醇的物理和化學性質

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介紹

由具有相同官能團但其 $\mathrm{-CH_2}$ 基團不同的化合物組成的系列稱為同系物系列。在這個同系物系列中，可以看到各種連續的化合物，包括醇、酚、醚等等。醇具有多個官能團，與酚和醚的官能團非常相似。

醇

其中氫原子或脂肪族碳原子被羥基取代的有機化合物稱為醇。這種化合物可以透過其甜味來識別。醇可分為四種類型：乙醇、變性醇、異丙醇和擦拭醇。在所有這些醇型別中，乙醇被廣泛使用，也稱為穀物醇或乙醇。乙醇被廣泛用於製作葡萄酒、啤酒和其他酒類飲料。酒精飲料通常是用酵母和發酵糖製成的。

主要的簡單醇包括甲醇 $\mathrm{(CH_3OH)}$、乙醇 $\mathrm{(C_2H_5OH)}$、丙醇 $\mathrm{(C_3H_7OH)}$ 和丁醇 $\mathrm{(C_4H_9OH)}$。

醇的結構

醇的結構通常歸因於羥基的存在。存在於醇分子中的碳原子透過σ鍵與羥基的氧原子鍵合。σ鍵通常用符號σ表示。

圖1：醇的結構

醇分子中的鍵是由碳的sp3雜化軌道與氧的$\mathrm{sp^3}$雜化軌道的重疊形成的。氧原子上未共享的電子對之間會發生排斥。

醇的型別

各種型別的醇可用於多種醫療、工業和技術目的，如下所述。

乙醇 $\mathrm{(C_2H_5OH)}$

乙醇也被稱為令人陶醉的成分，用於製備各種酒精飲料，包括蒸餾酒、葡萄酒和啤酒。乙醇的分子式可以寫成 $\mathrm{C_2H_5OH}$。它的密度為789 kg/m3，摩爾質量為46.07 gm/mol。乙醇的特性表明，它是一種無色的液體，具有辛辣味和甜味。

圖2：乙醇的結構

丙醇 $\mathrm{(C_3H_7OH)}$

丙醇也可以被稱為異丙醇，它是透過丙烯的間接水合製備的。丙醇或異丙醇可用作擦拭酒精和各種化妝品和醫藥行業的溶劑，可塗抹於皮膚。丙醇比乙醇或乙醇毒性更大。

甘油

甘油也稱為甘油，是一種甜的糖漿，含有3個醇羥基。丙三醇-1,2,3-三醇是甘油的系統名稱，它是由糖和糖蜜發酵產生的。為了製備硝酸甘油（硝化甘油），需要大量的甘油。

醇的性質

下面列出了醇的常見化學和物理性質。

化學性質

• 與鹵化磷的反應 − 醇與鹵化磷反應生成滷代烷。反應式可以寫成：$\mathrm{ROH + PCl_5\:\rightarrow\:R-Cl + POCl_3 + HCl}$。

• 與格氏試劑的反應 − 醇與格氏試劑反應生成烴。反應式可以寫成：$\mathrm{CH_3OH + C_2H_5MgBr \:\rightarrow\:C_2H_6 + CH_3OMgBr}$。

• 與亞硫醯氯的反應 − 在吡啶中，醇用亞硫醯氯處理以生成氯代烷。反應式可以寫成：$\mathrm{ROH + SOCl_2\:\rightarrow\:R-Cl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow}$。

物理性質

• 較高醇在室溫下固化，而較低醇保持液態。

• 醇比滷代烷具有更高的沸點，這與分子間氫鍵有關。

• 由於表面積減小，醇化合物的沸點降低。

• 醇在水中的溶解度隨著其分子質量的增加而降低，這是由於分子間氫鍵程度的降低。

醇的應用

下面列出了一些醇的常見應用或用途。

• 像乙醇和甲醇這樣的醇可以用作燃料來驅動汽車。

• 飲用含酒精飲料可以幫助降低血糖水平，並作為人類的暫時止痛藥。

• 乙醇也被稱為一種在多個醫療部門廣泛用作令人陶醉或麻醉劑的酒精。

• 乙醇是一種重要的工業化學品，通常用作溶劑來合成其他有機化學品。它也用作汽油的新增劑，汽油是精煉石油的組成部分，用於汽車和飛機。

結論

當脂肪烴中的一個氫原子被羥基取代時得到的化合物稱為醇。醇可用於各種工業和醫藥用途。在食品和飲料行業，用於製作葡萄酒、啤酒、威士忌和其他酒類的醇，在加入少量酵母和發酵糖後廣泛存在。

常見問題

Q1. 什麼是乙醇？

答：乙醇是一種化學化合物，也可以被稱為乙醇、酒精或穀物酒精，是醇類中的主要成員。乙醇的分子式可以寫成 $\mathrm{C_2H_5OH}$。

Q2. 醇類化合物的結構表示什麼？

答：醇分子通常由兩大部分組成，包括烷基和羥基。在醇分子中看到的鍵角是 $\mathrm{C-O-H}$ 鍵角，它保持一個略微四面體的角度（109°-28′）。

Q3. 醇的性質是什麼？

答：醇通常與鹵化氫反應生成滷代烷。反應式可以寫成 $\mathrm{ROH + HX\:\rightarrow\:RX + H_2O}$。醇的物理性質表明，醇的酸性強度隨著電子供體數量的減少和供電子碳基團數量的增加而降低。