Spirtlar va fenollar

Spirtlar — uglevodorod radikalidagi bir yoki bir necha vodorod atomi gidroksil guruh –OH ga almashgan organik birikmalar; gidroksil guruh sp³ gibrid holatdagi uglerod atomiga bog‘langan bo‘ladi (benzol halqasiga bevosita bog‘langan bo‘lsa, bu fenol). Etanol — eng mashhur organik erituvchi, yoqilg‘i va dori-darmonlar xomashyosi; metanol — formaldegid va boshqa moddalar sintezi uchun; etilenglikol — antifriz; glitserin — kosmetika, dori-darmonlar va portlovchi moddalar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Imtihonda spirtlarning natriy bilan reaksiyasi, degidratlanishi, oksidlanishi va ko‘p atomli spirtlarga sifat reaksiyasi doimiy mavzu. Bu mavzu uglevodorodlar va karbonil birikmalar orasidagi ko‘prik.

§1. Tasnifi, nomlanishi va izomeriyasi

• Gidroksil guruhlar soniga ko‘ra: bir atomli (metanol CH₃OH, etanol C₂H₅OH), ikki atomli (etilenglikol HOCH₂–CH₂OH), uch atomli (glitserin HOCH₂–CH(OH)–CH₂OH).
• OH bog‘langan uglerod atomi turiga ko‘ra: birlamchi (R–CH₂OH), ikkilamchi (R₂CHOH), uchlamchi (R₃COH).

IUPAC bo‘yicha nomi alkan nomiga -ol qo‘shimchasi qo‘shib, OH holatini raqam bilan ko‘rsatib yasaladi: propanol-1, propanol-2, 2-metilpropanol-2.
Izomeriya: uglerod zanjiri, gidroksil guruh holati va sinflararo — oddiy efirlar bilan (C₂H₆O: etanol va dimetil efir). Masalan, C₃H₈O formulasiga uchta modda mos keladi: propanol-1, propanol-2 (ikkalasi spirt) va metiletil efir CH₃–O–C₂H₅. Spirtlar qatorida izomerlar soni uglerod atomlari ortishi bilan tez ko‘payadi: C₄H₉OH uchun to‘rtta, C₅H₁₁OH uchun sakkizta spirt mavjud.

Misol

7,4 g bir atomli to‘yingan spirt mo‘l natriy bilan reaksiyaga kirishib, 1,12 l vodorod (n.sh.) ajratdi. Spirt formulasini toping.

1. 2ROH + 2Na → 2RONa + H₂: n(H₂) = 1,12/22,4 = 0,05 mol → n(spirt) = 0,1 mol.
2. M = 7,4/0,1 = 74 g/mol.
3. 14n + 18 = 74 → n = 4: C₄H₉OH (butanol).

§2. Fizik xossalari va vodorod bog‘

Spirt molekulalari orasida O–H···O vodorod bog‘lar hosil bo‘ladi. Shuning uchun spirtlar shunga yaqin molyar massali uglevodorodlar va oddiy efirlardan ancha yuqori haroratda qaynaydi: etanol 78 °C da qaynaydi, molyar massasi bir xil dimetil efir esa oddiy sharoitda gaz. Quyi spirtlar (C₁–C₃) suv bilan har qanday nisbatda aralashadi, chunki suv molekulalari bilan ham vodorod bog‘ hosil qiladi; radikal kattalashgan sari eruvchanlik kamayadi. Ko‘p atomli spirtlar yopishqoq, shirin ta’mli suyuqliklar. Quyi bir atomli spirtlar — rangsiz, o‘ziga xos hidli, uchuvchan suyuqliklar; C₁₂ dan boshlab spirtlar qattiq moddalar bo‘lib, suvda deyarli erimaydi. Bir xil uglerodli spirtlar orasida gidroksil guruhlar soni ortsa, qaynash harorati ham ortadi: etilenglikol 197 °C da qaynaydi.
Metanol — kuchli zahar: oz miqdori ham ko‘rlikka va o‘limga olib keladi. Etanol ham organizmga zararli, uzoq iste’mol jigar va asab tizimini shikastlaydi.

§3. Kimyoviy xossalari

• Faol metallar bilan (gidroksil vodorodi hisobiga): 2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂↑ (natriy etilat). Spirtlar juda kuchsiz kislotalar — suvdan ham kuchsiz, shuning uchun ishqorlar bilan reaksiyaga kirishmaydi (fenoldan farqi).

Spirtlarning kislotaligi juda kuchsiz ekanini alkogolyatlarning gidrolizi ham ko‘rsatadi: natriy etilat suvda to‘liq parchalanib, spirt va ishqor hosil qiladi: C₂H₅ONa + H₂O → C₂H₅OH + NaOH. Radikal kattalashgan sari spirtning natriy bilan reaksiyasi sekinlashadi: metanol tez, butanol esa sokin reaksiyaga kirishadi.

