Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu szkolnictwo.pl

1. Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

3. Spis treści • Podstawowe dane • Podział alkoholi alifatycznych • Nazewnictwo systematyczne alkoholi • Izomeria alkoholi • Alkohole nasycone monohydroksylowe • Właściwości fizyczne • Otrzymywanie • Przemysłowe metody otrzymywania • Właściwości chemiczne • Alkohole wielowodorotlenowe - polihydroksylowe • Podstawowe dane • Niektóre właściwości chemiczne • Otrzymywanie • Podsumowanie • Dla dociekliwych

4. Alkohole to grupa związków organicznych będących jednofunkcyjnymi pochodnymi węglowodorów, w których wodór podstawiony jest przez grupę hydroksylową (wodorotlenową). Alkohole można uważać za organiczne pochodne wody H-O-H, w której jeden z atomów wodoru został zastąpiony rodnikiem organicznym R-OH. Jednofunkcyjne pochodne węglowodorów są to pochodne węglowodorów zawierające jeden rodzaj grup funkcyjnych, ale nie wyklucza to, że w danym związku ta sama grupa może powtarzać się dwa lub więcej razy. Grupa funkcyjna to atom lub grupa atomów nadająca cząsteczce związku organicznego specyficzne właściwości chemiczne.

5. W cząsteczkach alkoholi wskutek występowania dwóch wiązań silnie spolaryzowanych w stronę atomu tlenu gromadzony jest cząstkowy ładunek ujemny, zaś atom wodoru bezpośrednio połączony z atomem tlenu jest obdarzony cząstkowym ładunkiem dodatnim. Szereg homologiczny alkoholi Alkohole, podobnie jak węglowodory, tworzą szeregi homologiczne. Najbardziej rozpowszechnione alifatyczne alkohole jednowodorotlenowe (monohydroksylowe) tworzą szereg homologiczny o wzorze ogólnym. Pochodne alkanów nazywa się alkanolami, a alkenów - alkenolami.

6. Podział alkoholi alifatycznych

7. Rzędowość alkoholi W łańcuchu węglowym rozróżnić można atomy węgla pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowe.Zależnie od tego, z którym z tych atomów węgla związana jest grupa –OH, rozróżniamy alkohole I-szo-(1o), II –go-(2o) i III-ciorzędowe(3o).

8. Alkohole nasycone i nienasycone • Alkohole nasycone to alkohole w których łańcuchach węglowych występują tylko pojedyncze wiązania pomiędzy atomami węgla.Grupy hydroksylowe są przyłączone do nasyconych atomów węgla o hybrydyzacji sp3. • Alkohole nienasycone można podzielić na dwie grupy: • alkohole zwane enolami, w których cząsteczkach grupa hydroksylowa połączona jest z atomem węgla o wiązaniu nienasyconym i hybrydyzacji sp2. • Alkohole zawierające w cząsteczkach wiązania wielokrotne, ale oddzielone od grupy hydroksylowej atomami węgla o hybrydyzacji sp3 H2C=CHCH2CH2OH Właściwości wielokrotnych wiązań i grupy hydroksylowej ujawniają się niezależnie od siebie (wyjątki: alkohol allilowy, alkohol propargilowy).

9. Alkohole wielowodorotlenowe (polihydroksylowe) Alkohole mające dwie lub więcej grup wodorotlenowych -OH przyłączonych do różnych atomów węgla. W zależności od liczby grup -OH, dzielimy je na diole, triole itd.

10. Nazewnictwo systematyczne • Nazwę alkoholu tworzy się przez dodanie do nazwy odpowiedniego węglowodoru końcówki –ol. • Najpierw należy wybrać główny łańcuch węglowy, który musi spełniać następujące warunki: - jest to najdłuższy łańcuch zawierający atom węgla połączony z grupą –OH - atomy C w tym łańcuchu ponumerowane są tak, aby atom C połączony z grupą –OH miał jak najmniejszy numer. • Numer atomu węgla połączonego z grupą -OH podaje się w nazwie bezpośrednio przed przedrostkiem –ol Przykłady

11. Jeżeli grup -OH jest więcej jak jedna to w nazwie podajemy liczebnik pochodzenia greckiego (di, tri) • Alkohole zawierające w cząsteczce dwie grupy wodorotlenowe nazywane są ogólnie diolami (dawniej glikolami),zaś alkohole zawierające w cząsteczce trzy grupy wodorotlenowe nazywane są triolami. • W wypadku alkoholi zawierających wiązania wielokrotne (podwójne lub potrójne) pierwszeństwo w numeracji łańcucha ma grupa –OH. Nazwy zwyczajowe Nazwy zwyczajowe alkoholi składają się z nazwy grupy alkilowej związanej z grupą –OH w cząsteczce, poprzedzonej wyrazem „alkohol” (dotyczy prostszych alkoholi).

