Физические свойства спиртов

Физические свойства спиртов
Почему в ряду спиртов отсутствуют газы?

Физические свойства спиртов
Метанол, этанол и пропанол смешиваются с водой во всех соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде резко падает, так, начиная с гексилового, одноатомные спирты практически нерастворимы.
Высшие спирты не растворимы в воде.

Физические свойства спиртов
Растворимость спиртов с разветвленной структурой выше, чем у спиртов с имеющих неразветвленное, нормальное строение.
Почему с ростом молярной массы спирта их растворимость уменьшается?

Если смешать, например, 5 мл воды и 5 мл спирта, то суммарный объем будет меньше 10 мл.
Почему?
В качестве примера можно привести такую вот трагичную историю времён продразвёрстки в СССР.

Физические свойства спиртов
Добыли как-то комсомольцы 200 литровую бочку спирта. И решили отпраздновать это дело. Нашли местных жителей и поручили им смешать цистерну Добыли как-то комсомольцы 200 литровую бочку спирта. И решили отпраздновать это дело.
Нашли местных жителей и поручили им смешать цистерну спирта и цистерну воды.
И отправились дальше продразвёрстку производить.

Физические свойства спиртов
Местные - куда им деваться? Разбавили. Комсомольцы прибыли и видят, что получилось не 2 бочки водки, как им казалось должно было быть, а только полторы.
Как местные не клялись, что они ни глотка не пили, пришлось за отсутствующее количество отвечать по всей строгости.

На все эти «почему» отвечает водородная связь.

Химическую связь между атомами водорода одной молекулы (или её части) и атомами наиболее электоротрицательных элементов (фтор, кислород, азот) другой молекулы (или её части) называют водородной.

Метан- бутан- это газы.
Их температуры кипения меньше нуля.
У спиртов температуры кипения больше нуля.

Спирты обладают аномально высокими температурами кипения по сравнению со многими классами органических соединений и чем можно ожидать на основании их молекулярных весов:

Это объясняется тем, что между молекулами спиртов возникают водородные связи, благодоря которым образуются межмолекулярные ассоциаты. Водородные связи менее прочные, чем ковалентные, примерно в 10 раз. Но их много, поэтому молекулы спирта оказываются как бы "прилипшими” между собой, т.е. ассоциированными.
Вот почему все спирты имеют жидкую консистенцию.

молекулы спирта как и воды, являются ассоциированными жидкостями за счет водородных связей, возникающих между молекулами:
. . . : H—O : . . . H—O : . . . H—O : . . . | | | R R R

На разрыв любой связи необходимо затратить энергию.
Раз энергия затрачивается- температура кипения больше нуля.
А раз температура больше нуля- вещество газом быть не может.
Этим объясняется отсутствие газов в ряду спиртов.

Между атомом водорода одной молекулы и атомом кислорода другой (воды и спирта) устанавливается водородная связь:

В любом спирте есть нерастворимая часть – радикал, который удерживается в воде благодаря наличию водородных связей.
Чем больше радикал, тем растворимость будет ниже, т.к. радикал отталкивается от воды.
Гидроксильной группе такой большой молекулы трудно за счет образования водородных связей удержать ее в водной среде.

Что же происходит при смешивании спирта с водой?

Этому есть два объяснения:
1. Молекулы спирта притягиваются к молекулам воды сильнее, чем молекулы воды между собой или молекулы спирта между собой.
Притяжение больше - расстояния меньше - объём меньше.
Водородные связи, знаете ли.

2.Любая вода (как в твердой, так и в жидкой форме), обладает определенной структурой. Вот приблизительно такой:
Разница только в том, что во льду все молекулы воды находятся в кристаллической решетке, а в жидкости - только часть.

Размер полости в кристаллической решетке воды как раз таков, что туда помещается молекула спирта.
За счет этого получается, что часть молекул спирта занимает тот объем, который изначально приходился на воду.
Спирт не просто растворяется в воде, а взаимодействует с ней.

В результате получается химическое соединение — гидрат спирта, молекула которого занимает объем меньший, нежели молекула спирта и молекула воды в разъединенном состоянии. Потому и объем конечного продукта будет меньше суммарного объема исходных компонентов.

И если брать в качестве примера смесь 50 мл воды и 50 мл спирта, то 4 мл спирта как раз войдут в полости в структурной воде и не будут влиять на объем всей системы в целом. Суммарный объем будет равен
96 мл.

Запах.
Низшие спирты обладают характерным алкогольным запахом, запах средних гомологов сильный и часто неприятный. Высшие спирты практически не имеют запаха.
Третичные спирты обладают особым характерным запахом плесени.

Все спирты легче воды (плотность ниже единицы).
Низшие спирты легче воспламеняются и горят бесцветным пламенем. Спирты с большой молекулярной массой коптят при горении.