לוחצים ג'ל חיטוי ידיים על הידיים. זה מרגיש קר, ואז הוא נעלם. זהו אתנול – האלכוהול ההורג את המיקרובים. אתנול הוא רק קצר…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון
16.1
Alcohols · אלכוהולים
Syllabus · סיילבוס
English
recall the reactions (reagents and conditions) by which alcohols can be produced: (a) electrophilic addition of steam to an alkene, $\text{H}_2\text{O(g)}$ and $\text{H}_3\text{PO}_4$ catalyst (b) reaction of alkenes with cold dilute acidified potassium manganate(VII) to form a diol (c) substitution of a halogenoalkane using $\text{NaOH(aq)}$ and heat (d) reduction of an aldehyde or ketone using $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ (e) reduction of a carboxylic acid using $\text{LiAlH}_4$ (f) hydrolysis of an ester using dilute acid or dilute alkali and heat
describe: (a) the reaction with oxygen (combustion) (b) substitution to form halogenoalkanes, e.g. by reaction with $\text{HX(g)}$; or with $\text{KCl}$ and concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ or concentrated $\text{H}_3\text{PO}_4$; or with $\text{PCl}_3$ and heat; or with $\text{PCl}_5$; or with $\text{SOCl}_2$ (c) the reaction with $\text{Na(s)}$ (d) oxidation with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ to: (i) carbonyl compounds by distillation (ii) carboxylic acids by refluxing (primary alcohols give aldehydes which can be further oxidised to carboxylic acids, secondary alcohols give ketones, tertiary alcohols cannot be oxidised) (e) dehydration to an alkene, by using a heated catalyst, e.g. $\text{Al}_2\text{O}_3$ or a concentrated acid (f) formation of esters by reaction with carboxylic acids and concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst as exemplified by ethanol
(a) classify alcohols as primary, secondary and tertiary alcohols, to include examples with more than one alcohol group (b) state characteristic distinguishing reactions, e.g. mild oxidation with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, colour change from orange to green
deduce the presence of a $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ group in an alcohol, $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-\text{R}$, from its reaction with alkaline $\text{I}_2\text{(aq)}$ to form a yellow precipitate of tri-iodomethane and an ion, $\text{RCO}_2^-$
explain the acidity of alcohols compared with water
עברית
זכור את התגובות (החומרים והתנאים) על ידי הן אלכוהולים יכולים להיוצר: (א) תוספת אלקטרופילית של אדים לאלקן, $\text{H}_2\text{O(g)}$ ו$\text{H}_3\text{PO}_4$ קטליסט (ב) תגובה של אלקנים עם פרוטנת אשלגן (VII) מעודנת קרה ומדוללת ליצירת דיול (ג) הצבה של הלוגנואלקן באמצעות $\text{NaOH(aq)}$ וחום (ד) הפחתה של אלדהיד או קטון באמצעות $\text{NaBH}_4$ או $\text{LiAlH}_4$ (ה) הפחתה של חומצה קربوكסילית באמצעות $\text{LiAlH}_4$ (ו) הידרוליזה של אסטר באמצעות חומצה מדוללת או בסיס מדולל וחום
תאר: (א) התגובה עם חמצן (שריפה) (ב) הצבה ליצירת הלוגנואלקנים, למשל על ידי תגובה עם $\text{HX(g)}$; או עם $\text{KCl}$ וחומצה מרוכזת $\text{H}_2\text{SO}_4$ או חומצה מרוכזת $\text{H}_3\text{PO}_4$; או עם $\text{PCl}_3$ וחום; או עם $\text{PCl}_5$; או עם $\text{SOCl}_2$ (ג) התגובה עם $\text{Na(s)}$ (ד) חמצון עם חומצה מעודנת $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ או חומצה מעודנת $\text{KMnO}_4$ ל: (i) תרכובות קרבוניל על ידי עיבוי (ii) חומצות קربوكסיליות על ידי רפלוקס (אלכוהולים ראשוניים נותנים אלדהידים שיכולים להיות חומצונים יותר לחומצות קربوكסיליות, אלכוהולים משניים נותנים קטונים, אלכוהולים משולשים אינם ניתנים לחמצון) (e) דהידרטציה לאלקן, באמצעות קטליסט מחומם, למשל $\text{Al}_2\text{O}_3$ או חומצה מרוכזת (f) יצירת אסטרים על ידי תגובה עם חומצות קربوكסיליות וחומצה מרוכזת $\text{H}_2\text{SO}_4$ כקטליסט כפי שמדגמת אתנול
(א) סווג אלכוהולים לאלכוהולים ראשוניים, משניים ומשולשים, כולל דוגמאות עם יותר מקבוצת אלכוהול אחת (ב) ציין תגובות מאפיין מייחדות, למשל חמצון עדין עם חומצה מעודנת $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, שינוי צבע כתום לירוק
גזור את נוכחות קבוצת $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ באלכוהול, $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-\text{R}$, מתגובתו עם בסיס $\text{I}_2\text{(aq)}$ ליצירת משקע צהוב של טרי-יאודומתאן ויון, $\text{RCO}_2^-$
הסבר את החומציות של אלכוהולים לעומת מים
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
An alcohol 醇 has the $\text{–OH}$ (hydroxyl) functional group.
