I modsætning til kulbrinter har oxygenholdige organiske stoffer et kompleks af atomer, der kaldes en funktionel gruppe. Methanol er en mættet alkohol, der har en hydroxylgruppe i sit molekyle. Det definerer de vigtigste egenskaber ved denne forbindelse. I vores artikel vil vi se på metoder til fremstilling af methylalkohol, de vigtigste kemiske reaktioner og brugen af methanol.
Molekylets struktur
For at finde ud af strukturen af methylalkohol skal du huske, hvilken slags molekyle der har det enkleste mættede kulbrinte - metan. Det er udtrykt som CH4 og indeholder ét carbonatom, der er bundet via simple sigma-bindinger til hydrogenatomer.
Hvis en af dem erstattes af hydroxylgruppen –OH, får vi formlen CH3OH. Det er methanol. Bindingsvinklen konstrueret af retningen af C-O-H-bindingen er cirka 110⁰, så molekylerne af monovalente alkoholer har en vinkelform. På grund af detelektronegativiteten af oxygen (3,5 eV) er større end for kulstof (2,5 eV), oxygen-carbon-bindingen er meget polariseret, og hydroxogruppen spiller rollen som en substituent med en negativ induktiv effekt. Methanol er således en alkohol, hvis dipolmoment er 1,69D.
Nomenklatur
Lad os overveje tre måder at danne navnet på et stof med formlen CH3OH. Historisk set er det afledt af navnet på det carbonhydridradikal, som hydroxylgruppen er knyttet til. Radikalet CH3 er methyl, så CH3OH kaldes methylalkohol. Ifølge Genève-nomenklaturen tilføjes suffikset -ol til navnet på det tilsvarende kulbrinte - en alkan. Forbindelsen vil blive omt alt som methanol. Dette navn er det mest almindelige og bruges ret ofte. I rationel nomenklatur kaldes den forbindelse, vi overvejer, carbinol.
Fysiske egenskaber
Lavere alkoholer, der indeholder op til tre kulstofatomer, som inkluderer methanol, er væsker, der blandes med vand i alle forhold. Carbinol har en udt alt alkoholisk lugt, men er fuldstændig uegnet til indtagelse, da det er den stærkeste neurotoksiske forbindelse. Dens tæthed er mindre end enhed og er 0,791 D420. Smelte- og kogepunkterne er henholdsvis -97,9 ⁰C og +94,5 ⁰C.
Produktion af methanol
Hydrolyse af de tilsvarende halogenalkyler i nærværelse af hydroxider af aktive metaller, f.eks. alkali eller jordalkali, og ved opvarmning -dette er en almindelig metode til at opnå carbinol. Klor eller brommethan tages som udgangsmaterialer, resultatet af reaktionen vil være udskiftning af halogenatomet med den funktionelle gruppe –OH og produktion af methanol.
En anden metode, der fører til dannelsen af primære mættede alkoholer, er reduktionen af aldehyder eller carboxylsyrer. Til denne redoxreaktion anvendes stærke reduktionsmidler såsom natriumborhydrid eller lithiumaluminiumhydrid. Udgangsforbindelserne er myresyre eller formaldehyd. En af de moderne metoder til at opnå carbinol er dets syntese fra kulstof, vand, brint og kulilte. Processen foregår ved en temperatur på +250 °C, forhøjet tryk og i nærværelse af zink- og kobberoxider som katalysatorer. Ny, men økonomisk berettiget, er metoden til at opnå alkohol fra mikroskopiske alger i oceanerne og havene, hvis biomasse er virkelig enorm. Plantesubstratet fermenteres, den frigjorte metan opsamles og oxideres yderligere til methanol. De store fordele ved biomethanolproduktion er fraværet af behovet for at bruge ferskvandsreserver, elektricitet og renheden af teknologien.
Organometallisk syntese
Hvis organiske forbindelser med en carbonylgruppe i molekylerne behandles med organomagnesiumforbindelser, kan der opnås monovalente alkoholer. Organometalliske reagenser fremstilles ved vekselvirkning mellem magnesiummetalchips og bromholdige alkanderivater i en tør diethylæter. Fra myresyrealdehyd kan denne reaktion bruges til at opnå ikke kun methanol, hvis anvendelse er begrænset, men også andre primære mættede alkoholer.
Kemisk karakterisering
Carbinol har ikke udt alte egenskaber af syrer eller baser, desuden påvirker en vandig opløsning af et stof ikke indikatorer. Typiske reaktioner af methanol er interaktion med aktive metaller og carboxylsyrer. I det første tilfælde dannes metalalkoholater, i det andet - estere. For eksempel fortrænger natrium hydrogenatomer i den funktionelle hydroxylgruppe i en alkohol:
2CH3OH + 2Na=2CH3ONa +H2.
Reaktion mellem methylalkohol og eddikesyre fører til dannelsen af methylacetat eller eddikesyremethylester:
CH3COOH+CH3OH<--(H2SO 4)CH3COOCH3+H2O.
Ovenstående reaktion kaldes esterificering og er af stor praktisk betydning.
Oxidation af alkoholer
Reaktioner af methanol, der fører til produktion af aldehyder, overvej eksemplet på dets interaktion med kobberoxid. Hvis en rødglødende kobbertråd belagt med oxid sænkes ned i en methanolopløsning, mærkes en særlig ubehagelig lugt af formaldehyd. Og den matte overflade af tråden bliver lys og skinnende på grund af reduktionen af rent kobber.
Dehydrering
Ved opvarmning og i nærværelse af hygroskopiske stoffer sp altes partikler fra alkoholmolekylervand. Umættede kulbrinter af ethylen-serien kan findes i produkterne. Under betingelser med høj vandkoncentration og ved lav temperatur kan ethere opnås. Så dimethylether kan fås fra methanol.
Brug af methylalkohol
Methylalkohol bruges som en inhibitor af hydrater dannet i gasrørledninger, da methanols vigtige egenskaber er god opløselighed i vand og lavt frysepunkt. Hovedvolumen af methylalkohol bruges til fremstilling af phenol-formaldehydharpikser. Carbinols høje oktantal gør det muligt at bruge det som et miljøvenligt brændstof til biler. I malingsindustrien bruges carbinol som opløsningsmiddel.
Methanols effekt på den menneskelige krop
Træsprit er absolut uegnet til brug som alkoholholdig drik, da det er det stærkeste giftige stof. Når det først er i mave-tarmkanalen, begynder det at oxidere til myresyre og myrealdehyd. Oxidationsprodukter påvirker synsnerverne og nethinden, som indeholder receptorer. Blindheden sætter ind. Myresyre, som har en høj kumulativ kapacitet, føres af blodet til leveren og nyrerne og ødelægger disse vitale organer. Som følge af methanolforgiftning opstår der et fat alt udfald, da metoderne til at rense blodet fra metabolitter er ineffektive.
I vores artikel stiftede vi bekendtskab med egenskaber, anvendelse ogmåder at få methanol på.
