алканол

Алканолуудын тухай танилцуулга

Спирт гэж нэрлэгддэг алканолууд нь ханасан нүүрстөрөгчийн атомд холбогдсон гидроксил бүлэг (-OH) агуулсан органик нэгдлүүд юм. Энэ ангиллын нэгдлүүд нь органик химийн чухал хэсгийг бүрдүүлдэг бөгөөд эм, үйлдвэрлэл, ундаа зэрэг янз бүрийн салбарт чухал ач холбогдолтой байдаг.

Алканолын бүтэц

Алканолууд нь алканы гинжин хэлхээний нүүрстөрөгчийн атомуудад холбогдсон нэг буюу хэд хэдэн гидроксил бүлгүүдээр тодорхойлогддог. Нэг гидроксил бүлэгтэй алканолуудын ерөнхий томъёо нь \(C_nH_{2n+1}OH\) бөгөөд \(n\) нь нүүрстөрөгчийн атомын тоо юм. OH бүлэгт холбогдсон нүүрстөрөгчийн атомыг гидроксил нүүрстөрөгч гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нүүрстөрөгч нь нэг, хоёр, гурван өөр нүүрстөрөгчтэй хавсарсан эсэхээс хамаарч спиртийн анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч шинж чанарыг тодорхойлдог.

Жишээ: Метанол (CH ₃ OH) нь гидроксил бүлэгтэй холбогдсон нэг нүүрстөрөгчийн атомаас бүрдэх хамгийн энгийн алканол юм.

Алканолуудын ангилал

Алканолуудыг одоо байгаа гидроксил бүлгийн тоо болон гидроксил бүлэг агуулсан нүүрстөрөгчийн атомын холболтод үндэслэн ангилдаг. Тэдгээрийг ерөнхийд нь гурван төрөлд хуваадаг:

• Анхдагч спирт: Гидроксил бүлэг нь зөвхөн нэг нүүрстөрөгчтэй холбогдсон анхдагч нүүрстөрөгчийн атомтай холбогддог.
• Хоёрдогч спирт: Гидроксил бүлэг нь өөр хоёр нүүрстөрөгчтэй холбогдсон хоёрдогч нүүрстөрөгчийн атомтай холбогддог.
• Гуравдагч спирт: Гидроксил бүлэг нь гуравдагч нүүрстөрөгчийн атомтай холбогддог бөгөөд энэ нь өөр гурван нүүрстөрөгчтэй холбогддог.

Алканолуудын физик шинж чанарууд

Гидроксил бүлэг байгаа нь алканолын физик шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Энэ бүлэг нь устөрөгчийн холбоо үүсгэж чаддаг тул архи нь ижил молекул жинтэй алкануудтай харьцуулахад ихэвчлэн өндөр буцалгах цэгтэй байдаг. Архи нь мөн хүчилтөрөгчийн атомын электрон сөрөг шинж чанараас шалтгаалан туйлын молекулууд бөгөөд тэдгээрийг ус болон бусад туйлын уусгагчид уусдаг.

Алканолын химийн шинж чанар

Алканолууд нь үндсэндээ гидроксил бүлгийн реактив байдлаас шалтгаалан янз бүрийн химийн урвал үзүүлдэг. Энд зарим гол хариу үйлдэл байна:

• Шингэн алдалт: Алканолууд нь хүчиллэг катализаторын дэргэд алкен үүсгэхийн тулд усгүйжүүлж болно. Жишээлбэл, этилийн спиртийн шингэн алдалт нь этилийг үүсгэдэг.

\(CH_3CH_2OH \xrightarrow{H_2SO_4} CH_2=CH_2 + H_2O\)

• Исэлдэлт: Анхдагч спиртийг альдегид, цаашлаад карбоксилын хүчил болгон исэлдүүлж болно. Хоёрдогч спиртүүд нь кетон болж исэлддэг. Гуравдагч спиртүүд нь гидроксил бүлэг агуулсан нүүрстөрөгчтэй устөрөгчийн атомгүй байдаг тул исэлдэлтэнд ордоггүй.
• Эфиржилт: Алканолууд нь карбоксилын хүчлүүдтэй урвалд орж эфир, ус үүсгэдэг. Энэхүү урвал нь нийлэг үнэртэн, амтлагч үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай.

