Spirts: etanola īpašības un lietojums

Šajā zinātniski pētnieciskajā darbā par spirtiem tā tapšanas laikā tika izpētīti spirti un tā veidi. Tā kā spirtam ir liela nozīme alkohola nozarē, tad nelielu ieskatu veicām arī par to, piemēram, cik liela alkohola koncentrācija ir dažādos dzērienos un cik promiles un kādu iespaidu alkohols atstāj uz cilvēku, kad viņš ir to lietojis.

Šeit arī var atrast informāciju par ogļūdeņražu grupām un veidiem un par dažādu spirtu iegūšanas veidiem, to ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām.

Spirtus, tāpat kā halogēnos ogļūdeņražus, var iedalīt pēc tā, no kādiem ogļūdeņražiem tie atvasināti:

Vienvērtīgo piesātināto spirtu vispārīgā formula ir CnH2n+1OH jeb R OH.

Kaut arī ketoforma ir par 60 –70 kJ/mol stabilāka, starp šīm formām pastāv dinamisks līdzsvars, kurā enola daudzums nepārsniedz 0,01% . Parādību, kad molekula standartapstākļos nepārtraukti pāriet no viena struktūras izomēra otrā, sauc par tautomēriju, bet konkrētajā gadījumā – par ketona – enola tautomēriju. Fluktuācijas starp atšķirīgām izomērām (tautomērām) vai topomērām (konformērām) formām notiek visos gadījumos, kad enerģētiskā barjera ir zemāka par 80 –100 kJ/mol.

Izomērija spirtu un fenolu gadījumā ir saistīta ar oglekļa atomu virknes uzbūvi un hidroksilgrupas vietu tajā. Nosaukuma pamatā ir galvenās oglekļa atomu virknes nosaukums un izskaņa –ols vai arī vienkāršākā apskatāmās klases savienojuma nosaukums. Galvenā virkne ietver atomu, pie kura ir hidroksilgrupa. Tā ir vienlaikus garākā vai arī vairākkārtīgas saites saturoša oglekļa atomu virkne. Galveno virkni numurē tā, lai hidroksilgrupu saturošais oglekļa atoms iegūtu mazāko lokantu. Hidroksilgrupas lokantu uzrādaaiz izskaņas. Daudziem spirtiem un fenoliem saglabājušies triviālie nosaukumi:

Savienojumu nosaukumos var uzrādīt attiecīgos latīņu vārdu saīsinājumus prim (primarius), sec (secundarius) un tetr (tetriarius) vai arī tikai šo saīsinājumu pirmos burtus s un t . Spirtu nosaukumus atvasina no attiecīgā ogļūdeņraža nosaukuma, galotnes –s vietā pievienojot izskaņu –ols, piemēram, metanols, etanols utt. Hidroksilgrupas atrašanās vietu norāda ar skaitli pirms nosaukuma. Vienkāršāko spirtu nosaukumus veido arī no attiecīgās alkilgrupas nosaukuma, pievienojot vārdu “spirts”, piemēram, metilspirts, etilspirts.

Savienojumus, kuru molekulā ir divas hidroksilgrupas, sauc par dioliem (divvērtīgie spirti, glikoli), bet savienojumus, kuru molekulā ir trīs hidroksilgrupas, par trioliem (trīsvērtīgie spirti, glicerīni.

Savienojumi ar vairākām hidroksilgrupām pie viena un tā paša oglekļa atoma parasti ir nestabili un atšķeļ ūdeni.

Kovalento saišu veidošanā var piedalīties skābekļa atoma divi nesapārotie p elektroni (kuru orbitāles izvietotas 90º leņķī), kas veido hanteles veida elektronu mākoņus. Viens no tiem pārklājas ar oglekļa atoma hibridizēto elektronu mākoni un izveido ķīmisko saiti starp oglekli un skābekli. Otrs, kas novietots perpendikulāri pirmajam, pārklājas ar ūdeņraža atoma s elektrona mākoni. Elektronu mākoņi savstarpēji atgrūžas, palielinoties līdz 106º.

Spirti, dioli, trioli un fenoli ir šķidras vai kristāliskas vielas. Hidroksilgrupu saturošu organisku savienojumu viršanas temperatūras ir neparasti augstas, un tas nosrāda uz stipru starpmolekulāru sadarbību.