المدرسه/الحميراء
الاستاذ/ ابراهيم الفلاحي
العنوان / الاغوال
الاسم /سلمان مخشوش غلفان حريصي
أغوال (كيمياء عضوية)
هذه المقالة عن الأغوال أو الكحول كمواد كيميائية. لرؤية صفحة توضيحية بمقالات ذات عناوين مشابهة، انظر كحول (توضيح).
الغول (بفتح الغين) في العربية هو كل ما يغول العقل أي يذهبه، يقال غاله و اغتاله إذا أخذه من حيث لم يدر، فكان أن أطلقه الكيميائيين العرب على منتجات التخمر المسكرة ثم انتقل إلى أوروبا ليصبح كلمة الكحول Alcohol وهو ما يعرف عند العامة ب"السبرتو".
فهرست [إخفاء]
1 التعريف
2 التصنيف
3 تسمية الأغوال
4 الاستخدامات
5 الخواص الفيزيائية
6 السمية Toxicity
7 كيمياء الأغوال
7.1 طرق التحضير Preparation
7.1.1 طرق مخبرية Laboratory
7.1.2 طرق صناعية Industrial
7.2 التفاعلات
7.2.1 نزع البروتون Deprotonation
7.2.2 تفاعلات التبادل المحبة للنواة
7.2.3 تفاعلات نزع الماء
7.2.4 الأسترة
7.2.5 الأكسدة
8 السمية
9 التواجد في الطبيعة
10 انظر أيضاً
11 المصادر
12 ببليوجرافيا
التعريف
مركبات عضوية (تتكون أساسا من ذرات كربون وهيدروجين)، تحتوي على مجموعة هيدروكسيل أو أكثر، وتعتبر من مشتقات الألكينات. كما يمكن إعتبارها من مشتقات الماء بسبب إستبدال ذرة هيدروجين واحدة بمجموعة ألكيل.
التصنيف
تبعا لعدد مجموعات الهيدروكسيل:
أحادية الهيدروكسيل، الصيغة العامة: CnH2n+2O
مثاله: الكحول الميثيلي
ثنائية الهيدروكسيل،الصيغة العامة: CnH2n+2O2
مثاله: الجليكول
ثلاثية الهيدروكسيل،الصيغة العامة: CnH2n+2O3
مثاله: الجلسرين أو الجلسرول
عديدة الهيدروكسيل،الصيغة العامة: CnH2n+2OX
مثاله: الجلوكوز
تبعا لطبيعة ذرة الكربون المرتبطة مباشرة بمجموعة الهيدروكسيل :
أولية:الكحولات التي ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون ترتبط مباشرة بذرة كربون واحدة، الصيغة العامة: R-CH2-OH
ثانوية:الكحولات التي ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون ترتبط مباشرة بذرتي كربون، الصيغة العامة: R2-CH-OH
ثالثية:الكحولات التي ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون ترتبط مباشرة بثلاث ذرات كربون، الصيغة العامة: R3-C-OH
تسمية الأغوال
التسمية الشائعة: كحول + ألكيلي، مثال: كحول ميثيلي
التسمية النظامية: يتم إختيار أطول سلسلة كربونية مستمرة تحتوي على مجموعة الهيدروكسيل كمركب ألكاني أساسي ويضاف إليها المقطع "ول". ترقم السلسلة بحيث تعطى ذرة الكربون الحاملة لمجموعة لبهيدروكسيل أصغر رقم ممكن بغض النظر عن موقع المجموعات الفرعية الأخرى.
الاستخدامات
Total recorded alcohol per capita consumption (15+), in litres of pure alcohol[1]
الخواص الفيزيائية
إرتفاع ذائبية (ذوبانية) الأغوال في الماء.
إرتفاع درجة غليانها.
لا تغير لون ورقتي تباع الشمس الحمراء أو الزرقاء، وبالتالي فإنها متعادلة الأس الهيدروجيني، أي ليست حامضية أو قاعدية.
الحالة الفيزيائية: غالبيتها سائلة، كما أنها متميعة حيث تمتص الماء والرطوبة.
اللون والرائحة متنوعة.
السمية Toxicity
كيمياء الأغوال
طرق التحضير Preparation
طرق مخبرية Laboratory
هناك ثلاث طرق عامة لتحضير الأغوال :
من هاليدات الألكيل : تتفاعل هاليدات الألكيل مع NaOH المائي أو KOH لتعطي بشكل أساسي أغوالا أولية .
