Methanol - chất này là gì? Tính chất, sản xuất và sử dụng metanol

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 05:46

Không giống như hiđrocacbon, các chất hữu cơ chứa oxi có một phức hợp các nguyên tử được gọi là một nhóm chức. Metanol là một rượu no có một nhóm hydroxyl trong phân tử của nó. Nó xác định các đặc điểm chính của hợp chất này. Trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi sẽ xem xét các phương pháp sản xuất rượu metylic, các phản ứng hóa học quan trọng nhất và việc sử dụng metanol.

Cấu trúc của phân tử

Để tìm ra công thức cấu tạo của rượu metylic, bạn cần nhớ loại phân tử có hiđrocacbon no đơn giản nhất - metan. Nó được biểu thị là CH₄và chứa một nguyên tử cacbon được liên kết thông qua liên kết sigma đơn giản với nguyên tử hydro.

Nếu thay một trong số chúng bằng nhóm hydroxyl –OH, ta nhận được công thức CH₃OH. Đó là metanol. Góc liên kết được tạo bởi hướng của liên kết C-O-H xấp xỉ 110⁰, do đó, phân tử của rượu đơn chức có dạng góc. Do thực tế rằngĐộ âm điện của oxi (3,5 eV) lớn hơn của cacbon (2,5 eV), liên kết oxi - cacbon rất phân cực, nhóm hiđroxo đóng vai trò là nhóm thế có hiệu ứng cảm ứng âm. Do đó, metanol là một rượu có mômen lưỡng cực là 1,69D.

Danh pháp

Hãy xét ba cách đặt tên của chất có công thức CH₃OH. Về mặt lịch sử, nó có nguồn gốc từ tên của gốc hydrocacbon mà nhóm hydroxyl đã gắn vào. Gốc CH₃là metyl nên CH₃OH được gọi là ancol metylic. Theo danh pháp Geneva, hậu tố -ol được thêm vào tên của hydrocacbon tương ứng - một ankan. Hợp chất này sẽ được gọi là metanol. Tên này là phổ biến nhất và được sử dụng khá thường xuyên. Theo danh pháp hữu tỉ, hợp chất chúng ta đang xem xét được gọi là carbinol.

Tính chất vật lý

Rượu thấp hơn có chứa tối đa 3 nguyên tử cacbon, bao gồm metanol, là chất lỏng trộn với nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. Carbinol có mùi cồn rõ rệt, nhưng hoàn toàn không thích hợp để uống, vì nó là hợp chất gây độc thần kinh mạnh nhất. Mật độ của nó nhỏ hơn sự thống nhất và là 0,791 D₄²⁰. Điểm nóng chảy và điểm sôi lần lượt là -97,9 ⁰C và +94,5 ⁰C.

Sản xuất metanol

Thủy phân các haloalkyls tương ứng với sự có mặt của các hydroxit của kim loại hoạt động, ví dụ, kiềm hoặc kiềm thổ, và khi đun nóng -đây là một phương pháp phổ biến để thu được carbinol. Clo hoặc bromomethane được lấy làm nguyên liệu ban đầu, kết quả của phản ứng sẽ là sự thay thế nguyên tử halogen bằng nhóm chức –OH và tạo ra metanol.

Một phương pháp khác dẫn đến hình thành rượu no chính là khử andehit hoặc axit cacboxylic. Đối với phản ứng oxy hóa khử này, người ta sử dụng các chất khử mạnh như natri borohydrua hoặc hydrua nhôm liti. Các hợp chất bắt đầu là axit fomic hoặc fomanđehit. Một trong những phương pháp hiện đại để thu được carbinol là tổng hợp nó từ carbon, nước, hydro và carbon monoxide. Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ +250 ° C, áp suất cao và có mặt các oxit kẽm và đồng làm chất xúc tác. Mới, nhưng hợp lý về mặt kinh tế, là phương pháp thu nhận cồn từ tảo cực nhỏ của đại dương và biển, sinh khối của chúng thực sự rất lớn. Chất nền thực vật được lên men, khí metan giải phóng được thu thập và tiếp tục được ôxy hóa thành metanol. Lợi thế lớn của sản xuất biomethanol là không cần sử dụng nguồn nước ngọt dự trữ, điện năng và độ tinh khiết của công nghệ.

