CỒN: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, DANH PHÁP VÀ CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các rượu là các hợp chất hữu cơ được đặc trưng bởi có một nhóm hydroxyl (-OH) liên kết với một cacbon bão hòa; nghĩa là, một cacbon được liên kết với bốn nguyên tử bằng các liên kết đơn (không có liên kết đôi hoặc ba).

Công thức chung cho họ hợp chất rộng lớn và đa năng này là ROH. Để được coi là một rượu theo đúng nghĩa hóa học, nhóm OH phải là chất phản ứng mạnh nhất trong cấu trúc phân tử. Đây là điều quan trọng để có thể nói, trong số một số phân tử có nhóm OH, phân tử nào trong số chúng là rượu.

Nguồn: Đồ uống có cồn. Pixabay

Một trong những loại rượu tinh túy và được biết đến nhiều nhất trong nền văn hóa đại chúng là rượu etylic hoặc etanol, CH ₃ CH ₂ OH. Tùy thuộc vào nguồn gốc tự nhiên, và do đó là môi trường hóa học của chúng, hỗn hợp của chúng có thể tạo ra một phổ hương vị không giới hạn; một số, thậm chí cho thấy những thay đổi tích cực đối với khẩu vị theo chuyến bay của năm.

Chúng là hỗn hợp của các hợp chất hữu cơ và vô cơ với rượu etylic, làm phát sinh chất này trong các sự kiện xã hội và tôn giáo kể từ thời trước Công nguyên; chẳng hạn như với rượu nho, hoặc với những chiếc ly phục vụ cho một lễ kỷ niệm, cùng với quả đấm, kẹo, bánh kem, v.v.

Việc thưởng thức những loại đồ uống này, ở mức độ vừa phải, là kết quả của sức mạnh tổng hợp giữa rượu etylic và ma trận hóa học bao bọc của nó; Nếu không có nó, với tư cách là một chất tinh khiết, nó trở nên cực kỳ nguy hiểm và gây ra một loạt hậu quả tiêu cực cho sức khỏe.

Chính vì lý do này mà việc tiêu thụ các dung dịch nước pha CH ₃ CH ₂ OH, chẳng hạn như các loại dung dịch mua ở hiệu thuốc với mục đích sát trùng, là một nguy cơ lớn cho cơ thể.

Các rượu khác cũng rất phổ biến là menthol và glycerol. Sau này, cũng như erythrole, được tìm thấy như một chất phụ gia trong nhiều loại thực phẩm để làm ngọt chúng và bảo quản chúng trong quá trình bảo quản. Có các tổ chức chính phủ quy định loại rượu nào có thể được sử dụng hoặc tiêu thụ mà không có tác dụng phụ.

Để lại hậu quả của việc sử dụng rượu hàng ngày, về mặt hóa học chúng là những chất rất linh hoạt, vì bắt đầu từ chúng, các hợp chất hữu cơ khác có thể được tổng hợp; đến mức một số tác giả nghĩ rằng với hàng tá chúng có thể tạo ra tất cả các hợp chất cần thiết để sống trên một hoang đảo.

Cấu trúc của rượu

Các ancol có công thức chung là ROH. Nhóm OH được liên kết với nhóm ankyl R, cấu trúc của chúng thay đổi từ rượu này sang rượu khác. Liên kết giữa R và OH thông qua một liên kết cộng hóa trị duy nhất, R-OH.

Hình ảnh sau đây cho thấy ba cấu trúc chung cho rượu, hãy nhớ rằng nguyên tử carbon là bão hòa; nghĩa là, nó tạo thành bốn liên kết đơn giản.

Nguồn: Cấu trúc chung của rượu. Secalinum, từ Wikimedia Commons

Có thể thấy, R có thể là bất kỳ bộ xương cacbon nào miễn là nó không có nhóm thế phản ứng mạnh hơn nhóm OH.

Đối với trường hợp rượu bậc 1, nhóm OH được liên kết với một cacbon chính. Điều này dễ dàng được xác minh bằng cách lưu ý rằng nguyên tử ở tâm của tứ diện bên trái được liên kết với một R và hai H.

Rượu bậc 2, 2º, được xác minh với cacbon của tứ diện ở tâm hiện liên kết với hai nhóm R và một nhóm H.

