알코올 : 구조, 특성, 명명법 및 용도 - 화학 - 2025

알코올은 포화 탄소에 결합 된 수산기 (-OH)를 갖는 것을 특징으로 유기 화합물이며; 즉, 단일 결합 (이중 또는 삼중 결합 없음)으로 4 개의 원자에 연결된 탄소입니다.

이 방대하고 다양한 화합물 군의 일반적인 공식은 ROH입니다. 엄격한 화학적 의미에서 알코올로 간주 되려면 OH 그룹이 분자 구조에서 가장 반응성이 높아야합니다. 이것은 OH기를 가진 여러 분자 중에서 알코올 인 것을 말할 수있는 것이 중요합니다.

출처 : 알코올성 음료. Pixabay

전형적인 알코올 중 하나이며 대중 문화에서 가장 잘 알려진 것은 에틸 알코올 또는 에탄올, CH ₃ CH ₂ OH입니다. 그들의 자연적 기원과 화학적 환경에 따라 그들의 혼합물은 무제한 스펙트럼의 풍미를 발생시킬 수 있습니다. 일부는 수년간의 비행과 함께 미각에 긍정적 인 변화를 보여줍니다.

그들은 유기 및 무기 화합물과 에틸 알코올의 혼합물로, 그리스도 이전부터 사회 및 종교 행사에서 소비를 일으켰습니다. 펀치, 사탕, 파네 톤 등과 함께 포도 와인이나 축하를 위해 제공되는 안경과 같은 것입니다.

적당히이 음료의 즐거움은 에틸 알코올과 그 주변의 화학적 매트릭스 사이의 시너지 효과의 결과입니다. 그것이 없으면 순수한 물질로서 극도로 위험 해지고 일련의 부정적인 건강 결과를 유발합니다.

이러한 이유로 , 방부제 목적으로 약국에서 구입 한 것과 같은 CH ₃ CH ₂ OH 의 수성 혼합물의 소비 는 신체에 큰 위험을 나타냅니다.

또한 매우 인기있는 다른 알코올은 멘톨과 글리세롤입니다. 후자는 에리스 롤뿐만 아니라 많은 식품에서 첨가물로 발견되어이를 달게하고 저장 중에 보존합니다. 부수적 효과없이 사용하거나 소비 할 수있는 알코올을 지시하는 정부 기관이 있습니다.

알코올의 일상적인 사용을 남겨두고 화학적으로 매우 다재다능한 물질입니다. 그로부터 시작하여 다른 유기 화합물을 합성 할 수 있기 때문입니다. 일부 저자들은 무인도에 사는 데 필요한 모든 화합물을 열두 가지로 만들 수 있다고 생각합니다.

알코올의 구조

알코올은 ROH의 일반 공식을 가지고 있습니다. OH 그룹은 구조가 알코올마다 다른 알킬 그룹 R에 연결됩니다. R과 OH 사이의 결합은 단일 공유 결합 인 R-OH를 통해 이루어집니다.

다음 이미지는 알코올에 대한 세 가지 일반적인 구조를 보여 주며 탄소 원자는 포화 상태입니다. 즉, 네 개의 간단한 링크를 형성합니다.

출처 : 알코올의 일반적인 구조. Wikimedia Commons의 Secalinum

알 수 있듯이 R은 OH 그룹보다 반응성이 더 높은 치환기를 갖지 않는 한 모든 탄소 골격이 될 수 있습니다.

1 차 알코올의 경우 1 차 OH 기는 1 차 탄소에 연결됩니다. 이것은 왼쪽 사면체의 중심에있는 원자가 하나의 R과 두 개의 H에 결합되어 있다는 점에서 쉽게 확인할 수 있습니다.

2 차 알코올 인 2º는 중앙에있는 4 면체의 탄소가 2 개의 R 그룹과 1 개의 H에 연결된 것으로 확인됩니다.

그리고 마지막으로, 3 차 알코올, 세 번째, 탄소가 3 개의 R 그룹에 연결되어 있습니다.

양친 매성 캐릭터

OH에 연결된 탄소의 유형에 따라 1 차, 2 차 및 3 차 알코올의 분류가 있습니다. 사면체에서 그들 사이의 구조적 차이점은 이미 자세히 설명되어 있습니다. 그러나 구조에 관계없이 모든 알코올은 양친 매성이라는 공통점을 공유합니다.

구조를 알아 차릴 필요는 없으며 ROH 화학 공식 만 있으면됩니다. 알킬 그룹은 거의 전적으로 탄소 원자로 구성되어 소수성 골격을 "조립"합니다. 즉, 물과 매우 약하게 상호 작용합니다.

반면에 OH 그룹은 물 분자와 수소 결합을 형성 할 수 있으므로 친수성입니다. 즉, 물을 좋아하거나 좋아합니다. 따라서 알코올은 친수성 그룹에 부착 된 소수성 백본을 가지고 있습니다. 그들은 동시에 무극성과 극성을 가지고 있는데, 이것은 그들이 양친 매성 물질이라고 말하는 것과 같습니다.

