Этанол: химические свойства и получение
Этанол C2H5OH или CH3CH2OH, этиловый спирт – это органическое вещество, предельный одноатомный спирт .
Общая формула предельных нециклических одноатомных спиртов: CnH2n+2O.
Строение этанола
В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.
| Электроотрицательность кислорода (ЭО = 3,5) больше электроотрицательности водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4). |
Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:
| Атом кислорода в спиртах находится в состоянии sp 3 -гибридизации. |
В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp 3 -гибридные орбитали, а еще две 2sp 3 -гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.
Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108 о .
Водородные связи и физические свойства спиртов
Спирты образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:
Поэтому этанол – жидкость с относительно высокой температурой кипения (температура кипения этанола +78 о С).
Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому спирты очень хорошо растворимы в воде. Молекулы спиртов в воде гидратируются:
| Чем больше углеводородный радикал, тем меньше растворимость спирта в воде. Чем больше ОН-групп в спирте, тем больше растворимость в воде. |
Этанол смешивается с водой в любых соотношениях.
Изомерия спиртов
Структурная изомерия
Для этанола характерна структурная изомерия – межклассовая изомерия.
Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Спирты являются межклассовыми изомерами с простыми эфирами. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — CnH2n+2О.
| Например. Межклассовые изомеры с общей формулой С2Н6О этиловый спирт СН3–CH2–OH и диметиловый эфир CH3–O–CH3 |
| Этиловый спирт | Диметиловый эфир |
| СН3–CH2–OH | CH3–O–CH3 |
Химические свойства этанола
Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.
1. Кислотные свойства
| Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды. |
1.1. Взаимодействие с раствором щелочей
При взаимодействии этанола с растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующийся алкоголят почти полностью гидролизуется водой.
Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому этанол не взаимодействуют с растворами щелочей.
1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)
Этанол взаимодействует с активными металлами (щелочными и щелочноземельными).
| Например, этанол взаимодействует с калием с образованием этилата калия и водорода . |
Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.
| Например, этилат калия разлагается водой: |
2. Реакции замещения группы ОН
2.1. Взаимодействие с галогеноводородами
При взаимодействии спиртов с галогеноводородами группа ОН замещается на галоген и образуется галогеналкан.
| Например, этанол реагирует с бромоводородом. |
2.2. Взаимодействие с аммиаком
Гидроксогруппу спиртов можно заместить на аминогруппу при нагревании спирта с аммиаком на катализаторе.
| Например, при взаимодействии этанола с аммиаком образуется этиламин. |
2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)
Одноатомные и многоатомные спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.
| Например, этанол реагирует с уксусной кислотой с образованием этилацетата (этилового эфира уксусной кислоты): |
2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами
Спирты взаимодействуют и с неорганическими кислотами, например, азотной или серной.
| Например, при взаимодействии этанола с азотной кислотой образуется сложный эфир этилнитрат : |
3. Реакции замещения группы ОН
В присутствии концентрированной серной кислоты от спиртов отщепляется вода. Процесс дегидратации протекает по двум возможным направлениям: внутримолекулярная дегидратация и межмолекулярная дегидратация.
3.1. Внутримолекулярная дегидратация
При высокой температуре (больше 140 о С) происходит внутримолекулярная дегидратация и образуется соответствующий алкен.
| Например, из этанола под действием концентрированной серной кислоты при температуре выше 140 градусов образуется этилен: |
В качестве катализатора этой реакции также используют оксид алюминия.
3.2. Межмолекулярная дегидратация
При низкой температуре (меньше 140 о С) происходит межмолекулярная дегидратация по механизму нуклеофильного замещения: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы. Продуктом реакции является простой эфир.
| Например, при дегидратации этанола при температуре до 140 о С образуется диэтиловый эфир: |
4. Окисление этанола
Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).
В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.
| При окислении первичных спиртов они последовательно превращаются сначала в альдегиды, а потом в карбоновые кислоты. Глубина окисления зависит от окислителя. Первичный спирт → альдегид → карбоновая кислота |
Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO4, K2Cr2O7, кислород в присутствии катализатора.
