3.Физико-химические свойства

Основные реакции образования метанола — взаимодействие ок­сида и диоксида углерода с водородом (реакции 1.1 и 1.2) — реакции обратимые и экзотермичные:

СО + 2Н₂ СН3ОН +90,73 кДж (1.1)

С0₂ + ЗН2 СН₈ОН + Н₂0 + 49,53 кДж (1.2)

Тепловой эффект реакции взаимодействия оксида углерода и водорода (90,73 кДж) незначительно возрастает с повыше­нием температуры и давления. Кроме этих реакций, при син­тезе метанола протекает и эндотермическая обратимая реакция взаимодействия диоксида углерода и водорода.

Эксперементальное определение константы равновесия реак­ции взаимодействия оксида углерода и водорода, изучавшейся многочисленными исследователями, приводило к значительным погрешностям и противоречиям. Это объясняется тем, что при атмосферном давлении равновесные концентрации метанола в газе весьма малы, и определение его ввиду несовершенства ме­тодик приводило к ошибкам при расчете констант равновесия. С повышением давления равновесные концентрации метанола увеличиваются, однако при этом возрастает интенсивность про­текания побочных реакций с участием исходных и промежуточ­ных компонентов. Последнее не позволяло получить корректные результаты при определении константы равновесия.

Следует указать на способность метанола хорошо растворять большинство известных газов и паров. Так, растворимость гелия, неона, аргона, кислорода в метаноле при стандартных условиях выше, чем растворимость их в ацетоне, бензоле, этиловом спирте, циклогексане и т. д. Растворимость всех этих газов при разбавлении метанола водой уменьшается. Высокой растворимостью газов широко пользуются в промышленной практике, применяя метанол и его растворы в качестве поглотителя для извлечения примесей из технологических газов.

Плотность водных растворов метанола увеличивается при понижении температуры и почти равномерно уменьшается с увеличением концентрации метанола от плотности воды до плотности спирта при измеряемой температуре. Зависимость вязкости от концентрации метанола имеет при всех исследованных температурах максимум при содержании СНзОН около 40%. В точке максимума вязкость раствора больше вязкости чистого метанола.

Метанол смешивается во всех отношениях со значительным числом органических соединений. Со многими из них он образует азеотропные смеси — растворы, перегоняющиеся без изменения состава и температуры кипения, т. е. без разделения. К настоящему времени известно свыше 100 веществ, в числе которых имеются и соединения, обычно присутствующие в метаноле-сырце. К этим веществам, например, относятся ацетон, метилацетат, метилэтилкетон, метилпропионат и некоторые другие. Необходимо отметить, что азеотропные смеси с содержанием таких соединений, как метилэтилкетон, метилпропионат, пропилформиат, изобутилформиат и ряд других имеют температуру кипения, близкую к температуре кипения чистого метанола (62—64,6 °С).

Метанол сочетает свойства очень слабого основания и еще более слабой кислоты, что обусловлено наличием алкильной и гидро-ксильной групп. При окислении метанола кислородом в присутствии катализатора образуется формальдегид:

СНзОН + 0,5СО₂ ↔ НСНО + Н₂О

На этой реакции основан широко применяемый в промышленности метод получения формальдегида, который используют в производстве пластических масс. При действии щелочей металловводород гидроксильной группы метанола замещается с образованием алкоголята

2СНзОН + 2Na ——> 2CH₃ONa + 2Н₂

который стоек только в отсутствие воды, так как вода омыляет его до метанола и щелочи:

СНэОNa + Н₂О  СНзОН + NaOH

С аммиаком метанол образует метиламины:

СНзОН + NH₃ ——> CH₃NH₂ + Н₂О

СНзОН + СНзNН₂ ——> (CH₃)₂NH₂ + Н₂О

CH₃OH + (СНз)₂NH₂ ——> (СН₃)₃NH₂ + Н₂О

При взаимодействии метанола и минеральных кислот образуются сложные эфиры. Этот процесс называется этерификацией, и его широко используют в промышленной практике для получения различных метиловых эфиров — метилхлоридов, метилбромидов, метилнитратов, метилсульфатов и др.:

СНзОН + H₂SO₄ ——>- СНзSОзОН + Н₂О

Органические кислоты также реагируют с метанолом с образованием сложных эфиров:

СНзОН + СНзСООН ——> СНзСООСНз + Н₂О