после реакции в твёрдом виде. Также реагируют

со  щелочными  металлами  другие  растворимые  спирты  образуя 

соответствующие  алкоголиенты .

Однако  спирты  к  классу  кислот  не  относятся , так  как  степень  дисоциации  их  крайне  незначительна , даже  меньше  чем  у  воды , их

растворы  не изменяют  окраску  индикаторов .

Положение степени  диссоциации спиртов по сравнению с водой можно

объяснить  влиянием углеводородного радикала : смещение  радикалом

электронной  плотности  связи . 6 –0  в  сторону  атома  кислород  ведёт 

к  увеличению  на  последнем частичного  отрицательного  заряда  вследствие  чего  он  прочнее удерживает  атом  водорода .

Можно  повысить  степень , если  в  молекулу  ввести  заместитель

притягивающий  к  себе  электроны  химической  связи . Так , степень 

диссоциации если 2 –хлорэтанола ClCu2 –CH2OH  возрастает  в несколько

раз  по  сравнению  с  этанолом  (этиловым  спиртом) .

У  спиртов может вступать не  только  гидроксильный атом  водорода ,

но  и  вся  гидроксильная  группа . Если  в  колбе  с  присоединенным  к ней холодильником нагревать этиловый  спирт с галогеноводородной

кислотой , например  с  бромоводородной  (для образования бромоводорода берут смесь бромида калия или бромида натрия  с

серной  кислотой) , то  через  некоторое  время  можно  заметить , что  в

пробирке  под  слоем  воды  собирается  тяжёлая  жидкость–бромэтан .

 

С2Н5ОН+НBr–С2Н5Br+H2O

Эта  реакция  тоже  идёт с  ионным расщеплением ковалентной связи С-О

 

 

Она  напоминает  нам  реакцию  оснований  и  этилового  спирта  ,  образуется  бромистан .

При нагревании с концентрированной  кислотой в качестве катализатора

спирты  легко  дигидратируются , т.е.  отщепляет  воду . Из  этилового

спирта  при  этом  образуется  этилен .

 

                                       Н    Н

 

                                 Н –С –С –Н –СН2=СН2+Н2О   

             

                                                     Н   ОН

Дигидрация  последующих  гомологов  приводит  к  получению  других

непредельных  углеводородов .

     

                                        Н   Н   Н

 

                                  Н –С –С –С –Н      СН3 –СН =СН2+Н2О 

 

                                       Н   Н   ОН

 

При  несколько  иных  условиях  дигидрация  спиртов  может , происходить  с  отщеплением  молекулы  воды  не  от  каждой  молекулы

спирта , а  от  двух  молекул . Так , при  более  слабом  нагревания  этилового  спирта  с  серной  кислотой  (не  выше  +140 С  и  при  избытке

спирта)  диэтиловый  эфир .

 

                                  С2Н5ОН+ОНС2Н5 –С2Н5 –О –С 2Н5+Н2О

 

Диэтиловый  эфир –летучая , легко  воспламеняющаяся  жидкость , применяют  в  медицине  в  качестве  наркоза . Он  относится  к  классу  простых  эфиров–органических  веществ , молекулы  которых  состоят  из