Và cuối cùng là rượu bậc 3, bậc 3, có cacbon liên kết với 3 nhóm R.

Ký tự lưỡng tính

Tùy thuộc vào loại cacbon liên kết với OH mà có sự phân loại rượu bậc một, bậc hai và bậc ba. Trong khối tứ diện, sự khác biệt về cấu trúc giữa chúng đã được trình bày chi tiết. Nhưng tất cả các rượu, bất kể cấu trúc của chúng, đều có điểm chung: đặc tính amphiphilic.

Bạn không cần phải xác định cấu trúc để nhận ra nó, chỉ cần công thức hóa học ROH của nó. Nhóm alkyl được tạo thành gần như hoàn toàn từ các nguyên tử cacbon, "lắp ráp" một bộ xương kỵ nước; nghĩa là, nó tương tác rất yếu với nước.

Mặt khác, nhóm OH có thể tạo liên kết hydro với các phân tử nước, do đó có tính ưa nước; nghĩa là, yêu hoặc có ái lực với nước. Vì vậy, các rượu có một xương sống kỵ nước, gắn với một nhóm ưa nước. Chúng đồng thời có cực và có cực, điều này cũng giống như nói rằng chúng là các chất lưỡng tính.

R-OH

(Hấp nước) - (Không ưa nước)

Như sẽ được giải thích trong phần tiếp theo, đặc tính amphiphilic của rượu xác định một số tính chất hóa học của chúng.

Cấu trúc của R

Nhóm alkyl R có thể có bất kỳ cấu trúc nào, nhưng điều quan trọng là nó cho phép phân loại rượu.

Ví dụ, R có thể là một mạch hở, như trường hợp của etanol hoặc propanol; phân nhánh, chẳng hạn như rượu t-butyl, (CH ₃ ) ₂ CHCH ₂ OH; nó có thể theo chu kỳ, như trong trường hợp của xyclohexanol; hoặc nó có thể có vòng thơm, như trong rượu benzyl, (C ₆ H ₅ ) CH ₂ OH, hoặc trong 3-Phenylpropanol, (C ₆ H ₅ ) CH ₂ CH ₂ CH ₂ OH.

Chuỗi R thậm chí có thể có các nhóm thế như halogen hoặc liên kết đôi, chẳng hạn như đối với rượu 2-cloroetanol và 2-Buten-1-ol (CH ₃ CH ₂ = CHCH ₂ OH).

Khi đó, xét công thức cấu tạo của R, việc phân loại rượu trở nên phức tạp. Vì lý do này, việc phân loại dựa trên cấu trúc của chúng (rượu thứ nhất, thứ hai và thứ ba) đơn giản hơn nhưng ít cụ thể hơn, mặc dù nó đủ để giải thích khả năng phản ứng của rượu.

Các tính chất vật lý và hóa học

Điểm sôi

Nguồn: Cầu hydro trong rượu. Yikrazuul, từ Wikimedia Commons

Một trong những tính chất chính của rượu là chúng liên kết thông qua liên kết hydro.

Trong hình trên, bạn có thể thấy hai phân tử ROH hình thành liên kết hydro với nhau như thế nào. Nhờ đó, rượu thường là chất lỏng có nhiệt độ sôi cao.

Ví dụ, rượu etylic có nhiệt độ sôi là 78,5 ° C. Giá trị này tăng lên khi rượu trở nên nặng hơn; tức là nhóm R có khối lượng hoặc số nguyên tử lớn hơn. Do đó, n-butyl alcohol, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ OH, có nhiệt độ sôi là 97ºC, thấp hơn một chút so với nhiệt độ của nước.

Glyxerol là một trong những rượu có nhiệt độ sôi cao nhất: 290ºC.

Tại sao? Vì không chỉ khối lượng hay cấu trúc của R ảnh hưởng mà còn ảnh hưởng đến số lượng nhóm OH. Glycerol có ba OH trong cấu tạo: (HO) CH ₂ CH (OH) CH ₂ (OH). Điều này làm cho nó có khả năng hình thành nhiều liên kết hydro và giữ các phân tử của nó với nhau chặt chẽ hơn.