combustion: alcohols burn in oxygen to give carbon dioxide and water.
substitution to a halogenoalkane, for example with $\text{HX}$, $\text{PCl}_5$, $\text{PCl}_3$ and heat, or $\text{SOCl}_2$.
with sodium: alcohols react with sodium metal to give hydrogen and a sodium alkoxide — like water, but more slowly.
oxidation 氧化 with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ (or $\text{KMnO}_4$). The product depends on the class of alcohol (see below).
dehydration 脱水 to an alkene, using a hot $\text{Al}_2\text{O}_3$ catalyst or concentrated acid.
ester formation: an alcohol reacts with a carboxylic acid (with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst) to make an ester.
Three classes and how oxidation tells them apart
An alcohol is primary 伯, secondary 仲 or tertiary 叔, depending on how many carbons are joined to the carbon holding the $\text{–OH}$. Some molecules have more than one $\text{–OH}$ group.
Class
Oxidation product
primary
aldehyde (by distillation 蒸馏), then carboxylic acid (by reflux 回流)
secondary
a ketone
tertiary
not oxidised
In a quick test, acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ turns from orange to green with a primary or secondary alcohol, but stays orange with a tertiary alcohol.
distillation removes the aldehyde as it forms, before it can be oxidised further.
reflux keeps boiling the mixture and returning the vapour, so the alcohol is fully oxidised to the carboxylic acid.
The iodoform test
If you warm an alcohol that contains the $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ group with alkaline aqueous iodine, you get a pale yellow precipitate of tri-iodomethane 三碘甲烷 ($\text{CHI}_3$) and the ion $\text{RCO}_2^-$. This is a useful test for that group.
Acidity of alcohols
The $\text{–OH}$ group makes alcohols very weakly acidic: they can lose the $\text{H}^+$ to form an $\text{RO}^-$ ion. But their acidity 酸性 is lower than that of water. This is because the alkyl group pushes electron density onto the oxygen, which makes the $\text{RO}^-$ ion less stable, so the alcohol holds onto its $\text{H}^+$ more tightly.
Worked example. Three unlabelled bottles hold butan-1-ol, butan-2-ol and 2-methylpropan-2-ol. How does warming each with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ tell them apart? What matters is how many hydrogens sit on the carbon carrying the $\text{OH}$. Butan-1-ol is primary (two such hydrogens): the orange dichromate turns green, and by distilling you collect an aldehyde (butanal), or by refluxing you get the carboxylic acid (butanoic acid). Butan-2-ol is secondary (one such hydrogen): also green, but the product is a ketone (butanone), which will not oxidise further. 2-methylpropan-2-ol is tertiary (no such hydrogen): there is nothing to remove, so the dichromate stays orange. The colour only separates the tertiary from the other two - to split primary from secondary you must identify the product (an aldehyde gives a silver mirror with Tollens', a ketone does not).
עברית
לאלכוהול יש קבוצת הפונקציה $\text{–OH}$ (הידרוקסיל).
הצבה על הידרוקלורין, לדוגמה עם $\text{HX}$, $\text{PCl}_5$, $\text{PCl}_3$ וחום, או עם $\text{SOCl}_2$.
עם נתרן: אלכוהולים מגיבים עם מתכת נתרן ונובעים מימן ואלקוסיד נתרן — כמו במים, אך באיטיות רבה יותר.
חמצון עם $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ מחומצת (או $\text{KMnO}_4$). המוצר תלוי בסוג האלכוהול (ראו להלן).
הסרת מים ליצירת אלקן, באמצעות קטליזטור חם של $\text{Al}_2\text{O}_3$ או חומצה מרוכזת.
יצירת אסטר: אלכוהול מגיב עם חומצה קרבוקסילית (עם קטליזטור חומצה מרוכזת של $\text{H}_2\text{SO}_4$) כדי לייצר אסטר.
