Спирты представляют собой обширный и разнообразный класс органических соединений. Однако среди них почему-то нет газообразных веществ. Давайте разберемся, в чем причина.
Строение и свойства спиртов: краткий обзор
Спиртами называют органические соединения, в молекулакс которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксильную группу ОН. В зависимости от типа углеводородного радикала различают предельные и непредельные спирты.
Предельные одноатомные спирты имеют формулу R-OH, где R - алкильный радикал. Пример - этанол CH3-CH2-OH.
Гидроксильная группа ОН обладает высокой полярностью, поэтому спирты хорошо растворяются в воде.
Даже жидкие спирты имеют довольно высокие температуры кипения по сравнению с соответствующими предельными углеводородами. Это связано с образованием межмолекулярных водородных связей, о которых речь пойдет далее.
Причина отсутствия газообразных спиртов
Почему среди спиртов нет газов? Все дело в сильных межмолекулярных взаимодействиях, вызывающих ассоциацию молекул.
Водородные связи и их влияние
Молекулы спиртов связываются друг с другом водородными связями. Это происходит за счет взаимодействия атома водорода одной молекулы с атомом кислорода соседней молекулы:
X-H•••Y
Наличие водородных связей влияет на физические свойства веществ. В частности, это приводит к повышению температур кипения и плавления по сравнению с углеводородами.
Высокие температуры кипения по сравнению с алканами
Даже жидкие спирты закипают при более высоких температурах, чем соответствующие предельные углеводороды (алканы). Например, этанол (С2H5OH) кипит при +78,3°С, а этан (С2H6) - уже при -88,6°С.
| Вещество | Температура кипения, °C |
| Этан С2Н6 | -88,6 |
| Этанол С2Н5ОН | +78,3 |
Это прямое следствие водородных связей между молекулами спиртов.
Ассоциация молекул и следствия
Из-за образования водородных связей молекулы спиртов ассоциированы, то есть объединены в более крупные группы. Этим и объясняется отсутствие газообразных спиртов.
Для перехода жидкости в газ нужно разрушить все эти межмолекулярные взаимодействия. А для этого требуется значительная энергия, что проявляется в более высоких температурах кипения.
То есть причина отсутствия газообразных спиртов кроется в особенностях строения их молекул, позволяющих эффективно взаимодействовать между собой с образованием водородных связей.
Способы получения спиртов
Существует несколько основных промышленных и лабораторных способов синтеза спиртов.
Гидролиз галогеналканов
Путем гидролиза галогенпроизводных алканов можно получать спирты с различным типом углеродного скелета - первичные, вторичные или третичные. Например:
CH3CH2Br + NaOH → CH3CH2OH + NaBr
Гидратация алкенов
Другим распространенным способом является присоединение воды по двойной связи алкенов. Это происходит по правилу Марковникова с образованием спирта:
H2C=CH2 + H2O → H3C-CH2OH
Таким путем из этилена получается этанол - один из важнейших представителей класса спиртов.
Восстановление карбонильных соединений
Еще один распространенный метод синтеза спиртов - восстановление альдегидов или кетонов водородом на никелевом катализаторе с присоединением Н−Н по карбонильной группе:
R′−CO−R′′ + H2 → R′−CH−R′′−OH
Это позволяет получать спирты с разнообразными радикалами R'.
Как видим, существует множество химических путей синтеза спиртов с нужными свойствами. Главное подобрать оптимальный метод в зависимости от поставленной задачи.
Химические свойства и реакции спиртов
Рассмотрим основные химические реакции, характерные для спиртов.
Реакции по связи O-H с образованием алкоголятов
Спирты проявляют слабые кислотные свойства и реагируют с щелочными металлами. Происходит замещение атома водорода на металл с образованием алкоголятов:
C2H5OH + Na → C2H5ONa + H2
Реакция этерификации
Важнейшим свойством спиртов является присоединение карбоновых кислот с образованием сложных эфиров и воды:
R-OH + R′-COOH → R-O-CO-R′ + H2O
Эта реакция называется этерификацией и протекает в присутствии кислотного катализатора.
