Polihidroksiliai alkoholiai

Šioje temoje nagrinėjami polihidroksiliniai alkoholiai, tokie kaip etilenglikolis ir glicerolis, apimant jų savybes, gavimo būdus ir panaudojimą. Sužinoma, kad šie junginiai turi kelias hidroksilo grupes, lemiančias jų tirpumą vandenyje ir chemines reakcijas, pavyzdžiui, reakciją su variu(II) hidroksidu. Taip pat pamatomas pavyzdys, kaip nustatyti organinio junginio molekulinę formulę.

Daugiahidroksiliai alkoholiai
Daugiahidroksiliai alkoholiai – tai organiniai junginiai, kurių molekulėse yra kelios hidroksilo grupės (\(-OH\)), prijungtos prie skirtingų angliavandenilio grandinės anglies atomų. Bendroji daugiahidroksilių alkoholių formulė yra \(R(OH)_n\), kur \(R\) yra angliavandenilio pakaitas, o \(n\) – hidroksilo grupių skaičius (\(n \ge 2\)). Svarbu pažymėti, kad jei kelios hidroksilo grupės yra prijungtos prie to paties anglies atomo, toks alkoholis yra labai nestabilus ir iš karto skyla, išskirdamas vandenį. Plačiai paplitę daugiahidroksiliai alkoholiai dažnai turi trivialius pavadinimus, kurie yra labiau įprasti nei sisteminiai pavadinimai pagal IUPAC nomenklatūrą. Pavyzdžiui, 1,2-etandiolis yra geriau žinomas kaip etilenglikolis, o 1,2,3-propantriolis – kaip glicerolis. Dėl kelių hidroksilo grupių, daugiahidroksiliams alkoholiams būdinga funkcinės grupės padėties izomerija, t. y., junginiai gali skirtis hidroksilo grupių išsidėstymu anglies grandinėje.
Daugiahidroksilių alkoholių gamyba
Etilenglikolis (\(1,2\)-etandiolis) gali būti gaunamas oksiduojant alkenus, pavyzdžiui, eteną. Vienas iš pramoninių daugiahidroksilių alkoholių gavimo būdų yra halogenintų angliavandenilių, turinčių kelis halogeno atomus, hidrolizė, veikiant juos vandeniu. Pavyzdžiui, etilenglikolis gali būti gaminamas iš \(1,2\)-dichloretano. Šios reakcijos metu susidaro druskos rūgštis (\(HCl\)), kuri neutralizuojama šarmu, kad padidėtų etilenglikolio išeiga. Glicerolis (\(1,2,3\)-propantriolis) gali būti gaunamas kaip šalutinis produktas muilo gamyboje, hidrolizuojant riebalus (trigliceridus).
Daugiahidroksilių alkoholių reakcijos
Daugiahidroksiliai alkoholiai, turėdami kelias hidroksilo (\(-OH\)) grupes, chemiškai yra panašūs į vienhidroksilius alkoholius, tačiau turi ir savitų savybių. Kaip ir vienhidroksiliai alkoholiai, jie reaguoja su šarminiais metalais, tokiais kaip natris ar kalis. Šios reakcijos metu susidaro atitinkami alkoksidai ir išsiskiria vandenilio dujos. Daugiahidroksiliai alkoholiai taip pat reaguoja su halogenvandenilio rūgštimis (pvz., \(HCl\), \(HBr\)). Esant halogenvandenilio rūgšties pertekliui, visos hidroksilo grupės pakeičiamos halogeno atomais. Viena iš specifinių daugiahidroksilių alkoholių reakcijų yra jų sąveika su šviežiai paruoštu vario(II) hidroksidu (\(Cu(OH)_2\)). Esant šarmo pertekliui, daugiahidroksiliai alkoholiai su vario(II) hidroksidu sudaro chelatinius kompleksus, ir tirpalas nusidažo ryškiai mėlyna spalva. Ši reakcija naudojama kaip kokybinė reakcija daugiahidroksiliams alkoholiams atpažinti. Glicerolis (1,2,3-propantriolis) gali reaguoti su koncentruota azoto rūgštimi (\(HNO_3\)). Ši reakcija yra esterifikacijos reakcija, kurios metu susidaro trinitroglicerinas (nitroglicerinas), kuris yra sprogstamoji medžiaga.
Daugiahidroksilių alkoholių savybės
Daugiahidroksiliai alkoholiai, tokie kaip \(1,2\)-etandiolis (etilenglikolis) ir \(1,2,3\)-propantriolis (glicerolis), pasižymi specifinėmis fizikinėmis savybėmis. Jie yra bespalviai, klampūs (didelio klampumo) skysčiai. Dėl savo struktūros, turinčios kelias hidroksilo grupes, šie alkoholiai yra labai tirpūs vandenyje. Tirpumas vandenyje atsiranda dėl vandenilinių ryšių, kurie susidaro tarp daugiahidroksilio alkoholio molekulių hidroksilo grupių ir vandens molekulių. Be to, dauguma daugiahidroksilių alkoholių yra saldaus skonio. Etilenglikolis (\(1,2\)-etandiolis) yra toksiškas, todėl jo negalima vartoti į vidų. Jis plačiai naudojamas kaip antifrizo sudedamoji dalis. Glicerolis (\(1,2,3\)-propantriolis), priešingai, yra netoksiškas ir naudojamas kosmetikos pramonėje, pavyzdžiui, rankų kremuose ir muiluose, kaip drėkinamoji medžiaga.
