5. Химические свойства.

1). Для спиртов возможна реакция замещения водорода на натрий (S_Е):

С₂H₅OH + Na С₂H₅ONa + H₂

В этой реакции проявляются кислотные свойства спиртов, образующиеся вещества называют алкоголятами (этилат натрия). Но спирты нельзя назвать кислотами, потому что растворы спиртов имеют нейтральную реакцию, и со щелочами они не взаимодействуют.

2). Но для спиртов более характерны реакции замещения гидроксогруппы (S_N), например, с галогеноводородами или молекулой другого спирта (образование простых эфиров).

С₂H₅OH + HCl → С₂H₅Cl + H-OH

С₂H₅OH + С₂H₅OH ↔ С₂H₅-O-С₂H₅+ H₂O реакция идет при нагревании до 140

3). Кроме того, для спиртов возможны реакции отщепления (элиминирования Е).

СН₃-СН₂ОН → СН₂=СН₂ + H₂O Эта реакция идет при нагревании выше 140 в присутствии конц. серной кислоты, как водоотнимающего средства. Внутримолекулярная дегидратация у гомологов этанола проходит по правилу Зайцева: водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода.

4). Как и все органические вещества спирты легко окисляются при повышенной температуре в присутствии воздуха.

С₂H₅OH + О₂ СO₂ + H₂O, причем ∆Н=1374 кДж. Спирт этанол горит бесцветным голубоватым пламенем.

При действии более мягких окислителей из спирта образуются альдегиды (из первичного) или кетоны (из вторичного). Например:

СH₃-CH₂-OH + CuO → + Cu + H₂O

Третичный спирт окисляется только при жестких условиях с разрывом связи С-С и образованием нескольких кислот.

6. Получение спиртов.

1. Метанол получают из синтез-газа (смеси СО и Н₂) или при сухой перегонке древесины.

СО + Н₂ → СН₃ОН при 220 , давление, катализатор Cu, ZnO.

2. Этиловый спирт в промышленности получают брожением углеводов (пищевой спирт) или гидратацией алкенов (технический спирт).

(-С₆Н₁₀O₅-)_n (крахмал СН₃-СН₂ОН + СО₂

СН₂=СН₂ + H₂O→ СН₃-СН₂ОН

3. В лаборатории можно получать спирт из галогенопроизводных, обрабатывая их водным раствором щелочи или восстановлением альдегидов.

С₂H₅Cl + H-OH → С₂H₅OH + HCl

СH₃-CH=O + H₂→ СH₃-CH₂-OH

Применение.

Метанол подвижная жидкость, запах очень похож на запах этанола, легко воспламеняется. Широко используется как растворитель. В органическом синтезе используют для получения формальдегида, а из него полимеров). Может использоваться как добавка к бензину.

Этанол – в технике, парфюмерии, в пищевой и медицинской промышленности используется как очень хороший растворитель. Этиловый спирт – важное сырье для органического синтеза (каучук, сложные эфиры, синтетические волокна…). Кроме того, спирт в медицине используется как обезболивающее (общая нечувствительность) и дезинфицирующее средство (денатурирует белок). К спирту, который используется для технически целей, добавляют различные красители, другие спирты, формалин. Такой спирт называют денатурированным. Денатурат очень ядовит.

7 . Многоатомными называют спирты, имеющие несколько групп –ОН. Различают гомологические ряды двухатомных спиртов, трехатомных и т.д. В названии многоатомных спиртов используют множительную приставку в суффиксе: ди-, три-, тетра- и т.д., Например:

СН₂ОН—СН₂ОН – этандиол или этиленгликоль

СН₂ОН—СН₂ —СН₂ОН – пропандиол-1,3

СН₂ОН—СНОН—СН₃ - пропандиол-1,2 и т.д.

Обратите внимание: группы ОН- всегда находятся у разных атомов углерода.

8. Наиболее важным из многоатомных спиртов является простейший трехатомный спирт - пропантриол-1,2,3, называемый просто глицерином:

СН₂ОН—СНОН—СН₂ОН.

Физические свойства. Глицерин — сиропообразная бесцветная жидкость сладкого вкуса; температура замерзания 17°, кипения 290°С; плотность его 1,26. Глицерин неограниченно смешивается с водой и спиртом, но нерастворим в эфире и хлороформе; сам способен растворять многие органические (сахар), а также и неорганические соединения (многие соли, например гипс). При смешивании с водой происходит уменьшение объёма (контракция), достигающее наибольшего значения для смеси, содержащей 57% глицерина; при этом выделяется тепло. Чистый глицерин гигроскопичен, он поглощает до 40% воды (по весу). Водные растворы глицерина замерзают при низких температурах, например, смесь, содержащая 66, 7% глицерина, замерзает при минус 46,5°С.

Химические свойства глицерина определяются наличием в его молекуле трех гидроксильных групп, благодаря чему он может давать три ряда производных, (причем моно- и ди-производные могут существовать в двух структурно-изомерных формах).

Монопроизводные глицерина типа СН₂Х—СНОН—СН₂ОН

дипроизводные СН₂Х—СНХ—СН₂ОН.

и трипроизводные СН₂Х—СНХ—СН₂Х

1). Для глицерина характерны реакции нуклеофильного замещения спиртовых функциональных групп. Например, при взаимодействии глицерина с хлороводородом:

СН₂ОН-СНОН-СН₂ОН + 3HCl => СН₂Cl-СНCl-СН₂Cl + 3H-ОН

т.е. может образоваться 1,2,3-трихлорпропан (один из вариантов).