\(CH_3CH_2OH + CH_3COOH \rightarrow CH_3COOCH_2CH_3 + H_2O\)

Алканолуудын нэршил

Алканолуудыг Олон улсын цэвэр болон хэрэглээний химийн холбооны (IUPAC) системийн дагуу нэрлэсэн. Энэ нэр нь гидроксил бүлэг хавсарсан хамгийн урт нүүрстөрөгчийн гинжийг тодорхойлж, харгалзах алканы -e төгсгөлийг -олоор сольсоноор үүссэн. Хэрэв нэгээс олон гидроксил бүлэг байгаа бол диол, триол гэх мэт дагаваруудыг хэрэглэж, гидроксил бүлгийн байрлалыг тоогоор заана.

Жишээ нь: Этанол (CH ₃ CH ₂ OH) нь нэг гидроксил бүлэг хавсарсан хоёр нүүрстөрөгчийн этан нуруунд нэрлэгдсэн.

Алканолуудын хэрэглээ

Алканолууд нь өвөрмөц шинж чанартай тул янз бүрийн салбарт өргөн хүрээний хэрэглээтэй байдаг.

• Эдгээрийг эм зүй, будаг, лакны үйлдвэрт уусгагч болгон ашигладаг.
• Метанол, этанол зэрэг доод түвшний алканолуудыг бензинд био түлш, түлшний нэмэлт болгон ашигладаг.
• Этанол нь сэтгэцэд нөлөөлөх шинж чанартай тул ундаанд, бактерийн эсрэг үйлчилгээтэй тул гар ариутгагч бодисуудад өргөн хэрэглэгддэг.
• Алканолыг мөн синтетик полимер болон эмийн үйлдвэрлэлд ашигладаг.

Алканолын нийлэгжилт

Алканолуудыг хэд хэдэн аргаар нэгтгэж болох бөгөөд тус бүр нь өөр өөр төрлийн спирт үйлдвэрлэхэд тохиромжтой. Энд зарим нийтлэг синтезийн аргууд байна:

• Алкены усжилт: Энэ нь хүчил катализаторын оролцоотойгоор алкены давхар холбоонд ус нэмж спирт үйлдвэрлэх нийтлэг арга юм.

\(C_2H_4 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3CH_2OH\)

• Гидробораци-Исэлдүүлэх: Энэ нь алкены бага орлуулсан нүүрстөрөгч дээр гидроксил бүлгийг нэмж, спирт үүсэхэд хүргэдэг хоёр үе шаттай синтезийн арга юм.

\(C_2H_4 + BH_3 + H_2O_2, OH^- \rightarrow CH_3CH_2OH\)

• Карбонилийн нэгдлүүдийн бууралт: Альдегид ба кетоныг литийн хөнгөн цагаан гидрид (LiAlH ₄ ) зэрэг бууруулагч бодис ашиглан анхдагч болон хоёрдогч спирт болгон бууруулж болно.

\[CH_3CHO + [H] \баруун сум CH_3CH_2OH\]

Алканолуудтай хийсэн туршилт

Туршилтаар дамжуулан алканолуудын шинж чанар, урвалыг ойлгох нь тэдгээрийн химийн шинж чанарыг ойлгоход тусалдаг. Энгийн туршилтаар спиртийн усанд уусах чадварыг харуулж чадна.

Материал: Туршилтын хоолой, ус, этанол, гексанол, метанол, хутгагч.

Процедур:

1. Туршилтын хоолойг хагасаар нь усаар дүүргэ.
2. Туршилтын хоолойд бага хэмжээний метанол нэмээд хутгана. Үр дүнг ажигла.
3. Усаар дүүргэсэн шинэ туршилтын хоолойд этилийн спирт ашиглан 2-р алхамыг давтана.
4. Эцэст нь гексанол ашиглан процедурыг давтана.

Ажиглалт: Метанол ба этанол нь усанд амархан уусдагийг оюутнууд ажиглах бөгөөд энэ нь тэдний уусах чадвар өндөр, харин гексанол нь хязгаарлагдмал уусдаг болохыг харуулж байна.

Энэхүү туршилт нь алканолуудын усанд уусах чанарт гидрофобик алкилийн гинжин хэлхээний уртын нөлөөг онцолж байна. Нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний урт нэмэгдэхийн хэрээр нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний гидрофобик шинж чанар нэмэгдэж байгаа тул уусах чадвар буурдаг.

Дүгнэлт

Алканолууд нь гидроксил бүлэг агуулагддаг тул янз бүрийн физик, химийн шинж чанартай органик нэгдлүүдийн амин чухал анги юм. Биотүлшнээс эхлээд эмийн бүтээгдэхүүн хүртэл өргөн хүрээний хэрэглээ нь янз бүрийн салбарт ач холбогдлыг нь онцолж өгдөг. Алканолын бүтэц, ангилал, урвалыг ойлгох нь органик химийн илүү төвөгтэй ойлголт, хэрэглээг судлах үндэс суурь болдог.