أحدث الموضوعات

الخواص الفيزيائية للكحولات Physical properties of alcohols



الخواص الفيزيائية للكحولات Physical properties of alcohols
وسوف نتناول في هذا الموضوع :
1) الحالة الفيزيائية للكحولات physical state of alcohols
2) قطبية الكحولات  Polarity of alcohols
3) درجة غليان الكحولات  Boiling Point of alcohols
4) ذوبانية الكحولات Solubility of alcohols  
5) حمضية وقاعدية الكحولات acidity and basicity of alcohols

(1) الحالة الفيزيائية

** المركبات الأولي : سوائل خفيفة – تمتزج بالماء امتزاجاً كاملاً
** المركبات المتوسطة: زيتية القوائم – شحيحة الذوبان فى الماء
** المركبات العليا: مواد صلبة ذات قوام شمعي – عديمة الذوبان فى الماء

(2) القطبية Polarity

نظراً لوجود مجموعة OH القطبية فأن الكحولات مركبات قطبية حيث تتكون شحنة موجبة على ذرتي الهيدروجين والكربون وتتكون شحنة سالبة جزيئية على ذرة الأكسجين وذلك لأن الأكسجين له سالبية كهربية أعلى من الهيدروجين والكربون. وهذه القطبية هي السبب في تكوين الروابط الهيدروجينة بين جزئيات الكحولات.

(3) درجة الغليان Boiling Point

(1) للكحولات درجة غليان مرتفعة مقارنة بدرجة غليان الهيدروكربونات المقابلة لها في الوزن الجزيئي (الألكانات والأيثرات وهاليدات الألكيل) وذلك لمقدرة الكحولات على تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئاتها. فمثلاً درجة غليان الميثانول هي 65 Co بينما الأيثان غاز.

هذه الرابطة الهيدروجينية عبارة عن تجاذب اليكتروستاتيكي يؤدي إلى تجمع الجزيئات لتكون جزيئات أكبر تحفظها سوياً . وترتفع نتيجة لذلك درجات الغليان ، وتزيد الحاجة إلى طاقة أكبر لكسر هذا التجمع الذي لا يوجد مثله في الهيدروكربونات أو الايثرات .

(2) تزداد درجة الغليان بزيادة الوزن الجزيئي وفي المتشكلات الكحولية تقل درجة الغليان بزيادة التفرع في السلسلة الهيدروكربونية حيث تعمل على إبعاد الجزيئات عن بعضها البعض فتقل قوى فاندرفال وتضعف الروابط الهيدروجينية.


(3) كلما صغر حجم جزئ الكحول او كان يميل للشكل الكروي أكثر كلما قلت درجة الغليان.


(4) درجة غليان الكحولات الحلقية أعلى من درجة غليان الكحولات غير الحلقية.

(4) الذوبانية Solubility

(1) بسبب مقدرة الكحولات على تكوين روابط هيدروجينية مع جزئيات الماء فأن الكحولات ذات الوزن الجزيئي المنخفض تذوب بأى كمية فى الماء (∞) مثل الميثانول والإيثانول والبروبانول وكحول الأليل ، وتقل الذوبانية بزيادة طول السلسلة الهيدركربونية لأنها تصبح أكثر شبهاً بالهيدركربونات. وكلما صغر حجم مجموعة الألكيل كلما زادت الذوبانية.


(2) كلما صغر حجم المجموعة الهيدروكربونية (الكارهة للماء Hydrophobic) في جزئ الكحول كلما زاد ذوبانه في الماء وذوبانية الكحولات الحلقية أعلى من ذوبانية الكحولات غير الحلقية في الماء وذلك لأن حجم الحلقة يكون أصغر.

ملاحظة هامة:
تزداد كل من درجة الغليان والذوبانية بزيادة عدد مجموعات الهيدروكسيل وذلك بسبب زيادة عدد الروابط الهيدروجينية التي يمكن للجزئ أن يكونها.

** الجدول التالي يوضح درجات الغليان والذوبانية للكحولات مقارنة بالهيدروكربونات المقابلة لها فى الوزن الجزيئي.


تمارين
تمرين(1): كيف تفسر أن درجة غليان ethylene glycol  أعلى من درجتي غليان متشكلات البروبانول رغم التقارب في الوزن الجزيئي؟
الحل : بسبب احتواء الجزئ على مجموعتى هيدروكسيل فتزداد مقدرته على تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئاته أكثر.

 تمرين (2): كيف تفسر أن ذوبانية tert-Pentyl alcohol فى الماء أعلى من ذوبانية n- Pentyl alcohol ؟
الحل : بسبب صغر المجموعة الكارهة للماء

(5) حمضية وقاعدية الكحولات acidity and basicity

(1) تسلك الكحولات سلوكاً مشابهاً لسلوك الماء من حيث الحمضية والقاعدية فهي تسلك سلوك كل من الحوامض الضعيفة والقواعد الضعيفة.

أ- الكحولات كقواعد : تكتسب الكحولات البروتون بواسطة الأحماض القوية وتتكون ايونات Oxonium ROH2+


ب- الكحولات كحوامض : تتفكك فى المحاليل المائية وتعطي أيون الهيدرونيوم وأيون Alkoxide RO-


(2) عند مقارنة قيم ثابت التفكك لكل من الماء وابسط الكحولات مثل الإيثانول والميثانول يتضح التشابة الكبير بين الماء والكحولات 


المركبات التي تملك قيم Ka صغيرة تكون أحماض ضعيفة والعكس صحيح

(3) إن تأثير مجموعات الألكيل على حامضية الكحولات يعتمد على قدرة المذيب في تثبيت أيون alkoxide فمثلاً الأيون الأكثر ذوبانية فى الماء هو الأكثر ثباتاً فيه وبالتالي يكون الأعلى حمضية.
مثال: المركبات Methanol , Ethanol , tert-Butyl alcohol نجد أن الميثانول هي الأعلى كونه الأعلى ذوبانية في الماء.


(4) المجموعات الساحبة للألكترونات تأثير هام على حمضية الكحولات حيث يعمل على تثبيت أيون Alkoxide وتكون pKa منخفضة


** الجدول التالي يوضح قيم pKa لبعض الكحولات في المحاليل المائية المخففة مقارنة ببعض المركبات الأخرى مثل الماء وحمض الهيدروكلوريك وحمض الخليك


تمرين : رتب المركبات التالية على أساس الزيادة في الحمضية؟



المراجع :
- أسس الكيمياء العضوية . وائل غالب محمد - وليد محمد السعيطي ، الطبعة الأولى (2008) / دار الكتب الوطنية - بنغازي - لبيبا
- أساسيات الكيمياء العضوية. محمد مجدي واصل ، جامعة الأزهر - جمهورية مصر العربية

Organic chemistry / William H. Brown , Christopher S. Foote , Brent L. Iverson , Eric V. Anslyn , Bruce M. Novak . ( sixth edition ) . United States

ليست هناك تعليقات