في هذا المقال، سنتناول بحثا عن الكحولات واستخداماتها الرئيسية، حيث يعد علم الكيمياء من أهم العلوم التي ساهمت في تطور البشرية بشكل مذهل، إذ يدرس هذا العلم بالتفصيل المواد الكيميائية وخواصها وتركيبها والتفاعلات التي تؤدي إلى تغييرها، ويكمن أهمية هذا العلم في استفادة الإنسان من المواد الخام في بيئته وتحويلها إلى مواد قابلة للاستخدام في صناعة الأسمدة والأدوية والملابس وغيرها من المنتجات، ومن المركبات الهامة التي يدرسها علم الكيمياء الكحولات، وسنتعرف على معنى هذا المصطلح واستخداماته من خلال المقال.
بحث عن الكحولات
- يمكن تعريف الكحولات على أنها المركبات العضوية التي تحتوي جزيئاتها على ما لا يقل عن مجموعة هيدروكسيل واحدة (OH)، والتي ترتبط بذرة كربون من السلسة الهيدروكربونية بمجموعة ألكيل، بالإضافة إلى أنها مشتقة من الهيدروكربونات بتبادل ذرة هيدروجين بمجموعة هيدروكسيل.
- وتشير كلمة كحول إلى الكحول الإيثيلي (إيثانول) الذي يعتبر المكون الرئيسي في جميع أنواع الكحولات.
- الكيمياء العضوية تحتوي على مجموعة من الجزيئات، وتعتبر الكحولات من أهمها، وتستخدم مركبات مختلفة في تحضيرها لتحولها إلى مركبات أخرى ذات أنواع متعددة.
- تتكون الكحولات من جزيئات عضوية وهي مزيج من ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين وذرات الكربون، ويطلق على الكحول اسم الإيثانول عندما يحتوي على اثنين من ذرات الكربون.
- ويعد الإيثانول واحدا من أشكال الكحول، ويستخدم في صناعة مشروبات مثل الخمور والبيرة.
-
فيما يتعلق بتركيب الإيثانول الكيميائي، فإنه يظهر بتركيب هيكلي C2H5OH، وهذا يشير إلى وجود سلسلة تحتوي على اثنين من الكربون ومجموعة هيدروكسيل -OH، وهذه المجموعة هي التي تميز بين أنواع الكحول المختلفة.
-
تكون صيغة الإيثانول الكيميائية على النحو التالي C2H6O، وهذه الصيغة تشير إلى وجود 2 ذرات كربون وأكسجين في الإيثانول.
تسمية الكحولات
- وفيما يتعلق بتسمية الكحولات المعروفة، يتم استخدام اسم أيزو لتحديد جزء الألكيل عندما تكون ذرة الكربون التي تحتوي على مجموعة الهيدروكسيل متصلة بذرتي كربون.
- هناك تسمية أخرى تخص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية عن طريق حذف الحرف E الذي يكون الحرف الأخير في الألكان وإضافة مقطع OL، على سبيل المثال، تتحول كلمة ميثان إلى ميثانول.
الكحولات الأولية والثانوية والثالثية
تصنف الكحولات إلى أولية وثانوية وثالثية. ووفقا لهذا التصنيف، تتصل مجموعة الهيدروكسيل بمجموعة الألكيل في الكربون. وتتكون غالبية الكحولات من مواد صلبة أو سائلة عديمة اللون. وتتميز الكحولات ذات الوزن الجزيئي الخفيف بقابلية الذوبان في الماء، ومع زيادة وزن الجزيئية، تقل قابلية الذوبان. ويتم تصنيف الكحولات على النحو التالي:
- الكحول الأولي: هو نوع من الكحول يحتوي على مجموعة واحدة من الهيدروكسيل المرتبطة بذرة كربون أولية، ومن أمثلته الإيثانول.
- الكحول الثانوي: وهو كحول ثنائي الهيدروكسي بمجموعتي هيدروكسيل ترتبط بذرة كربون ثانوية، ومن أمثلة ذلك الإيثيلين جلايكول.
- الكحول الثالثي: هو الكحول ثلاثي الهيدروكسيل الذي يحتوي على ثلاث مجموعات من الهيدروكسيل ترتبط بذرة كربون ثالثية، ومن أمثلته الجلسرين.
ومن هذا نستنتج أن هناك علاقة مباشرة بين تصنيف الكحول وعدد مجموعات الهيدروكسيل الموجودة به.
تصنف الكحولات إلى الكحولات الأليفاتية التي لا تحتوي جزيئاتها على حلقة بنزين، والكحولات الأروماتية التي تحتوي جزيئاتها على حلقة بنزين.
الخواص الفيزيائية للكحولات
تتميز مركبات الكحولات بمجموعة من الخواص الفيزيائية وهي:
- يتميز الكحول بتفوقه على المركبات الهيدروكربونية الأخرى والإيثر في نقطة الغليان، حيث ترتفع درجة الغليان مع زيادة عدد ذرات الكربون.
- عندما يزيد عدد ذرات الكحول الكربوني عن 12 وتكون لها تفرعات إضافية؛ فإنها تتحول إلى حالة صلبة عند درجة حرارة الغرفة.
- تتميز غالبية الكحوليات بأنها عديمة اللون.
- مجموعة هيدروكسيل تجعل الكحول أكثر قابلية للذوبان في الماء، مما يجعلها أكثر قطبية.
