Уравнение растворения спирта в воде

Процесс растворения спирта в воде является не простым смешиванием двух взаимно растворимых жидкостей. Во-первых, процесс сопровождается разогреванием смешивающихся жидкостей (тепловой эффект растворения спирта при 18°С для приготовления 1 кг раствора 33% вес.составляет 5,99 кДж), во- вторых-изменением их оптических свойств, и в-третьих –некоторым уменьшением объема смешиваемых жидкостей-контракцией.

По мере увеличения содержания спирта в водно-спиртовой смеси происходит увеличение степени сжатия раствора.Последующее увеличение содержания спирта не приводит к столь значительному сжатию объема раствора.

Было установлено, что наибольшее сжатие смеси происходит при взаимном растворении 45,88% безводного спирта с 54,12% воды. Это означает, что если на каждую молекулу спирта в растворе приходится 3 молекулы воды, то объем смеси становится минимальным, следовательно, удельный вес ее достигает максимума.

Эффекты, наблюдаемые при растворении спирта в воде, обусловлены сложной надмолекулярной структурой как самой воды, так и спирта.

В настоящее время наиболее распространение получили теории строения воды, основывающиеся на предположении, что в воде существуют две разновидности молекул, одна из которых образует тетраэдрический каркас, а другая заполняет полости каркаса. В тоже время исследование последних лет показывает, что и молекулы спирта могут существовать либо в виде линейных цепочек, связанных друг с другом посредством водородных связей, либо также в виде кластеров.

При растворении в воде молекулы спиртов своей углеводородной частью размещаются в пустотах структуры воды, тогда как кислороды гидроксильных групп замещают одну из каркасных молекул воды.

Видео:Несколько лайфхаков со спиртом. Химия – просто.Скачать

Характеристика спиртов

Опыт 1. Растворимость спиртов в воде.
Условия выполнения работы:
В две пробирки налили примерно по 2 мл этилового и изоамилового спиртов. Добавили в каждую из пробирок по 3 мл воды и взболтали. Наблюдаем, что этиловый спирт растворился, а изоамиловый нет, и при стоянии образует верхний маслянистый слой, так как его плотность меньше плотности воды (0,8 г/мл). Причиной различного поведения спиртов в воде является природа веществ.

Опыт 2. Получение глицерата меди.
Условия выполнения работы:
В пробирку налили 1 мл 10%-го раствора сульфата меди (II) и добавили немного 10%-го раствора гидроксида натрия. Наблюдаем выпадение голубого осадка Cu(OH)₂. К полученному осадку добавили по каплям глицерин, смесь взболтали. Наблюдаем растворение осадка и окрашивание раствора в ярко-синий цвет, происходит реакция.
Уравнения реакции взаимодействия сульфата меди (ΙΙ) с гидроксидом натрия:

Качественной реакцией на многоатомные спирты является реакция с гидроксидом меди (ΙΙ). Например, при действии глицерина на осадок гидроксида меди (ΙΙ) н аблюдается растворение осадка и окрашивание раствора в ярко-синий цвет, происходит реакция.
Уравнение реакции имеет вид:

Этиловый и изоамиловый спирты не будут реагировать с Cu(OH)₂, так как это качественная реакция на многоатомные спирты.

Опыт 3. Окисление этилового спирта хромовой смесью.
Условия выполнения работы:
Налили в пробирку 2 мл 5%-го раствора дихромата калия, 1 мл 20%-го раствора серной кислоты и 0,5 мл этилового спирта, получили смесь оранжевого цвета. Пробирку нагрели. Наблюдаем изменение цвета раствора на зелёный и чувствуем характерный запах уксусного альдегида.

В данной реакции применяют серную кислоту, а не соляную, потому что соляная кислота может окислиться.

Видео:Вода + спирт (суммарное уменьшение объема)Скачать

Этанол: химические свойства и получение

Этанол C₂H₅OH или CH₃CH₂OH, этиловый спирт – это органическое вещество, предельный одноатомный спирт .

Общая формула предельных нециклических одноатомных спиртов: C_nH_2n+2O.

Видео:Разбавление спирта с водой от А до ЯСкачать

Строение этанола

В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.

Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp 3 -гибридные орбитали, а еще две 2sp 3 -гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.

Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108 о .

Водородные связи и физические свойства спиртов

Спирты образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:

Поэтому этанол – жидкость с относительно высокой температурой кипения (температура кипения этанола +78 о С).

Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому спирты очень хорошо растворимы в воде. Молекулы спиртов в воде гидратируются:

Этанол смешивается с водой в любых соотношениях.

Видео:Физические свойства спиртовСкачать

Изомерия спиртов

Видео:Как правильно разводить спирт водой?Скачать

Структурная изомерия

Для этанола характерна структурная изомерия – межклассовая изомерия.

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Спирты являются межклассовыми изомерами с простыми эфирами. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — C_nH_2n+2О.

Видео:Как правильно разводить спирт! Воду в спирт или спирт в воду? Как разбавить спирт!Скачать

Химические свойства этанола

Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

1. Кислотные свойства

1.1. Взаимодействие с раствором щелочей

При взаимодействии этанола с растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующийся алкоголят почти полностью гидролизуется водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому этанол не взаимодействуют с растворами щелочей.

1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Этанол взаимодействует с активными металлами (щелочными и щелочноземельными).

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.

Видео:Химия. Растворимость спиртов в воде, горение спиртов, качественные реакцииСкачать

2. Реакции замещения группы ОН

2.1. Взаимодействие с галогеноводородами

При взаимодействии спиртов с галогеноводородами группа ОН замещается на галоген и образуется галогеналкан.

2.2. Взаимодействие с аммиаком

Гидроксогруппу спиртов можно заместить на аминогруппу при нагревании спирта с аммиаком на катализаторе.

2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)

Одноатомные и многоатомные спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами

Спирты взаимодействуют и с неорганическими кислотами, например, азотной или серной.

Видео:Разбавление спирта с водой с РАЗОБЛАЧЕНИЕМ кривых калькуляторовСкачать

Видео:Чем разбавлять самогон. Готовим правильную воду.Скачать

3. Реакции замещения группы ОН

В присутствии концентрированной серной кислоты от спиртов отщепляется вода. Процесс дегидратации протекает по двум возможным направлениям: внутримолекулярная дегидратация и межмолекулярная дегидратация.

3.1. Внутримолекулярная дегидратация

При высокой температуре (больше 140 о С) происходит внутримолекулярная дегидратация и образуется соответствующий алкен.

Видео:Опыты по физике. Уменьшение объема при смешивании воды и спиртаСкачать

В качестве катализатора этой реакции также используют оксид алюминия.

3.2. Межмолекулярная дегидратация

При низкой температуре (меньше 140 о С) происходит межмолекулярная дегидратация по механизму нуклеофильного замещения: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы. Продуктом реакции является простой эфир.

Видео:Крещенская вода - ученые раскрыли тайну ! Научные факты которые взрывают представления о водеСкачать

4. Окисление этанола

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.

Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO₄, K₂Cr₂O₇, кислород в присутствии катализатора.

4.1. Окисление оксидом меди (II)

Cпирты можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества.

4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора

Cпирты можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.).

4.3. Жесткое окисление

При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) первичные спирты окисляются до карбоновых кислот.

4.4. Горение спиртов

Образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

Видео:Абсолютный спирт. Химия – ПростоСкачать

5. Дегидрирование этанола

При нагревании спиртов в присутствии медного катализатора протекает реакция дегидрирования.

Видео:Решаем два варианта Добротина за 2 часаСкачать

Получение этанола

Видео:Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

1. Щелочной гидролиз галогеналканов

При взаимодействии галогеналканов с водным раствором щелочей образуются спирты. Атом галогена в галогеналкане замещается на гидроксогруппу.

Видео:Получение этилового спирта по наукеСкачать

2. Гидратация алкенов

Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты.

Видео:Опыты по химии. Растворение глицерина в водеСкачать

3. Гидрирование карбонильных соединений

Присоединение водорода к альдегидам и кетонам протекает при нагревании в присутствии катализатора. При гидрировании альдегидов образуются первичные спирты, при гидрировании кетонов — вторичные спирты, а из формальдегида образуется метанол.

Видео:Болотов: Повторяю! Даже кости быстро срастаются! И суставы болеть перестают!Скачать

Видео:7.1. Спирты: Номенклатура, классификация, изомерия. ЕГЭ по химииСкачать

4. Получение этанола спиртовым брожением глюкозы

Для глюкозы характерно ферментативное брожение, то есть распад молекул на части под действием ферментов. Один из вариантов — спиртовое брожение.

🌟 Видео

"ПОЛЕЗНАЯ ХИМИЯ": ИЗОПРОПИЛОВЫЙ СПИРТСкачать

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный ОбъемСкачать