Общая характеристика спирта. Физические свойства

Общая характеристика спирта. Физические свойства

Спирты́ (устар. алкого́ли, англ. alcohols; от лат. spiritus — дух) — органические соединения, содержащие одну или более  гидроксильных групп (гидроксил, −OH), непосредственно связанных с  насыщенным (находящемся в состоянии sp³ гибридизации) атомом углерода. Спирты можно рассматривать как производные воды (H−O−H), в которых один атом водорода замещен на органическую функциональную группу: R−OH.

В зависимости от числа гидроксильных групп спирты подразделяются на:

— одноатомные спирты (метанол);

 — двухатомные спирты (этиленгликоль);

 — трехатомные спирты (глицерин);

 — четырёхатомные спирты (пентаэритрит);

 — многоатомные спирты (пятиатомный  спирт: ксилит).

В зависимости от насыщенности углеводородного  заместителя:

— предельные или насыщенные спирты (бутанол);

 — непредельные или ненасыщенные  спирты (аллиловый спирт, пропаргиловый  спирт);

 — ароматические спирты (бензиловый  спирт). 

 

В зависимости от наличия или  отсутствия цикла в углеводородном заместителе:

— алициклические спирты (циклогексанол);

 — алифатические или ациклические  спирты (этанол). 

 

В зависимости от того, при каком  атоме углерода находится гидроксильная  группа:

— первичные спирты (пропанол);

 — вторичные спирты (изопропиловый  спирт);

 — третичные спирты (2-метилпропан-2-ол).

Физические свойства. Низшие спирты (до C₁₅) — жидкости, высшие — твердые вещества. Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде падает. По сравнению с соответствующими углеводородами, спирты имеют высокие температуры плавления и кипения, что объясняется сильной ассоциацией молекул спирта в жидком состоянии за счет образования водородных связей .

Получение одноатомных спиртов.

1. Самый общий способ получения спиртов, имеющий промышленное значение, — гидратация алкенов. Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над фосфорнокислым катализатором:    

H₃PO₄  
СН₂=СН₂ + Н₂О    →   СН₃—СН₂—ОН.

Из этилена  получается этиловый спирт, из пропена  — изопропиловый. Присоединение воды идет по правилу Марковникова, поэтому из первичных спиртов по данной реакции можно получить только этиловый спирт.

2. Другой общий способ получения спиртов — гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей:

R—Br + NaOH   →    R—OH + NaBr.

По этой реакции можно получать первичные, вторичные и третичные спирты.

3. Восстановление карбонильных соединений.   При   восстановлении альдегидов образуются первичный спирты, при восстановлении кетонов — вторичные:

R—CH=O + Н₂  → R—CH₂—OH,           (1)

R—CO—R' + Н₂  → R—CH(OH) —R'.         (2)

Реакцию проводят, пропуская смесь паров альдегида  или кетона и водорода над никелевым  катализатором.

4.  Действие реактивов Гриньяра на карбонильные соединения .

5.  Этанол получают при спиртовом брожении глюкозы:

С₆Н₁₂О₆   →  2С₂Н₅ОН + 2СО₂↑.

Получение многоатомных спиртов.

1. Гидролиз алкилгалогенидов (аналогично одноатомным спиртам):

ClCH₂-CH₂Cl + 2NaOH → НОСН₂-СН₂ОН + 2NaCl.

2. Этиленгликоль образуется при окислении этилена водным раствором перманганата калия:

СН₂=СН₂ + [О] + Н₂О → НOСН₂-СН₂ОН.

3. Глицерин получают гидролизом жиров.

 

История открытия спиртов

Этиловый спирт, вернее, хмельной растительный напиток, его содержащий, был известен человечеству с глубокой древности.

Считается, что не менее чем за 8000 лет до нашей эры-с появлением керамической посуды, давшей возможность изготовления алкогольных напитков из мёда, плодовых соков, дикого винограда, люди были знакомы с действием перебродивших фруктов, а позже — с помощью брожения получали хмельные напитки, содержащие этанол, из фруктов и мёда. Археологические находки свидетельствуют, что в Западной Азии виноделие существовало ещё в 5400—5000 годах до н. э., а на территории современного Китая, провинция Хэнань, найдены свидетельства производства «вина», вернее ферментированных смесей из риса, мёда, винограда и, возможно, других фруктов, в эпоху раннего неолита: от 6500 до 7000 гг. до н. э.

Впервые спирт из вина получили в VI—VII веках арабские химики, а первую бутылку крепкого алкоголя (прообраза современной водки) изготовил персидский алхимик Ар-Рази в 860 году. В Европе этиловый спирт был получен из продуктов брожения в XI—XII веке, в Италии.

В Россию спирт впервые попал  в 1386 году, когда генуэзское посольство привезло его с собой под названием «аква вита» (жизненная вода) и презентовала царскому двору.

В 1660 году английский химик и богослов Роберт Бойль  впервые получил обезвоженный этиловый спирт, а также открыл его некоторые физические и химические свойства, в частности обнаружив способность этанола выступать в качестве высокотемпературного горючего для горелок. Абсолютированный спирт был получен в 1796 году русским химиком Т. Е. Ловицем.

В 1842 году немецкий химик Я. Г. Шиль открыл, что спирты образуют гомологический ряд, отличаясь на некоторую постоянную величину. Правда, он ошибся, описав её как C2H2. Спустя два года, другой химик Шарль Жерар установил верное гомологическое соотношение CH2 и предсказал формулу и свойства неизвестного в те годы пропилового спирта. В 1850 году английский химик Александр Вильямсон, исследуя реакцию алкоголятов с иодистым этилом, установил, что этиловый спирт является производным от воды с одним замещенным водородом, экспериментально подтвердив формулу C2H5OH. Впервые синтез этанола действием серной кислоты на этилен осуществил в 1854 году французский химик Марселен Бертло.

Первое  исследование метилового спирта было сделано в 1834 году французскими химиками Жаном-Батистом Дюма и Эженом Пелиго; они назвали его «метиловым или  древесным спиртом», так как он был обнаружен в продуктах сухой перегонки древесины. Синтез метанола из метилхлорида осуществил французский химик Марселен Бертло в 1857 году. Им же, впервые был открыт в 1855 году изопропиловый спирт, действием на пропилен серной кислотой.

Впервые третичный спирт (2-метил-пропан-2-ол) синтезировал в 1863 году известный русский ученый А. М. Бутлеров, положив начало целой серии экспериментов в этом направлении.

Двухатомный спирт — этиленгликоль — впервые  был синтезирован французским химиком  А.Вюрцем в 1856 году. Трехатомный спирт — глицерин — был обнаружен в природных жирах ещё в 1783 году шведским химиком Карлом Шееле, однако его состав был открыт только в 1836 году, а синтез осуществлен из ацетона в 1873 году Шарлем Фриделем.