Skirtingai nei angliavandeniliai, deguonies turinčios organinės medžiagos turi atomų kompleksą, vadinamą funkcine grupe. Metanolis yra prisotintas alkoholis, kurio molekulėje yra hidroksilo grupė. Jame apibrėžiamos pagrindinės šio junginio savybės. Mūsų straipsnyje apžvelgsime metilo alkoholio gamybos būdus, svarbiausias chemines reakcijas ir metanolio naudojimą.
Molekulės struktūra
Norint išsiaiškinti metilo alkoholio struktūrą, reikia atsiminti, kokioje molekulėje yra paprasčiausias sočiųjų angliavandenilių – metanas. Jis išreiškiamas kaip CH4 ir jame yra vienas anglies atomas, paprastais sigma ryšiais sujungtas su vandenilio atomais.
Jei vieną iš jų pakeičiame hidroksilo grupe –OH, gauname formulę CH3OH. Tai metanolis. Ryšio kampas, sudarytas pagal C-O-H jungties kryptį, yra apytiksliai 110⁰, todėl monohidroksilių alkoholių molekulės turi kampinę formą. Dėl to,deguonies elektronegatyvumas (3,5 eV) yra didesnis nei anglies (2,5 eV), deguonies-anglies ryšys yra labai poliarizuotas, o hidrokso grupė atlieka neigiamą indukcinį poveikį turinčio pakaito vaidmenį. Taigi metanolis yra alkoholis, kurio dipolio momentas yra 1,69D.
Nomenklatūra
Panagrinėkime tris būdus, kaip sudaryti medžiagos pavadinimą, kurio formulė CH3OH. Istoriškai jis kilęs iš angliavandenilio radikalo, prie kurio prisijungė hidroksilo grupė, pavadinimo. Radikalas CH3 yra metilas, todėl CH3OH vadinamas metilo alkoholiu. Pagal Ženevos nomenklatūrą prie atitinkamo angliavandenilio pavadinimo pridedama priesaga -ol - alkanas. Junginys bus vadinamas metanoliu. Šis pavadinimas yra labiausiai paplitęs ir naudojamas gana dažnai. Racionaliojoje nomenklatūroje junginys, kurį svarstome, vadinamas karbinoliu.
Fizikinės savybės
Žemesni alkoholiai, kuriuose yra iki trijų anglies atomų, įskaitant metanolį, yra skysčiai, kurie bet kokiomis proporcijomis maišosi su vandeniu. Karbinolis turi ryškų alkoholio kvapą, tačiau yra visiškai netinkamas nuryti, nes yra stipriausias neurotoksinis junginys. Jo tankis yra mažesnis už vienetą ir yra 0,791 D420. Lydymosi ir virimo temperatūra yra atitinkamai -97,9 ⁰C ir +94,5 ⁰C.
Metanolio gamyba
Atitinkamų halogenalkilų hidrolizė, dalyvaujant aktyvių metalų hidroksidams, pavyzdžiui, šarminiams arba šarminių žemių, ir kaitinant -tai yra įprastas karbinolio gavimo būdas. Pradinėmis medžiagomis naudojamas chloras arba brommetanas, reakcijos rezultatas bus halogeno atomo pakeitimas funkcine grupe –OH ir metanolio gamyba.
Kitas būdas, dėl kurio susidaro pirminiai sotieji alkoholiai, yra aldehidų arba karboksirūgščių redukcija. Šiai redokso reakcijai naudojami stiprūs reduktoriai, tokie kaip natrio borohidridas arba ličio aliuminio hidridas. Pradiniai junginiai yra skruzdžių rūgštis arba formaldehidas. Vienas iš šiuolaikinių karbinolio gavimo būdų yra jo sintezė iš anglies, vandens, vandenilio ir anglies monoksido. Procesas vyksta esant +250 °C temperatūrai, padidintam slėgiui ir esant katalizatoriams cinko ir vario oksidams. Naujas, bet ekonomiškai pagrįstas – alkoholio gavimo būdas iš mikroskopinių vandenynų ir jūrų dumblių, kurių biomasė tikrai didžiulė. Augalinis substratas fermentuojamas, išsiskyręs metanas surenkamas ir toliau oksiduojamas iki metanolio. Dideli biometanolio gamybos pranašumai yra tai, kad nereikia naudoti gėlo vandens atsargų, elektros energijos ir technologijos grynumas.
