81 Λεωνίδα Τζιανουδάκη, Χημεία Β' Ε. Α., ΑΛΚΟΟΛΕΣ, ΦΑΙΝΟΛΕΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ-ΦΑΙΝΟΛΕΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ

Transcript

1 81 Λεωνίδα Τζιανουδάκη, Χημεία Β' Ε. Α., ΑΛΚΟΟΛΕΣ, ΦΑΙΝΟΛΕΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ-ΦΑΙΝΟΛΕΣ "Ουσίες κι οινοπνεύματα, κι αρχίσαν να ξεδίνουνε μεσ' στο μυαλό τα πνεύματα". Λαϊκό τραγουδάκι ΑΛΚΟΟΛΕΣ 1CSP Για ίο συμβολισμό των αλκοολών υπενθυμίζουμε ότι: α) Μονοσθενείς αλκοόλες έχουν ένα υδροξύλιο (ΟΗ) Δισθενείς αλκοόλες έχουν δύο υδροξύλια, Πολυσθενείς αλκοόλες ή απλά "αλκοόλες" έχουν χ ΟΗ β) Για κάθε ΟΗ πρέπει από το γενικό τύπο αλκανίου ΟγΗ2ν + 2 να αφαιρεθεί ένα άτομο Η, ενώ αν πρόκειται για ακόρεστες αλκοόλες, θα πρέπει για κάθε διπλό δεσμό να αφαιρούνται 2 άτομα Η και για κάθε τριπλό δεσμό αφαιρούνται 4 άτομα Η. Π.χ. Για να βρούμε τον γενικό τύπο ακόρεστης δισθενούς αλκοόλης με ένα τριπλό δεσμό εργαζόμαστε ώς εξής: C v H2v+2 τρ'παού δεσίλού αφαρώ 4Η > C v H2v-2 Προσθέτω (ΟΗ)2, αφαιρώ 2Η > C V H 2 V-4(OH)2 Οι πιο συνηθισμένοι τύποι αλκοολών που συναντούμε σε ασκήσεις είναι οι εξής: Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη: Ο ν Η2ν+ΐΟΗ δηλαδή ROH ή ΟνΗ2ν+2θ Κορεσμένη αλκοόλη: CvH2v+2-x(OH)x ή Ο ν Η2ν+2θχ Κορεσμένη δισθενής αλκοόλη: ΟνΗ2ν(ΟΗ)2 ή 0νΗ2ν+202 Δισθενής αλκοόλη: C x Hy(OH)2 ή 0νΗμ02 Αλκοόλη: Ο ν Η μ (ΟΗ) Ζ ή C x H y O z ή Α(ΟΗ) ν.

2 82 Λεωνίδα Τζιανουδάκη, Χημεία Β' Ε. Α., ΑΛΚΟΟΛΕΣ, ΦΑΙΝΟΛΕΣ Οι αλκοόλες διακρίνονται σε πρωτοταγείς, δευτεροταγείς ή τριτοταγείς ανάλογα με το άτομο του άνθρακα στο οποίο συνδέεται το υδροξύλιο (ΟΗ). Πρωτοταγές λέγεται το άτομο του άνθρακα που συνδέεται με ένα ακόμη άτομο άνθρακα, δευτεροταγές όταν συνδέεται με δύο άτομα άνθρακα και τριτοταγές όταν συνδέεται με τρία άτομα άνθρακα. Π.χ. CH3CH2OH πρωτοταγής αλκοόλη CH3CHCH3 δευτεροταγής αλκοόλη ΟΗ CH3 I CH3CCH3 I ΟΗ τριτοταγής αλκοόλη Χαρακτηρίστε (κορεσμένες ή ακόρεστες, μονοσθενείς ή πολυσθενείς, πρωτοταγείς δευτεροταγείς ή τριτοταγείς), τις αλκοόλες που έχουν τους χημικούς τύπους: α) CH3CHCH3, β) CH2CH2, γ) CH2=CHCHCH3, δ) C2H6G, ε) C3H50H 1 1! 1 ΟΗ ΟΗ ΟΗ ΟΗ Η περιεκτικότητα αλκοολούχων διαλυμάτων εκφράζεται σε αλκοολικούς βαθμούς. Κρασί 12 αλκοολικών βαθμών (12, ή 12%ν/ν) σημαίνει οτι περιέχει στα 100 ml διαλύματος, 12 ml καθαρής αλκοόλης. Ένα "(κρηνάκι" βότκας 40 όγκου 30 ml περιέχει ml καθαρής αιθανόλης Κατά το σχηματισμό αλκοόλης με προσθήκη νερού σε αλκένιο, εφ όσον ισχύει κανόνας Markownikow θα θεωρούμε οτι σχηματίσθηκε αποκλειστικά και μόνο το κύριο προϊόν προσθήκης, εκτός και αν η εκφώνηση καθορίζει την αναλογία μεταξύ κύριου και δευτερεύοντος προϊόντος. Κατά την επίδραση περίσσειας μεταλλικού νατρίου σε χ mo! αλκοόλης με ν ΟΗ ελευθερώνονται x.v/2 mol Η2 σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: Α(ΟΗ) ν + ν Να --> Α(ΟΝα) ν + ν/2 Η2 Επομένως εφ' όσον δίνονται δεδομένα από την εκφώνηση για την ποσότητα του εκλυομένου υδρογόνου είναι δυνατός ο προσδιορισμός του αριθμού των υδροξυλίων που διαθέτει το μόριο της αλκοόλης. t Αν κατά την επίδραση περίσσειας μεταλλικού νατρίου, σε χ mol πολυσθενούς αλκοόλης παράγονται χ mol υδρογόνου τότε η αλκοόλη φέρει στο μόριό της... ΟΗ

