Alkoholi so spojine, ki imajo –OH (hidroksilno) skupino, vezano na nasičen C atom. Hidroksilna skupina je funkcionalna skupina alkoholov. Ta je lahko vezana na primarni C-atom, sekundarni ali terciarni C-atom, zato ločimo primarne, sekundarne in terciarne alkohole. Glede na število –OH jih lahko razdelimo monohidroksi, dihidroksi,...polihidroksi alkohole.

Slika 1: Primarni (etanol), sekundarni (propan-2-ol) in terciarni (2-metilpropan-2-ol) alkohol.

Pomembni predstavniki alkoholov

metanol: CH₃-OH
etanol: CH₃-CH₂-OH
propan-1-ol: CH₃-CH₂-CH₂-OH
propan-2-ol: CH₃-CH(OH)-CH₃
etan-1,2-diol: HO-CH₂-CH₂-OH
propan-1,2-diol: CH₃-CH(OH)-CH₂(OH)
propan-1,2,3-triol: HO-CH₂-CH(OH)-CH₂-OH

Alkoholi imajo tako lastnosti polarnih kot nepolarnih molekul. Hidroksilna skupina predstavlja polarni del molekule, alkilna skupina (R-) pa nepolarnega. Fizikalne lastnosti alkohola so odvisne od velikosti polarnega in nepolarnega dela. Pri tem nas zanima dolžina nepolarnega dela in število polarnih hidroksilnih skupin.

Vrelišče

Temperatura vrelišča narašča z naraščajočim številom ogljikovih atomov v molekuli. Polihidroksi alkoholi imajo bistveno višje temperature vrelišča kot monohidroksi alkoholi z enakim številom ogljikovih atomov. Vrelišče alkoholov z razvejanostjo skeleta pada.

Tabela 1: Odvisnost vrelišča od števila ogljikovih atomov.

alkohol	Tv[°C]
metanol	65
etanol	78
propanol	97

 

Tabela 2: Odvisnost vreliša od števila -OH skupin.

alkohol	Tv[°C]
propan-1-ol	97
propan-1,2-diol	188
proapn-1,2,3-triol	290

 

Tabela 3: Odvisnost vrelišča od razvejanosti skeleta.

alkohol	Tv[°C]
butan-1-ol	117
2-metilpropan-1-ol	108
2-metilpropan-2-ol	82

Topnost v vodi

Nižji monohidroksi alkoholi se raztaplajo v vodi v vseh razmerjih. Ko se veriga podaljša na več kot 3 C-atome, postanejo monohidraksi alkoholi netopni v vodi. K boljši topnosti prispeva večje število -OH skupin. Razlog najdemo v nastanku vodikovih vezi. Vodikove vezi nastanejo med molekulami vode in molekulami alkohola, kar omogoča topnost manjših molekul alkohola v vodi. Z daljšanjem C-verige postajajo alkoholi vse bolj podobni alkanom (nepolarni del prevlada), zato so netopni v vodi.

Slika 2: Molekule alkohola se lahko z vodikovmi vezmi vežejo z molekulami vode.

 

Tabela 4: Topnosti alkoholov v odvisnosti od dolžine verige v molekuli.

alkohol	topnost v g/100 g vode
metanol	topen
etanol	topen
propan-1-ol	topen
butan-1-ol	8
pentan-1-ol	2

1. Nukleofilna substitucija na halogenalkanih v vodnih raztopinah NaOH ali KOH.

Slika 3: Zamenjava klora z -OH skupino.

2. Redukcija aldehidov, ketonov in karboksilnih kislin. Z redukcijo aldehidov in karboksilnih kislin nastanejo primarni alkoholi, z redukcijo ketonov pa sekundarni alkoholi.

Slika 4: Redukcija karbonilne skupine do alkohola.

3. Kislinsko katalizirana adicija vode na alkene. Pri tem je potrebno upoštevati Markovnikovo pravilo (vodikov atom se veže na tisti ogljikov atom, ki ima vezanih več vodikovih atomov).

Slika 5: Kislinsko katalizirana adicija vode na alken.

4. Hidroliza estrov, ki poteče pod vplivom kisline ali baze. Pri bazični hidrolizi poleg alkohola nastane sol karboksilne kisline in ne kislina kot to pri kislinski hidrolizi estrov.

