Производные углеводородов, этанол, номенклатура спиртов, классификация и использование

| 2 октября, 2021 | Химия

Этанол очень важен в качестве топлива и в химической промышленности. Высокие налоги уплачиваются за производство алкоголя (96%), потому что он используется в спиртосодержащих напитках, что оказывает вредное воздействие на здоровье. Некоторые добавки добавляются в этанол для использования как топливо, и оно продается по низкой цене. Эти добавки нельзя легко отделить от спирта, кроме как с помощью очень сложного химического процесса, к тому же это незаконно.

Производные углеводородов

Функциональная группа представляет собой атом или атомная группа , которая отвечает за физические и химические свойства органических соединений , органические соединения были разделены на группы, каждый из которых характеризуются определенной группой функций, производные углеводородов состоят из С, Н и О , такие , как Спирты , фенолы, простые эфиры, альдегиды, кетоны и сложные эфиры.

Производные углеводородов состоят из C, H и N, таких как амины, (-COOH) группа называется карбоксильной группой, потому что она состоит из карбонильной группы и гидроксильной группы . Функциональная или характеристическая группа представляет собой группу атомов, которые объединяются определенным образом. способ сформировать часть молекулы, однако его активность превосходит все другие свойства всей молекулы.

Спирты и фенолы

Спирты и фенолы являются органическими соединениями , их молекулы содержат одну или несколько гидроксильных групп. Если гидроксильная группа присоединена к алкильной группе (R), то соединение называется спиртом. Если гидроксильная группа присоединена к арильной группе (Ar), Таким образом, соединение называется фенолом. Алифатические спирты — это органические соединения, которые имеют общую формулу ROH. Органические соединения, которые имеют общую формулу ArOH, представляют собой фенолы.

Спирты и фенолы рассматриваются как алкильные или арильные производные воды путем замены одного атома водорода в молекуле воды на алкильную или арильную группу, они также могут рассматриваться как гидроксильные производные алифатических или ароматических углеводородов путем замены одного или нескольких атомов водорода на один или более гидроксильная группа.

Спирты

Спирты являются органическими соединениями , которые характеризуются наличием одного гидроксильной группы или более в качестве функциональной группы в молекулах,  Спирты рассматриваются как производные воды путем замены атома водорода в воде алкильной группы,  Спирты рассматриваются как производные алифатические углеводороды ( алканы) путем замены атома водорода или более одной или несколькими гидроксильными группами.

Номенклатура спиртов

Есть два метода: согласно алкильной группе называется алкиловый спирт, согласно IUPAC называется алканолом, в этой системе углеводородная цепь пронумерована от ближайшего конца к гидроксильной группе.

В соответствии с алкильной группой (общая номенклатура ): в этом методе спирт называют в соответствии с названием алкильной группы, присутствующей в молекуле спирта, мировой спирт добавляется к названию алкильной группы, такой как метиловый спирт CH 3 OH. , этиловый спирт C 2 H 5 OH. Название (изо) используется, если атом углерода группы (ОН) присоединен к двум атомам углерода.

Номенклатура согласно ИЮПАК: Название спирта происходит от имени соответствующего алкана (алканов , который содержит такое же число атомов углерода) с последующим добавлением суффикса (ПР) вместо (Е) , такие как СН 3 ОН метанола, C 2 H 5 OH этанол, в этой системе углеродная цепь пронумерована от ближайшего конца к гидроксильной группе (ОН). Из пентана можно получить 3 различных изомерных спирта.

Классификация алифатических спиртов

Спирты классифицируются по количеству гидроксильных групп (ОН) в молекуле спирта на четыре типа:

  1. Одноатомный спирт содержит одну группу ОН, такую ​​как метанол (CH 3OH), этанол (C 2 H 5 OH).
  2. Двухатомный спирт содержит две группы ОН, такие как этиленгликоль (C 2H 4 (OH) 2 ).
  3. Трехатомный спирт содержит три группы ОН, такие как глицерин (C 3H 5 (OH) 3 ).
  4. Многоатомный спирт содержит более OH-групп, таких как сорбит (C 6H 8 (OH) 6 ).

Алифатические одноатомные спирты

Алифатические одноатомные спирты классифицируются в соответствии с числом атомов водорода и алкильной группой, присоединенной к карбинолу (атом углерода, связанный с группой ОН). Общая формула одноатомного спирта — C n H 2n + 1 OH или C n H 2n + 2 O, Одноатомные спирты подразделяются на три типа в зависимости от типа атома углерода, присоединенного к гидроксильной группе, которая называется атомом карбинола.

  1. Первичные спирты: карбинольная группа, присоединенная к одному атому углерода и двум атомам водорода, например этиловый спирт или этанол (C 2H 5 OH).
  2. Вторичные спирты: карбинольная группа, присоединенная к двум атомам углерода и одному атому водорода, например втор. пропиловый спирт или 2-пропанол или изопропиловый спирт.
  3. Третичные спирты: карбинольная группа, присоединенная к трем атомам углерода, такая как 2-метил 2-пропанол или третичный бутиловый спирт.