4.1. Окисление оксидом меди (II)
Cпирты можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества.
| Например, этанол окисляется оксидом меди до уксусного альдегида |
4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора
Cпирты можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.).
4.3. Жесткое окисление
При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) первичные спирты окисляются до карбоновых кислот.
| Например, при взаимодействии этанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота |
4.4. Горение спиртов
Образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.
| Например, уравнение сгорания этанола: |
5. Дегидрирование этанола
При нагревании спиртов в присутствии медного катализатора протекает реакция дегидрирования.
| Например, при дегидрировании этанола образуется этаналь |
Получение этанола
1. Щелочной гидролиз галогеналканов
При взаимодействии галогеналканов с водным раствором щелочей образуются спирты. Атом галогена в галогеналкане замещается на гидроксогруппу.
| Например, при нагревании хлорэтана с водным раствором гидроксида натрия образуется этанол |
2. Гидратация алкенов
Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты.
| Например, при взаимодействии этилена с водой образуется этиловый спирт. |
3. Гидрирование карбонильных соединений
Присоединение водорода к альдегидам и кетонам протекает при нагревании в присутствии катализатора. При гидрировании альдегидов образуются первичные спирты, при гидрировании кетонов — вторичные спирты, а из формальдегида образуется метанол.
| Например, при гидрировании этаналя образуется этанол |
4. Получение этанола спиртовым брожением глюкозы
Для глюкозы характерно ферментативное брожение, то есть распад молекул на части под действием ферментов. Один из вариантов — спиртовое брожение.
Запишите термохимическое уравнение реакции горения этанола, определите энтальпию реакции и количество теплоты, выделяющейся
Ваш ответ
решение вопроса
Похожие вопросы
- Все категории
- экономические 43,298
- гуманитарные 33,622
- юридические 17,900
- школьный раздел 607,232
- разное 16,830
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Разница между реакциями горения и окисления этанола
Разница между реакциями горения и окисления этанола — Разница Между
Содержание:
Основное отличие — реакции горения и окисления этанола
Этанол представляет собой спирт, имеющий молекулярную формулу С2ЧАС5ОЙ. Химическая формула этанола является CH3СН2ОЙ. Этанол используется в качестве топлива, так как он может подвергаться реакциям сгорания. Это может также подвергнуться реакциям окисления, чтобы сформировать формы альдегида и формы карбоновой кислоты. Основное различие между реакциями горения и окисления этанола состоит в том, что Реакции горения этанола всегда производят тепло и свет, тогда как реакции окисления этанола не всегда производят тепло и свет.
Ключевые области покрыты
1. Каковы реакции горения этанола
— определение, свойства, реакции
2. Каковы реакции окисления этанола
— определение, свойства, реакции
3. В чем разница между реакциями горения и окисления этанола
— Сравнение основных различий
Ключевые термины: альдегид, биотопливо, диоксид углерода, окись углерода, карбоновая кислота, реакция горения, полное горение, полное окисление, этанол, бензин, неполное горение, неполное окисление, реакция окисления
Каковы реакции горения этанола
Реакции горения этанола — это реакции, которые происходят при сжигании этанола. Этанол — легковоспламеняющаяся жидкость, которую можно использовать в качестве топлива. Сжигание этанола может производить тепло и свет как энергию. Следовательно, сжигание этанола является экзотермической реакцией. Когда этанол сжигается в присутствии молекулярного кислорода (O2), он образует два конечных продукта. Они углекислого газа (СО2) и молекулы воды (H2О).
Сгорание этанола обозначено синим пламенем. Сжигание этанола является простым процессом, который включает в себя сочетание этанола и кислорода. Сжигание этанола может происходить двумя способами.
- Полное сгорание
- Неполное сгорание
Рисунок 01: Синее пламя указывает на полное сгорание этанола.
Полное сгорание приводит к СО2 и H2О. Но неполное сгорание приведет к образованию окиси углерода (СО) или углерода (С) в качестве продукта. Неполное сгорание будет происходить при недостатке кислорода (O2).
Полное сгорание этанола
Неполное сгорание этанола
Неполное сгорание часто приводит к образованию смеси угарного газа (CO) и угольной (C) пыли.