5. Alkoholno vrenje. Pretvorba sladkorja v etanol in ogljikov dioksid s pomočjo gliv kvasovk.

Slika 7: Pri alkoholnem vrenju nastane etanol in ogljikov dioksid.

 

6. Sinteza metanola iz ogljikovega oksida in vodika, ki jo poznamo tudi kot Fischer-Tropschova sinteza, poteka izključno industrijsko.

Slika 8: Fischer-Tropschova sinteza metanola iz vodika in ogljikovega oksida.

1. Kislinsko bazne reakcije

Alkoholi lahko reagirajo kislo in bazično. Alkoholi v primerjavi z vodo težje oddajajo vodikov ion, so torej šibkejše kisline kot voda (slika 9a). Alkoholm vodik lažje odvzamejo alkalijske kovine pri čemer nastanejo alkoksidi (slika 9b). Bazične lastnosti alkoholov in vode so pa podobne. V kislih raztopinah se alkoholi protonirajo (Slika 9c).

Slika 9: Reakcije alkoholov v kislem (a), z natrijem (b) in v bazičnem (c).

Alkoholi reagirajo z natrijem podobno kot voda, a manj burno. Pri reakciji vode z natrijem dobimo vodik in natrijev hidroksid, pri reakciji etanola z natrijem dobimo vodik in natrijev etoksid. Natrijev hidroksid v vodi reagira bazično, zato se indikator fenolftalein obarva vijolično. Poglejmo si obe reakciji na spodnjem filmu in ugotovio obarvanje fenolftaleina v raztopii natrijevega etoksida.

 

Film 1: Reakcija natrija z vodo in z alkoholom v prisotnosti indikatorja fenolftalein.

2. Redoks reakcije

Z oksidanti, kot sta KMnO₄ in K₂Cr₂O₇, zlasti v kislih raztopinah se primarni alkoholi oksidirajo v aldehide, ki se najprej oksidirajo v karboksilne kisline. Sekundarni alkoholi se oksidirajo v ketone, medtem ko se terciarni alkoholi ne oksidirajo.

Slika 10: Oksidacija primarnih (a) in sekundarnih (b) alkoholov. Terciarni alkoholi se ne oksidirajo (c).

Reakcijo oksidacije alkohola s kalijevim dikromatom so včasih uporabljali kot alkotest. V prisotnosti etanola se kalijev dikromat, ki je oranžne barve, reducira do kromovih Cr³⁺ ionov, ki je zelene barve. Čim več etanola je prisotnega v izdihanem zraku, tem več Cr³⁺ ionov nastane in bolj intenzivne zelene barve je raztopina. Po jakosti zelenega obarvanja raztopine so določili vinjenost voznika, ki je določena z mejo 0,5 promila.

3 C₂H₅OH + 2 Cr₂O₇^2- + 16 H⁺ → 3 CH₃COOH + 4 Cr³⁺ + 11 H₂O

Film 2: Alkotest (etanol + K₂Cr₂O₇/H⁺).

3. Eliminacija vode

Iz molekul etanola se lahko odcepijo molekule vode pri povišani temperaturi (180 °C) in s pomočjo katalizatorja, ki je H₂SO₄ ali Al₂O₃.

Molekule vode se odcepijo iz dveh molekul alkoholov. Pri temperaturi 140°C in ob prisotnosti kisline kot katalizatorja nastanejo etri.

Slika 11: Nastanek dietil etra (etoksi etan) iz etanola.

 

4. Substitucija ali zamenjava -OH skupine z atomi halogenov. Alkoholi reagirajo s halogenvodikovimi kislinami (HCl, HBr in HI), pri čemer nastane ustrezen haloalkan in voda. Reaktivnost alkoholov pada v naslednjem zaporedju: terciarni alkohol > sekundarni alkohol > primarni alkohol. Reaktivnost halogenvodikovih kislin pa pada v zaporedju: HI > HBr> HCl.

Slika 12: Zamenjava OH skupine v alkoholu z atomom joda.

5. Gorenje

Podobno kot ogljikovodiki tudi alkoholi na zraku pri popolnem gorenju zgorijo do CO₂ in H₂O. Etanol se uporablja kot gorivo pri avtomobilih.

Slika 13: Etanol lahko uporabljamo kot pogonsko gorivo.