الکل
دوشنبه 9 اسفند 1389 11:38 AMدید کلی
اگر ، بعنوان یک
شیمیدان آلی، قرار بود ده
ترکیب آلیفاتیکانتخاب کنید و سپس در جزیرهای رها شوید، شما قطعا
الکلهارا برمیگزیدید. شما میتوانید از آنها تقریبا هر ترکیب آلی دیگر را بسازید،
آلکیل هالیدها،
آلکنها،
اترها،
آلدئیدها،
کتونها،
اسیدها،
استرهاو دهها ترکیب دیگر.
از آلکیل هالیدها ، میتوانید
واکنشگرهای گرینیاررا بسازید و از واکنش این واکنشگرها با آلدئیدها و کتونها الکلهای پیچیدهتری را بدست آورید و غیره. در آن جزیره دور افتاده ، از الکلهای خود ، نه فقط بعنوان ماده خام استفاده میکنید، بلکه آنها را به دفعات ، بعنوان
حلالبرای انجام واکنشها و برای متبلور کردن فراوردهها بکار میبرید.
اهمیت الکلها
ما نمیتوانیم در هیچ یک از بخشهای شیمی آلی خیلی جلو برویم، بدون اینکه به الکلها بربخوریم. الکلها در استخلاف هسته دوستی بعنوان
و بعنوان هستهدوست شرکت میکنند. مهمترین و سادهترین اثر
کاتالیزوریمتعلق به الکلهاست که در شیمی انواع ترکیبها ، در لوله آزمایش و در ارگانیسم زنده ، نقش کلیدی برعهده دارد.
الکلها به آلکیل هالیدها و سایر ترکیباتی که استخلاف هستهدوستی انجام میدهند، تبدیل میشوند، استخلافی که معرفی انواع گروههای عاملی در یک
مولکولرا امکان پذیر میسازد. الکلها امکان دسترسی ما به ترکیبهایی با حالتهای
اکسایشبالاتر ، یعنی آلدئیدها ، کتونها و
اسیدهای کربوکسیلیکرا فراهم میسازند.
ساختار الکلها
فرمول عمومی الکلها ، ROH است که در آن ، R یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است. این گروه میتواند نوع اول ، دوم یا سوم باشد، ممکن است زنجیرباز یا حلقهای باشد، ممکن است دارای یک
اتم هالوژن، هیدروکسیلهای بیشتر یا یکی از بسیاری گروههای دیگری باشد که فعلا برای ما ناآشنا است.
همه الکلها ، دارای گروه هیدروکسیل (
OH) هستند که بعنوان گروه عاملی ، خواص مشخصه این خانواده از ترکیبها را تعیین میکند. تغییر و تنوع در ساختار R میتواند بر سرعت واکنشهای الکلها و حتی در موارد معدودی بر نوع واکنشها نیز تاثیر گذارد.
نکتهای در مورد تفاوت الکلها و فنلها
ترکیباتی که در آنها گروه هیدروکسیل مستقیما به یک حلقه آروماتیک متصل است، الکل نیستند، بلکه این ترکیبات ، فنل هستند و با الکلها آنچنان تفاوت فاحشی دارند که آنها را در مبحثی دیگر باید مورد بررسی قرار داد.
طبقهبندی الکلها
الکلها بسته به نوع
کربنحامل گروه OH
، به سه دسته نوع اول ، نوع دوم یا نوع سوم طبقهبندی میشوند:
C(R)_3-OH ، C(R)_2H-OH ، CR(H)_2-OH .
یک واکنش اکسایش که مستقیما با دخالت اتمهای
هیدروژنمتصل به کربن حامل گروه OH
انجام میشود، در طبقه از الکلها ، روندی کاملا متفاوت دارد.
اما ، معمولا ، الکلهای طبقات مختلف ، فقط از نظر سرعت یا مکانیسم واکنش و به هر طریقی هماهنگ با ساختارشان ، با هم تفاوت دارند. بعضی از استخلافها میتوانند آنچنان بر واکنش پذیری یک الکل تاثیر گذارند که آن را با الکلهای طبقههای دیگر مشابه سازند.
منابع صنعتی الکلها
الکلها ، موادی این چنین مهم در شیمی آلیفاتیک ، نه تنها باید از نظر واکنشها بسیار گوناگون و تنوع پذیر باشند، بلکه به مقدار زیاد و با قیمت ارزان نیز باید قابل تهیه باشند. برای بدست آوردن الکلهای سبک که تکیهگاه سنتز آلی آلیفاتیک هستند، سه روش اصلی وجود دارد، روشهایی که میتوانند همه منابع مواد آلی را مورد استفاده قرار دهند. یعنی
نفت،
گاز طبیعی،
زغال سنگو
زیست توده. این سه روش عبارتند از:
- آبدارکردن آلکنهای بدست آمده از کراکینگ نفت.
- فرایند السک از آلکنها ، مونوکسید کربن و هیدروژن.
- تخمیر کربوهیدراتها.
علاوه بر این سه روش اصلی ، روشهای دیگری نیز با کاربرد محدود وجود دارند. بعنوان مثال ،
متانولاز هیدروژندار کردن کاتالیزوری مونوکسید کربن بدست میآید. مخلوط هیدروژن و مونوکسید کربن با نسبت ضروری ، از واکنش
آببا
متان، آلکانهای دیگر ، یا زغال سنگ در دمای بالا بدست میآید.
خواص فیزیکی الکلها
دمای جوش
در میان هیدروکربنها ، به نظر میرسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا
وزن مولکولیو شکل مولکول باشند. در الکلها ، با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا میرود و با شاخهدار کردن زنجیر ، دمای جوش پایین میآید، اما نکته غیر عادی در مورد الکلها این است که آنها در دمای بالا به جوش میآیند. این دمای جوش بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربنها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیبها با قطعیت قابل ملاحظه بالاتر است.
دمای جوش بالای آنها ، به علت نیاز به
انرژیبیشتر برای شکستن
پیوندهای هیدروژنیاست که مولکولها را در کنار هم نگه داشتهاند.
حل شدن الکلها
رفتار الکلها بعنوان حل شده نیز توانایی آنها برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی را منعکس میکند. برخلاف هیدروکربنها ، الکلهای سبک با آب امتزاجپذیرند. از آنجا که
نیروهای بین مولکولیالکلها همانند نیروهای بین مولکولی آب است، دو نوع مولکول با یکدیگر قابل اختلاط هستند. انرژی لازم برای شکستن یک پیوند هیدروژنی بین دو مولکول آب یا دو مولکول الکل ، با تشکیل یک پیوند هیدروژنی بین یک مولکول آب و یک مولکول الکل تامین میشود.