ΚΟΡΕΣΜΕΝΕΣ ΜΟΝΟΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ Πρόκειται για αλκοόλες που διαθέτουν µόνο ένα υδροξύλιο και η ανθρακική τους αλυσίδα είναι κορεσµένη (µόνο απλοί δεσµοί). Ο γενικός τους τύπος είναι C ν ν+1 H ή R-H (όπου µε το γράµµα R- συµβολίζουµε το κάθε αλκύλιο C ν ν+1 ). Ο δείκτης ν µπορεί να παίρνει τιµές από 1 και πάνω. Έτσι για ν=1 έχουµε CH 3 H µεθανόλη ή ξυλόπνευµα, για ν=2 έχουµε C 2 H 5 H ή CH 3 -C -H αιθανόλη ή αιθυλική αλκοόλη ή οινόπνευµα κ.ο.κ. CH 3 H Μεθανόλη ή µεθυλική αλκοόλη ή ξυλόπνευµα CH 3 C H Αιθανόλη ή αιθυλική αλκοόλη ή οινόπνευµα CH 3 C C H 1-προπανόλη ή προπυλική αλκοόλη CH 3 CH CH 3 H 2-προπανόλη ή ισοπροπυλική αλκοόλη ΠΑΡΑΣΚΕΥΕΣ ΑΛΚΟΟΛΩΝ Αλκοολική ζύµωση Η παρασκευή οινοπνεύµατος από τη γλυκόζη ονοµάζεται αλκοολική ζύµωση και γίνεται παρουσία ενζύµου που ονοµάζεται ζυµάση. C 6 H 12 6 CH 3 C H C 2 γλυκόζη ζυµάση 2 + 2 Το διοξείδιο του άνθρακα ανιχνεύεται από το θόλωµα του διαυγούς διαλύµατος υδροξειδίου του ασβεστίου («γάλα» ασβέστου) Προσθήκη νερού στα αλκένια Μεγάλες ποσότητες αλκοολών παρασκευάζονται µε αντιδράσεις προσθήκης νερού σε αλκένια που προέρχονται από πετροχηµικά εργοστάσια (προσθήκη νερού σε όξινο περιβάλλον). C ν ν + Η + C ν ν+1 H + C C S 4 CH 3 C H
+ S 4 CH 3 CH C H H CH 3 CH CH 3 H Καταλυτική σύνθεση µεθανόλης Η µεθανόλη (ξυλόπνευµα) παρασκευάζεται από ξηρή απόσταξη ξύλων ή βιοµηχανικά από µονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο. C + 2 Καταλύτης CH 3 H ΦΥΣΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΑΛΚΟΟΛΩΝ Τα κατώτερα µέλη, από 1-4 άνθρακες, είναι άχρωµα υγρά µε ευχάριστη οσµή ευδιάλυτα και στο νερό και σε οργανικούς διαλύτες. Τα µεσαία µέλη, από 5-11 άνθρακες είναι άχρωµα ελαιώδη υγρά µε δυσάρεστη οσµή δυσδιάλυτα στο νερό αλλά ευδιάλυτα σε οργανικούς διαλύτες. Τέλος τα ανώτερα µέλη από 12 άνθρακες και πάνω είναι άχρωµα και άοσµα στερεά αδιάλυτα στο νερό και ευδιάλυτα σε οργανικούς διαλύτες. Ειδικά η αιθανόλη είναι υγρό άχρωµο, µε ευχάριστη δηκτική γεύση και σχετικά ευχάριστη οσµή. Η αιθανόλη αναµιγνύεται µε το νερό σε κάθε αναλογία και κατά την ανάµειξη παρατηρείται ελάττωση όγκου ενώ εκλύεται θερµότητα. ΧΗΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΑΛΚΟΟΛΩΝ 1. Καύση Κατά την τέλεια καύση των αλκοολών παράγονται διοξείδιο του άνθρακα και νερό (όπως γίνεται και στις καύσεις των υδρογονανθράκων). Γενική µορφή Καύση µεθανόλης C ν Η 2ν+1 H + 3ν/2 Ο 2 ν C 2 + (ν+1) Η 2 Ο CΗ 3 H + 3/2 Ο 2 C 2 + 2 Η 2 Ο CH 3 -C -H + 3 Ο 2 2 C 2 + 3 Η 2 Ο Καύση αιθανόλης Κατά την πλήρη καύση του οινοπνεύµατος (αιθανόλη) δηµιουργείται χαρακτηριστική γαλάζια φλόγα και ελευθερώνεται ικανό ποσό θερµότητας ώστε να µπορεί να χρησιµοποιηθεί σαν καύσιµο. 2. Εστεροποίηση. Οι αλκοόλες δεν δηµιουργούν ιοντικά διαλύµατα και εποµένως δεν θεωρούνται βάσεις. Οι αλκοόλες όµως αντιδρούν µε οξέα και ενώ η αντίδραση επιφανειακά µοιάζει µε εξουδετέρωση ουσιαστικά είναι τελείως διαφορετική και ονοµάζεται εστεροποίηση.
