A szénhidrogénekkel ellentétben az oxigéntartalmú szerves anyagoknak van egy funkciós csoportnak nevezett atomkomplexük. A metanol egy telített alkohol, amelynek molekulája hidroxilcsoportot tartalmaz. Meghatározza ennek a vegyületnek a fő jellemzőit. Cikkünkben a metil-alkohol előállításának módszereit, a legfontosabb kémiai reakciókat és a metanol felhasználását tekintjük át.
A molekula szerkezete
A metil-alkohol szerkezetének megismeréséhez emlékeznie kell arra, hogy milyen molekulában van a legegyszerűbb telített szénhidrogén - metán. Ezt CH4 formában fejezzük ki, és egy szénatomot tartalmaz, amely egyszerű szigma kötésekkel kapcsolódik hidrogénatomokhoz.
Ha az egyiket –OH hidroxilcsoportra cseréljük, akkor a CH3OH képletet kapjuk. Ez metanol. A C-O-H kötés iránya által alkotott kötésszög körülbelül 110⁰, tehát az egyértékű alkoholok molekulái szög alakúak. Annak a ténynek köszönhetően, hogyaz oxigén elektronegativitása (3,5 eV) nagyobb, mint a széné (2,5 eV), az oxigén-szén kötés erősen polarizált, a hidroxocsoport pedig negatív induktív hatású szubsztituens szerepét tölti be. Így a metanol olyan alkohol, amelynek dipólusmomentuma 1,69D.
Nómenklatúra
Nézzünk meg három módot a CH3OH képletű anyag nevének kialakítására. Történelmileg annak a szénhidrogéncsoportnak a nevéből származik, amelyhez a hidroxilcsoport kapcsolódik. A CH3 gyök metil, ezért a CH3OH-t metil-alkoholnak nevezzük. A genfi nómenklatúra szerint az -ol utótagot a megfelelő szénhidrogén - alkán - nevéhez adják. A vegyületet metanolnak nevezzük. Ez a név a leggyakoribb és gyakran használják. A racionális nómenklatúrában az általunk vizsgált vegyületet karbinolnak hívják.
Fizikai tulajdonságok
A legfeljebb három szénatomot tartalmazó alacsony szénatomszámú alkoholok, beleértve a metanolt is, olyan folyadékok, amelyek bármilyen arányban keverednek vízzel. A karbinol kifejezett alkoholszagú, de lenyelésre teljesen alkalmatlan, mivel a legerősebb neurotoxikus vegyület. Sűrűsége kisebb, mint egység, és 0,791 D420. Az olvadáspont -97,9 ⁰C és a forráspont +94,5 ⁰C.
Metanol előállítása
A megfelelő halogén-alkil-csoportok hidrolízise aktív fémek, például alkáli- vagy alkáliföldfém-hidroxidok jelenlétében, és hevítéskor -ez egy általános módszer a karbinol előállítására. Kiindulási anyagként klórt vagy bróm-metánt veszünk, a reakció eredményeként a halogénatom –OH funkciós csoportra cserélődik és metanol képződik.
Egy másik módszer, amely primer telített alkoholok képződését eredményezi, az aldehidek vagy karbonsavak redukciója. Ehhez a redoxreakcióhoz erős redukálószereket, például nátrium-bór-hidridet vagy lítium-alumínium-hidridet használnak. A kiindulási vegyület hangyasav vagy formaldehid. A karbinol előállításának egyik modern módszere a szénből, vízből, hidrogénből és szén-monoxidból történő szintézis. A folyamat +250 °C hőmérsékleten, emelt nyomáson, cink és réz-oxidok, mint katalizátorok jelenlétében megy végbe. Új, de gazdaságilag indokolt az a módszer, amellyel az óceánok és tengerek mikroszkopikus algáiból alkoholt nyernek, amelyek biomasszája valóban óriási. A növényi szubsztrátumot fermentálják, a felszabaduló metánt összegyűjtik és tovább oxidálják metanollá. A biometanol gyártás nagy előnye, hogy nincs szükség édesvízkészletekre, elektromos áramra, valamint a technológia tisztasága.
Fémszerves szintézis
Ha a molekulákban karbonilcsoportot tartalmazó szerves vegyületeket szerves magnéziumvegyületekkel kezelünk, egyértékű alkoholok állíthatók elő. A fémorganikus reagenseket magnézium fémforgácsok és brómtartalmú alkánszármazékok kölcsönhatásával állítják elő száraz dietilben.éter. Hangya-aldehidből ezzel a reakcióval nemcsak metanolt nyerhetünk, amelynek felhasználása korlátozott, hanem más primer telített alkoholokat is.
Kémiai jellemzés
A karbinolnak nincsenek kifejezett sava- vagy bázistulajdonságai, sőt, egy anyag vizes oldata nem befolyásolja az indikátorokat. A metanol tipikus reakciói az aktív fémekkel és karbonsavakkal való kölcsönhatás. Az első esetben fém-alkoholátok képződnek, a másodikban - észterek. Például a nátrium kiszorítja a hidrogénatomokat egy alkohol funkcionális hidroxilcsoportjában:
2CH3OH + 2Na=2CH3ONa +H2.
A metil-alkohol és az ecetsav reakciója metil-acetát vagy ecetsav-metil-észter képződéséhez vezet:
CH3COOH+CH3OH<--(H2SO 4)CH3COOCH3+H2O.
A fenti reakciót észterezésnek nevezik, és nagy gyakorlati jelentőséggel bír.
Alkoholok oxidációja
A metanol reakciói, amelyek aldehidek képződéséhez vezetnek, nézzük meg a réz-oxiddal való kölcsönhatás példáját. Ha egy oxiddal bevont vörösréz huz alt metanolos oldatba engedünk, akkor a formaldehid különleges kellemetlen szaga érezhető. A huzal fénytelen felülete pedig a tiszta réz csökkenése miatt fényessé és fényessé válik.
Kiszáradás
Hevítéskor és higroszkópos anyagok jelenlétében a részecskék leválanak az alkoholmolekulákrólvíz. A termékekben az etilén sorozat telítetlen szénhidrogénei találhatók. Magas vízkoncentráció mellett és alacsony hőmérsékleten éterek nyerhetők. Tehát a dimetil-étert metanolból nyerhetjük.
Metil-alkohol használata
A metil-alkoholt a gázvezetékekben képződő hidrátok gátlására használják, mivel a metanol fontos tulajdonságai a jó vízoldhatóság és az alacsony fagyáspont. A metil-alkohol fő mennyiségét a fenol-formaldehid gyanták előállításához használják fel. A karbinolra jellemző magas oktánszám lehetővé teszi, hogy környezetbarát üzemanyagként használhassák az autókban. A festékiparban a karbinolt oldószerként használják.
A metanol hatása az emberi szervezetre
A faszesz abszolút alkalmatlan alkoholos italként való használatra, mivel ez a legerősebb mérgező anyag. A gyomor-bél traktusba kerülve hangyasavvá és hangya-aldehiddé kezd oxidálódni. Az oxidációs termékek hatással vannak a látóidegekre és a receptorokat tartalmazó retinára. Beáll a vakság. A nagy kumulatív kapacitású hangyasavat a vér a májba és a vesékbe juttatja, tönkretéve ezeket a létfontosságú szerveket. A metanol mérgezés eredményeként végzetes kimenetel következik be, mivel a vér metabolitoktól való tisztításának módszerei nem hatékonyak.
Cikkünkben megismerkedtünk a tulajdonságokkal, alkalmazással illa metanol beszerzésének módjai.