R-OH

(친수성)-(친수성)

다음 섹션에서 설명 하겠지만 알코올의 양친 매성 특성은 일부 화학적 특성을 정의합니다.

R의 구조

알킬기 R은 어떤 구조도 가질 수 있지만 알코올을 분류 할 수 있기 때문에 중요합니다.

예를 들어, R은 에탄올 또는 프로판올의 경우와 같이 개방 사슬 일 수 있습니다. t- 부틸 알코올, (CH ₃ ) ₂ CHCH ₂ OH 와 같은 분 지형 ; 시클로 헥산 올의 경우처럼 순환적일 수 있습니다. 또는 벤질 알코올, (C ₆ H ₅ ) CH ₂ OH, 또는 3- 페닐 프로판올, (C ₆ H ₅ ) CH ₂ CH ₂ CH ₂ OH 에서와 같이 방향족 고리를 가질 수 있습니다 .

R 사슬은 알코올 2- 클로로 에탄올 및 2- 부텐 -1- 올 (CH ₃ CH ₂ = CHCH ₂ OH) 과 같이 할로겐 또는 이중 결합과 같은 치환기를 가질 수도 있습니다 .

R의 구조를 고려하면 알코올 분류가 복잡해집니다. 이러한 이유로 구조 (1 차, 2 차 및 3 차 알코올)에 따른 분류는 알코올의 반응성을 설명하기에 충분하지만 더 간단하지만 덜 구체적입니다.

물리 화학적 특성

비점

출처 : 알코올의 수소 가교. Wikimedia Commons의 Yikrazuul

알코올의 주요 특성 중 하나는 수소 결합을 통해 결합된다는 것입니다.

위의 이미지에서 두 개의 ROH 분자가 서로 수소 결합을 형성하는 방법을 볼 수 있습니다. 덕분에 알코올은 일반적으로 끓는점이 높은 액체입니다.

예를 들어, 에틸 알코올의 끓는점은 78.5 ° C입니다. 이 값은 알코올이 무거워지면 증가합니다. 즉, R 그룹은 더 큰 질량 또는 원자 수를 갖는다. 따라서 n- 부틸 알코올 인 CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ OH는 끓는점이 97ºC로 물보다 약간 낮습니다.

글리세롤은 끓는점이 290ºC로 가장 높은 알코올 중 하나입니다.

왜? R의 질량이나 구조뿐만 아니라 OH 기의 수에도 영향을 미치기 때문입니다. 글리세롤은 구조에 (HO) CH ₂ CH (OH) CH ₂ (OH) 의 세 가지 OH를 가지고 있습니다. 이것은 많은 수소 결합을 형성하고 분자를 더 단단히 묶을 수 있습니다.

반면에 일부 알코올은 실온에서 고체입니다 . 18ºC 이하의 온도에서 동일한 글리세롤과 같습니다. 따라서 모든 알코올이 액체 물질이라는 진술은 올바르지 않습니다.

용매 용량

가정에서는 표면에서 제거하기 어려운 얼룩을 제거하기 위해 이소 프로필 알코올을 사용하는 것이 매우 일반적입니다. 화학적 합성에 매우 유용한이 용매 용량은 이전에 설명한 양친 매성 특성 때문입니다.

지방은 소수성이 특징이므로 물로 제거하기가 어렵습니다. 그러나 물과 달리 알코올은 구조에 소수성 부분이 있습니다.

따라서 알킬 그룹 R은 지방과 상호 작용하는 반면 OH 그룹은 물과 수소 결합을 형성하여이를 대체합니다.

양쪽 성

알코올은 산과 염기로 반응 할 수 있습니다. 즉, 양쪽 성 물질입니다. 이것은 다음 두 가지 화학 방정식으로 표현됩니다.

ROH + H ⁺ => ROH ₂ ⁺

ROH + OH ^- => RO ^-

RO는 ^- 알콕사이드로 알려진에 대한 일반 식이다.

명명법

알코올의 이름을 지정하는 방법에는 두 가지가 있으며 그 복잡성은 구조에 따라 다릅니다.

일반적인 이름

알코올은 일반적인 이름으로 불릴 수 있습니다. 무엇입니까? 이를 위해 R 그룹의 이름을 알고 있어야하며 끝에 -ico가 추가되고 앞에 'alcohol'이라는 단어가 추가됩니다. 예를 들어, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH는 프로필 알코올입니다.

다른 예는 다음과 같습니다.

-CH ₃ OH : 메틸 알코올

-(CH ₃ ) ₂ CHCH ₂ OH : 이소 부틸 알코올

-(CH ₃ ) ₃ COH : tert- 부틸 알코올

IUPAC 시스템

일반적인 이름의 경우 R을 식별하는 것으로 시작해야합니다.이 시스템의 장점은 다른 시스템보다 훨씬 정확하다는 것입니다.

R은 탄소 골격이며 가지 또는 여러 사슬을 가질 수 있습니다. 가장 긴 사슬, 즉 더 많은 탄소 원자를 가진 사슬은 알코올이라는 이름이 부여되는 사슬입니다.