3 83 Λεωνίδα Τζιανουδάκη, Χημεία Β' Ε. Α., ΑΛΚΟΟΛΕΣ, ΦΑΙΝΟΛΕΣ ^ ^ Κατά την αφυδάτωση των αλκοολών θα θεωρούμε ανάλογα με τη θερμοκρασία που δίνεται on σχηματίζεται ένα μόνο προϊόν, δηλαδή αλκένιο ή απλός αιθέρας, άσχετα αν στη πραγματικότητα σχηματίζεται μίγμα των δύο. (Εκτός αν η εκφώνηση καθορίζει οτι σχηματίζονται και αλκένιο και αιθέρας). I 3 Οταν η αλκοόλη δεν είναι απόλυτη, δηλαδή δεν έχει απαλλαχθεί εντελώς από το νερό, τότε κατά την επίδραση μεταλλικού νατρίου σ' αυτή θα αντιδρά όχι μόνο η αλκοόλη αλλά και το νερό με το Να. Επομένως το αέριο που θα ελευθερώνεται θα οφείλεται και στις δύο αντιδράσεις. ROH + Na --> RONa + 1/2Η2 και Η2θ + Na --> NaOH + 1/2 Η2- Σχετικά με την εστεροποίηση αλκοολών επισημαίνουμε τα εξής: Τυπικά ο συμβολισμός του εστέρα προκύπτει αν τα όξινα υδρογόνα του οξέος αντικατασταθούν από τη ρίζα της αλκοόλης, που προκύπτει μετά την αφαίρεση των υδροξυλίων της, και αφού συνδιασθούν κατάλληλα τα σθένη τους. Δίνουμε ορισμένα από τα συνηθέστερα παραδείγματα αντιδράσεων εστεροποιήσεως. α) Κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη. C v H2V+1COOH + Ο μ Η2μ+ΐΟΗ --> Ο ν Η2ν+ΐΟΟΟΟ μ Η2μ+1 + Η2θ β) Κορεσμένο δικαρβοξυλικό οξύ με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη. C v H2v(COOH) μΗ2μ+1 Η --> Ο ν Η2ν(ΟΟΟΟ μ Η2μ + ΐ)2 + 2Η20 γ) Κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ με κορεσμένη δισθενή αλκοόλη. 2C v H2V+1CQOH + Ο μ Η2μ(ΟΗ)2 -> (Ο ν Η2ν+ΐΟΟΟ)2θμΗ2μ + 2Η20 Ποιος 0α είναι ο γενικός μοριακός τύπος ενός εστέρα κορεσμένου τρικαρβοξυλικού οξέος με τηναιθανόλη; Οι πρωτοταγείς αλκοόλες οξειδώνονται με τα συνήθη μέσα οξειδώσεως σε δύο στάδια, παρέχοντας αρχικά αλδεΰδη και στη συνέχεια καρβονικό οξύ. Οι δευτεροταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε ένα στάδιο σχηματίζοντας κετόνη, ενώ οι τριτοταγείς με τα ίδια μέσα οξείδωσης δεν οξειδώνονται. Κ 3 Μπορούμε να διακρίνουμε αν μια αλκοόλη είναι πρωτοταγής, δευτεροταγής ή τριτοταγής, από την αναγωγική της συμπεριφορά. Ετσι οι πρωτοταγείς και οι δευτεροταγείς αλκοόλες είναι αναγωγικά σώματα και οξειδώνονται, σε αντίθεση με τις τριτοταγείς αλκοόλες που δεν οξειδώνονται παρά μόνο από πολύ ισχυρά οξειδωτικά μέσα. Ειδικά αν χρησιμοποιηθεί σαν οξειδωτικό μέσο όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (KMnC>4) που έχει ιώδες χρώμα, θα προκληθεί με την αντίδραση αποχρωματισμός, κάτι που κάνει εύκολη τη διάκριση της αλκοόλης. Αν πάλι χρησιμοποιηθεί όξινο διάλυμα διχρωμικού καλίου (K2Cr207), τότε θα υπάρξει χρωματική αλλαγή του διαλύματος από πορτοκαλί σε πράσινο.

