TÍNH CHẤT HÓA HỌC, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ANCOL

 

IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC 

 - Cấu tạo phân tử C₂H₅-OH   

* Nhận xét: Trong phân tử C₂H₅-OH có 1H liên kết với O hình thành nhóm chức hidroxyl (-OH) và hình thành tính chất hóa học đặc trưng của ancol:

 - Phản ứng thế H của nhóm -OH

 - Phản ứng thế nhóm -OH

 - Phản ứng tách nhóm -OH (tách H₂O)

 - Phản ứng oxi hóa

 

1. Phản ứng thế H của nhóm -OH 

a. Tính chất chung của ancol

 - Thí nghiệm: Cho Na vào ống nghiệm chứa ancol etylic

 - Hiện tượng: Sủi bọt khí và khí đó gây nổ khi đưa đến gần ngọn đèn cồn.

 - Phương trình hóa học:

   2C₂H₅OH + 2Na  → 2C₂H₅ONa + H₂

 - Phương trình tổng quát:

R(OH)_z + zNa → R(ONa)_z + z/2H₂

R(ONa)_z: Natri ancolat rất dễ bị thủy phân trong nước:      

R(ONa)_z + zH₂O → R(OH)_z + zNaOH

* Lưu ý:

- Trong phản ứng của ancol với Na:

m_{bình Na tăng} = m_Ancol - m_H2 = n_Ancol.(M_R + 16z).

m_{bình Ancol tăng} = m_Na - m_H2 = n_Ancol.22z.

- Nếu cho dung dịch ancol phản ứng với Na thì ngoài phản ứng của ancol còn có phản ứng của H₂O với Na.

- Số nhóm chức Ancol = 2.n_H2/ n_Ancol. 

 

b. Phản ứng với Cu(OH)₂

 - Thí nghiệm: Cho glixerol vào ống nghiệm chứa Cu(OH)₂

 - Hiện tượng: Tạo thành dung dịch màu xanh lam.

 - Phương trình hóa học:

   2C₃H₅(OH₎₃ + Cu(OH)₂  → [C₃H₅(OH)₂O]₂Cu + 2H₂O

                                             đồng (II) glixerat 

* Điều kiện phản ứng: 

 - Ancol đa chức có 2 nhóm -OH kế tiếp nhau. 

 

2. Phản ứng thế nhóm -OH 

 

a. Phản ứng với axit vô cơ

    Ví dụ: C₂H₅-OH + H-Br → C₂H₅-Br + H₂O

→ số nguyên tử X bằng tổng số nhóm OH và số liên kết pi.

b. Phản ứng với axit hữu cơ (phản ứng este hóa)

  Ví dụ: CH₃COOH + C₂H₅-OH  CH₃COOC₂H₅ + H₂O

 - Phương trình tổng quát: 

  ROH + R’COOH   R’COOR + H₂O 

  yR(OH)_x + xR’(COOH)_y   R’_x(COO)_xyR_y + xyH₂O

* Lưu ý:

 - Phản ứng được thực hiện trong môi trường axit và đun nóng.

 - Phản ứng có tính thuận nghịch nên chú ý đến chuyển dịch cân bằng.

 

c. Phản ứng với ancol (điều kiện phản ứng H₂SO₄ đậm đặc, 140⁰C)

 Ví dụ: C₂H₅-OH + H-O-C₂H₅ → C₂H₅-O-C₂H₅ + H₂O

 - Phương trình tổng quát:

    R-OH + HO-R' → R-O-R' + H₂O

* Lưu ý:

 - Từ n ancol khác nhau khi tách nước ta thu được n.(n + 1)/2 ete trong đó có n ete đối xứng.

 - Nếu tách nước thu được các ete có số mol bằng nhau thì các ancol tham gia phản ứng cũng có số mol bằng nhau và n_Ancol = 2.n_ete = 2.n_H2O và n_Ancol = m_ete + m_H2O + m_{Ancol dư}.

 

3. Phản ứng tách nhóm -OH (phản ứng tách H₂O) (điều kiện phản ứng H₂SO₄ đậm đặc, 170⁰C)

 

  Ví dụ: CH₃-CH₂-OH  → CH₂=CH₂ + H₂O

 CH₃-CH₂-CHOH-CH₃ → H₂O + CH₃-CH=CH-CH₃ (sản phẩm chính) 

                                  → H₂O + CH₃-CH₂-CH=CH₂ (sản phẩm phụ)

 

* Quy tắc tách Zaixep: Đối với ancol bất đối xứng, khi tách H₂O, nhóm -OH sẽ bị tách cùng với nguyên tử hydro tại nguyên tử cacbon ở kế bên cạnh có bậc cao hơn (có ít H hơn).

 

* Lưu ý:

- Nếu ancol bị tách nước tạo anken thì đó là ancol no, đơn chức.

  C_nH_2n+1OH → C_nH_2n + H₂O 

- Nếu một ancol tách nước tạo ra hỗn hợp nhiều anken thì đó là ancol bậc cao (bậc II, bậc III) và mạch C không đối xứng qua C liên kết với OH.

- Nhiều ancol tách nước tạo ra một anken thì xảy ra các khả năng sau: 

 + Có ancol không tách nước (số C ≥ 2).

 + Các ancol là đồng phân của nhau.

- Sản phẩm chính trong quá trình tách nước của ancol tuân theo quy tắc tách Zaixep.