가장 긴 사슬의 알칸 이름에 'l'이 추가됩니다. 이것이 CH ₃ CH ₂ OH를 에탄올 (CH ₃ CH _2- + OH) 이라고 부르는 이유 입니다.

일반적으로 OH는 가능한 가장 낮은 열거를 가져야합니다. 예를 들어, BrCH ₂ CH ₂ CH ₂ (OH) CH ₃ 은 1-Bromo-3-butanol이 아니라 4-Bromo-2-butanol이라고합니다.

합성

알켄의 수화

오일 분해 공정은 쉽게 분리 될 수있는 4 개 또는 5 개의 탄소 원자의 알켄 혼합물을 생성합니다.

이러한 알켄은 물을 직접 첨가하거나 알켄과 황산의 반응에 의해 알코올로 전환 될 수 있으며,이어서 산을 절단하는 물을 첨가하여 알코올을 생성 할 수 있습니다.

Oxo 프로세스

적합한 촉매가있는 경우 알켄은 일산화탄소 및 수소와 반응하여 알데히드를 생성합니다. 알데히드는 촉매 수소화 반응에 의해 쉽게 알코올로 환원 될 수 있습니다.

종종 알데히드의 환원이 형성과 거의 동시에 일어나는 옥소 공정의 동기화가 있습니다.

가장 널리 사용되는 촉매는 코발트와 일산화탄소 사이의 반응으로 얻은 디 코발트 옥토 카보 닐입니다.

탄수화물 발효

효모에 의한 탄수화물 발효는 에탄올 및 기타 알코올 생산에 여전히 매우 중요합니다. 설탕은 사탕 수수 나 다른 곡물에서 얻은 전분에서 나옵니다. 이러한 이유로 에탄올은 "곡물 알코올"이라고도합니다.

응용

음료수

알코올의 주요 기능은 아니지만 일부 음료에 에탄올의 존재는 가장 널리 알려진 지식 중 하나입니다. 따라서 사탕 수수, 포도, 사과 등의 발효 산물 인 에탄올은 사회적 소비를위한 수많은 음료에 존재합니다.

화학 원료

-메탄올은 촉매 산화를 통해 포름 알데히드 생산에 사용됩니다. 포름 알데히드는 플라스틱, 페인트, 직물, 폭발물 등의 제조에 사용됩니다.

-부탄올은 식품 산업 및 제과에서 향료로 사용되는 에스테르 인 부탄 에탄올 에이트 생산에 사용됩니다.

-알릴 알코올은 모노머로 작용하는 디 알릴 프탈레이트 및 디 알릴 이소 프탈레이트를 포함한 에스테르 생산에 사용됩니다.

-페놀은 수지, 나일론 제조, 탈취제, 화장품 등의 생산에 사용됩니다.

-가소제를 얻기 위해 중간체로 11-16 개의 탄소 원자의 직선 사슬을 가진 알코올이 사용됩니다. 예를 들어, 폴리 염화 비닐.

-소위 지방 알코올은 세제 합성의 중간체로 사용됩니다.

용제

-메탄올은 1- 부탄올 및 이소 부틸 알코올과 마찬가지로 페인트 용제로 사용됩니다.

-에틸 알코올은 물에 녹지 않는 많은 화합물의 용매로 사용되며, 페인트, 화장품 등의 용매로 사용됩니다.

-지방 알코올은 섬유 산업, 착색제, 세제 및 페인트에서 용매로 사용됩니다. Isobutanol은 코팅 재료, 페인트 및 접착제의 용매로 사용됩니다.

연료

-메탄올은 내연 기관의 연료로 사용되며 연소를 개선하기위한 가솔린 첨가제로 사용됩니다.

-에틸 알코올은 자동차의 화석 연료와 함께 사용됩니다. 이를 위해 브라질의 광범위한 지역에서 에틸 알코올 생산을위한 사탕 수수 재배가 예정되어 있습니다. 이 알코올은 연소 중에 이산화탄소 만 생성하는 장점이 있습니다.

에틸 알코올을 태우면 깨끗하고 무연 불꽃이 발생하기 때문에 현장 주방에서 연료로 사용됩니다.

-겔화 알코올은 메탄올 또는 에탄올과 칼슘 아세테이트를 결합하여 생산됩니다. 이 알코올은 필드 스토브의 열원으로 사용되며 유출되기 때문에 액체 알코올보다 안전합니다.

-소위 바이오 부탄올은 연료로 사용할 수있는 이소 프로필 알코올뿐만 아니라 운송시 연료로 사용됩니다. 사용하지 않는 것이 좋습니다.

방부제

70 % 농도의 이소 프로필 알코올은 세균을 제거하고 성장을 지연시키기위한 외부 살균제로 사용됩니다. 마찬가지로 에틸 알코올이 이러한 목적으로 사용됩니다.

기타 용도

Cyclohexanol 및 methylcyclohexanol은 섬유 마감, 가구 가공 및 얼룩 제거제에 사용됩니다.

참고 문헌

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