4 84 Λεωνίδα Τζιανουδάκη, Χημεία Β' Ε. Α., ΑΛΚΟΟΛΕΣ, ΦΑΙΝΟΛΕΣ Εφ όσον κατά την οξείδωση της πρωτοταγούς αλκοόλης γίνεται προσθήκη περίσσειας οξειδωτικού μέσου, θα θεωρούμε οτι όλη η ποσότητα της αλκοόλης μετατράπηκε σε οξύ ( ή C02 αν πρόκειται για την CH3OH ή την αιθανοδιόλη). Σε αντίθετη περίπτωση θα πρέπει η εκφώνηση να καθορίζει αναλογία αλδεΰδης-οξέος που σχηματίσθηκε. την Οταν αναφερόμαστε γενικά σε αναγωγή καρβονυλικής ένωσης από Η2, τότε θα χρησιμοποιούμε την παρακάτω γενική εξίσωση : C V H2vO + Η2 ->C V H2V+10H. Εφ' όσον βέβαια γνωρίζουμε το είδος της αλκοόλης που σχηματίζεται μπορούμε να βγάλουμε συμπεράσματα για το είδος της καρβονυλικής ένωσης. (Αναγωγή αλδεϋδών όπως είναι γνωστό οδηγεί σε πρωτοταγείς αλκοόλες, ενώ αναγωγή κετονών οδηγεί σε δευτεροταγείς). Η αναγωγή των καρβονυλικών ενώσεων συνοδεύεται από αύξηση του βάρους τους. Η αύξηση του βάρους είναι ίση με το βάρος του υδρογόνου που προστέθηκε στην αλδεϋδη ή την κετόνη. t Κορεσμένη μονοσθενής κετόνη όταν υδρογονώνεται πλήρως αυξάνει το βάρος της κατά 2,77%. Επομένως ο συντακτικός της τύπος είναι ^ ^ Οι αλδεύδες οξειδώνονται πολύ εύκολα, ακόμη και από ήπια οξειδωτικά μέσα όπως είναι το αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου) με το οποίο σχηματίζουν "καθρέφτη" από άργυρο και φελίγγειο υγρό (αλκαλικό διάλυμα ιόντων Cu 2+ ) με το οποίο σχηματίζουν κεραμέρυθρο ίζημα από οξείδιο του Cu (I) Cu20. Με τις αντιδράσεις αυτές μπορούμε να διακρίνουμε τις αλδεΰδες από άλλες οργανικές ενώσεις. Δοχείο περιέχει οργανική ένωση, η οποία μπορεί να είναι, ή η ί -προπανόλη, ή η 2-μέθυλο-2-βουτανόλη, ή η προπανάλη. Προτείνατε τρόπο με τον οποίο μπορείτε να διαπιστώσετε το περιεχόμενο του δοχείου.

5 85 Λεωνίδα Τζιανουδάκη, Χημεία Β' Ε. Α., ΑΛΚΟΟΛΕΣ, ΦΑΙΝΟΛΕΣ ΦΑΙΝΌΛΕς Δισθενείς φαινόλες είναι αυτές που περιέχουν 2 υδροξύλια (ΟΗ), τρισθενείς αυτές που περιέχουν 3 υδροξύλια (ΟΗ) κλπ. ενωμένα με τον εξαμελή βενζολικό δακτύλιο. pap ^^ Γενικά μια φαινόλη έχει γενικό τύπο 06Η6-χ(0Η) χ Ποιες από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις είναι αλκοόλες ποιες είναι φαινόλες και ποιες είναι καρβονυλικές ενώσεις; α) C()H4(OH)2. β) C6H5-CH2OH, γ) C6H5NH2, δ) CftH 13ΟΗ. ε) Cf)H 12Ο, στ) C2H4O BjS 3 Δύο χαρακτηριστικές διαφορές μεταξύ αλκοολών και φαινολών είναι οι εξής: α) Η φαινόλη αντιδρά με ΝαΟΗ και δίνει φαινολικά άλατα, ενώ οι άκυκλες αλκοόλες δεν αντιδρούν. C6H5OH + NaOH --> C6HsONa + Η2Ο β) Η Φαινόλη δεν οξειδώνεται, ενώ οι πρωτοταγείς και δευτεροταγείς αλκοόλες οξειδώνονται. Η Φαινόλη ανιχνεύεται διότι με FeCi3 δίνει προϊόντα με ιώδες χρώμα. Συμπληρώστε με ΝΑΙ ή ΟΧΙ τις τελείες το πίνακα που ακολουθεί: προπανόλη προπανάλη φαινόλη 1) Αντιδρά με ΝαΟΗ 2) Αποχρωματίζει οξ. 6. ΚΜηθ ) Αντιδρά με φελλίγειο υγρό 4) Με νάτριο ελευθερώνει υδρογόνο 5) Με οξύ σχηματίζει εστέρα (ή Με FeCl3 δίνει ιώδη προϊόντα "Τα χρώματα που εφεύρε η χημεία ευθυμούν τη ψυχή και γεμίζουν τις νεανικές καρδιές με σπάνια χαρά αλλά όταν βρεθούν σε τετράγωνα πάνω σε κοντάρι, οδηγούν τους ίδιους νέους να χαθούν στη μάχη." Tony Harisson