- Khi giải bài tập có liên quan đến phản ứng tách nước cần nhớ:

m_Ancol = m_anken + m_H2O + m_{Ancol dư}

n_{ancol phản ứng} = n_anken = n_nước

 

 

4. Phản ứng oxi hóa

 

a. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn (phản ứng cháy)

 - Đối với ancol no, đơn chức mạch hở 

   C_nH_2n+2O + (3n/2)O₂ → nCO₂ + (n + 1)H₂O

 - Đối với ancol no, đa chức mạch hở 

   C_nH_2n+2O_x + (3n+1-x)/2O₂ → nCO₂ + (n + 1)H₂O

* Lưu ý:

 - Khi đốt cháy 1 hợp chất hữu cơ X thấy n_H2O > n_CO2 → chất đó là ankan, ancol no mạch hở hoặc ete no mạch hở (cùng có công thức C_nH_2n+2O_x). 

       n_Ancol = n_H2O - n_CO2.

 

a. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn (oxi hóa hữu hạn)

- Thí nghiệm: Cho dây đồng đốt nóng vào ống nghiệm chứa ancol etylic

 - Hiện tượng: Dây đồng màu đen chuyển thành màu đỏ

 - Phương trình hóa học:

   C₂H₅OH + CuO  → CH₃-CHO + H₂O + Cu

* Nhận xét: 

 - Ancol bậc I + CuO tạo anđehit:                    

   RCH₂OH + CuO → RCHO + Cu + H₂O

 - Ancol bậc II + CuO tạo xeton:                   

   RCHOHR’ + CuO → RCOR’ + Cu + H₂O

 - Ancol bậc III rất khó bị oxi hóa bằng CuO (Nếu có xảy ra thì sẽ không theo quy luật nào)

* Lưu ý:

m_{chất rắn giảm} = m_{CuO phản ứng} - m_{Cu tạo thành} = 16.n_{Ancol đơn chức}.

 

 

5. Phản ứng riêng của một số loại ancol

- Ancol etylic CH₃CH₂OH: 

   C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O (men giấm) 

   2C₂H₅OH → CH₂=CH-CH=CH₂ + 2H₂O + H₂ (Al₂O₃, ZnO, 450⁰C)

- Ancol không no có phản ứng như hidrocacbon tương ứng

Ví dụ: anlylic CH₂ = CH - CH₂OH 

   CH₂=CH-CH₂OH + H₂ → CH₃-CH₂-CH₂OH (Ni, t⁰) 

   CH₂=CH-CH₂OH + Br₂ → CH₂Br-CHBr-CH₂OH 

  3CH₂=CH-CH₂OH + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3C₃H₅(OH)₃ + 2KOH + 2MnO₂

 

- Một số trường hợp ancol không bền: 

 + Ancol có nhóm OH liên kết với C nối đôi chuyển vị thành anđehit hoặc xeton: 

    CH₂=CH-OH → CH₃CHO 

    CH₂=COH-CH₃ → CH₃-CO-CH₃

 + Ancol có 2 nhóm OH cùng gắn vào 1 nguyên tử C bị tách nước tạo anđehit hoặc xeton: 

   RCH(OH)₂ → RCHO + H­₂O                     

   HO-CO-OH → H₂O + CO₂ 

   RC(OH)₂R’ → RCOR’ + H₂O 

 + Ancol có 3 nhóm OH cùng gắn vào 1 nguyên tử C bị tách nước tạo thành axit: 

    RC(OH)₃ → RCOOH + H₂O

 

V. ĐIỀU CHẾ 

​1. Phương pháp tổng hợp 

a. Điều chế ancol từ dẫn xuất halogen 

   Ví dụ: C₂H₅Cl + NaOH → C₂H₅OH + NaCl 

Phương trình tổng quát:

    C_nH_2n+2-2k-xX_x + xMOH → C_nH_2n+2-2k-x(OH)_x + xMX 

 

b. Điều chế ancol từ anken (điều kiện phản ứng H⁺)

   Ví dụ: CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃-CH₂OH

Phương trình tổng quát:

C_nH_2n + H₂O → C_nH_2n+1OH (H⁺)

Phản ứng tuân theo quy tắc cộng Maccopnhicop: 

   CH₃-CH=CH₂ + H₂O → CH₃-CH₂-CH₂-OH

                                         Sản phẩm phụ

                                      → CH₃-CHOH-CH₃ 

                                         Sản phẩm chính 

 

c. Điều chế ancol từ andehit hoặc xeton (điều kiện phản ứng Ni, t⁰) 

   RCHO + H₂ → RCH₂OH 

   RCOR’ + H₂ → RCHOHR’ 

 

d. Điều chế ancol đa chức từ anken

 3CH₂=CH­₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3CH₂OH-CH₂OH + 2KOH + 2MnO₂

 

e. Điều chế ancol metylic bằng phương pháp riêng

   CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ 

     CO + 2H₂ → CH₃OH (ZnO, CrO₃, 400⁰C, 200atm) 

   2CH₄ + O₂ → 2 CH₃OH (Cu, 200⁰C, 100 atm)

 

​2. Phương pháp sinh hóa điều chế ancol etylic

- Lên men tinh bột:

(C₆H₁₀O₅)_n → C₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH

Phương trình hóa học 

  (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆ 

    C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ (men rượu)

 

VI. ỨNG DỤNG

 - Metanol chủ yếu được dùng để sản xuất Andehit Fomic nguyên liệu cho công nghiệp chất dẻo.

 - Etanol dùng để điều chế một số hợp chất hữu cơ như axit axetic, dietyl ete, etyl axetat...Do có khả năng hòa tan tốt một số hợp chất hữu cơ nên Etanol được dùng để pha vecni, dược phẩm, nước hoa... Trong đời sống hàng ngày Etanol được dùng để pha chế các loại đồ uống với độ ancol khác nhau.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng

V. ĐIỀU CHẾ