طريقة صناعة الصابون السائل باحترافية وجودة عالية

الكحولات (الأغوال) | التصنيف - التسمية - الخواص الفيزيائية والكيميائية

1. الكحولات الأولية والثانوية والثالثية
2. تسمية الكحولات أحادية الهيدروكسيل
3. تسمية الكحولات ثنائية الهيدروكسيلأو تسمية الغليكولات
4. الخواص الفيزيائية والكيميائية للكحولات

تأخذ الكحولات (الأغوال) alcohol الصيغة العامة R-OH حيث تكون الزمرة الهيدروكسيلية OH مرتبطة بذرة كربون مشبعة ذات نمط تهجين SP3 كما أن R قد تحتوي رابطة مزدوجة Double bond أو ذرة هالوجين halogen atom أو حلقة عطرية Aromatic ring أو متبادلات Exchanges أخرى والمجموعة الهيدروكسيلية hydroxyl group هي التي تحدد الخواص المشتركة في جميع هذه الطائفة من المركبات، في حين أن اختلاف البنية التركيبية في R قد تؤدي إلى اختلاف بسيط في الخواص ، وعندما تكون مجموعة الهيدروكسيل مرتبطة مباشرةً إلى حلقة عطرية عندئذ تنشأ صفات أخرى لهذا المركب تختلف عن صفات مجموعة OH المرتبطة بمجموعة الكيلية alkyl group ويطلق على هذا المركب وأمثاله الفينولات phenols

لو اخذنا البنية الجزيئية للمركبات التالية

Ar-OH phenol

R-OH alcohol

H-OH water

نلاحظ أن بنيتها الجزيئية مشابهة لجزيء الماء حيث تم استبدال ذرة هيدروجين في جزيء الماء بمجموعة الكيل R في حالة الغول alcohol أو بمجموعة اريل Ar في حالة الفينول phenol.

تصنيف الكحولات

تصنف الكحولات alcohols حسب طريقتين:

1- تصنيف الكحولات حسب طبيعة ذرة الكربون المرتبطة مباشرةً بالزمرة الهيدروكسيلية OH

وفق هذه الطريقة تقسم الكحولات إلى :

الكحولات الأولية :

تكون ذرة الكربون الحاملة لزمرة الهيدروكسيل OH مرتبطة بذرة كربون أخرى فقط .

يُستثنى من هذا التصنيف الميثانول methanol CH3OH الذي لا يحوي اي مجموعة عضوية على ذرة الكربون المعنية.

الكحولات الثانوية :

تكون ذرة الكربون الحاملة لزمرة الهيدروكسيل OH مرتبطة بذرتي كربون .

الكحولات الثالثية :

تكون ذرة الكربون الحاملة لزمرة الهيدروكسيل OH مرتبطة بثلاث ذرات كربون .

2- حسب عدد زمر الهيدروكسيل OH

حيث تقسم الكحولات إلى :

كحولات أحادية :

تحتوي على زمرة هيدروكسيل واحدة

مثال : CH3OH و CH3CH2OH

كحولات ثنائية :

تحتوي على زمرتين من الهيدروكسيل ويطلق عليها اسم الغليكولات clycolate

مثال :CH2OH-CH2OH الايتلين غليكول ethylene glycol

كحولات ثلاثية :

تحتوي على ثلاث زمر من الهيدروكسيل ويطلق عليها اسم الغليسيرينات glycerides

مثال : CH2OH-CHOH-CH2OH

الغليسرين أو غليسرول glycerin

كحولات رباعية :

تحتوي على اربع زمر من الهيدروكسيل ويطلق عليها اسم الاريترينات

و الكح الخماسية يطلق عليها البنتينات

والسداسية الهكسينات والسباعية الهبتينات........

تسمية الكحولات أحادية الهيدروكسيل :

أولاً- تسمية الكحولات الأحادية وفق النمط الشائع

وفيه يطلق على بعض الكحولات أسماء تدل على منشئها أو تُعدُّ مشتقات للجذور الالكيلية المتحدة بالهيدروكسيل .

ومن الأمثلة على ذلك

CH3OH كحول الخشب أو الكحول الميتيلي methanol

CH3CH2OH كحول الحبوب أو الكحول الايتيلي ethanol

CH3CH2CH2OH الكحول البروبيلي النظامي propanol

CH3-CHOH-CH3 الكحول ايزو البروبيلي isopropanol

ثانياً- تسمية الكحولات الأحادية كمشتقة من الميتانول أو الكربينول CH3OH carbinol

تُعدُّ الكحولات حسب هذا النمط وكأنها مشتقة من حدها الاول وهو الكحول الميتيلي فالكحول المُسمَّى هو كحول ميتيلي استعضنا عن ذرة هيدروجين أو أكثر من جذره الميتيلي بعدد مماثل من الجذور العضوية .

