Большинство свойств спиртов обусловлены наличием в них гидроксильных групп.
Общие изменения физических свойств (плотность, температуры кипения и плавления и т.д.), характерные для углеводородов, проявляются и в спиртах. Но температуры кипения у них существенно выше, чем у алканов и галогеналканов с тем же количеством углеродных атомов. Это объясняется наличием водородных связей, способствующих существованию ассоциатов между молекулами спирта:
Рисунок 1.
В зависимости от строения первичные спирты имеют более высокую температуру кипения, чем вторичные, которые, в свою очередь, характеризуются большей температурой кипения по сравнению с третичными.
Спирты $C1-C10$ - жидкости, начиная с $C11$ - маслянистые или твердые тела, и их плотность меньше единицы. Спирты $C1-C3$ смешиваются с водой без ограничений, это объясняется образованием водородных связей с молекулами воды.
По суммарным дипольным моментом $\mu$ = 1,5-1,9 $D$ - это полярные вещества, которые имеют слабые электронодонорные, или нуклеофильные, свойства, обусловленные неподеленной парой электронов атома кислорода.
В УФ-области поглощения спирты считаются "прозрачными" (~ 180 нм), что связано переходом $\pi$-электрона кислорода. Информацию о наличии $OH$-группы в соединении получают с помощью ИК-спектроскопии. В ИК-диапазоне спектра наблюдаются сильные и средние валентные колебания при 3630-3590 см$^{-1}$ и 3630-3220 см$^{-1}$ соответственно для сильноразбавленных и концентрированных растворов. Кроме того, $-OH$ группы проявляются при 1430-1320 см$^{-1}$, а фрагмент $-C-O-$ в спиртах - при 1225-1120 и 1095-1045 см$^{-1}$ в зависимости от их строения.
В ПМР-спектроскопии сигнал протона гидроксильной группы проявляется в широком диапазоне от 1,0 до 5,5 м.ч. Применяя в качестве растворителя диметилсульфоксид, в ПМР-спектрах различают первичные, вторичные и третичные спирты.
Физические свойства спиртов
Рисунок 2.
Рисунок 3.
Свойства отдельных представителей
Метиловый спирт
Метиловый спирт (метанол, карбинол, или древесный спирт) $H_3C-OH$ известен с 1834 г. Он представляет собой прозрачную жидкость со специфическим запахом, напоминающим запах этилового спирта. Смешивается с водой во всех соотношениях.
Метиловый спирт широко применяется в промышленности для получения формальдегида, органических красителей, фармацевтических препаратов и в качестве растворителя лаков и политур. Его используют как исходное вещество для введения метательного группы в различные органические соединения.
При работе с метиловым спиртом следует помнить, что он чрезвычайно ядовит. Попадание в организм нескольких граммов (~ 10 мл) метилового спирта вызывает слепоту, а несколько большие количества (~ 30 мл) - смерть. В связи с этим метиловый спирт используют только для технических нужд. В стакане с веществом следует обязательно делать надпись «Метанол - яд».
Этиловый спирт
Этиловый спирт (этанол) $H_3C-CH_2OH$ - бесцветная жидкость с характерным спиртовым запахом. С водой этанол смешивается во всех соотношениях, с ней он образует азеотропную смесь состава: 95,57% спирта и 4,43% воды. Данную смесь невозможно разделить фракционной перегонкой. В процессе очистки (ректификации), которую проводят тщательной фракционной перегонкой получают 95% -й спирт - ректификат. Для получения безводного (абсолютного) спирта водный спирт нагревают в течение длительного времени с $CaO$, с безводным $CuSO_4$ и другими веществами, которые химически связывают имеющуюся в епирти воду. Обезводить этанол с помощью безводного $CaCl_2$ нельзя, поскольку спирт с хлоридом кальция образует комплекс состава ${CaCl_2} ^* 4C_2H_5OH$.
Этиловый спирт имеет широкое применение. Трудно назвать отрасль народного хозяйства, где бы не применялся этанол. Прежде всего, он используется для получения синтетического каучука, уксусной кислоты, органических красителей, диэтилового эфира, сложных эфиров, пахучих веществ (фруктовые эссенции), фармацевтических препаратов и тому подобное. Этиловый спирт обладает антисептическими свойствами и используется в медицине, в частности в хирургии для обеззараживания хирургических инструментов, рук хирурга, операционного поля. Этанол -прекрасный растворитель. Для органической химии он имеет такое же значение, как для неорганической химии - вода. Применяют этиловый спирт также в парфюмерии, пищевой промышленности.
Спирты, содержащие больше двух атомов углерода
- Спирты $C_3$. (1-пропанол и 2-пропанол) применяются в качестве растворителей и для синтеза как алкилирующие вещества.
- Спирты $C_4$. (бутиловый и его изомеры) используются как растворители и алкилирующие реагенты. Так, из н-бутилового спирта получают пластификаторы, с втор-бутилового добывают этилметилкетон, а из изобутилового - изобутилен.
- Спирты $C_5$. Заслуживают внимания изоамиловый спирт (3-метил-1-бутанол) и 2-метилбутанол, или оптически активный амиловый, которые являются основными компонентами сивушного масла. Кроме них сивушное масло содержит 1-пропанол, 2-метнл-1-пропанол, примеси гексилового, гептилового спиртов. Упомянутые спирты $C_5$ применяют для производства соответствующих эфиров - пищевых эссенций.
- Высшие спирты. Широкое значение приобретают высшие спирты (начиная с $C10$ и более) - цериловий, мирициловий т.д. в различных промышленных отраслях (поверхностно-активные вещества, или моющие средства, духи, ускорители вулканизации, пластификаторы, искусственный воск и т.д.). Основными методами их добычи служат процессы гидрирования соответствующих альдегидов, полученные с помощью оксосинтезом или каталитического окисления алканов.