Тепло, выделяемое при сгорании этанола, используется для привода поршней двигателей автомобилей. Этанол также может быть использован в качестве ракетного топлива. Кроме того, этанол можно производить в виде биотоплива из биомассы растительного сырья. Следовательно, этанол проявляет экологические свойства, чем ископаемое топливо.
Этанол является хорошей добавкой к бензину. Смешивание этанола с бензином предотвращает некоторые выбросы загрязнителей воздуха. Однако при сжигании этанол создает пламя, которое выделяет загрязняющие вещества.
Каковы реакции окисления этанола
Реакции окисления этанола являются химическими реакциями, которые происходят, когда этанол окисляется окислителями. Окисление этанола производит альдегид под названием Ethanal в качестве первого продукта. Это может подвергнуться дальнейшему окислению, чтобы сформировать форму карбоновой кислоты, которая известна как Этановая кислота.
Рисунок 2: Окисление этанола
Однако окисление этанола также может происходить в присутствии катализатора. Этот катализатор используется для уменьшения энергии активации реакции окисления. Если энергия активации высока, реакция не будет инициирована. Окисление может происходить в две фазы:
- Полное окисление
- Неполное окисление
Полное окисление этанола образует этановую кислоту в качестве конечного продукта. Неполное окисление этанола приводит к образованию этанала в качестве конечного продукта. Оба окисления произведут молекулы воды (H2О) как побочные продукты.
Полное окисление этанола
Этанол + Кислород → Этанал + Вода → Этановая кислота + Вода
Полное окисление этанола приводит к этановой кислоте в конце реакции. Но при окислении этанола сначала образуется этанал, а затем этанал далее окисляется в этановую кислоту.
Неполное окисление этанола
Этанол + Кислород → Этанал + Вода
В приведенном выше уравнении [O] обозначает атомарный кислород, который поступает из окислителя. В качестве примера, давайте рассмотрим дихромат натрия (Na2Cr2О7) был использован в качестве окислителя наряду с серной кислотой (H2ТАК4).
Окисление этанола требует либо катализатора, либо окислителя для завершения реакции. Однако окисление этанола не производит тепло или свет в виде энергетических форм. Еще один способ окисления этанола — через катализаторы. Серебряный катализатор является таким катализатором. Этанол может быть окислен, пропуская смесь паров этанола и воздуха над серебряным катализатором при 500 о C. Это приводит к этаналу в качестве продукта вместе с водой (H2О).
Разница между реакциями горения и окисления этанола
Определение
Реакции горения этанола: Реакции горения этанола — это реакции, которые происходят при сжигании этанола.
Реакции окисления этанола: Реакции окисления этанола являются химическими реакциями, которые происходят, когда этанол окисляется окислителями.
Окисляющие агенты
Реакции горения этанола:Реакции горения этанола не требуют окислителей.
Реакции окисления этанола:Реакции окисления этанола требуют присутствия окислителей.
Катализаторы
Реакции горения этанола:Реакции горения этанола не нуждаются в катализаторах.
Реакции окисления этанола:Реакции окисления этанола могут происходить в присутствии катализаторов.
Конечные продукты
Реакции горения этанола:Конечными продуктами реакций окисления этанола могут быть СО2, CO, C и H2О.
Реакции окисления этанола:Конечными продуктами реакций горения этанола могут быть этанал или этановая кислота вместе с Н2О.
Формы энергии
Реакции горения этанола:Реакции горения этанола могут производить тепло и свет.
Реакции окисления этанола:Реакции окисления этанола не могут производить тепло и свет.
Заключение
Горение также является реакцией окисления, поскольку конечный продукт сгорания всегда является окисленным веществом. Кроме того, сгорание включает комбинацию кислорода с исходным материалом. Это также указывает на то, что сгорание является реакцией окисления. Хотя между этими двумя явлениями есть сходство, существуют различные свойства, которые позволяют нам различать разницу между реакциями горения и окисления этанола.
Рекомендации:
1. «Окисление спиртов». Химгид. Н.п., н.д. Web.
http://www.soloby.ru/1093525/%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5-%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE-%D0%B2%D1%8B%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D1%8E%D1%89%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%8F
http://ru.strephonsays.com/difference-between-combustion-and-oxidation-reactions-of-ethanol