mga alkanol

Panimula sa Alkanols

Ang mga alkanol, na karaniwang kilala bilang mga alkohol, ay mga organikong compound na naglalaman ng hydroxyl group (-OH) na nakakabit sa isang saturated carbon atom. Ang klase ng mga compound na ito ay bumubuo ng isang mahalagang bahagi ng organikong kimika at may makabuluhang aplikasyon sa iba't ibang mga industriya tulad ng mga parmasyutiko, pagmamanupaktura, at mga inumin.

Istraktura ng Alkanols

Ang mga alkanol ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isa o higit pang hydroxyl group na nakakabit sa mga carbon atom ng isang alkane chain. Ang pangkalahatang formula para sa mga alkanol na may isang pangkat ng hydroxyl ay \(C_nH_{2n+1}OH\) , kung saan ang \(n\) ay ang bilang ng mga carbon atom. Ang carbon atom na konektado sa pangkat ng OH ay tinatawag na hydroxyl carbon at tinutukoy ang pangunahin, pangalawa, o tertiary na katangian ng alkohol, depende sa kung ang carbon na ito ay nakakabit sa isa, dalawa, o tatlong iba pang mga carbon, ayon sa pagkakabanggit.

Halimbawa: Ang methanol (CH ₃ OH) ay ang pinakasimpleng alkanol, na binubuo ng isang carbon atom na nakagapos sa isang hydroxyl group.

Pag-uuri ng mga Alkanol

Ang mga alkanol ay inuri batay sa bilang ng mga hydroxyl group na naroroon at ang pagkakakonekta ng carbon atom na nagdadala ng hydroxyl group. Ang mga ito ay malawak na ikinategorya sa tatlong uri:

• Pangunahing Alkohol: Ang pangkat ng hydroxyl ay nakakabit sa isang pangunahing carbon atom, na konektado sa isa pang carbon.
• Mga Pangalawang Alkohol: Ang pangkat ng hydroxyl ay nakakabit sa pangalawang carbon atom, na konektado sa dalawa pang carbon.
• Tertiary Alcohols: Ang hydroxyl group ay nakakabit sa isang tertiary carbon atom, na konektado sa tatlong iba pang carbon.

Mga Pisikal na Katangian ng Alkanols

Ang pagkakaroon ng pangkat ng hydroxyl ay makabuluhang nakakaimpluwensya sa mga pisikal na katangian ng mga alkanol. Ang grupong ito ay maaaring bumuo ng mga hydrogen bond, na ginagawang ang mga alkohol sa pangkalahatan ay may mas mataas na punto ng pagkulo kumpara sa mga alkane na may katulad na molekular na timbang. Ang mga alkohol ay mga polar molecule din dahil sa electronegativity ng oxygen atom, na ginagawa itong natutunaw sa tubig at iba pang polar solvents.

Mga Katangian ng Kemikal ng Alkanols

Ang mga alkanol ay nagpapakita ng iba't ibang mga kemikal na reaksyon, pangunahin dahil sa reaktibiti ng hydroxyl group. Narito ang ilang pangunahing reaksyon:

• Pag-aalis ng tubig: Ang mga alkanol ay maaaring sumailalim sa pag-aalis ng tubig upang bumuo ng mga alkenes sa pagkakaroon ng mga acid catalyst. Halimbawa, ang dehydration ng ethanol ay gumagawa ng ethene:

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

• Oksihenasyon: Ang mga pangunahing alkohol ay maaaring ma-oxidize sa aldehydes, at higit pa sa mga carboxylic acid. Ang mga pangalawang alkohol ay na-oxidized sa mga ketone. Ang mga tertiary alcohol ay hindi sumasailalim sa oksihenasyon dahil walang hydrogen atom na nakakabit sa carbon na nagdadala ng hydroxyl group.
• Esterification: Ang mga alkanol ay tumutugon sa mga carboxylic acid upang bumuo ng mga ester at tubig sa isang proseso na kilala bilang esterification. Ang reaksyong ito ay mahalaga sa paggawa ng mga sintetikong pabango at lasa.

