HEMIJA

MODUL 1

Ucenik:Adnan Salkovic

Profesorica:Sabina

Alkoholi

Opća formula alkohola R-OH, gdje je OH hidroksilna skupina

Alkoholi ((kasnolat. < arap. al-kuhl: antimon u prahu [za bojenje očnih kapaka], potom

pročišćena tvar) su organski spojevi koji sadrže hidroksilnu (OH) skupinu vezanu za ugljikov

atom, ako taj nije u sastavu aromatske jezgre; prema broju hidroksilnih skupina dijele se na

jednovalentne, dvovalentne, trovalentne i viševalentne, a prema položaju ugljikova atoma na

koji je ta skupina vezana mogu biti primarni, sekundarni i tercijarni.

Osobine []

Opća formula alkohola je R-OH, dakle hidroksilna skupina OH, vezana na alkan tj. lanac

ugljikovodika. Sličnu strukturu imaju karboksilne kiseline koje se dobivaju oksidacijom

alkohola. Hidroksilna skupina (funkcijska skupina) se sastoji od jednog atoma vodika i

jednog atoma kisika, prema tome je jednovalentna. Zato i lanac na koji se skupina vezuje

mora biti jednovalentan. Tako će npr. sažeta strukturna formula etanola biti CH3-CH2-OH.

U homolognome nizu primarnih alkohola niži su članovi, prva četiri, tekućine, srednji (do 11

ugljikovih atoma), uljaste tekućine, a viši su čvrste tvari.

Niži alkoholi miješaju se s vodom, viši se u vodi uopće ne otapaju. S kiselinama daju estere, s

alkalijskim kovinama alkokside, a oksidacijom prelaze u aldehide, ketone i organske kiseline.

Nomenklatura alkohola []

Svi alkoholi u kemijskoj nomenklaturi imaju nastavak –ol, tj. svi se alkoholi imenuju tako da

se uz ime alkana doda nastavak -ol. Tako će npr. alkohol s tri ugljikova atoma biti propanol

jer se uz ime alkana propana dodao ol od alkohola. Kao osnovna struktura odabere se

najdulji lanac atoma ugljika na koji je vezana hidroksilna skupina. Položaj hidroksilne

skupine označi se brojem ispred nastavka - ol. Za oznaku broja hidroksilnih skupina rabe se

umnožni prefiksi neposredno ispred nastavka - ol.

Hemijska svojstva i dobivanje alkohola []

Alkoholi imaju vrlo sličnu strukturu kao voda. Vrelište etanola i vode više je nego što

odgovara njihovoj relativnoj molekulskoj masi. Neutralne tekućine, mogu reagirati s

alkalijskim metalima, natrijem ili kalijem. U toj reakciji nastaju alkosidi.

Reakcija alkohola s halogenovodičnom kiselinom nastaju alkil-halogenidi.

Alkoholi se s obzirom na položaj OH skupine dijele na primarne, sekundarne i tercijarne

alkohole. Primarni alkoholi su alkoholi kojima je -OH skupina vezana na primarni ugljikov

atom, tj. onaj koji se u strukturi veže s još jednim ugljikovim atomom. Oksidacijom

primarnih alkohola dobit će se aldehidi, a sekundarnih ketoni.

Najpoznatiji alkohol koji se koristi u medicini i piću je obični alkohol. Zato je on i najčešći

alkohol dobivan industrijskim putem.

Kemijska reakcija za dobivanje etanola je alkoholno vrenje (fermentacija). To je prirodni

proces kojim se šećer uz pomoć djelovanja kvaščevih gljivica (enzima koji djeluju kao

katalizatori) pretvara u etanol i CO2.

Ostali su važniji alkoholi: metanol, propanol (propilni alkohol), pentanol (amilni alkohol) i

trovalentni glicerol.

Metanol []

Metanol (CH3-OH) je alkohol sa jednim ugljikovim atomom. Metanol je lako ispariva

tekućina.

Etanol []

Etanol (CH3-CH2-OH) je alkohol sa dva ugljikova atoma. Etanol je lako ispariva tekućina.