Mặt khác, một số rượu ở thể rắn ở nhiệt độ thường; như cùng một glyxerol ở nhiệt độ dưới 18ºC. Do đó, phát biểu rằng tất cả các rượu là chất lỏng là không chính xác.

Dung môi

Trong gia đình, việc sử dụng cồn isopropyl để tẩy vết bẩn khó tẩy trên bề mặt là rất phổ biến. Khả năng dung môi này, rất hữu ích cho tổng hợp hóa học, là do tính chất lưỡng tính của nó, đã được giải thích trước đây.

Chất béo có đặc điểm là kỵ nước: đó là lý do tại sao rất khó loại bỏ chúng bằng nước. Tuy nhiên, không giống như nước, rượu có một phần kỵ nước trong cấu trúc của chúng.

Do đó, nhóm alkyl R của nó tương tác với chất béo, trong khi nhóm OH tạo liên kết hydro với nước, giúp thay thế chúng.

Lưỡng tính

Rượu có thể phản ứng như axit và bazơ; nghĩa là chúng là chất lưỡng tính. Điều này được biểu diễn bằng hai phương trình hóa học sau:

ROH + H ⁺ => ROH ₂ ⁺

ROH + OH ^- => RO ^-

RO ^- là công thức chung cho chất được gọi là alkoxit.

Danh pháp

Có hai cách đặt tên cho rượu, mức độ phức tạp của chúng sẽ phụ thuộc vào cấu trúc của chúng.

Tên gọi chung

Cồn có thể được gọi bằng tên thông thường của chúng. Là những cái nào? Đối với điều này, tên của nhóm R phải được biết, mà đuôi -ico được thêm vào và nó được đặt trước từ 'rượu'. Ví dụ, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH là rượu propyl.

Các ví dụ khác là:

-CH ₃ OH: rượu metylic

- (CH ₃ ) ₂ CHCH ₂ OH: rượu isobutyl

- (CH ₃ ) ₃ COH: rượu tert-butyl

Hệ thống IUPAC

Đối với tên thông thường, bạn phải bắt đầu bằng cách xác định R. Ưu điểm của hệ thống này là nó chính xác hơn nhiều so với hệ thống kia.

R, là một bộ xương carbon, có thể có nhiều nhánh hoặc một số chuỗi; chuỗi dài nhất, tức là, với nhiều nguyên tử cacbon hơn, là chuỗi sẽ được đặt tên là rượu.

Đối với tên của ankan của chuỗi dài nhất, đuôi 'l' được thêm vào. Đó là lý do tại sao CH ₃ CH ₂ OH được gọi là etanol (CH ₃ CH ₂ - + OH).

Nói chung, OH phải có số lượng thấp nhất có thể. Ví dụ, BrCH ₂ CH ₂ CH ₂ (OH) CH ₃ được gọi là 4-Bromo-2-butanol, và không phải 1-Bromo-3-butanol.

Tổng hợp

Sự hydrat hóa của anken

Quá trình crackinh dầu tạo ra một hỗn hợp các anken có bốn hoặc năm nguyên tử cacbon, có thể dễ dàng tách ra.

Các anken này có thể được chuyển đổi thành rượu bằng cách cho trực tiếp nước hoặc bằng phản ứng của anken với axit sunfuric, sau đó là phản ứng cộng nước sẽ phân cắt axit, tạo ra rượu.

Quy trình Oxo

Khi có mặt chất xúc tác thích hợp, anken phản ứng với cacbon monoxit và hiđro để tạo ra anđehit. Anđehit có thể dễ dàng bị khử thành rượu bằng phản ứng hydro hóa có xúc tác.

Quá trình oxo hóa thường có sự đồng bộ hóa như vậy nên quá trình khử andehit gần như đồng thời với sự hình thành của chúng.

Chất xúc tác được sử dụng rộng rãi nhất là dicoban octocacbonyl, thu được bằng phản ứng giữa coban và cacbon monoxit.