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

Nomenclature ng Alkanols

Ang mga alkanol ay pinangalanan kasunod ng International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) system. Ang pangalan ay hinango sa pamamagitan ng pagtukoy sa pinakamahabang carbon chain kung saan nakakabit ang hydroxyl group at pinapalitan ang -e ending ng kaukulang alkane ng -ol. Kung higit sa isang pangkat ng hydroxyl ang naroroon, ang mga suffix tulad ng diol, triol, atbp., ay ginagamit, at ang mga posisyon ng mga pangkat ng hydroxyl ay ipinapahiwatig ng mga numero.

Halimbawa: Ang Ethanol (CH ₃ CH ₂ OH) ay pinangalanan para sa two-carbon ethane backbone na may isang hydroxyl group na nakakabit.

Mga aplikasyon ng Alkanols

Ang mga alkanol ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon sa iba't ibang larangan dahil sa kanilang mga natatanging katangian:

• Ginagamit ang mga ito bilang mga solvent sa industriya ng pharmacological, pintura, at barnisan.
• Ang mga mas mababang alkanol, tulad ng methanol at ethanol, ay ginagamit bilang biofuels at mga additives ng gasolina sa gasolina.
• Ang ethanol ay malawakang ginagamit sa mga inumin dahil sa mga psychoactive properties nito at sa mga hand sanitizer dahil sa antibacterial properties nito.
• Ang mga alkanol ay ginagamit din sa paggawa ng mga sintetikong polimer at mga parmasyutiko.

Synthesis ng Alkanols

Ang mga alkanol ay maaaring synthesize sa pamamagitan ng ilang mga pamamaraan, bawat isa ay angkop para sa paggawa ng iba't ibang uri ng mga alkohol. Narito ang ilang karaniwang paraan ng synthesis:

• Hydration ng Alkenes: Ito ay isang karaniwang paraan para sa paggawa ng mga alkohol sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tubig sa dobleng bono ng mga alkenes sa pagkakaroon ng isang acid catalyst.

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

• Hydroboration-Oxidation: Ito ay isang dalawang-hakbang na paraan ng synthesis na nagdaragdag ng isang hydroxyl group sa hindi gaanong napapalitan na carbon ng isang alkene, na humahantong sa pagbuo ng mga alkohol.

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

• Pagbawas ng Carbonyl Compounds: Ang mga aldehydes at ketone ay maaaring gawing pangunahin at pangalawang alkohol, ayon sa pagkakabanggit, gamit ang mga ahenteng pampababa tulad ng lithium aluminum hydride (LiAlH ₄ ).

\[CH_3CHO + [H] \rightarrow CH_3CH_2OH\]

Eksperimento sa Alkanols

Ang pag-unawa sa mga katangian at reaksyon ng mga alkanol sa pamamagitan ng mga eksperimento ay nakakatulong sa pag-unawa sa kanilang kemikal na pag-uugali. Maaaring ipakita ng isang simpleng eksperimento ang solubility ng mga alkohol sa tubig:

Mga Materyales: Mga test tube, tubig, ethanol, hexanol, methanol, at isang stirrer.

Pamamaraan:

1. Punan ng tubig ang isang test tube sa kalahati.
2. Magdagdag ng kaunting methanol sa test tube at haluin. Obserbahan ang resulta.
3. Ulitin ang hakbang 2 gamit ang ethanol sa isang bagong test tube na puno ng tubig.
4. Sa wakas, ulitin ang pamamaraan gamit ang hexanol.

Obserbasyon: Mapapansin ng mga mag-aaral na ang methanol at ethanol ay madaling natutunaw sa tubig, na nagpapahiwatig ng kanilang mataas na solubility, habang ang hexanol ay nagpapakita ng limitadong solubility.

Itinatampok ng eksperimentong ito ang epekto ng hydrophobic alkyl chain na haba sa solubility ng mga alkanol sa tubig. Habang tumataas ang haba ng carbon chain, bumababa ang solubility dahil sa pagtaas ng hydrophobic na katangian ng carbon chain.

Konklusyon

Ang mga alkanol ay isang mahalagang klase ng mga organikong compound na may magkakaibang pisikal at kemikal na mga katangian, dahil sa pagkakaroon ng hydroxyl group. Ang kanilang malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa biofuels hanggang sa mga parmasyutiko, ay nagpapakita ng kanilang kahalagahan sa iba't ibang industriya. Ang pag-unawa sa istraktura, pag-uuri, at mga reaksyon ng mga alkanol ay nagbibigay ng pundasyon para sa paggalugad ng mas kumplikadong mga konsepto at aplikasyon ng organic chemistry.