ثالثاً- تسمية الكحولات الأحادية حسب جنيف IUPAC

في هذه التسمية نختار اطول سلسلة خطية تحوي زمرة هيدروكسيل ويسمى الكحول باسم الفحم الهيدروجيني المشتق منها بعد إضافة اللاحقة (أول) ol

ثم ترقم السلسلة بدءاً من الطرف القريب

من الزمرة الهيدروكسيلية .

بعد ذلك ترقم المتبادلات حسب وضعها في السلسلة الهجائية اللاتينية .

من الأمثلة على ذلك

إذا تعددت مجموعات الهيدروكسيل تستخدم المقاطع اللاتينية مثل ثنائي أو ثلاثي Di or Tri  للإشارة إلى عددها ونذكر هذه المقاطع مباشرة قبل المقطع الدال على الكحول .

ملاحظة هامة : يُشار إلى زمرة الهيدروكسيل بكلمة هيدروكسي عندما تكون الأفضلية في التسمية لزمرة أخرى موجودة في المركب كزمرة رئيسية أو عندما تقع الزمرة OH في سلسلة جانبية .

مثال على ذلك

تسمية الكحولات ثنائية الهيدروكسيلأو تسمية الغليكولات

أولاً- تسمية الكحولات الثنائية وفق النمط الشائع

تشتق الأسماء الشائعة ل α الغليكولات α-glycolate من أسماء الالكنات alkanes الموافقة التي تُعد المواد الأولية لتحضير هذه الغليكولات وذلك بالهدرلة المباشرة ومن الأمثلة على ذلك

CH2OH-CH2OH الايتيلين غليكول ethylene glycol

CH3-CHOH-CH2OH البروبلين غليكول propylene glycol

أما الغليكولات β و γ..... الخ التي تمتلك زمرتي الهيدروكسيل في نهايتي السلسلة الكربونية فتدعى بحسب زمر الميتلين methylene CH2 في الجزيء.

ثانياً- تسمية الكحولات الثنائية وفق نمط جنيف IUPAC

يُلجأ لتسمية الغليكولات بحسب نمط الاتحاد الدولي إلى اسم الفحم الهيدروجيني المشبع الموافق لأطول سلسلة تحوي الزمرتين الوظيفيتين وإضافة كلمة ديول Diol

ومن الأمثلة على ذلك

الخواص الفيزيائية والكيميائية للكحولات

<><>

الخواص الفيزيائية والكيميائية للكحولات

الخواص الفيزيائية للكحولات :

• تتميز الكحولات alcohols  بدرجات غليان أعلى بكثير من درجات غليان الايثرات ethers والفحوم الهيدروجينية hydro carbons ذات الوزن الجزيئي المماثل أو القريب منها .
• ويعود ذلك إلى مقدرة جزيئات الكحولات على تشكيل روابط هيدروجينية مع بعضها.
• صحيح أن الروابط الهيدروجينية ضعيفة بالمقارنة مع الروابط الأخرى إلا أنها المسؤولة عن ارتفاع درجة غليان الكحولات ، كما هو معلوم توجد روابط هيدروجينية بين جزيئات الماء في حالتها السائلة وتستطيع جزيئات الغول ( الكحول) أن ترتبط بجزيئات الماء، لذلك تنحل الكحولات ذات الوزن الجزيئي المنخفض بالماء بشكل كامل وكلما ازداد طول السلسلة الهيدروكربونية للكحولات ينخفض انحلالها في الماء ويصبح سلوكها ميالاً لسلوك الفحوم الهيدروجينية.
• كما وتعزى قلة تطاير هذه المركبات أيضاً إلى الرابطة الهيدروجينية التي تعمل على تجميع الكتل الجزيئية.

تتمتع الاغوال ذات الكتل الجزيئية المنخفضة بذوبانية كبيرة في الماء ويفسر ذلك بتشكل روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء، تشكل كتلة الزمرة OH حوالي نصف الكتلة الجزيئية للميثانول methanol لذلك يذوب الميثانول وبأي نسبة في الماء .
يتناقص دور الزمرة OH مع ازدياد طول السلسلة الكربونية في الاغوال وبالتالي تناقص ذوبانية المركبات ، أي أن الخواص الفيزيائية للكحولات ذات الكتل الجزيئية المرتفعة تقترب من تلك العائدة للفحوم الهيدروجينية الموافقة .
وفيما يلي نرفق هذا الجدول الذي يوضح بعض الخواص الفيزيائية للكحولات

الخواص الكيميائية للكحولات :

تتضمن تفاعلات الكحولات كسر إحدى الرابطتين.

• أما الرابطة C-OH وخروج الزمرة  OH
• أو الرابطة O-H وخروج -H الهيدروكسيلي.

اي تفاعل من التفاعلين يمكن أن يشتمل على تفاعل استبدال ، حيث تحل زمرة ما محل الزمرة -OH أو -H
أو يمكن أن يشمل تفاعل حذف حيث تتشكل رابطة مزدوجة ويتم ذلك فقط في حالة كسر الرابطة C-OH

تسبب الفروق في بنية الزمرة R فروقاً في التفاعلية وفي بعض الحالات تغيراً ملموساً في مسار التفاعل .

