醇的物理和化学性质

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介绍

由具有相同官能团但其 $\mathrm{-CH_2}$ 基团不同的化合物组成的系列称为同系物系列。在这个同系物系列中，可以看到各种连续的化合物，包括醇、酚、醚等等。醇具有多个官能团，与酚和醚的官能团非常相似。

醇

其中氢原子或脂肪族碳原子被羟基取代的有机化合物称为醇。这种化合物可以通过其甜味来识别。醇可分为四种类型：乙醇、变性醇、异丙醇和擦拭醇。在所有这些醇类型中，乙醇被广泛使用，也称为谷物醇或乙醇。乙醇被广泛用于制作葡萄酒、啤酒和其他酒类饮料。酒精饮料通常是用酵母和发酵糖制成的。

主要的简单醇包括甲醇 $\mathrm{(CH_3OH)}$、乙醇 $\mathrm{(C_2H_5OH)}$、丙醇 $\mathrm{(C_3H_7OH)}$ 和丁醇 $\mathrm{(C_4H_9OH)}$。

醇的结构

醇的结构通常归因于羟基的存在。存在于醇分子中的碳原子通过σ键与羟基的氧原子键合。σ键通常用符号σ表示。

图1：醇的结构

醇分子中的键是由碳的sp3杂化轨道与氧的$\mathrm{sp^3}$杂化轨道的重叠形成的。氧原子上未共享的电子对之间会发生排斥。

醇的类型

各种类型的醇可用于多种医疗、工业和技术目的，如下所述。

乙醇 $\mathrm{(C_2H_5OH)}$

乙醇也被称为令人陶醉的成分，用于制备各种酒精饮料，包括蒸馏酒、葡萄酒和啤酒。乙醇的分子式可以写成 $\mathrm{C_2H_5OH}$。它的密度为789 kg/m3，摩尔质量为46.07 gm/mol。乙醇的特性表明，它是一种无色的液体，具有辛辣味和甜味。

图2：乙醇的结构

丙醇 $\mathrm{(C_3H_7OH)}$

丙醇也可以被称为异丙醇，它是通过丙烯的间接水合制备的。丙醇或异丙醇可用作擦拭酒精和各种化妆品和医药行业的溶剂，可涂抹于皮肤。丙醇比乙醇或乙醇毒性更大。

甘油

甘油也称为甘油，是一种甜的糖浆，含有3个醇羟基。丙三醇-1,2,3-三醇是甘油的系统名称，它是由糖和糖蜜发酵产生的。为了制备硝酸甘油（硝化甘油），需要大量的甘油。

醇的性质

下面列出了醇的常见化学和物理性质。

化学性质

• 与卤化磷的反应 − 醇与卤化磷反应生成卤代烷。反应式可以写成：$\mathrm{ROH + PCl_5\:\rightarrow\:R-Cl + POCl_3 + HCl}$。

• 与格氏试剂的反应 − 醇与格氏试剂反应生成烃。反应式可以写成：$\mathrm{CH_3OH + C_2H_5MgBr \:\rightarrow\:C_2H_6 + CH_3OMgBr}$。

• 与亚硫酰氯的反应 − 在吡啶中，醇用亚硫酰氯处理以生成氯代烷。反应式可以写成：$\mathrm{ROH + SOCl_2\:\rightarrow\:R-Cl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow}$。

物理性质

• 较高醇在室温下固化，而较低醇保持液态。

• 醇比卤代烷具有更高的沸点，这与分子间氢键有关。

• 由于表面积减小，醇化合物的沸点降低。

• 醇在水中的溶解度随着其分子质量的增加而降低，这是由于分子间氢键程度的降低。

醇的应用

下面列出了一些醇的常见应用或用途。

• 像乙醇和甲醇这样的醇可以用作燃料来驱动汽车。

• 饮用含酒精饮料可以帮助降低血糖水平，并作为人类的暂时止痛药。

• 乙醇也被称为一种在多个医疗部门广泛用作令人陶醉或麻醉剂的酒精。

• 乙醇是一种重要的工业化学品，通常用作溶剂来合成其他有机化学品。它也用作汽油的添加剂，汽油是精炼石油的组成部分，用于汽车和飞机。

结论

当脂肪烃中的一个氢原子被羟基取代时得到的化合物称为醇。醇可用于各种工业和医药用途。在食品和饮料行业，用于制作葡萄酒、啤酒、威士忌和其他酒类的醇，在加入少量酵母和发酵糖后广泛存在。

常见问题

Q1. 什么是乙醇？

答：乙醇是一种化学化合物，也可以被称为乙醇、酒精或谷物酒精，是醇类中的主要成员。乙醇的分子式可以写成 $\mathrm{C_2H_5OH}$。

Q2. 醇类化合物的结构表示什么？

答：醇分子通常由两大部分组成，包括烷基和羟基。在醇分子中看到的键角是 $\mathrm{C-O-H}$ 键角，它保持一个略微四面体的角度（109°-28′）。

Q3. 醇的性质是什么？

答：醇通常与卤化氢反应生成卤代烷。反应式可以写成 $\mathrm{ROH + HX\:\rightarrow\:RX + H_2O}$。醇的物理性质表明，醇的酸性强度随着电子供体数量的减少和供电子碳基团数量的增加而降低。