咱们聊聊醇,这东西其实挺常见的,比如你喝的酒里就有乙醇,医院消毒用的也是它。但除了乙醇,醇其实是一个大家族,它们的性质特点还挺多的。咱们就从里到外,把它掰扯清楚。
先说说看得见摸得着的物理性质
醇的很多物理性质都和它分子里的一个叫“羟基”(-OH)的东西有关。这个羟基很特别,它让醇分子之间以及和水分子之间都能形成一种叫“氢键”的连接。你可以把它想象成分子之间互相拉着的小手,这个小手虽然不强壮,但数量多了,影响就大了。
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沸点比想象的高
正是因为有氢键这个“小手”互相拉着,醇分子就没那么容易自由活动变成气体,所以要把它们煮沸就需要更高的温度。 举个例子,乙醇的相对分子质量和丙烷差不多,但是乙醇的沸点是78.5℃,而丙烷在常温下就是气体,沸点是零下42.1℃,差距很大。
而且,醇的碳链越长,分子就越大,分子之间的范德华力也越强,沸点也会跟着升高。 比如甲醇(64.5℃)的沸点就比乙醇(78.5℃)低。
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能不能溶于水,得看“两头儿”
醇的分子可以看成有两部分:一头是能和水形成氢键的亲水“羟基”,另一头是不喜欢水的疏水“烃基”(就是碳链)。
- 对于甲醇、乙醇、丙醇这些碳链比较短的醇来说,亲水的羟基占主导地位,所以它们能和水以任何比例混溶。 这也是为什么酒精能轻松兑水。
- 但是,当碳链越来越长,比如到了正丁醇,疏水的那部分就越来越大了,它在水里的溶解度就会明显下降。 到了十个碳以上的醇,基本就不怎么溶于水了。
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状态和气味也在变
低级的醇,也就是碳原子比较少的,通常是无色、有特殊气味的液体。 比如乙醇就有酒的香味。随着碳原子数增多到5至11个,醇会变成油状的液体,气味也不太好闻。 再多下去,超过12个碳的醇在常温下就是蜡状固体了,而且没什么味儿。
再深入聊聊它的“内在”——化学性质
醇的化学反应,基本上都围绕着那个羟基(-OH)或者与羟基相连的碳原子展开。 它的反应还挺多样的。
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有点酸性,但非常弱
醇羟基里的氢原子,可以微弱地电离出来,所以醇表现出极弱的酸性,比水还要弱。 这种酸性弱到不能让石蕊试纸变色,也不能和氢氧化钠这种碱反应。
但是,它能和非常活泼的金属,比如钠,发生反应,生成醇钠和氢气。 这个反应比水和钠的反应要温和得多。 并且,伯醇(羟基连在只有一个碳的碳上)与钠反应最快,叔醇(羟基连在有三个碳的碳上)最慢,这是因为连接的烃基越多,对羟基氧原子的推电子效应越强,导致氢氧键的极性减弱,氢就没那么容易被取代了。
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被氧化,会“变身”
醇的氧化反应是个重头戏,不同的醇被氧化后的产物不一样,这也常被用来区分它们。
- 伯醇:羟基所连的碳原子上有两个氢。它能被温和的氧化剂氧化成醛,如果氧化剂比较强,会进一步氧化成羧酸。 比如,把烧红的铜丝伸进乙醇里,就能闻到刺激性的乙醛气味。 交警用的酒精测试仪,就是利用乙醇能被酸性重铬酸钾溶液氧化的原理,溶液颜色由橙色变绿色。
- 仲醇:羟基所连的碳原子上只有一个氢。它被氧化后会生成酮。
- 叔醇:羟基所连的碳原子上没有氢,所以通常条件下很难被氧化。
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脱水反应:看温度脸色
醇在一定条件下可以脱去一分子水,但这事儿怎么办,得看反应温度。
- 分子内脱水:温度比较高的时候,比如乙醇在170℃和浓硫酸作用下,会发生一个分子内部的脱水,生成乙烯。
- 分子间脱水:如果温度低一些,比如140℃,就会发生两个乙醇分子之间脱去一分子水,生成乙醚。
这个反应的控制很关键,温度稍微没控制好,产物可能就不是你想要的。通常来说,仲醇和叔醇更容易发生脱水反应生成烯烃。
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酯化反应:制造香味
醇可以和羧酸在浓硫酸的催化下加热反应,生成酯和水。 这就是酯化反应。很多酯类都有水果香味,我们闻到的很多水果香气,就是天然存在的酯类物质发出的。 比如乙酸和乙醇反应生成有香味的乙酸乙酯。这个反应是可逆的,为了提高产率,通常需要把生成的水及时移走。
总的来说,醇的性质是由它的结构决定的。羟基的存在,让它既有类似水的一面(比如能形成氢键,有一定的极性),又有作为有机物的特点。从简单的乙醇到复杂的多元醇,这个家族的成员虽然脾气各不相同,但都遵循着这些基本的规律。了解这些特点,不仅能帮助理解化学知识,在生活中也能更好地认识和使用这些常见的化学物质。

七点爱学
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