Lên men cacbohydrat

Quá trình lên men carbohydrate bằng nấm men vẫn có tầm quan trọng lớn trong sản xuất etanol và các loại rượu khác. Đường đến từ đường mía hoặc tinh bột thu được từ các loại ngũ cốc khác nhau. Vì lý do này, etanol còn được gọi là "rượu ngũ cốc"

Các ứng dụng

Đồ uống

Mặc dù nó không phải là chức năng chính của rượu, sự hiện diện của etanol trong một số đồ uống là một trong những kiến ​​thức phổ biến nhất. Do đó, ethanol, một sản phẩm của quá trình lên men mía, nho, táo, v.v., có mặt trong nhiều loại đồ uống phục vụ nhu cầu xã hội.

Nguyên liệu hóa học

-Metanol được sử dụng trong sản xuất fomandehit, thông qua quá trình oxy hóa có xúc tác. Formaldehyde được sử dụng trong sản xuất nhựa, sơn, dệt, chất nổ, v.v.

-Butanol được sử dụng trong sản xuất butan ethanoat, một loại este dùng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm và bánh kẹo.

-Allyl alcohol được sử dụng trong sản xuất este, bao gồm diallyl phthalate và diallyl isophthalate, chúng đóng vai trò là monome.

-Phenol được sử dụng trong sản xuất nhựa, sản xuất nylon, chất khử mùi, mỹ phẩm, v.v.

-Các nguyên tử cacbon có mạch thẳng gồm 11-16 nguyên tử cacbon được dùng làm chất trung gian để thu được chất dẻo; ví dụ, polyvinyl clorua.

- Cái gọi là rượu béo được sử dụng làm chất trung gian trong quá trình tổng hợp chất tẩy rửa.

Dung môi

-Metanol được sử dụng làm dung môi pha sơn, cũng như rượu 1-butanol và isobutyl.

- Rượu etylic được dùng làm dung môi cho nhiều hợp chất không tan trong nước, được dùng làm dung môi trong sơn, mỹ phẩm, v.v.

- Cồn béo được sử dụng làm dung môi trong ngành dệt may, làm chất tạo màu, chất tẩy rửa và sơn. Isobutanol được sử dụng làm dung môi trong vật liệu phủ, sơn và chất kết dính.

Nhiên liệu

-Metanol được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ đốt trong và phụ gia xăng để cải thiện quá trình đốt cháy.

- Rượu etylic được sử dụng kết hợp với nhiên liệu hóa thạch trong các phương tiện cơ giới. Vì vậy, các vùng rộng lớn của Brazil được dành cho việc trồng mía để sản xuất rượu etylic. Loại rượu này có ưu điểm là chỉ tạo ra khí cacbonic trong quá trình đốt cháy.

Khi đốt cháy rượu etylic, nó tạo ra ngọn lửa sạch và không khói, đó là lý do tại sao nó được sử dụng làm chất đốt trong các bếp ăn hiện trường.

- Rượu biến tính được sản xuất bằng cách kết hợp metanol hoặc etanol với canxi axetat. Cồn này được sử dụng như một nguồn nhiệt trong bếp lò, và vì nó tràn ra ngoài nên nó an toàn hơn cồn lỏng.

- Cái gọi là biobutanol được sử dụng làm nhiên liệu trong giao thông vận tải, cũng như rượu isopropyl có thể được sử dụng làm nhiên liệu; mặc dù việc sử dụng nó không được khuyến khích.

Thuốc sát trùng

Cồn isopropyl ở nồng độ 70% được sử dụng như một chất khử trùng bên ngoài để loại bỏ vi trùng và làm chậm sự phát triển của chúng. Tương tự như vậy, rượu etylic được sử dụng cho mục đích này.

Sử dụng khác

Cyclohexanol và methylcyclohexanol được sử dụng trong hoàn thiện hàng dệt, chế biến đồ nội thất và tẩy vết ố.

Người giới thiệu

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. Các amin. ( ^Tái bản ^{lần thứ} 10. ). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
3. Morrison và Boyd. (Năm 1987). Hóa học hữu cơ. (Phiên bản thứ năm). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Tiến sĩ JA Colapret. (sf). Cồn. Được khôi phục từ: colapret.cm.utexas.edu
5. Đối tác Giáo dục về Dược lý Rượu. (sf). Rượu là gì? Đại học Duke. Được khôi phục từ: sites.duke.edu
6. Whittemore F. (nd). Các loại & cách sử dụng rượu. Được khôi phục từ :live.com
7. Wikipedia. (2018). Rượu. Khôi phục từ: en.wikipedia.org