Temperatura vrelišta mu je 78 °C.

Postoje i alkoholi s dvije ili više hidroksilne skupine, kao npr. etandiol i propantriol. No

njihova uobičajena i mnogo češća imena su glikol i glicerol. Glikol se upotrebljava kao

antifriz, a glicerol u kozmetičkim preparatima.

Glicerol []

Strukturna formula glicerola

Glicerol (grčki "glykys" što znači slatko; puno ime 1,2,3 propantriol (propan-1,2,3-triol))

spada pod triole jer sadrži tri hidroksilne skupine. Glicerol se u komercijalne svrhe proizvodi

hidrolizom masti.

Vino i fermentacija []

Vinogradi - redovi grožđa

Vinogadarstvo je grana poljoprivrede koja postoji od davnina, a kultura proizvodnje vina

održala se stoljećima. Proces proizvodnje vina je sljedeći: Ubrano grožđe iz vinograda se

prvo gazi tako da se iscijedi sok a kasnije se ljuska dijeli od tekućine (Ljuska se može

iskoristiti za pravljenje rakije ili sl.). Tekućina - "mošt" (koja je većim postotkom šećer) se

ostavlja u bačvama gdje na određenoj temperaturi uz djelovanje kvaščevih gljivica fermentira

(događa se alkoholno vrenje ili fermentacija). Tako se šećer pretvara u alkohol i tekućina

postaje vino. Napomena: Nekoliko tjedana prije procesa traje period karence. U tom se

periodu grožđe ne smije prskati otrovima jer bi na taj način dospjeli u vino.

Aldehidi

Aldehidi (krat, od lat. Alcoholus dehydrogenatus: dehidrogenirani alkohol), organski spojevi

s jednovalentnom skupinom –CHO (aldehidna skupina). Kad je otopljen u vodi, postojati

pretežno u obliku hidrata.

Niži aldehidi redovito su bezbojne tekućine karakteristična mirisa; plinovit je samo

formaldehid (HCHO), najjednostavniji aldehid, dok su viši aldehidi čvrsti. Nastaju opreznom

oksidacijom primarnih alkohola (npr. formaldehid nastaje iz metanola, acetaldehid

(CH3CHO), iz etanola), a daljnjom oksidacijom prelaze u karboksilne kiseline (npr. mravlju

kiselinu, octenu kiselinu itd.) i djeluju kao redukcijska sredstva, a ketoni ne. Podliježu nekim

karakterističnim adicijskim i kondenzacijskim reakcijama, pa se upotrebljavaju kao polazne

tvari u mnogim sintezama. Stvaraju adicijske spojeve, npr. s cijanovodičnom kiselinom daju

cijanhidrine, s alkoholima acetale. U kondenzacijskim reakcijama stvaraju oksime, hidrazone

i semikarbazone. Aldehidi s više od šest ugljikovih atoma imaju ugodan miris. Neki viši

aldehidni sastojci su eterična ulja i služe u industriji parfema, npr. aromatski aldehid vanilin.

Aledehidi se lako polimeriziraju pa služe za dobivanje formaldehidnih smola (i polimernih

materijala). Dokazuju Tolensovim i Fellingovim reagensom, a ketoni ne.

Reakcija aldehida s Tolfensovim reagensom je primjer reakcije srebrnog ogledala

(proizvodnja zrcala).

Zbog postojanja karboksilne skupine moguće su reakcijske adicije:

Reakcije s alkoholima:

-nastaju acetali i ketali,

Reakcije s mješovitim metalnim hidridima:

-nastaju kastati i alkoholi,

Reakcije s organometalnim spojevima:

-Grinjarovi reagensi u kojima nastaju složeniji alkoholi.

Aldolna reacija, kao posebna reakcija je moguća na ugljiku koji se nalazi u (α) položaju (prvi

susjedni C atomi) dolazi do stvaranja aldola.