Tổng hợp cơ kim

Nếu xử lý hợp chất hữu cơ có nhóm cacbonyl trong phân tử bằng hợp chất magiê hữu cơ thì có thể thu được rượu đơn chức. Thuốc thử cơ kim được tạo ra bởi sự tương tác của các vụn kim loại magiê và các dẫn xuất alkan chứa brom trong một dietyl khôête. Từ anđehit fomic, phản ứng này có thể được sử dụng để không chỉ thu được metanol, việc sử dụng hạn chế mà còn cả các rượu no chính khác.

Đặc điểm hóa học

Carbinol không có tính chất rõ rệt của axit hoặc bazơ, hơn nữa dung dịch nước của một chất không ảnh hưởng đến các chất chỉ thị. Các phản ứng điển hình của metanol là tương tác với các kim loại hoạt động và axit cacboxylic. Trong trường hợp đầu tiên, các ancol kim loại được tạo thành, trong trường hợp thứ hai - các este. Ví dụ, natri thay thế các nguyên tử hydro trong nhóm hydroxyl chức của rượu:

2CH₃OH + 2Na=2CH₃ONa + H₂.

Phản ứng giữa rượu metylic và axit axetic dẫn đến sự tạo thành metyl axetat, hoặc metyl este của axit axetic:

CH₃COOH + CH₃OH< - (H₂SO 4 _{) CH}3_COOCH3_{+ H}2_O.

Phản ứng trên được gọi là phản ứng este hóa và có tầm quan trọng thực tế rất lớn.

Oxy hóa rượu

Phản ứng của metanol dẫn đến tạo ra anđehit, hãy xem xét ví dụ về sự tương tác của nó với đồng oxit. Nếu thả một sợi dây đồng nóng đỏ có phủ oxit vào dung dịch metanol thì sẽ cảm thấy mùi khó chịu đặc biệt của fomanđehit. Và bề mặt xỉn màu của dây trở nên sáng và bóng do đồng nguyên chất đã khử.

Mất nước

Khi đun nóng và có mặt các chất hút ẩm, các hạt bị tách ra khỏi phân tử rượunước. Các hiđrocacbon không no của dãy etylen có thể được tìm thấy trong các sản phẩm. Trong điều kiện nồng độ nước cao và ở nhiệt độ thấp có thể thu được ete. Vì vậy, có thể thu được đimetyl ete từ metanol.

Sử dụng rượu metylic

Rượu metylic được sử dụng như một chất ức chế hydrat hình thành trong đường ống dẫn khí, vì đặc tính quan trọng của metanol là khả năng hòa tan tốt trong nước và điểm đóng băng thấp. Khối lượng ancol metylic chủ yếu được dùng để sản xuất nhựa phenol-fomanđehit. Đặc tính chỉ số octan cao của carbinol khiến nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu thân thiện với môi trường cho ô tô. Trong công nghiệp sơn, carbinol được sử dụng làm dung môi.

Ảnh hưởng của methanol đối với cơ thể con người

Rượu gỗ hoàn toàn không thích hợp dùng làm đồ uống có cồn, vì đây là chất độc hại mạnh nhất. Khi vào đường tiêu hóa, nó bắt đầu bị oxy hóa thành axit fomic và andehit fomic. Các sản phẩm oxy hóa ảnh hưởng đến các dây thần kinh thị giác và võng mạc, nơi chứa các thụ thể. Sự mù quáng bắt đầu xuất hiện. Axit formic, có khả năng tích lũy cao, theo máu đến gan và thận, phá hủy các cơ quan quan trọng này. Kết quả của ngộ độc methanol, một hậu quả là tử vong, vì các phương pháp lọc máu khỏi các chất chuyển hóa không hiệu quả.