من أكثر تفاعلات الكحولات أهمية هي :

التفاعلات المؤدية إلى كسر الرابطة C-OH
1-  التفاعل مع هاليدات الهيدروجين :

• تتعلق شروط التفاعل بنوع الكحول حيث يتفاعل الكحول الثالثي مع هالوجين الهيدروجين في شروط لطيفة وفي درجة الحرارة العادية لدقائق قليلة وبوجود كاشف لوكاس lucas reagent وفق التفاعل التالي :

• بينما يتفاعل الكحول الأولي مع هالوجين الهيدروجين في شروط قاسية ودرجة حرارة عالية لعدة ساعات وفق التفاعل التالي :

2- التفاعل مع ثلاثي هاليدات الفوسفور :

• لهذا التفاعل أفضليته لتحضير هاليد الكيل من الكحولات ومثال ذلك التفاعل التالي :

3- التفاعل مع زمرة امينية :

• يتفاعل الكحول مع النشادر في درجة حرارة عالية بين 200‪ - 300‪ C°وبوجود وسيط هو الالومين ( اكسيد الالمنيوم) فنحصل على الأمين والماء وفق التفاعل التالي :

4- تفاعلات حذف الماء وتشكيل الالكنات و الايثرات :

• الالكنات alkanes : إن سهولة حذف الماء من الكحول تختلف حسب طبيعة هذا الكحول.
• فالكحولات الأولية تحتاج H2SO4 وشروط قاسية من الحرارة حيث تصل درجة الحرارة اللازمة لحذف الماء من الكحولات إلى حدود 180‪C° وتكون هذه الشروط الطف في الكحولات الثانوية وأسهل في الثالثية .
• يمكن الاستعاضة عن الشروط القاسية المتمثلة بدرجة الحرارة العالية وذلك باستخدام phosphorus oxychloride اوكسي كلور الفوسفور POCl3 بوسط قلوي .

تشكل الايثرات ethers : إن تشكيل الايثرات بحاجة إلى وجود جزيئتين من الكحول مع حمض الكبريت المركز كوسيط وبدرجة حرارة 140‪C°  أو يمرر بخار الكحول على مسحوق من كبريتات الالمنيوم بدرجة 200‪C°

التفاعلات المؤدية إلى كسر الرابطة O-H
ومنها تفاعلات الكحولات بوصفها حموضاً :
التفاعل مع المعادن الفعالة Na, K, Mg,......
وتشكل الكوكسيدات alkoxides الموافقة

هذه التفاعلات تكون عنيفة مع الكحولات ذات الأوزان الجزيئية المنخفضة
أما الكحولات العالية فتحدث أحياناً لوحدها وتحتاج إلى حرارة.
وتتدرج حموضة الكحولات وفق الترتيب التالي :

اكسدة الكحولات alcohols oxidation :

تتضمن أكسدة الكحول فقدان واحد أو أكثر من الهيدروجينات  α- الموجودة لدى الكربون الحامل للزمرة OH- ويعتمد نوع المنتج على عدد هذه الهيدروجينات α- التي يحتويها الكحول اي يعتمد على ما إذا كان الكحول اولياً أو ثانوياً أو ثالثياً.
فالكحول الاولي يحتوي على هيدروجينين α-
ويستطيع إما فقدان واحدٍ منهما ليشكل الدهيد

أو فقدان كليهما ليشكل حمضاً كربوكسيلياً وذلك باستخدام المؤكسدات

ويستطيع الكحول الثانوي أن يفقد هيدرجينه α- الوحيد ويشكل كيتون ketone

أما الكحول الثالثي فإنه لا يحتوي على هيدروجينات α- ومن ثم فإنه لا يتأكسد

يمكن أكسدة الكحولات بإمرار ابخرتها على مسحوق النحاس بالدرجة 200‪-300‪C° فيتحول الكحول الاولي إلى الدهيد والثانوي إلى كيتون.

وبما أن الالدهيدات تتابع اكسدتها لتعطي الحموض الكربوكسيلية فإن تحويل الكحولات الأولية إلى الدهيدات يمكن أن يكون عسيراً.
يعد كلورو كرومات البيريدينيوم
Pyridinium chlorochromate
CrO3Cl+C5H5NH- الذي يتشكل من تفاعل حمض الكروم وكلوريد البيريدينيوم واحداً من أفضل وأكثر الكواشف استخداماً لهذا الغرض.
يمكن للكحولات أن تتأكسد في أكثر الشروط المؤكسدة قوة حيث تتحطم السلسلة الكربونية وتتشكل حموض كربوكسلية وكيتونات وتُعدّ هذه التفاعلات من أهم تفاعلات الكحولات إذا يمكن بواسطتها الحصول على المركبات الكربونيلية وذلك حسب نواتج التفاعل إذا تعطي الكحولات الأولية الالدهيدات ثم الحموض الكربوكسيلية وتعطي الكحولات الثانوية الكيتونات .
وفيما يلي نورد أهم الكواشف المستخدمة في أكسدة الكحولات .