DOBIJANJE ALKOHOLA:

Alkoholi se dobijaju fermentacijom.Najstariji je proces vrenja, gdje se ugljikohidrati

djelovanjem enyima prisustvom kvascevih gljivica pretvaraju u etanol

C6H12O6 2C2H5O+2CO2

Metanol se proizvodi sintezom ugljicnog monoksida i ugljika uy prisustvo katalizatora pri

povisenoj temperaturi i pritisku.

CO+2H2 CH3OH

Alkoholi se mogu dobiti i hidratacijom alkena

CH2 CH2+H2O CH3CH2OH

Ketoni

Opća formula ketona. R je ugljikovodik.

aceton, najjednostavniji keton

Ketoni su organski spojevi koji imaju za funkcionalnu skupinu karbonilnu skupinu gdje je

atom ugljika vezan s atomom kisika dvostrukom kovalentnom vezom. Na karbonilnu skupinu

su vezane dvije ugljikovodične skupine.

Ketoni nastaju oksidacijom sekudarnih alkohola. Npr., iz butan-2-ola oksidacijom nastaje

butan-2-on odnosno keton. Ketoni u svom nazivu imaju završetak na -on, odnosno, imenu

osnovnog ugljikovodika se doda nastavak -on.

Karboksilne kiseline

Strukturna formula karboksilne kiseline

Štapićasti model karboksilne kiseline

Kalotni model karboksilne kiseline

Karboksilne kiseline su organske kiseline opće formule R-COOH, pri čemu je R-

ugljikovodični lanac, a -COOH karboksilna skupina karakteristična za sve karboksilne

kiseline.

Karboksilne kiseline mogu biti mono-, di- i poli-karboksilne kiseline ovisno o broju -COOH

skupina a dijele se na zasićene, nezasićene i aromatske. No karboksilne kiseline su općenito

slabe kiseline iako imaju oštar i neugodan miris.

Imenovanje karboksilnih kiselina []

Karboksilne kiseline se imenuju tako da se ispred nastavka -ska kiselina doda ime alkana

ovisno o broju ugljikovih atoma. Tako će na primjer kiselina s tri C atoma po alkanu propanu

biti imenovana propanska kiselina iako je njeno puno češće korišteno ime propionska ili

mliječna kiselina (jer ju nalazimo u mlijeku).

Najpoznatije karboksilne kiseline []

Karboksilnih kiselina ima mnogo. Najjednostavniji niz karboksilnih kiselina gradi se prema

homolognom nizu alkana. Kao primjer, prve četiri (po broju atoma ugljika) su:

1C - metanska kiselina (mravlja kiselina) sažeta strukturna formula (ssf): HCOOH,

nalazimo ju u žalcu ose i kod mrava.

2C - etanska kiselina (octena kiselina) ssf: CH3COOH, nalazimo ju u octu.

3C - propanska kiselina (propionska ili mliječna kiselina) ssf: CH3CH2COOH,

nalazimo ju u mlijeku.

4C - butanska kiselina (maslačna kiselina) ssf: CH3CH2CH2COOH, nalazimo ju u

užeglom maslacu ili ljudskom znoju.

Isto vrijedi i za izomere. Npr. iz izobutana se gradi odgovarajuća izobutanska kiselina

CH3-CH-CH3 CH3-CH-CH3

| -> |

CH3 COOH

izobutan izobutanska kiselina

Pri tome treba imati u vidu da je struktura karboksilne skupine -COOH u stvari:

-C=O

|

OH

Iznad deset ugljikovih atoma javljaju se takozvane masne kiseline. To su organske,

karboksilne kiseline koje imaju veći broj ugljikovih atoma od običnih karboksilnih kiselina.

Takve su kiseline masnog opipa i krutog agregatnog stanja.

Esteri

Esteri (njem. jez. Essig-Äther što je stari naziv za etil-etanoat) su u kemiji organske tvari u

kojima organska grupa zamjenjuje jedan ili više atoma vodika u hidroksilnoj skupini. Kod

estera hidroksilna skupina reagira sa karboksilnom skupinom i nastaje nova skupina koja se

naziva esterska -COO-. Najpoznatiji esteri su karboksilni esteri, no postoje i esteri alkohola i

anorganskih kiselina, a jedan od najpoznatijih takvih je nitroglicerin. Nitroglicerin se dobiva

reakcijom trovalentnog alkohola glicerola i dušične kiseline uz prisustvo sumporne kiseline.