R-Br + KOH → R-OH + KBr
من الألدهيدات و الكيتونات : يتم ارجاع هذه المركبات باستخدام بوروهيدريد الصوديوم أو ليتيوم ألمنيوم هيدريد :
R-CHO - [O] → R-OH
من الألكينات : تفاعل هدرجة محفّز حمضيا acid catalysed باستخدام حمض الكبريت المكثف كوسيط ( تعطي هذه الطريقة أغوالا ثانوية و ثالثية بشكل رئيسي )
C2H4 + H2SO4 (l) → C2H5-HSO4
C2H5-HSO4 + H2O → C2H5OH + H2SO4
يمكن تحضير الأغوال الثانوية باستخدام الطريقتين الأخيرتين كما يلي :
طرق صناعية Industrial
التخمر : تستخدم هذه الطريقة لتحويل سكر الگلوكوز إلى إيتانول بدرجة حرارة 37°C و وجود خميرة .
C12H22O11 → C6H12O6 + C6H12O6
Invertase → glucose + fructose
C6H12O6 + H2O → C2H5OH + CO2
Glucose → zymase + ethanol
إماهة hydration : باستخدام الايتن أو ألكينات اخرى مأخوذة من اجزاء من الزيت المقطر . و باستعمال محفز من حمض الفوسفور تحت ضغط و درجة حرارة عالية .
ميتانول من بخار الماء : عملية اصطناع غازية يحدث فيها دمج لجزيء CO مع جزيئين H2 لإنتاج الميتانول باستخدام النحاس كمحفز ، ZnO و Al2O3 كمحفزات عند درجة حرارة 250°C و ضغط 50يساوي -100 ضغط جوي .
[CO + H2] + H2O (g) → CH3OH
التفاعلات
نزع البروتون Deprotonation
يمكن للأغوال أن تسلك سلوك الحموض الضعيفة فتخضع لتفاعل نزع البروتون منتجة ملح الكوكسيد و ذلك إما باستخدام هيدريد صوديوم أو ن-بوتيل الليتيوم أو باستخدام أحد معدنين : الصوديوم أو البوتاسيوم .
2 R-OH + 2 NaH → 2 R-O-Na+ + H2↑
2 R-OH + 2Na → 2R-O−Na+
مثلا 2 CH3CH2-OH + 2 Na → 2 CH3-CH2-O−Na+
الماء مشابه للعديد من الأغوال في درجة pKa لهم ، لذلك فإن التوازن الكيميائي في تفاعل الأغوال مع القلويات مثل هيدروكسيد الصوديوم ييل دوما نحو اليسار :
R-OH + NaOH <=> R-O-Na+ + H2O (equilibrium to the left)
تفاعلات التبادل المحبة للنواة
لا تعتبر مجموعة الهيدروكسيل مجموعة مغادرة جيدة في تفاعلات التبادل المحبة للنواة ، لذا فإن الأغوال المعتدلة لا تشارك في هذه التفاعلات . لكن اذا حصلت برتنة للأكسجين الغولي أولا لنحصل على R−OH2+, ، عندئذ يكون لدينا مجموعة مغادرة ممتازة هي جزيئة الماء لكونها أكثر ثباتا ترموديناميا عندما تكون مستقلة و يحدث عندئذ تقاعل التبادل المحب للنواة .
الأغوال الثالثية تتفاعل مباشرة مع حمض كلور الماء لإنتاج هاليدات ألكيل ثالثية ، حيث يتم استبدال زمرة الهيدروكسيل بذرة كلور .
أما الأغوال الثنائية و الأولية فهي بحاجة لمنشط عند تفاعلها مع حمض كلور الماء ، أهم هذه المنشطات التفاعلية هي كلوريد الزنك أو يمكن احداث التحول مباشرة باستخدام كلوريد التيونيل
يمكن أيضا تحويل الأغوال إلى بروميدات اللكيل باستخدام حمض بروم الماء أو ثلاثي بروميد الفوسفور .
3 R-OH + PBr3 → 3 RBr + H3PO3
تفاعلات نزع الماء
الأغوال بحد ذاتها محبة للنواة ، لذا فإن R−OH2+ يمكن ان يتفاعل مع ROH لإنتاج ايترات و ماء . التفاعل يخضع بشكل عام لقاعدة زايتسيف ، التي تقول أن الألكين الأكثر ثباتا ( و هو عادة الألكين الأكثر تبادلية ) هو الذي يتشكل . تختلف درجة سهولة هذا التفاعل حسب رتبة الغوال فالأغوال الثالثية تخسر الماء في درجات حرارة أعلى من درجة حرارة الغرفة بقليل ، في حين تحتاج الغوال الولية درجات حرارة أعلى بكثير .