12. 2-etylo Przykładowe ustalanie nazwy alkoholu • Wybieramy łańcuch główny i numerujemy atomy CUwaga: Najdłuższy łańcuch węglowy nie jest łańcuchem głównym, gdyż nie zawiera grupy -OH 2. Określamy położenie grupy –OH i potrójnego wiązania (but-3-yn-1-ol) 3. Podajemy nazwy i położenie podstawników 4. Pełna nazwa związku: 2-etylobut-3-yn-1-ol

13. łańcuchowa Izomeria alkoholi Izomeria: położenia, łańcuchowa, optyczna położenia podstawnika Niektóre alkohole wykazują zdolność skręcania o pewien kąt płaszczyzny światła spolaryzowanego (np. butan- 2-ol. Istnieją jego 3 odmiany: skręcający w lewo, skręcający w prawo i nie wykazujący czynności optycznej).Izomeria optyczna może występować w przypadku alkoholi II i III rzędowych.

15. Cząsteczki alkoholi są polarne. Mają one hydrofilową grupę -OH i hydrofobową grupę -R. Im krótszy jest łańcuch węglowy alkoholi, tym bardziej polarny jest charakter cząsteczki, ponieważ silniejszy jest wpływ grupy -OH na właściwości związków. Część hydrofobowa Część hydrofilowa Właściwości fizyczne Tworzenie wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami alkoholu powoduje,że mają one wysoką temperaturę wrzenia Tworzenie wiązań wodorowych pomiędzy wodą a alkoholem powoduje, że alkohole zawierające do 4 atomów węgla doskonale rozpuszczają się w wodzie Alkohole w porównaniu z odpowiadającymi im węglowodorami są znacznie mniej lotne, wykazują wyższe temperatury topnienia i większą rozpuszczalność w wodzie. W miarę wzrostu masy cząsteczkowej różnice te stopniowo maleją.

16. Rozpuszczalność Alkohole odalkanowe o długości łańcucha 1-3 rozpuszczają się nieograniczenie w wodzie (mieszają się z nią w każdym stosunku), o długości 4-8 – rozpuszczają się w wodzie z tendencją malejącą, zaś dłuższe nie rozpuszczają się w wodzie. Jednocześnie rośnie rozpuszczalność w substancjach organicznych: benzenie, benzynie, toluenie, tłuszczach czy nafcie. Stan skupienia Ze wzrostem długości łańcucha zmienia się również stan skupienia: dla 1-10 atomów węgla alkohole są cieczami o rosnącej gęstości, zaś dłuższe są ciałami stałymi, przypominającymi w wyglądzie i w dotyku woski. Barwa Niezależnie od stanu skupienia alkohole są bezbarwne.

17. Otrzymywanie alkoholi • Reakcja hydrolizy odpowiednich halogenków alkilów ( z wyjątkiem fluorków): • R-X + H2O → R-OH + HX ( R – grupa alkilowa, X = Cl, Br, I ):CH3 – CH2-Cl + H2O → CH3-CH2-OH + HCl • Reakcja silnej zasady na halogenek alkilowy (substytucja nukleofilowa): • R-X + KOH →R+OH + KX CH3-CH2–Cl + NaOH → CH3-CH2-OH + NaCl • Addycja ( przyłączanie ) wody do alkenów (śr.H3O+) • R1=R2 + H2O →R3-R2OHCH2=CH2 + H2O →CH3-CH2-OH

18. Redukcja aldehydów (alkohol 1o) i ketonów (alkohol 2o): • Hydroliza estrów: R1-COO-R2 + H2O –[H+]→ R1-COOH + R2-OH,

19. Przemysłowe metody otrzymywania alkoholi 1.Hydratacja alkenów C2-C4 uzyskanych z ropy naftowej w procesie krakingu 2. Hydroformylowanie alkenów-proces okso 3. Synteza metanolu metodą Fischera –Tropscha • 4. Synteza etanolu metodą fermentacyjną • 2(C6H10O5)n +n H2O  n C12H22O11 ( disacharyd) • C12H22O11 + H2O  2 C6H12O6 (monosacharyd) • C6H12O6  2 C2H5OH + 2 CO2

20. węglowodór nienasycony Właściwości chemiczne • Reakcja z metalamiElektroujemność tlenu w grupie –OH ułatwia oddzielanie protonu, co nadaje alkoholom bardzo słabe właściwości kwasowe.Alkohole reagują z K, Na, trudniej z Mg i Al, tworząc akoholany. • 2R-OH + 2Na → 2R-ONa + H2 • B. Odwodnienie alkoholi • Pod wpływem środków silnie higroskopijnych otrzymuje się węglowodory nienasycone

21. C. Reakcja z fluorowcowodorami Działając fluorowcowodorem otrzymuje się fluorowcoalkany.Najłatwiej reakcja zachodzi dla alkoholi III- rzędowych. R-OH + HBr →R-Br + H2O

22. D. Utlenianie: Alkohole 1opierwszorzędowe: Alkohole 2o drugorzędowe: Alkohole 3° - nie utleniają się Podczas utleniania w drastycznych warunkach rozpadają się tworząc złożoną mieszaninę kwasów karboksylowych o mniejszej liczbie atomów węgla niż wyjściowy alkohol.

