I. Химические свойства спиртов 

В химических реакциях гидроксисоединений возможно разрушение одной из двух связей:

• С–ОН с отщеплением ОН-группы
• О–Н с отщеплением водорода

Это могут быть реакции замещения, в которых происходит замена ОН или Н, или реакция отщепления (элиминирования), когда образуется двойная связь.

Полярный характер связей С–О и О–Н способствует гетеролитическому их разрыву и протеканию реакций по ионному механизму. При разрыве связи О–Н с отщеплением протона (Н⁺) проявляются кислотные свойства гидроксисоединения, а при разрыве связи С–О – свойства основания и нуклеофильного реагента.

С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а по связи С–О – восстановления.

Таким образом, гидроксисоединения могут вступать в многочисленные реакции, давая различные классы соединений. Вследствие доступности гидроксильных соединений, в особенности спиртов, каждая из этих реакций является одним из лучших способов получения определенных органических соединений. 

1. Кислотно-основные свойства

RO^- + H⁺ ↔ ROH ↔ R⁺ + OH^-

                                                                                                                             алкоголят-ион

Кислотные свойства уменьшаются в ряду, а основные возрастают:

HOH →    R-CH₂-OH    →    R₂CH-OH    →    R₃C-OH

вода          первичный           вторичный          третичный

1. Кислотные свойства

Взаимодействие с активными щелочными металлами:

Видео-опыт: “Взаимодействие этилового спирта с металлическим натрием”

2C₂H₅OH + 2 Na → 2C₂H₅ONa + H₂

                                    этилат натрия

Алкоголяты подвергаются гидролизу, это доказывает, что у воды более сильные кислотные свойства

C₂H₅ONa + H₂O ↔ C₂H₅OH + NaOH

2. Основные свойства

Взаимодействие с галогенводородными кислотами:                       

Видео-опыт: “Взаимодействие этилового спирта с бромоводородом”

C₂H₅OH + HBr  ^{H2SO4(конц)}↔ C₂H₅Br + H₂O

                                                        бромэтан

Лёгкость протекания реакции зависит от природы галогенводорода и спирта – увеличение реакционной способности происходит в следующих рядах: 

• HF < HCl < HBr  < HI
• первичные  <  вторичные  <   третичные 

2. Окисление

1). В присутствии окислителей [O] – K₂Cr₂O₇ или KMnO₄ спирты окисляются до карбонильных соединений:

Видео-опыт: “Окисление этилового спирта раствором перманганата калия”

Видео-опыт: “Окисление этилового спирта кристаллическим перманганатом калия”

Видео-опыт: “Каталитическое окисление этанола”

Видео-опыт: “Окисление этанола (тест на алкоголь)”

Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны. 

Третичные спирты более устойчивы к действию окислителей. Они окисляются только в жестких условиях (кислая среда, повышенная температура), что приводит к разрушению углеродного скелета молекулы и образованию смеси продуктов (карбоновых кислот и кетонов с меньшей молекулярной массой).                                    

В кислой среде: 

Для первичных и вторичных одноатомных спиртов качественной реакцией является взаимодействие их с кислым раствором дихромата калия. Оранжевая окраска гидратированного иона Cr₂O₇^2- исчезает и появляется зеленоватая окраска, характерная для иона Cr³⁺ . Эта смена окраски позволяет определять даже следовые количества спиртов. 

CH₃- OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → CO₂ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O 

3CH₃-CH₂-OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3CH₃COH + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

В более жёстких условиях окисление первичных спиртов идёт сразу до карбоновых кислот:                                                   3CH₃-CH₂-OH + 2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ ^t→ 3CH₃COOH + 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 11H₂O

Третичные спирты устойчивы к окислению в щелочной и нейтральной среде. В жёстких условиях (при нагревании, в кислой среде) они окисляются с расщеплением связей С-С и образованием кетонов и карбоновых кислот. 