Organometalinė sintezė
Jei organiniai junginiai, kurių molekulėse yra karbonilo grupė, yra apdorojami organiniais magnio junginiais, galima gauti vienahidroksilius alkoholius. Organiniai metaliniai reagentai gaunami sąveikaujant magnio metalo drožlėms ir bromo turintiems alkano dariniams sausame dietile.eteris. Naudojant šią reakciją iš skruzdžių aldehido galima gauti ne tik metanolį, kurio naudojimas yra ribotas, bet ir kitus pirminius sočiuosius alkoholius.
Cheminė charakteristika
Karbinolis neturi ryškių rūgščių ar bazių savybių, be to, vandeninis medžiagos tirpalas neturi įtakos rodikliams. Tipiškos metanolio reakcijos yra sąveika su aktyviais metalais ir karboksirūgštimis. Pirmuoju atveju susidaro metalų alkoholiatai, antruoju - esteriai. Pavyzdžiui, natris išstumia vandenilio atomus funkcinėje alkoholio hidroksilo grupėje:
2CH3OH + 2Na=2CH3ONa +H2.
Metilo alkoholio ir acto rūgšties reakcijos metu susidaro metilo acetatas arba acto rūgšties metilo esteris:
CH3COOH+CH3OH<--(H2SO 4)CH3COOCH3+H2O.
Aukščiau pateikta reakcija vadinama esterifikacija ir turi didelę praktinę reikšmę.
Alkoholių oksidacija
Metanolio reakcijos, dėl kurių susidaro aldehidai, apsvarstykite jo sąveikos su vario oksidu pavyzdį. Įkaitusi varinė viela, padengta oksidu, nuleidžiama į metanolio tirpalą, jaučiamas ypatingas nemalonus formaldehido kvapas. Ir nuobodus vielos paviršius tampa ryškus ir blizgus, nes sumažėja gryno vario.
Dehidratacija
Kaitinant ir esant higroskopinėms medžiagoms, dalelės atsiskiria nuo alkoholio molekuliųvandens. Gaminiuose galima rasti etileno serijos nesočiųjų angliavandenilių. Didelės vandens koncentracijos sąlygomis ir žemoje temperatūroje galima gauti eterių. Taigi, dimetilo eterį galima gauti iš metanolio.
Metilo alkoholio naudojimas
Metilo alkoholis naudojamas kaip dujotiekiuose susidarančių hidratų inhibitorius, nes svarbios metanolio savybės yra geras tirpumas vandenyje ir žema užšalimo temperatūra. Pagrindinis metilo alkoholio kiekis sunaudojamas fenolio-formaldehido dervų gamyboje. Karbinoliui būdingas didelis oktaninis skaičius leidžia jį naudoti kaip aplinkai nekenksmingą automobilių kurą. Dažų pramonėje karbinolis naudojamas kaip tirpiklis.
Metanolio poveikis žmogaus organizmui
Medienos spiritas visiškai netinkamas naudoti kaip alkoholinis gėrimas, nes tai yra stipriausia toksiška medžiaga. Patekęs į virškinimo traktą, jis pradeda oksiduotis į skruzdžių rūgštį ir skruzdžių aldehidą. Oksidacijos produktai veikia regos nervus ir tinklainę, kurioje yra receptorių. Atsiranda aklumas. Skruzdžių rūgštis, kuri turi didelį kaupimo pajėgumą, krauju pernešama į kepenis ir inkstus, sunaikindama šiuos gyvybiškai svarbius organus. Apsinuodijus metanoliu, įvyksta mirtinas rezultatas, nes kraujo valymo iš metabolitų metodai yra neveiksmingi.
Mūsų straipsnyje mes susipažinome su savybėmis, pritaikymu irbūdai gauti metanolį.