Карбинол представляет собой атом углерода, который присоединен к гидроксильной группе. В первичном одноатомном спирте Карбинол несет одну алкильную группу и два атома водорода, Во вторичном одноатомном спирте карбинол несет две алкильные группы и один атом водорода, В третичном одноатомном спирте карбинол несет три алкильные группы и не содержит атомов водорода.

Изобутиловые спирты являются вторичным спиртом, потому что карбинольная группа присоединена к двум атомам углерода и одному атому водорода, 2-бутанольный спирт является вторичным спиртом, потому что карбинольная группа присоединяет две алкильные группы и один атом водорода.

1-пропанол — это первичный спирт, а 2-пропанол — вторичный, потому что карбинольная группа 1-пропанола присоединена к двум атомам водорода и одному атому углерода, в то время как 2-пропанол присоединен к атому водорода и двум атомам углерода.

Этанол (C 2 H 5 OH)

Этанол (этиловый спирт) считается старейшим органическим соединением, получаемым в промышленности. Древние египтяне получали спирт до 3000 лет назад путем ферментации сахарных материалов и крахмала.

Способы приготовления этанола (в промышленности)

При спиртовом брожении

Ферментация сахаристых веществ и крахмала (Концентрация 96%): 20% этанола производится во всем мире путем спиртовой ферментации крахмала и сахарных материалов, особенно в странах, которые богаты выращиванием сахарного тростника, свеклы и кукурузы. ферментация — это добавление дрожжевого грибка к патоке (сахарозе) с образованием этанола.

В Египте этанол получают из мелассы (сахарозы) (в компании Egypt Sugar, Distillation Company в Ховамдее). Процесс ферментации происходит путем добавления дрожжей к патоке (сахарозе), при этом этанол и углекислый газ образуются следующим образом:

C 12 H 22 O 11 (т) + H 2 O (л) → C 6 H 12 O 6 (водн.) + C 6 H 12 O 6 (водн.)

C 6 H 12 O 6 (водн.) → 2C 2 H 5 OH (л) + 2CO 2 (г)

Гидратация этана

Получение этанола из этиленового газа (каталитическая гидратация этана): путем каталитической гидратации этиленового газа, который образуется при крекинге нефтяного сырья. Это обычный метод получения этанола. Его проводят в большинстве нефтяных стран. термический крекинг длинноцепочечных нефтепродуктов, получается этан.

Каталитическая гидратация этана разбавленной серной или фосфорной кислотой, получается этанол. Следовательно, этанол рассматривается как нефтехимическое соединение (химические вещества, получаемые из нефти), потому что он получается каталитической гидратацией газообразного этилена, который образуется в результате термического крекинга длинноцепочечных нефтепродукты.

Нефтепродукт (крекинг) → C 2 H 4 + H 2 O  → C 2 H 5 OH (этанол)

Гидратация — это добавление воды к этену в присутствии фосфорной или серной кислоты, этен — единственный алкен, который дает первичный спирт путем каталитической гидратации, в то время как другие алкены дают вторичные или третичные спирты ( правило Марковникова ).

Конвертированный спирт (или красный спирт)

Это 85% этанол с концентрацией 96%, смешанный с 5% метанолом, который является ядовитым веществом, вызывающим безумие и слепотой, чтобы предотвратить его использование в качестве напитка, пиридина и костного масла (вещество с неприятным запахом для предотвращения его использования в парфюмерии) и красителей. использовать его для окраски дерева и в качестве топлива.

Чистый этанол 96% -ной концентрации является дорогостоящим из-за высокого налога на производство, который должен быть уплачен за него. Это введено для минимизации его использования при изготовлении алкогольных напитков из-за их вредного воздействия на здоровье и социальные аспекты. Однако этанол очень важен, поскольку топлива и в химической промышленности и органических растворителей.

Преобразованный спирт (красный спирт) представляет собой этанол с добавками ядовитого метанола, пиридина (неприятный запах), цветных красителей и воды, который используется в качестве топлива. Он состоит из 85% этанола (96% конц. + 5% метанола + 1% (пиридин, костное масло или красители), остальное — вода).

Приготовление спиртов

Спирты могут быть получены путем нагревания алкилгалогенидов с водным раствором сильных щелочей, где галогенидный радикал заменяется гидроксильной группой и образуется соответствующий спирт.

C 2 H 5 Br + H 2 O → C 2 H 5 OH + HBr

Замена галогена гидроксильной группой происходит медленно, и эта реакция обратима. При гидролизе алкилгалогенидов следует добавлять водные щелочи, чтобы увеличить скорость гидролиза и нейтрализовать образовавшуюся кислоту (HX) и предотвратить обратимую реакцию.

Все типы спиртов могут быть получены этим методом с использованием соответствующего алкилгалогенида. Галогениды могут быть расположены в следующей последовательности в соответствии с легкостью замещения. Гидролиз алкилгалогенидов зависит от природы галогена, так как хлориды <бромиды <иодиды.

Алкилиодид является предпочтительным алкилгалогенидом, используемым для получения спиртов посредством гидролиза в щелочной среде, потому что (Cl, Br и I) находятся в одной и той же группе, а атомный радиус йода является самым большим, который легко отделяется.