СПИРТЫ и ФЕНОЛЫ

А) В первых двух опытах сравниваются три спирта: этанол, бутанол-1, гексанол-1 по отношению к воде и по характеру горения. В третьем – взаимодействие с натрием воды, метанола, этанола, бутанола-1, гексанола-1. Отметим, это – хороший набор для сравнения, так как прослеживается закономерность в изменении свойств веществ.

Растворимость в воде свидетельствует о водородных связях, которые образуют спирты с молекулами воды. Можно подчеркнуть гидрофобность, связанную с не полярностью углеводородного радикала, препятствующую растворению в воде. Кстати, изопропанол растворим в воде лучше, чем пропанол-1. Такая же картина и с бутиловыми спиртами (бутанол-1 – 7,9 г на 100 г воды, третбутиловый спирт – неограниченно растворим в воде).

Следует дополнить, что сами спирты – прекрасные растворители, в качестве примера можно привести иодную настойку, спиртовой раствор прополиса, настойку пустырника, боярышника и т.д.

Опыт получился чрезвычайно эффектным, неожиданным и даже праздничным! Где ещё увидишь огни внутри жидкости, причём горючей! С химической точки зрения, можно обсудить череду последовательно-параллельных реакций между реагентами. Пена вначале опыта может быть вызвана появлением этилена и диэтилового эфира (дегидратация этанола). Но они – горючи. Это мог бы быть и углекислый газ, как продукт полного окисления спирта. Он тяжелый, несколько блокирует контакт с воздухом. Понятно, что мог появиться и ацетальдегид, и уксусная кислота, и этилацетат, как продукт взаимодействия этанола с уксусной кислотой.

Опыт полезно обсудить и в теме «Марганец». Известно, что перманганат в кислой среде переходит в практически бесцветный Мn(II). А здесь налицо – коричневый диоксид. Есть версия, что перманганат под действием сильной серной кислоты сначала превращается в марганцевую кислоту, затем опять же под действием концентрированной серной кислоты – в соответствующий оксид Mn₂O₇, который будучи непрочным, разлагается на диоксид (марганца) и озон(!)…

Принимаю любые иные видения и объяснения этого опыта.

Нагляднее всего в этом опыте видна вязкость глицерина. Можно наблюдать диффузию, проникновение молекул воды и спирта  в глицерин (фенолфталеин обычно растворяют в смеси этанола и воды в отношении 2:3). В связи с этим можно подчеркнуть «жадность» глицерина до воды (прекрасно связывается с водой, буквально «жаден» по отношению к воде), его способность удерживать, «вытягивать» воду, образуя многочисленные водородные связи. Известны случаи ожогов кожи при контакте с неразбавленным глицерином.

Важно обратить внимание, что скорость реакции глицерина с натрием наглядно демонстрирует: кислые свойства многоатомных спиртов ненамного сильнее, чем у одноатомных.

Важно подчеркнуть: молекулы глицерина образуют между собой большое количество водородных связей. Даже при контакте глицерина и воды нет чёткой границы раздела жидкостей, какая была у высших спиртов, например, гексанола. При активном перемешивании появляется абсолютно однородный раствор, т.е., образуются многочисленные водородные связи молекул глицерина с молекулами воды.

Эту качественную реакцию надо хорошо знать. Гидроксид меди – очень популярный реагент в органической химии. С его помощью можно идентифицировать несколько классов веществ (альдегиды, карбоновые кислоты, аминокислоты).

Важно подчеркнуть, что реакция с щелочным раствором гидроксида меди (II). Она идёт при обычных условиях, т.е. без нагревания. Признак реакции – растворение гидроксида меди с образованием ярко-синего раствора.

Можно сообщить, что многоатомные спирты реагируют с гидроксидом меди не потому, что обладают сильными кислотными свойствами. Причина этой реакции – образование комплексного соединения, которое и по цвету похоже на аммиачный комплекс меди. Т.е., нельзя вместо гидроксида меди использовать любое другое основание.

Опыт можно использовать при изучении меди и её соединений. А также, в качестве иллюстрации комплексной соли – глицерата или этиленгликолята меди. Комплексные соли, как правило, хорошо растворимы в воде и часто имеют очень густой, яркий, насыщенный цвет.

Фенол – вещество твёрдое при обычных условиях. Это следствие большой молекулярной массы вещества и наличия прочных водородных связей. Эти же причины определяют и отношение фенола к воде. Посредством видеозаписи, к сожалению, невозможно передать неповторимый запах фенола, но он определяется всеми без ошибок – запах гуаши.

Чрезвычайно важный опыт. Следует подчеркнуть, что реакция проходит не с безводным бромом в присутствии кислоты Льюиса, как реагируют арены, а с бромной водой. Поляризации молекулы брома водой достаточно для электрофильной атаки на бензольное кольцо в феноле. Обратить внимание, что реакция идёт при обычных условиях, а не при нагревании, как у аренов, идёт быстро, и  практически необратима.

Она наглядно иллюстрирует более сильное влияние мезомерного эффекта гидроксо-группы на бензольное кольцо по сравнению с индуктивным эффектом алкильных радикалов. Хотя и гидроксил, и алкил – ориентанты I рода. Они оба облегчают реакцию замещения и ориентируют в орто- и пара- положения.

Эту реакцию можно использовать и для идентификации фенола.

Бромная вода – тоже популярный реагент в органической химии (обнаруживает непредельность  восстановителей…)

Опыт очень важный. Он не прост в исполнении. Хорошо видно, что фенол легко растворим в растворе щёлочи. В отличие от фенола, фенолят натрия, будучи солью натрия, растворим в воде. Для опыта лучше взять крепкий раствор фенола и немного раствора щёлочи.

Следует отметить, что углекислый газ совсем не сразу вытесняет фенол из соли. Фенол появляется только тогда, когда есть избыток углекислого газа. Т.е. когда получился гидрокарбонат натрия! Эта реакция очень похожа на реакцию углекислого газа с раствором тетрагидроксоалюмината натрия. И фенол, и гидроксид алюминия не появляются в сильнощелочной среде карбонатов, поэтому выпадают только тогда, когда образовался гидрокарбонат, т.е. в избытке углекислого газа.

Реакция считается качественной на фенолы. Надо знать реактив, условия реакции (в растворе, при обычных условиях) и признак. Уравнение реакции знать не надо. Обычно её запоминают как три буквы «ф»:

фенол,

феррум хлор-три,

фиолетовый раствор.