CH 3 CH + CH 3 C H αιθανικό οξύ αιθανόλη αιθανικός αιθυλεστέρας Η + CH 3 CC CH 3 + Η 2 Ο Γενικά η εστεροποίηση µεταξύ οργανικού οξέος και αλκοόλης δίνεται από την χηµική εξίσωση: RCH + R H εστεροποίηση υδρόλυση RCR + Η 2 Ο 3. Οξείδωση. Οι πρωτοταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε πρώτη φάση σε αλδεΰδες και στη συνέχεια οι αλδεΰδες οξειδώνονται σε οξέα. R-C -H R-CH= R-CH - CH 3 C -H CH 3 CH= CH 3 -CH αιθανόλη - αιθανάλη αιθανικό οξύ H CH 3 C H H - H CH 3 C H CH 3 C Οι δευτεροταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε ένα στάδιο και δίνουν κετόνες. R 1 R 2 CH H + [] R 1 C + R 2 H 3 C C H H CH 3 + [] H 3 C C + CH 3 2-προπανόλη προπανόνη ή ακετόνη
Οι κετόνες και οι τριτοταγείς αλκοόλες δεν οξειδώνονται σχεδόν καθόλου. Σε πολύ έντονες οξειδωτικές συνθήκες οξειδώνονται µε διάσπαση της ανθρακικής τους αλυσίδας. Για την οξείδωση των αλκοολών στο εργαστήριο χρησιµοποιούµε συνήθως όξινο διάλυµα υπερµαγγανικού καλίου (KMn 4 ) ή όξινο διάλυµα διχρωµικού καλίου (K 2 Cr 2 7 ). KMn 4 ΙΩ ΕΣ ΑΧΡΩΜΟ K 2 Cr 2 7 ΠΟΡΤΟΚΑΛΙ ΠΡΑΣΙΝΟ 4. Αφυδάτωση Οι κορεσµένες µονοσθενείς αλκοόλες αφυδατώνονται όταν θερµαίνονται παρουσία πυκνού θειϊκού οξέος ( S 4 ) ή τριοξειδίου του αργιλίου (Al 2 3 ), και ανάλογα µε τις συνθήκες δίνουν αλκένιο ή αιθέρα. CH 3 C H S 4 170 o C C =C + Η 2 Ο αιθένιο Η αιθανόλη αφυδατώνεται προς αιθένιο ή προς διαιθυλαιθέρα ανάλογα µε την θερµοκρασία. S 4 2 CH 3 C H CH 3 C --C CH 3 + Η 2 Ο 130-140 o C διαιθυλαιθέρας H H C C CH 3 C H CH 3 C H S 4 170 o C S 4 130-140 o C C C + CH 3 C C CH 3 + Γενικά για την αφυδάτωση ισχύει :
C ν Η 2ν+1 H S 4 θ 1 o C C ν ν + Η 2 Ο αλκένιο 2 C ν ν+1 H C ν ν+1 --C ν ν+1 + Η 2 Ο S 4 θ 2 o C αιθέρας Η θερµοκρασία αφυδάτωσης των αλκοολών δεν είναι πάντοτε ή ίδια, γιατί οι τριτοταγείς αλκοόλες αφυδατώνονται ευκολότερα από τις δευτεροταγείς και αυτές ευκολότερα από τις πρωτοταγείς. Γενικώς όµως ισχύει ότι η αφυδάτωση των αλκοολών προς αλκένια γίνεται σε υψηλότερη θερµοκρασία απ ότι η αφυδάτωση τους προς αιθέρες. 5. Αντικατάσταση του υδρογόνου του υδροξυλίου Το υδρογόνο του υδροξυλίου των αλκοολών µπορεί να αντικατασταθεί από δραστικό µέταλλο συνήθως Na ή K, οπότε σχηµατίζονται οργανικές ενώσεις που ονοµάζονται αλκοολικά άλατα ή αλκοξείδια. Οι αντιδράσεις αυτές αποδεικνύουν τον όξινο χαρακτήρα που έχουν οι αλκοόλες. R--H + Na R--Na + ½ Η 2 CH 3 C --H + Na CH 3 C --Na + ½ Η 2 Αιθανόλη Αιθανολικό νάτριο ή αιθοξείδιο του νατρίου