В нейтральной среде: 

CH₃ – OH + 2KMnO₄ →K₂CO₃ + 2MnO₂ + 2H₂O, а остальные спирты до солей соответствующих карбоновых кислот. 

2). Качественная реакция на первичные спирты

Видео-опыт: “Горение спиртов”

3. Реакции отщепления 

1) Внутримолекулярная дегидратация

CH₃-CH₂-CH(OH)-CH₃        ^{t>140,H2SO4(к)}→      CH₃-CH=CH-CH₃ + H₂O

бутанол-2                                                                  бутен-2               

В тех случаях, когда возможны 2 направления реакции, например:         

Дегидратация идет преимущественно в направлении I, т.е. по правилу Зайцева – с образованием более замещенного алкена. 

Правило Зайцева:

Водород отщепляется от наименее гидрированного атома углерода соседствующего с углеродом, несущим гидроксил. 

2) Межмолекулярная дегидратация

2C₂H₅OH     ^{t<140,H2SO4(к)}→   С₂H₅-O-C₂H₅ + H₂O

                                                         простой эфир 

При переходе от первичных спиртов к третичным увеличивается склонность  к отщеплению воды и образованию алкенов; уменьшается способность образовывать простые эфиры. 

3) Реакция дегидрирование и дегидратация предельных одноатомных спиртов –реакция С.В. Лебедева

2C₂H₅OH      ^{425,ZnO,Al2O3}→     CH₂=CH-CH=CH₂ + H₂ + 2H₂O 

4. Реакции этерификации

Спирты вступают в реакции с минеральными и органическими кислотами, образуя сложные эфиры. Реакция обратима (обратный процесс – гидролиз сложных эфиров).

II. Получение спиртов 

1. В промышленности 

1. Из водяного газа (получение метанола – древесный спирт)                

CO + 2H₂ ^t,p → CH₃OH 

2. Брожение глюкозы (получение этанола)            

C₆H₁₂O₆    ^дрожжи →    2C₂H₅OH + 2CO₂ 

3. Гидратация алкенов

2. В лаборатории 

Взаимодействие галогеналканов R-Г с водными растворами щелочей                     

CH₃Cl + NaOH ^{t, водн.р-р.→} CH₃OH + NaCl (р. обмен) 

III. Применение

Метанол СН₃ОН – используют как растворитель, в производстве муравьиной кислоты, а также в производстве формальдегида, применяемого для получения фенолформальдегидных смол, в последнее время метанол рассматривают как перспективное моторное топливо. Большие объемы метанола используют при добыче и транспорте природного газа. Метанол – наиболее токсичное соединение среди всех спиртов, смертельная доза при приеме внутрь – 100 мл.

Этанол С₂Н₅ОН – исходное соединение для получения ацетальдегида, уксусной кислоты, а также для производства сложных эфиров карбоновых кислот, используемых в качестве растворителей. Кроме того, этанол – основной компонент всех спиртных напитков, его широко применяют и в медицине как дезинфицирующее средство.

IV. Тренажеры

Тренажер №1: “Химические свойства предельных одноатомных спиртов”

Тренажер №2: “Способы получения предельных одноатомных спиртов”

Тестовые задания по теме "Спирты"

ЦОРы

Видео-эксперимент: “Окисление этилового спирта оксидом меди (II)”

Видео-опыт: “Качественная реакция на этанол”

Видео-опыт:“Качественная реакция на многоатомные спирты”

Видео-опыт: “Горение спиртов”

Видео-опыт:“Взаимодействие этилового спирта с металлическим натрием”

Видео-опыт: “Взаимодействие этилового спирта с бромоводородом”

Видео-опыт: “Окисление этилового спирта раствором перманганата калия”

Видео-опыт: “Окисление этилового спирта кристаллическим перманганатом калия”

Видео-опыт: “Каталитическое окисление этанола”

Видео-опыт: “Окисление этанола (тест на алкоголь)”