Спирти: їх номенклатура, фізичні та хімічні властивості

Слово «спирт» знайоме всім, але далеко не всі знають, що латиною воно походить від слова «Дух» – «Spiritus». Таку незвичайну і трохи пафосну назву дали спирту його першовідкривачі, алхімік Жа-бір та олександрієць Зосим де Панополіс, що працювали при дворі єгипетського халіфа. Саме їм вперше вдалося виділити спирт з вина за допомогою дистиляційного апарату. Ці вчені давнини свято вірили, що їм вдалося отримати сам дух вина. З тих пір багато вчених (спершу алхіміків, а потім і просто хіміків) різних історичних епох займалися вивченням спирту і його фізичних та хімічних властивостей. Так що в наш час спирти займають видне і важливе місце в органічній хімії, і про них наша сьогоднішня стаття.

Спирти є важливими органічними та кисневмісними сполуками, які містять гідроксильну групу OH. Також всі спирти діляться на одноатомні та багатоатомні. Значення спиртів в хімії, та й не тільки в ній просто таки величезне, спирти активно застосовуються в хімічній, косметичній та харчовій промисловості (так-так, і для створення алкогольних напоїв в тому числі, але і далеко не тільки для них).

Історія відкриття

Історія спирту йде корінням в глибоку давнину, адже згідно з археологічними знахідками вже 5000 років тому люди вміли робити алкогольні напої: вино та пиво. Робити вміли, але не до кінця розуміли, який же такий чарівний елемент є в цих напоях, який робить їх хмільними. Проте, допитливі уми вчених минулого не раз намагалися виділити з вина цей чарівний компонент, що відповідає за його алкогольність (або міцність, як ми говоримо зараз).

Та незабаром виявилося, що спирт можна виділити за допомогою процесу дистиляції рідини. Дистиляція спирту це такий хімічний процес, в ході якого леткі компоненти (пари) випаровуються, а з суміші, що перебродила і виходить спирт. До слова сам процес дистиляції вперше був описаний великим вченим і натурфілософом Аристотелем. На практиці ж отримати спирт за допомогою дистиляції вдалося алхімікам Жа-біру та Зосиму де Панополісу, саме вони, як ми вже писали спочатку, і дали спирту його назву – «spiritus vini» (дух вина), який згодом став просто спиртом.

Алхіміки пізніших часів вдосконалили процес дистиляції та отримання спирту, наприклад французький лікар та алхімік Арно де Вільгерр в 1334 році розробив зручну технологію отримання винного спирту. А вже з 1360 року його напрацювання перейняли італійські та французькі монастирі, які почали активно виробляти спирт, званий ними «Aqua vita» – «жива вода».

У 1386 році «Жива вода» вперше потрапила в Росію (точніше Московію, як тоді називали цю державу). Привезений генуезьким посольством в якості презенту царському двору спирт дуже сподобався тамтешнім боярам (втім, і не тільки боярам). А «жива вода» згодом стала основою всім відомого алкогольного напою (вживати який ми вам, однак, рішуче не рекомендуємо).

Але повернімося до хімії.

Класифікація

Насправді існує безліч різних видів спиртів, яких хіміки ділять в залежності від:

• Кількості функціональних груп в молекулі. Є одноатомні та багатоатомні спирти. До багатоатомних спиртів відносяться алкоголі та гліколі.



• Алкоголі в свою чергу діляться на первинні, вторинні і третинні.



• І в залежності від будови вуглеводневого радикала існують аліфатичні та ароматичні спирти, а також граничні і ненасичені сполуки.

Номенклатура

Номенклатура одноатомних спиртів, як і багатоатомних, залежить від назви навколишніх радикалів і будови їх молекул. Наприклад:

• Тривіальна.



• Систематична. Вона заснована на характеристиці радикала і виборі вуглецевого ланцюга.



• Карбінольна. В основі її фігурує назва карбінол. На даний момент є застарілою.

Фізичні властивості

Низькомолекулярний спирт – це зазвичай безбарвна рідина, що має при цьому різкий і характерний запах. Температура кипіння спирту вище, ніж у інших органічних сполук. Це обумовлено тим, що в молекулах спиртів є особливий вид взаємодій – водневі зв’язки. Ось як вони виглядають.

Хімічні властивості

Через свою будову спирти проявляють амфотерні властивості: основні і кислотні, далі детально на них зупинимося:

• Кислотні властивості спиртів проявляються в здатності відщеплення протона гідроксигрупи. У міру зростання довжини вуглецевого ланцюга, обсягу її радикала, а також ступеня розгалуження і наявності в молекулі донорів, кислотність зменшується.
• Основні властивості спиртів є зворотними до їх кислотних властивостей, так як вони виражаються в їх здібності, навпаки, приєднати протон.

Алкоголі і гліколі мають особливість вступати в хімічні реакції заміщення, відщеплення і окислення. Опишемо їх детальніше:

• Реакції заміщення протікають з утворенням солей (алкоголятів та гліколятів металів), а також складних ефірів та галогенопохідних.



• Реакції відщеплення відбуваються по внутрішньо молекулярному або міжмолекулярному типу з відщепленням води і отриманням алкенів та простих ефірів.



• Під час реакцій окислення спиртів утворюються оксоз’єднання (альдегіди і кетони).

Отримання

Одноатомні спирти можна отримати з алкенів, складних ефірів, оксоз’єднань, карбонових кислот та галогенопохідних.

А ось спирт етанол можна отримати за допомогою бродіння цукристих речовин, хімічна реакція матиме такий вигляд.

Багатоатомні спирти утворюються з багатоосновних кислот, складних ефірів, алкенів та оксоз’єднань.

А для отримання гліцерину можна застосувати гідроліз в кислому середовищі триацилгліцеринів – основних компонентів ліпідної фракції жирів і рослинних масел.

Застосування

Крім алкогольних напоїв різної міцності спирти застосовуються в косметології при створенні різних косметичних засобів (наприклад, тих же одеколонів), і, зрозуміло, в медицині, як при створенні різних ліків, ефірів, так і в побутовому застосуванні спирт може служити дезінфікуючим засобом.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.

Сторінка про автора