• Galogenvodorodlar bilan (OH guruh almashadi): C₂H₅OH + HBr → C₂H₅Br + H₂O.
• Degidratlanish (kons. H₂SO₄ yoki Al₂O₃):

• Oksidlanish (CuO qizdirilganda yoki K₂Cr₂O₇ kislotali muhitda):

• Eterifikatsiya: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O.
• Yonish: C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O — ko‘k, deyarli tutunsiz alanga.

Misol

4,6 g etanol mo‘l natriy bilan reaksiyaga kirishdi. Necha litr vodorod (n.sh.) ajraladi?

1. n(C₂H₅OH) = 4,6/46 = 0,1 mol.
2. 2C₂H₅OH → H₂: n(H₂) = 0,05 mol.
3. V = 0,05·22,4 = 1,12 l.

§4. Ko‘p atomli spirtlar

Etilenglikol (etandiol-1,2) — zaharli, shirin ta’mli suyuqlik; suvdagi eritmasi past haroratda muzlaydi, shuning uchun avtomobil antifrizi sifatida ishlatiladi; lavsan ishlab chiqarishda monomer. Glitserin (propantriol-1,2,3) — yog‘lar gidrolizida olinadi, zaharsiz, gigroskopik; kosmetika, teri oshlash, oziq-ovqat sanoatida ishlatiladi.
Gidroksil guruhlar ko‘p bo‘lsa, ular bir-biriga ta’sir qilib, kislotali xossani biroz kuchaytiradi, shuning uchun ko‘p atomli spirtlar mis(II) gidroksid bilan kompleks birikma hosil qiladi:

Bir atomli spirtlar bu reaksiyani bermaydi. Glitserin nitrat kislota bilan (kons. H₂SO₄ ishtirokida) nitroglitserin beradi: C₃H₅(OH)₃ + 3HNO₃ → C₃H₅(ONO₂)₃ + 3H₂O — kuchli portlovchi modda va yurak dorisi.

§5. Olinishi

Bijg‘itish orqali olingan spirt oziq-ovqat va tibbiyotda, sintetik etanol esa texnik maqsadlarda ishlatiladi.
Etilenglikol sanoatda etilen oksidini gidratlab, laboratoriyada esa etilenni suvli KMnO₄ bilan yumshoq oksidlab (Vagner reaksiyasi) olinadi. Etanol avtomobil yoqilg‘isiga qo‘shimcha (bioetanol), tibbiyotda antiseptik (70 % li eritma), parfyumeriyada erituvchi sifatida keng qo‘llaniladi; undan sirka kislota, dietil efir va butadiyen olinadi.

Misol

90 g glyukoza to‘liq bijg‘iganda necha gramm etanol hosil bo‘ladi?

1. n(C₆H₁₂O₆) = 90/180 = 0,5 mol.
2. C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH: n(C₂H₅OH) = 1 mol.
3. m = 1·46 = 46 g.

§6. Rasmiy test namunasi

Benzol halqasida –COOH, fenol –OH va –CH₂CH₂OH guruhlari bo‘lgan moddaning 1 moliga mo‘l NaOH ta’sir ettirildi. Mahsulotning molyar massasini toping.

Misol

1. Modda: HOOC–C₆H₃(OH)–CH₂CH₂OH = C₉H₁₀O₄, M = 182.
2. NaOH bilan faqat karboksil va fenol gidroksili reaksiyaga kirishadi; spirt gidroksili kirishmaydi.
3. Ikki H atomi Na ga almashadi: M = 182 − 2 + 46 = 226 g/mol.

O‘zingizni tekshiring

1. 9,2 g etanol mo‘l Na bilan reaksiyaga kirishsa, necha litr H₂ (n.sh.) ajraladi?

2. Propanol-2 ni CuO bilan oksidlaganda nima hosil bo‘ladi?

3. C₄H₁₀O tarkibli nechta spirt bor?

4. Glitserinni etanoldan qanday farqlaysiz?

5. Etanol kons. H₂SO₄ bilan 130 °C da qizdirilganda nima hosil bo‘ladi?

6. Etanolning sinflararo izomeri qaysi modda?

7. 0,2 mol etanol to‘liq yonishi uchun necha mol kislorod kerak?

8. Qaysi spirt CuO bilan oksidlanmaydi: birlamchi, ikkilamchi yoki uchlamchi?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Spirtlar ishqor bilan reaksiyaga kirishadi deb yozish.
• Uchlamchi spirtni CuO bilan aldegidga oksidlash.
• Degidratlanish haroratlarini almashtirish: alken 140 °C dan yuqorida, efir pastda.
• Na bilan reaksiyada 1 mol spirtdan 1 mol H₂ olish: aslida 0,5 mol.
• Fenolni spirtlar qatoriga qo‘shish: fenolda OH benzol halqasiga bevosita bog‘langan.