2). При действии на глицерин не только активных металлов (натрий), но даже оксидов и гидроксидов тяжелых металлов могут получаться производные глицерина — глицераты металлов, например меди. Это свидетельствует о том, что кислотные свойства у глицерина выражены значительно сильнее, чем у одноатомных спиртов.

СН₂ОН—СНОН—СН₂ОН + Na => СН₂ОН—СНОН—СН₂О-Na + H₂

Или СН₂ОН—СНОН—СН₂ОН + Cu(OH)₂↓ => образуется растворимое комплексное соединение синего цвета

9. Нахождение в природе и получение. Глицерин был открыт в 1779 г. Шееле. В свободном состоянии глицерин в небольших количествах содержится в крови животных.

Природные жиры и масла состоят из сложных эфиров глицерина и карбоновых кислот. Под действием различных катализаторов жиры в организме расщепляются на глицерин и кислоты (это реакция гидролиза жиров).

В настоящее время в промышленном производстве синтетического глицерина используют непищевое сырье (природные предельные углеводороды).

Применение: Глицерин находит широкое применение в медицине и производстве фармацевтических препаратов. Его используют для растворения веществ. Глицерин является отличным растворителем йода, брома, фенола и т.д. Используя глицерин вместо воды, можно приготовить высококонцентрированные медицинские растворы. Глицерин обладает антисептическими свойствами, поэтому его применяют для предотвращения заражения ран. Антисептические и консервирующие свойства глицерина связаны с его гигроскопичностью, благодаря которой происходит дегидратация бактерий. Безводный глицерин гигроскопичен, может вызвать ожег кожи, т.к. отнимает от нее воду, а водный раствор глицерина используют для смягчения кожи, предохранения от высыхания мазей, паст и кремов. В медицине используют также тринитроглицерин, он расширяет кровеносные сосуды.

При получении пластмасс и смол глицерин является ценным сырьем. Эфиры глицерина широко применяют в производстве прозрачных упаковочных материалов. Например, целлофан обладает отличной гибкостью и не теряет своих свойств ни в жаре, ни в холоде. При получении водонепроницаемых упаковочных материалов применяют композицию, состоящую из глицерина, протеиновых веществ, льняного масла и пигмента. С целью придания бумажным упаковочным материалам огнестойкости их пропитывают под давлением водным раствором глицерина.

В пищевой промышленности глицерин используют для приготовления экстрактов чая, кофе, имбиря и других растительных веществ. Глицерин широко применяют при производстве безалкогольных напитков. Крупные предприятия производящие алкогольные напитки расходуют более 450 т глицерина высшего сорта в год для приготовления экстракта, который в разбавленном состоянии придает напиткам "мягкость". Глицерин используют при получении горчицы, желе и уксуса. Применяют глицерин для получения пищевых поверхностно-активных веществ (ПАВ), используемых в качестве добавок, способствующих повышению качества готовой продукции. При выработке хлебобулочных изделий ПАВ способствуют равномерному распределению жиров в тесте, предотвращают слипание клейковины и крахмала при выпечке. В связи с этим увеличивается объем хлеба и замедляется его очерствение. При производстве кондитерских изделий ПАВ уменьшают прилипание карамели, не допускают "поседения" шоколада в процессе хранения. При выработке мороженого ПАВ позволяют получить более тонкую структуру, хорошую твердость и постоянную форму продукта. В макаронных изделиях ПАВ уменьшают клейкость крахмала. ПАВ в больших количествах применяют при производстве маргарина. Они играют роль высокотемпературных стабилизаторов и эмульгаторов

Сельское хозяйство Глицерин используют при обработке семян и сеянцев, разбавленные растворы глицерина помогают прорастанию семян и укоренению саженцев.

Электротехника и радиотехника. В радиотехнике глицерин широко используют в производстве электролитических конденсаторов. Глицерин применяют при обработке алюминия и его сплавов. Глицерин используют при производстве алкидных смол, которые применяют как изоляционный материал.

В текстильной промышленности глицерин применяют в прядении, ткачестве, печатании, крашении и шлихтовании. Глицерин придает тканям эластичность и мягкость. Его используют для получения анилиновых красок, растворителей для красок, а также в качестве антисептической и гигроскопической добавки к краскам для печатания. Глицерин широко используют при производстве синтетического шелка и шерсти. В бумажной промышленности глицерин применяют при выпуске кальки, пергамента, папиросной бумаги, бумажных салфеток и жиронепроницаемой бумаги. В кожевенной промышленности глицерин добавляют к водным растворам хлорида бария, который используют в качестве препарата для консервирования кож. Глицерин является одним из компонентов восковых эмульсий для дубления кож. В процессе жировки кож используют глицериновые растворы

Лакокрасочная промышленность. Глицерин - ценный компонент полировочных составов, особенно лаков, применяемых для окончательной отделки. В процессе этерификации канифоли с глицерином образуется продукт, используемый для производства различных лаков. Многоосновные кислоты при конденсации с глицерином образовывают смолообразные продукты, называемые глифталями. Глицерин 98 %-ный применяют для производства электроизоляционных лаков.

Производство моющих и косметических средств. Большое количество сортов туалетного мыла и различные кремы содержат глицерин, который усиливает моющую способность, придает белизну коже и смягчает ее. Глицериновое мыло способствует удалению красящих веществ кожи, загоревшей на солнце. Многие прозрачные сорта туалетного мыла имеют массовую долю глицерина 8-15 %.

Военное дело. Глицерин используют для получения нитроглицерина, из которого производят динамит, бездымный порох и другие взрывчатые вещества, применяемые в мирных целях и военном деле. Кроме того, динамитный глицерин используют в качестве незамерзающих растворов в различных двигателях, тормозной и нагревающей жидкости, для охлаждения стволов орудий.

Задания для самостоятельной домашней работы.