Physikalische und chemische Eigenschaften von Alkohol

Alkohol

Allgemeines:

Die Stoffklasse der Alkohole ist durch die Gegenwart einer oder mehrerer OH-Gruppen (Hydroxyl-, Hydroxy-Gruppen) im Molekül gekennzeichnet und läßt sich von den Kohlenwasserstoffen bei Ersatz eines oder mehrerer Wasserstoffatome durch OH-Gruppen ableiten. Dadurch unterscheiden sich ein-, zwei-, drei- und mehrwertige Alkohole. Einwertige Alkohole, die sich von Alkanen ableiten, werden Alkanole genannt. Sie besitzen nur eine OH-Gruppe (z. B. Methanol, CH3OH; der wichtigste Alkohol Äthanol, CH3-CH2OH), und ihnen entspricht daher die Formel CnH2n+1OH. Alkohole, die zweiwertig sind, haben zwei Hydroxylgruppen und nennen sich Alkandiole (z. B. Äthandiol, CH2OH-CH2OH). Dreiwertige Alkohole mit drei Hydroxylgruppen nennen sich Alkantriole (z. B: Propantriol, Glyzerin, CH2OH-CHOH-CH2OH). So besitzen auch mehrwertige Alkohole eine höhere Zahl von Hydroxylgruppen; die Alkohole, die vom Benzol stammen, nennt man Phenole. Da die Hydroxylgruppe für die charakteristischen Eigenschaften der Alkohole zuständig ist, wird sie funktionelle Gruppe genannt (Endung -ol). Die Namensbildung der Alkohole erfolgt durch Hinzufügen der Endung -ol. Wenn es notwendig ist, wird die Stellung der Hydroxylgruppe durch eine Zahl vor der Endsilbe angegeben, z. B. Propan-2-ol. Die Namen mehrwertiger Alkohole erhalten die Endungen -diol, -triol usw. (je nach Anzahl der OH-Gruppen). Bei den Phenolen wird die Hydroxylgruppe als Substituent angesehen, z. B. 1,4-Dihydroxynaphtalen. Je nach Stellung der Hydroxylgruppe unterscheidet man primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole. Die funktionellen Gruppen beeinflussen ihre Eigenschaften.

Physikalische Eigenschaften:

Niedere Alkohole sind farblose, leichtbewegliche Flüssigkeiten von charakteristischem Geruch. Mittlere (C6 bis C11) sind dickflüssig bzw. ölig. Ab 12 C-Atomen sind sie bei Zimmertemperatur fest. Die Schmelz- und Siedepunkte steigen also mit zunehmender Molekülmasse. Die verglichen mit den Kohlenwasserstoffen viel höheren zwischenmolekularen Kräfte sind auf das Vorhandensein von Wasserstoffbrücken zwischen den positiv polarisierten Wasserstoff- und den negativ polarisierten Sauerstoffatomen der Hydroxylgruppe zurückzuführen. Alkoholmoleküle können auch mit Wasser solche Wasserstoffbrücken aus bilden, daher mischen sich auch Alkohole mit bis zu 3 C-Atomen in jedem Verhältnis mit Wasser; höhere dagegen bilden mit Wasser zwei Phasen aufgrund der Zunahme der Van-Der-Waals-Kräfte.

Chemische Eigenschaften:

Alkohole zeigen die Eigenschaften ihrer funktionellen Gruppe: Wirkung als Protonenspender und Protonemfänger sowie als Ligand in Metallkomplexen; Reaktion mit unedlen Metallen.

Alkohol + unedles Metall ® Alkoholat + Wasserstoff

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Ethanol Natriumethylat

In Wasser sind diese unbeständig und zersetzen sich unter Hydrolyse:

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Esterbildung:

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Alkohol Säure Ester Wasser

Ätherbildung:

Alkohol + Alkohol ® Äther + Wasser

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Alkohol Alkohol Äther Wasser

Äther entsteht unter Säureeinwirkung und Alkoholüberschuß, so reagieren die im Überfluß vorhandenen Alkohol-Moleküle als substituierend wirkende nucleophile Teilchen. Ester oder Ätherbildung hängt von der Konzentration von Alkohol und Säure und von der Temperatur ab. Bei hohen Temperaturen entstehen auch ungegsättigte Kohlenwasserstoffe, indem das Oxonium-Ion des Alkohols Wasser abspaltet.

Oxidation:

Alkohol + Sauerstoff ® Kohlendioxid + Wasser

(Verbrennung)

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Durch KMnO4, K2Cr2O7 oder andere Oxydationsmittel lassen sich Alkohole auch zu anderen sauerstoffhaltigen Produkten oxydieren. Je nach Stellung der OH-Gruppe im Molekül erhält man verschiedene Produkte.

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primärer Alkohol Aldehyd Carbonsäure

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sekundärer Alkohol Keton

Bei schonender Durchführung der Reaktion läßt sich ein primärer Alkohol stufenweise oxidieren, indem das zunächst entstehende Produkt, der Aldehyd, noch weiter zu einer Säure oxidiert werden kann. Ketone lassen sich unter vergleichbaren Bedingungen nicht mehr oxidieren; die Anwendung stärkerer Oxidationsmittel oder stärkerem Erhitzen führt in gewissen Fällen zu Peroxiden und schließlich zum Abbau des Moleküls

(Sprengung von C-C-Bindungen). Wie die Ketone lassen sich auch tertiäre Alkohole nur durch ganz besonders kräftige Oxidation oxidieren, wobei ebenfalls C-C-Bindungen gespalten werden. Durch ihr Verhalten gegenüber Oxidationsmitteln lassen sich deshalb primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole leicht unterscheiden.

Darstellung:

Vielfach erhält man Alkohole aus Halogenverbindungen durch Reaktion mit Alkalihydroxiden oder durch Reduktion von Carbonsäure, Estern, Aldehyden und Ketonen nach verschiedenen Methoden. Auch durch Behandlung ungesättigter Verbindungen mit verdünnter Säure lassen sich häufig Alkohole gewinnen (Umkehrung der Wasserabspaltung).

Der wichtigste Alkohol – Äthanol:

Das Äthanol bildet eine farblose, brennbare Flüssigkeit mit der Dichte 0,79 g/cm³, der Siedepunkt liegt bei 78,3 °C, der Schmelzpunkt bei -114,5 °C; es hat berauschende Wirkung, ist desinfizierend in der Wundbehandlung und dient als Lösungsmittel für Fette, Harze, Farbstoffe, Medikamente, Parfüme und in technischen Prozessen zur Herstellung zahlreicher Chemikalien. Reines, etwa 95,5 %iges, Äthanol stellt man durch wiederholte Destillation her und entzieht ihm den letzten Rest an Wasser zum absoluten Alkohol durch wasserbindende Chemikalien. Durch Zusatz von Chemikalien wird er vergällt, d.h. ungenießbar gemacht und dient so als Brennspiritus, während er in reiner Form mit hoher Steuer belastet ist.