23. E. Tworzenie estrów Estry to produkty reakcji alkoholi z kwasami organicznymi i nieorganicznymi. Reakcja ta jest odwracalna i zwykle osiąga stan równowagi między reagentami. Ten sam katalizator - jon wodorowy, który katalizuje reakcję estryfikacji, jednocześnie katalizuje reakcję odwrotną- hydrolizę. F. Tworzenie eterów Etery proste powstają przez odwadnianie alkoholi ( przy użyciu st. H2SO4) 2C2H5OH → C2H5OC2H5 + H2O G. Powstawanie amin pierwszorzędowych(Podczas przepuszczania par amoniaku i alkoholu nad tlenkiem glinu) C2H5OH + H-NH2 → C2H5NH2 + H2O

25. ALKOHOLE WIELOWODOROTLENOWE

26. alkohole posiadające w cząsteczce dwie grupy hydroksylowe (diole). Przedstawiciel: glikol etylenowy (etan-1,2-diol) alkohole zawierające w cząsteczce trzy grupy hydroksylowe (triole). Jeśli obie grupy hydroksylowe przyłączone są do jednego atomu węgla, związek nosi nazwę diolu geminalnego. Diole geminalne są zazwyczaj nietrwałe i ulegają spontanicznej dehydratacji do aldehydów lub ketonów Alkohole wielowodorotlenowe  -  polihydroksylowe to alkohole mające dwie lub więcej grup hydroksylowych -OH przyłączonych do różnych atomów węgla. Przedstawiciel: gliceryna, glicerol (propan- 1,2,3-triol)

27. Niektóre właściwości chemiczne • Obecność większej ilości grup hydroksylowych zwiększa polarność alkoholi i ich reaktywność. • Alkohole polihydroksylowe (wielowodorotlenowe) mają większe właściwości kwasowe, niż alkohole jednowodorotlenowe. • Szczególną cechą alkoholi wielowodorotlenowych jest ich zdolność do tworzenia rozpuszczalnych połączeń z niektórymi wodorotlenkami metali, tworząc związki kompleksowe  (w odróżnieniu od alkoholi jednowodorotlenowych)

28. Z wzoru cząsteczki gliceryny wynika, że związek ten jest równocześnie alkoholem pierwszo- i drugorzędowym (dwa skrajne atomy węgla są pierwszorzędowe, środkowy atom węgla jest drugorzędowy). dlatego podczas utleniania gliceryny otrzymuje się aldehyd glicerynowy i keton zwany dihydroksyacetonem. Utlenianie glikolu, w zależności od warunków reakcji, daje różne produkty. Aldehyd – kwas glikolowy lub glioksal – kwas glioksalowy – kwas szczawiowy

29. Otrzymywanie alkoholi wielowodorotlenowych A. glikolu etylenowegoa) z 1,2-dichloroetanu (produktu przyłączenia chloru do etylenu) b) utlenianie etylenu w obecności katalizatora i hydroliza powstałego produktu w środowisku kwaśnym.

30. lub→ B. glicerynya) przez hydrolizę tłuszczów b) syntetycznie z propylenu

31. Podsumowanie • Alkohole to pochodne węglowodorów, w których co najmniej jeden atom wodoru zastąpiony został grupą hydroksylową –OH. • Wynika stąd wzór ogólny postaci R(OH)n. • Istotne jest, aby grupa wodorotlenowa znajdowała się przy atomie węgla o konfiguracji sp3, czyli połączonego z innymi atomami wyłącznie wiązaniami pojedynczymi. W przeciwnym wypadku mówimy o enolach. • Cząsteczka każdego alkoholu składa się z węglowodorowej części hydrofobowej oraz hydroksylowej – hydrofilowej. Ich wzajemna proporcja, zależna od długości łańcucha węglowego, decyduje o właściwościach. • Pomimo obecności grupy –OH, charakterystycznej dla wodorotlenków nieorganicznych, alkohole nie dysocjują jonowo, wobec tego w wodzie alkohole dają odczyn obojętny.

33. Dla dociekliwych Związki Grignarda jako niezwykle reaktywne ulegają addycji elektrofilowej do w zasadzie każdego związku zawierającego wiązanie podwójne między węglem, a innym heteroatomem, włączając w to związki karbonylowe.

34. Literatura: „Repetytorium od A do Z” Klimaszewska „Wstęp do chemii organicznej” Kupryszewski „Chemia 2”– podręcznik ( zakres rozszerzony) S. Hejwowska, R. Marcinkowski,J. Staluszka www.wikipedia.org www.chemia.int.pl