Хімія. Повторне видання. 9 клас. Попель

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 30. Спирти. Метанол і етанол

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • отримати відомості про оксигеновмісні органічні речовини;
  • з’ясувати, які сполуки називають спиртами;
  • дізнатися про склад і будову молекул метанолу та етанолу;
  • ознайомитися з властивостями та застосуванням обох спиртів;
  • довідатися про дію метанолу та етанолу на організм.

Оксигеновмісні органічні сполуки. Існує багато органічних сполук, молекули яких містять, крім атомів Карбону та Гідрогену, ще й атоми Оксигену. Серед них — відомі вам етиловий спирт, цукор, крохмаль, оцтова кислота, жири.

Оксигеновмісні органічні сполуки поділяють на класи — клас спиртів, клас карбонових кислот та ін. Спільною ознакою для сполук кожного класу є наявність у їхніх молекулах певної групи атомів. Приклади таких груп атомів та їхні назви:

Ці групи атомів виокремлюють у хімічних формулах органічних сполук: СН3ОН, СН3СООН (формули СН4О, С2Н4О2 зазвичай не використовують).

«Вуглеводневу» частину молекули (групу атомів Карбону й Гідрогену) називають вуглеводневим залишком. У наведених вище хімічних формулах цим залишком є група атомів -СН3.

Ознайомлення з оксигеновмісними органічними сполуками розпочнемо зі спиртів.

Спирти. Метанол і етанол. Слово «спирт» усім відоме. Так називають у побуті безбарвну рідину з характерним запахом. Спирт є компонентом лікарських засобів, різних настоянок, алкогольних напоїв. Хімічна назва цієї сполуки — етанол, а традиційна — етиловий спирт.

Формула етанолу — С2Н5ОН. Вона складається із двох частин — вуглеводневого залишку -С2Н5 (залишок від молекули етану С2Н6) і гідроксильної групи -ОН (мал. 81, а). Існує багато органічних сполук, молекули яких мають аналогічний склад.

Мал. 81. Моделі молекул етанолу (а) і метанолу (б)

Спирти — похідні вуглеводнів, молекули яких містять одну або кілька гідроксильних груп.

З’ясуємо, який спирт походить від найпростішого насиченого вуглеводню — метану СН4. Якщо від молекули метану «від’єднати» один атом Гідрогену і до вуглеводневого залишку -СН3 «приєднати» гідроксильну групу, отримаємо молекулу спирту СН3ОН (мал. 81, б). Його назви — метанол, метиловий спирт.

Цікаво знати

Інша традиційна назва етанолу — винний спирт, а метанолу — деревний спирт.

Будова молекул. У молекулах спиртів, що походять від насичених вуглеводнів, усі атоми сполучені простим ковалентним зв’язком:

Атом Оксигену, як найбільш електронегативний серед усіх атомів у молекулі спирту, притягує до себе спільні електронні пари від обох сусідніх атомів (С→О←Н), причому найбільше — від атома Гідрогену. Внаслідок цього на атомі Оксигену виникає невеликий негативний заряд, а на атомі Гідрогену — позитивний заряд. Отже, зв’язок О-Н є полярним:

Властивості. За звичайних умов метанол і етанол — безбарвні рідини з характерним («спиртовим») запахом. Вони легші за воду; густина метанолу становить 0,792 г/см3, а етанолу — 0,798 г/см3. Температури кипіння обох спиртів значно вищі, ніж відповідних вуглеводнів — метану і етану (мал. 82).

Мал. 82. Температури кипіння спиртів і вуглеводнів (за тиску 101,3 кПа)

Істотна відмінність температур кипіння вуглеводню і спирту зумовлена тим, що між молекулами спирту наявні водневі зв’язки1:

1 Про цей тип хімічного зв’язку йшлося в § 2.

Водневі зв’язки також утворюються між молекулами спирту і води:

Завдяки цьому метанол і етанол необмежено розчиняються у воді.

Обидва спирти розчиняють луги, кислоти, деякі солі, багато органічних сполук різного складу.

Метанол і етанол — горючі рідини (мал. 83). Під час їх горіння утворюються вуглекислий газ і водяна пара.

Мал. 83. Горіння етанолу

• Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Застосування. Метанол і етанол використовують насамперед як розчинники, а також для добування різних органічних сполук.

Етиловий спирт — відомий дезінфекційний засіб (мал. 84). Його застосовують для виготовлення розчинів медичних препаратів і екстрактів лікарських рослин. Етанол є сировиною для виробництва лікеро-горілчаних напоїв. Суміш бензину з етанолом іноді слугує пальним для міського транспорту (наприклад, у Бразилії). Двигун, який працює на такому пальному (мал. 85), викидає в повітря менше шкідливих речовин, ніж бензиновий. Оскільки спирт для пального можна виробляти із зеленої маси рослин і деревини, то це дає змогу зменшити кількість нафти, яку переробляють на бензин, і використати її як хімічну сировину.

Мал. 84. Аптечна пляшечка з етиловим спиртом

Мал. 85. Заправка з пальним на основі етанолу

Фізіологічна дія. Метанол і етанол негативно впливають на організм людини.

Метанол є сильною отрутою. Після випадкового вживання навіть незначної його кількості людина втрачає зір, а в разі більшої кількості — гине.

Потрапляння етилового спирту в організм спричиняє сп’яніння. Цей стан характеризується порушенням мовлення і координації рухів, втратою пам’яті й контролю за своїми діями, запамороченням. Значні дози алкоголю призводять до отруєння. У людей, які постійно вживають алкогольні напої, виникає хронічне захворювання — алкоголізм. Його наслідками є підвищений тиск, ураження нервової та серцево-судинної систем, печінки, підшлункової залози. (Так само діє етанол на організми тварин.)

ВИСНОВКИ

Серед органічних речовин є багато оксигеновмісних сполук. У їхніх молекулах містяться атоми Карбону, Гідрогену й Оксигену.

Спирти — похідні вуглеводнів, молекули яких містять одну або кілька гідроксильних груп.

Найважливішими спиртами є метанол і етанол. Це безбарвні рідини з характерним запахом, які необмежено розчиняються у воді, горять на повітрі.

Метанол і етанол використовують у хімічній промисловості як реагенти і розчинники, а етанол — ще й у медицині, для виготовлення лікеро-горілчаних напоїв, як компонент пального у двигунах внутрішнього згоряння.

Етанол, потрапляючи в організм, спричиняє сп’яніння. У людини, яка зловживає спиртними напоями, виникає алкогольна залежність. Метанол — отруйна речовина.

228. Які органічні сполуки називають спиртами? Охарактеризуйте склад молекул спиртів.

229. Як впливають водневі зв’язки, що утворюються між молекулами спирту, на фізичні властивості сполуки?

230. Чому, на вашу думку, метанол і етанол, формули яких містять гідроксильну групу, не виявляють основних властивостей, як, наприклад, натрій гідроксид?

231. Змішали однакові кількості речовини етанолу і води. Обчисліть масову частку спирту в утвореному розчині.

232. Який об’єм етанолу потрібно розчинити у воді об’ємом 300 мл, щоб виготовити розчин із масовою часткою спирту 20 %? Густину етанолу наведено в тексті параграфа.

233. Обчисліть масу метанолу, в результаті згоряння якого утворився вуглекислий газ об’ємом 5,6 л (н. у.).

234. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, чому метанол раніше називали деревним спиртом.