Горение спиртов
Спирты хорошо горят на воздухе с выделением значительного количества теплоты. Например, для этанола:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
Это свойство определяет одно из возможных применений спиртов в качестве топлива.
Применение разных спиртов
Различные спирты находят широкое применение в промышленности и быту.
Метанол и этанол: сферы использования
Метанол используется для получения формальдегида, некоторых лекарств и в качестве растворителя. Однако он очень токсичен.
Этанол применяют для производства эфиров, лаков, красителей. Также его используют как компонент топлива и для получения уксусной кислоты.
Высшие предельные одноатомные спирты
Представители с длинной углеродной цепью (С12 и выше) находят применение как поверхностно-активные вещества, эмульгаторы и загустители.
Вред и польза употребления этанола
Почему среди спиртов нет газообразных веществ? А вот этанол, несмотря на водородные связи, находит широкое применение.
Кратковременные положительные эффекты
Одной из важнейших сфер использования этанола являются алкогольные напитки. Они морут улучшать самочувствие и снимать стресс.
Однако эти эффекты носят лишь временный характер.
Долгосрочный ущерб здоровью
При регулярном употреблении алкоголя этанол наносит значительный вред центральной и периферической нервной системе.
Это морут быть причиной развития серьезных заболеваний в долгосрочной перспективе.
Проблема алкоголизма
Регулярное злоупотребление алкоголем может привести к развитию алкоголизма - тяжелого хронического заболевания, характеризующегося психической и физической зависимостью от спиртных напитков.
Почему среди спиртов нет газообразных веществ? А вот жидкий этанол, к сожалению, легко усваивается организмом и вызывает привыкание.
Профилактика алкоголизма
Для предотвращения развития алкогольной зависимости важно придерживаться умеренного потребления алкогольных напитков, не злоупотреблять ими.
Также полезно периодически делать перерывы в употреблении алкоголя.
Лечение алкоголизма
Если алкогольная болезнь уже развилась, то основным методом борьбы с ней является полный отказ от спиртного.
Также в комплексном лечении алкоголизма применяют медикаментозные и психотерапевтические методы.
Социальные проблемы, связанные с алкоголем
Помимо вреда для здоровья, чрезмерное потребление алкоголя влечет за собой серьезные негативные социальные последствия.
К ним относятся: снижение работоспособности и производительности труда, рост преступности, увеличение числа разводов и сиротства.
Государственная политика в отношении алкоголя
Во многих странах проводится целенаправленная государственная политика по снижению потребления алкоголя и борьбе с его негативными последствиями.
К таким мерам относятся: повышение цен и акцизов на алкоголь, ограничение времени и мест продажи спиртного, пропаганда здорового образа жизни.
Международное сотрудничество в сфере регулирования алкогольного рынка
Проблема чрезмерного потребления алкоголя и его негативных последствий носит глобальный характер. Поэтому в ее решении заинтересовано международное сообщество.
В рамках ВОЗ разрабатываются рекомендации по эффективной алкогольной политике, проводятся научные конференции по обмену опытом между странами.
Опыт борьбы с алкоголизмом в России
В России проблема злоупотребления алкоголем стоит особенно остро. Предпринимались попытки борьбы с этим явлением еще в Советском Союзе.
Однако по-настоящему системные меры стали приниматься совсем недавно. С 2014 года действует концепция государственной политики по снижению масштабов злоупотребления алкоголем.
Перспективы снижения потребления алкоголя
Несмотря на предпринимаемые усилия, пока не удается кардинально изменить ситуацию с потреблением алкоголя к лучшему.
Очевидно, что для достижения устойчивого положительного эффекта потребуются длительные, последовательные и системные меры как на государственном уровне, так и в общественном сознании.