Esteri nastali kemijskom reakcijom s karboksilnim kiselinama imaju opću formulu RCOOR’.

Nazivlje

Naziv estera tvori se tako da ime alkohola koji je stupio u reakciju stoji prvo tj. naziv alkilne

skupine alkohola (npr. naziv alkilne skupine propanola je propil) tj. umjesto završetka -anol

na osnovu imena alkohola doda se nastavak -il. Druga riječ u nazivu estera potječe od

kiseline, a tvori se tako da se imenu kiseline makne nastavak -ska i doda nastavak -oat (npr.

druga riječ u imenu estera butanske kiseline bila bi butanoat). Kod estera sa etanskom

kiselinom često se umjesto etanoata koristi acetat, kod onih sa metanskom kiselinom,

formijat, kod estera sa butanskom kiselinom koristi se i butirat, a kod propanske kiseline

koristi se i propionat. I kod alkohola postoje drugi nazivi pa se tako umjesto pentil, često zna

naći i amil. alkohol (-ol -> -il) + karboksilne kiseline (-ska -> -oat)

Triacilglicerol

Triacilglicerol (Masti i ulja) su esteri koji sadrže tri hidroksilne skupine. Esteri se imenuju

slično kao i soli. Triacilgliceroli su tvari netopljive ili slabo topljive u vodi (lipidi).

Esteri se mogu dobiti reakcijom kiseline (obično organske) i alkohola uz prisutnost sumporne

kiseline kao katalizatora, iako ima i drugih načina dobivanja estera. Esterifikacija je povratna

reakcija u kojoj se esterifikacija događa istovremeno sa hidrolizom, pa je potrebno

higroskopno sredstvo koje bi reakciji uzelo vodu.

Alkoholi + karboksilne kiseline ↔ ester + voda (esterifikacija)

Ester + voda ↔ alkoholi + karboksilne kiseline (hidroliza)

Mnogi esteri imaju specifičan miris, te se zbog toga većinom koriste kao umjetne arome i u

proizvodnji mirisa.

Metil butanoat – ananas, jabuka

Metil benzoat – voćni miris ylang-ylang

Etil formijat – rum

Etil butanoat – ananas, jagoda

Etil heptanoat – grožđe

Etil acetat - staro vino

Amil acetat - banane

Neki esteri []

Prirodni esteri: U voću, mastima, uljima i loju

Uporaba estera: - u prehrambenoj i konditorskoj industriji - za proizvodnju otapala i

plastičnih masa - za proizvodnju parfema

Metil formijat []

Metil metanoat je bezbojna tekućina sa karakterističnim eterskim mirisom, lako isparava i

ima malu površinsku napetost.

C2H4O2 O=COC

O H

|| |

H- C -C-O-H

|

H

Ledište: -100°C

Vrelište: 32°C

Dobivanje estera []

Esteri se dobivaju:

esterifikacijom metanola i etanoata:

HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H2O

industrijski (kombinacija metanola i ugljikovog monoksida):

CH3OH + CO → HCOOCH3

Koristi se kao insekticid i za proizvodnju nekih lijekova.

Etil acetat (etil etanoat) []

Bezbojna, lako zapaljiva tekućina sa karakterističnim, mirisom nalik na ljepila ili

odstranjivačima laka za nokte.

C4H8O2 CC(=O)OCC CH3COOCH2CH3

Ledište: -83.6°C

Vrelište 73.1°C

Etil acetat je zapaljiv i iritira kožu.

Dobivanje []

sintezom octene kiseline i etanola sa prisutstvom jakih kiselina kao što je sumporna kiselina.

CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O

Koristi se:

kao otrov za ubijanje kukaca (u entomologiji; jer ubije kukca, ali ga ne uništi)

u ljepilima i odstranjivačima laka za nokte

kao reagens za određivanje Angiotenzin konvertirajućeg enzima (ACE)