אלכוהול יכול להידלק, להתייבש, ליצור אסטר או להתחמצן
שלושה סוגים ואופן הבחנה ביניהם באמצעות חמצון
אלכוהול הוא ראשוני, משני או משולש, בהתאם למספר הפחמנים הקשורים לפחמן הנושא את $\text{–OH}$. ישנם מולקלות המכילות יותר מקבוצת $\text{–OH}$ אחת.
הסוג נקבע לפי הפחמן הנושא –OH: קבוצה R אחת הופכת אותו לראשוני, שתי קבוצות למשני, שלוש למשולש — מה שמחייב את אופן החמצון שלו
סוג
תוצרת החמצה
ראשוני
אלדגיד (באמצעות טיהור), ולאחר מכן חומצה קרבוקסילית (באמצעות החזרה)
משני
קטון
משולש
אינו עובר חמצון
חמצון לפי סוג: אלכוהול ראשוני נותן אלדגיד ולאחר מכן חומצה קרבוקסילית, משני נותן קטון, ומשולש אינו עובר חמצון
במבחן מהיר, $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ מחומצת משנה צבע מ-כתום לירוק עם אלכוהול ראשוני או משני, אך נשאר כתום עם אלכוהול משולש.
דיכרומט מחומצת משנה צבע מכתום לירוק עם אלכוהול ראשוני או משני, אך נשאר כתום עם אלכוהול משולש
טיהור מסיר את האלדגיד ברגע שנוצר, לפני שהוא יכול לעבור חמצון נוסף.
החזרה שומרת על הרתיחה המתמדת של התערובת והחזרת הקיטור, כך שהאלכוהול מחומץ במלואו לחומצה קרבוקסילית.
הטיהור מסיר את האלדהיד כשהוא נוצר; בקירוי הבעירה והחזרת הקיטור ממשיכות, וחמצון מלא מתרחש לחומצהמתקן טיהור אמיתי: הקיטור בוער, מתקרר במקרר ואוסף — אותה עיקרון מפריד אאתנול מערבובית מופרמנתה
מבחן היודופורם
אם מחממים אלכוהול המכיל את $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ עם יוד מימי חלקלי, מתקבל משקע צהוב-בהיר של טרי-יודומתן ($\text{CHI}_3$) והיון $\text{RCO}_2^-$. זהו מבחן שימושי לקבוצה זו.
חומציות של אלכוהולים
הקבוצה $\text{–OH}$ הופכת את האלכוהולים לחומציים מאוד חלשים: הם יכולים לאבד את ה$\text{H}^+$ כדי ליצור יון $\text{RO}^-$. אך חומציותם היא נמוכה מזו של המים. הדבר נובע מכך שהקבוצה האלקילית דוחפת צפיפות אלקטרונית לעבר החמצן, מה שהופך את ה$\text{RO}^-$ לפחות יציב, ולכן האלכוהול אחז בחוזקה יותר ב-$\text{H}^+$ שלו.
דוגמה פותרת. שלושה בקבוקים ללא תווית מכילים בוטן-1-ול, בוטן-2-ול ו-2-מתילפרופן-2-ול. כיצד חימום כל אחד מהם עם $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ חומצי מאפשר להבחין ביניהם? העניין הוא בכמות ההידרוגנים שיושב על הפחמן הנושא את ה$\text{OH}$. בוטן-1-ול הוא ראשוני (שני הידרוגנים מסוג זה): הכרומט הכתום הופך לירוק, ובאמצעות טיהור אוספים אלדהיד (בוטנאל), או באמצעות קירוי מתקבל חומצה קربונוק (בוטנואית). בוטן-2-ול הוא משני (הידרוגן אחד מסוג זה): גם הוא הופך לירוק, אך התוצר הוא קטון (בוטנון), שאינו מתחמצן יותר. 2-מתילפרופן-2-ול הוא משולש (אין הידרוגן מסוג זה): אין מה להסיר, ולכן הכרומט נשאר כתום. הצבע מבדיל רק את השולש משני האחרים - כדי להפריד ראשוני משני יש לזהות את התוצר (אלדהיד נותן מראה כסוף עם טולנס', קטון אינו עושה זאת).
Explore · חקור
Alcohol reaction map · מפת תגובות אלכוהול
Choose what happens to alcohols under different reagents. · בחר מה קורה לאלכוהולים בתנאי נזיקים שונים.
Explore · חקור
Alcohol oxidation test lab · מעבדת בדיקת חמצון של אלכוהולים
Classify alcohols by oxidation product and observation. · סווג אלכוהולים לפי מוצר החמצון והצפייה.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · בחרו נושא אחד והאתר יעקוב אחריו — הערות, מסמכים, וידאו ותרגולים פתוחים בו.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · הקלד כדי לחפש הערות, שיעורים, קוד, אוצר מילים ושאלות מבחנים בכל הנושאים.