Daugiahidroksilių alkoholių taikymai
Etilenglikolis (1,2-etandiolis) yra plačiai naudojamas kaip antifrizo komponentas automobilių aušinimo sistemose, nes jis mažina vandens užšalimo temperatūrą. Jis taip pat yra svarbi žaliava polimerų, tokių kaip lavsanas (polietileno tereftalatas, PET) ir poliuretanas, gamyboje. Glicerolis (1,2,3-propantriolis) yra naudojamas sprogmenų, pavyzdžiui, dinamito (trinitroglicerino), gamyboje. Dėl savo drėkinamųjų savybių, jis plačiai naudojamas farmacijos ir kosmetikos pramonėje, įvairių kremų, losjonų ir muilų gamyboje. Glicerolis taip pat naudojamas odos pramonėje odos minkštinimui.
Etanolio gamyba
Etanolis, dar žinomas kaip etilo alkoholis, yra cheminis junginys, kurio formulė \(C_2H_5OH\). Jis gali būti gaminamas iš krakmolingų medžiagų, tokių kaip kukurūzai ar cukranendrės. Gamybos procese naudojami fermentai, kurie hidrolizuoja krakmolą į gliukozę. Gauta gliukozė toliau fermentuojama, kad susidarytų etanolis. Etanolis plačiai naudojamas įvairiose srityse. Jis yra svarbus tirpiklis ir žaliava gaminant vaistus, lakus, kvapiąsias medžiagas ir kitus cheminius produktus. Tačiau reikia atkreipti dėmesį, kad etanolis yra toksiškas junginys. Jis lengvai absorbuojamas į kraują ir gali sukelti įvairių organų, ypač kepenų, ligas. Be to, etanolis naudojamas gumos gamyboje, kaip dezinfekavimo priemonė medicinoje ir kaip alternatyvus kuras kai kuriose šalyse. Įmaišius iki 15% etanolio į benziną, galima pagerinti kuro savybes ir sumažinti išmetamų teršalų kiekį.
Organinio junginio formulės radimas
Nustatant nežinomo organinio junginio formulę, dažnai taikoma degimo analizė. Sudeginus 4.8 g nežinomos organinės medžiagos, susidarė 6.6 g anglies dioksido (\(CO_2\)) ir 5.4 g vandens (\(H_2O\)). Žinant, kad visas anglies diokside esantis anglis ir visas vandenyje esantis vandenilis atsirado iš sudegintos medžiagos, galima apskaičiuoti šių elementų mases pradiniame junginyje. Anglies masė: 44 g \(CO_2\) yra 12 g C, vadinasi, 6.6 g \(CO_2\) yra \((6.6 \text{ g} \cdot 12 \text{ g/mol}) / 44 \text{ g/mol} = 1.8 \text{ g } C\). Vandenilio masė: 18 g \(H_2O\) yra 2 g H, vadinasi, 5.4 g \(H_2O\) yra \((5.4 \text{ g} \cdot 2 \text{ g/mol}) / 18 \text{ g/mol} = 0.6 \text{ g } H\). Bendras anglies ir vandenilio kiekis junginyje yra \(1.8 \text{ g} + 0.6 \text{ g} = 2.4 \text{ g}\). Kadangi pradinės medžiagos masė buvo 4.8 g, o anglies ir vandenilio masė kartu sudaro tik 2.4 g, tai reiškia, kad junginyje yra ir deguonies. Deguonies masė: \(4.8 \text{ g} - 2.4 \text{ g} = 2.4 \text{ g}\). Apskaičiuojamas kiekvieno elemento molių skaičius: \(n(C) = 1.8 \text{ g} / 12 \text{ g/mol} = 0.15 \text{ mol}\), \(n(H) = 0.6 \text{ g} / 1 \text{ g/mol} = 0.6 \text{ mol}\), \(n(O) = 2.4 \text{ g} / 16 \text{ g/mol} = 0.15 \text{ mol}\). Nustatomas elementų santykis: \(C : H : O = 0.15 : 0.6 : 0.15 = 1 : 4 : 1\). Taigi, empirinė formulė yra \(CH_4O\). Junginio garų tankis, palyginti su vandeniliu, yra 16. Tai reiškia, kad junginio molinė masė yra \(16 * 2 = 32 \text{ g/mol}\) (nes vandenilio (\(H_2\)) molinė masė yra 2 g/mol). Empirinės formulės (\(CH_4O\)) molinė masė yra \(12 + 4 + 16 = 32 \text{ g/mol}\). Kadangi empirinės formulės molinė masė sutampa su apskaičiuota junginio moline mase, tai reiškia, kad empirinė formulė yra ir molekulinė formulė. Taigi, ieškomo organinio junginio molekulinė formulė yra \(CH_4O\). Pagal IUPAC nomenklatūrą, šis junginys vadinamas metanoliu.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com