- تصنف من القواعد والأحماض الضعيفة، لأن سلوكها يشبه سلوك الماء الحمضي والقاعدي.
- الكحولات هي مشتقات عضوية من الماء وتحتوي على مجموعة من الألكيل وذرتي هيدروجين.
الخواص الكيميائية للكحولات
للكحولات خواص كيميائية تتحدد حسب تفاعلاتها الكيميائية وذلك على النحو التالي:
- تحدث تفاعلات ذرة الهيدروجين في مجموعة الهيدروكسيل، حيث يحدث تفاعل بين الكحولات والفلزات القوية مثل البوتاسيوم والصوديوم، وتحل ذرة الفلز محل ذرة الهيدروجين في مجموعة الهيدروكسيل.
- تكوين الإستر هو العملية التي يحدث فيها تفاعل بين الكحولات وأحماض الكربوكسيل أو مشتقاتها، ويقوم حمض الكبريتيك المركز بدوره في منع حدوث تفاعل عكسي يتمثل في إزالة الماء
- تتفاعل مجموعة الهيدروكسيل وتحدث تفاعل بين الكحولات وهاليدات الهيدروجين لتكوين هاليدات ألكيل
- تفاعلات مجموعة الكاربينول تتأثر فيها الكحولات بالعوامل المؤكسدة مثل برمنجنات البوتاسيوم أو كرومات البوتاسيوم، مما يؤدي إلى تأكسدها، ويعتمد ناتج الأكسدة على نوع الكحول، وفي هذه التفاعلات يحدث ما يلي:
- في عملية أكسدة الكحولات الأولية، يحدث تأكسد للكحولات على مرحلتين، الأولى تتمثل في تكوين ألدهيدات والثانية تتمثل في تأكسد الألدهيدات إلى أحماض كربوكسيلية.
- تأكسد الكحولات الثانوية وفيها يحدث أكسدة للكحولات في مرحلة واحدة وينتج عنها الكيتون.
- تأكسد الكحولات الثالثية. ونظرا لاحتياج عملية تأكسد تلك الكحولات إلى كسر الرابطة C–C، فإنها لا تتأكسد في الظروف العادية. ويتم الكشف عن نوعية الكحولات باستخدام فاعل التأكسد بكرومات البوتاسيوم. فيتغير لون المحلول من الأحمر إلى الأخضر إذا كانت الكحولات أولية أو ثنائية فقط، وإذا كانت الكحولات ثالثية فلا يتغير لون المحلول
- تحدث تفاعلات بين جزيء الكحول وحمض الكبرتيك المركز عند تسخينهما معا، مما يؤدي إلى فقدان جزيء الماء من جزيء الكحول. عند درجة حرارة 140 درجة مئوية، ينزع حمض الكبرتيك جزيء الماء من جزيئين من الكحول. وعند درجة حرارة 180 درجة مئوية، ينزع حمض الكبرتيك جزيء الماء من جزيء واحد من الكحول
استخدامات الكحولات في الكيمياء
بسبب انتشار الكحولات كمركبات عضوية، فإنها تستخدم في العديد من الصناعات والاستخدامات، وهذه هي الاستخدامات الشائعة للكحولات
- يستخدم الإيثانول، وهو نوع من الكحول، في صناعة المستحضرات الصيدلانية ومنتجات التجميل والمشروبات الكحولية.
- كما يستخدم في إنتاج الوقود وتعقيم أدوات المستشفى.
- بالنسبة للميثانول، يستخدم في صناعة الراتنجات الخاصة والفورمالديهايد وتنظيف المعادن ومواد مكافحة التجمد في مبردات السيارات، وأيضا في صناعة البلاستيك والدهان والورنيش والوقود.
- من استخدامات الإيثيلين جليكول، يدخل في صناعة أحبار الطباعة وأحبار الأقلام الجافة وسوائل الفرامل الهيدروليكية، نظرا لارتفاع درجة لزوجته
- يتم إعداد بولي إيثيلين جليكول من الإيثيلين جليكول، ويستخدم في صناعة أشرطة التسجيل وأفلام التصوير وألياف الداكرون
- يستخدم البروبيلين جلايكول في صناعة مستحضرات إزالة الدهون.
- تستخدم الجلسرول في صناعة الكريمات ومستحضرات التجميل بسبب قدرتها على ترطيب البشرة، ويتم استخدامها أيضا في صناعة النسيج لتحسين نعومة ومرونة الأقمشة.
- ويتم صناعة المواد الكيميائية من الإيثانديول بعد حدوث تفاعل بين الإيثيلين والماء والأكسجين.
- يتم استخدام البروبانول في صناعة المنظفات ومزيل طلاء الأظافر (الأسيتون).
- للكحول الطبي استخدامات منزلية عديدة، مثل تنظيف الأرضيات الخشبية وإزالة الروائح الكريهة من الأحذية، والتخلص من حشرات الفراش، وإزالة اللون الأصفر الناتج عن العرق من ياقات القمصان، وتطهير اليدين من الفيروسات والبكتيريا، وإزالة روائح الطعام، وعلاج قدم الرياضي، وتنظيف الأذن عند استخدامه بالمزج مع الخل الأبيض.
هنا نصل إلى نهاية مقالنا الذي قدمنا من خلاله استعراضا عن الكحولات وتصنيفها وخواصها الكيميائية والفيزيائية وأهم استخداماتها، تابعوا المزيد من المقالات على الموسوعة العربية الشاملة.
المراجع