المخطط التالي يبين تفاعل نزع الماء من ايتانول متحولا إلى ايتن :
600px
الأسترة
R-OH + R'-COOH <=> R'-COOR + H2O
الأكسدة
3 CH3-CH(-OH)-CH3 + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 → 3 CH3-C(=O)-CH3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O
تسمية الأغوال
التسمية الشائعة: كحول + ألكيلي، مثال: كحول ميثيلي
التسمية النظامية: يتم إختيار أطول سلسلة كربونية مستمرة تحتوي على مجموعة الهيدروكسيل كمركب ألكاني أساسي ويضاف إليها المقطع "ول". ترقم السلسلة بحيث تعطى ذرة الكربون الحاملة لمجموعة لبهيدروكسيل أصغر رقم ممكن بغض النظر عن موقع المجموعات الفرعية الأخرى.
الاستخدامات
Total recorded alcohol per capita consumption (15+), in litres of pure alcohol[1]
الخواص الفيزيائية
إرتفاع ذائبية (ذوبانية) الأغوال في الماء.
إرتفاع درجة غليانها.
لا تغير لون ورقتي تباع الشمس الحمراء أو الزرقاء، وبالتالي فإنها متعادلة الأس الهيدروجيني، أي ليست حامضية أو قاعدية.
الحالة الفيزيائية: غالبيتها سائلة، كما أنها متميعة حيث تمتص الماء والرطوبة.
اللون والرائحة متنوعة.
أ) تفاعل كسر الرابطة بين الهيدروجين والأكسجين (O-H) :
1) تفاعل الأغوال مع الليثيوم أو الصوديوم أو البوتاسيوم كما في المخطط التالي:
http://www.4chem.com/up7/up-pic/uploads/395ec725d0.bmpمثال : تفاعل الميثانول مع فلز البوتاسيوم ليعطي ميثوكسيد البوتاسيوم كما في المعادلة التالية :
http://www.4chem.com/up7/up-pic/uploads/c9db570123.bmp تستخدم هذا التفاعلات لتمييز الأغوال عن المركبات العضوية الأخرى التي لا تحتوي على هيدروجين حمضي مثل الهيدروكربونات وهاليدات الألكيل والإيثرات.
2) التفاعل مع قاعدة قوية مثل أمين الصوديوم NaNH2 كما في المعادلة التالية:
http://www.4chem.com/up7/up-pic/uploads/3607a28f1b.bmpمثال : تفاعل الميثانول مع أمين الصوديوم ليعطي ميثوكسيد الصوديوم كما في المعادلة التالية :
http://www.4chem.com/up7/up-pic/uploads/accdf8c9c0.bmpب) تفاعل كسر الرابطة بين الكربون والأكسجين (C-O) :
1) التفاعل مع الأحماض الهالوجينية (HX) :
1) الميثانول :
يعرف باسم غول الخشب وهو سام وقاتل ويسبب العمى ويؤدي مع الوقت إلى فقدان القدرة على التحكم في الحركة ومن ثم الموت.
يستخدم في صناعة اللدائن المستخدمة في المنتجات الجلدية.
http://www.4chem.com/up7/up-pic/uploads/eb7e70be1a.bmpيستخدم كمصدر للطاقة في تشغيل الآلات.
http://www.novincontrol.com/images/01.jpgيستخدم لرش الأسطح الخارجية للطائرات لإزالة الجليد عنها.
http://www.scienceman.com/images/00_de-ice_02_big.jpgيستخدم مع الجازولين لإذابة قطرات الماء المعلقة وتكوين مايسمى بالجازولين الجاف وبهذه الطريقة تمنع تكثف الماء في خزان وقود السيارة وبالتالي التخلص منه بدون ضرر على المحرك.
2) الإيثانول :
يستخدم كوقود للسيارات لأن له القدرة العالية على الاحتراق وقل استخدامه بسبب غلاء ثمنه.
http://arabic.cnn.com/2007/business/4/15/ethanol.corn_prices/story.ethanol.ap.jpg_-1_-1.jpgيستخدم كمذيب في كثير من الأدوية.
http://www.boehringer-ingelheim.at/img/Silomat_Range.jpgيستخدم في محاليل تعقيم الفم والأسنان عن طريق المضمضة والغرغرة لما له من قدرة فائقة على قتل الميكروبات.
http://www.faddoul-trade.com/pics/488anti%20plaque-mouth-wash.jpgيستخدم في العطور ومستحضرات التجميل لرائحته الجميلة والزكية.
http://www.planet-lepote.com/slike/clanki/vse_slike/dg_the_one.jpgيستخدم في المشروبات الكحولية.
http://www.rema2.com/uploaded/2591_01184260646.jpg