في هذا المقال، سوف تناقش الكحوليات وأهم استخداماتها. تعتبر الكيمياء من أهم العلوم التي ساهمت في تنمية البشرية بشكل مذهل. إنه العلم الذي يدرس المواد الكيميائية بالتفصيل ويتعامل مع أهم خصائصها وتكوينها وتفاعلاتها التي تؤدي إلى تغييرها. تكمن أهمية هذا العلم في استخدامه البشري للاستفادة من المواد الخام الموجودة في بيئته وتحويلها إلى مواد يستخدمها، وكذلك إدخالها في صناعة الأسمدة والأدوية والمنتجات مثل المنسوجات والملابس، و استخدامات أخرى وفوائد أخرى، ومن المركبات المهمة التي تدرسها الكيمياء الكحول، ولكن ماذا يعني هذا المصطلح وما هي استخداماته سنجيب على هذه الأسئلة من خلال الأسطر التالية في تريند.
ابحث عن الكحول
- يمكن تعريف الكحولات على أنها مركبات عضوية تحتوي جزيئاتها على الأقل على مجموعة هيدروكربونية واحدة (OH) والتي ترتبط بذرة كربون في سلسلة الهيدروكربون ومجموعة ألكيل، وكذلك مشتقة من الهيدروكربونات بالتناوب بين ذرة هيدروجين ومجموعة هيدروكسيل.
- تشير كلمة الكحول إلى الكحول الإيثيلي (الإيثانول)، وهو المكون الرئيسي في جميع أنواع الكحوليات.
- تشتمل الكيمياء العضوية على مجموعة من الجزيئات أهمها الكحوليات التي تستخدمها أنواع مختلفة من المركبات في تحضيرها، وتتحول إلى مركبات أخرى من أنواع متعددة.
- تتكون الكحولات من جزيئات عضوية وهي خليط من ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين وذرات الكربون، ويطلق على الكحول اسم الإيثانول عندما يحتوي على 2 كربون.
- الإيثانول هو نوع من الكحول يستخدم في صنع المشروبات مثل النبيذ والبيرة.
أما بالنسبة للتركيب الكيميائي للإيثانول، فإنه يأتي على شكل صيغة هيكلية، C2H5OH، مما يشير إلى أن نهاية سلسلة 2-كربون تحتوي على مجموعة الهيدروكسيل -OH، وهي المجموعة التي تميز أنواعًا مختلفة من الكحوليات.
يأتي التركيب الكيميائي للإيثانول أيضًا على شكل صيغة جزيئية، C2H6O، مما يشير إلى أن الإيثانول يحتوي على 2 من الكربون والأكسجين.
تسمية الكحوليات
- فيما يتعلق بتسمية الكحولات الشائعة، يجب إعطاء الاسم “iso” لجذر الألكيل إذا كانت ذرة الكربون لمجموعة الهيدروكسيل متصلة بذرتين من الكربون.
- هناك تسمية أخرى للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية عن طريق حذف الحرف E وهو الحرف الأخير في الألكان ثم إضافة المقطع OL، على سبيل المثال، يتم تحويل كلمة الميثان إلى ميثانول ميثانول.
الكحولات الأولية والثانوية والثالثية
تصنف الكحولات على أنها أولية وثانوية وثالثية، ووفقًا لهذا التصنيف ترتبط مجموعة الهيدروكسيل بكربون مجموعة الألكيل، وتتكون الغالبية العظمى من الكحولات من مواد صلبة أو سوائل عديمة اللون. تصنف الكحوليات على النحو التالي
- كحول أولي هو كحول أحادي الهيدرات مع مجموعة هيدروكسيل واحدة متصلة بذرة كربون أولية، ومثال على ذلك الإيثانول.
- كحول ثانوي هو كحول ثنائي هيدروكسي مع مجموعتين هيدروكسيل متصلتين بذرة كربون ثانوية، مثل جلايكول الإيثيلين.
- كحول ثلاثي كحول ثلاثي هيدروكسيل مع ثلاث مجموعات هيدروكسيل متصلة بذرة كربون ثالثة، مثل الجلسرين.
من هذا نستنتج أن هناك علاقة مباشرة بين تصنيف الكحول وعدد مجموعات الهيدروكسيل الموجودة فيه.
تصنف الكحولات أيضًا إلى كحولات أليفاتية لا تحتوي جزيئاتها على حلقة بنزين، وكحولات عطرية لا تحتوي جزيئاتها على حلقة بنزين.
الخصائص الفيزيائية للكحول
تتميز مركبات الكحول بمجموعة من الخصائص الفيزيائية وهي
- يتفوق الكحول على الهيدروكربونات الأخرى والأثير من حيث درجة الغليان، حيث ترتفع درجة الغليان مع زيادة عدد ذرات الكربون.
- إذا كان للكحول أكثر من 12 ذرة كربون وله أكثر من فرع واحد ؛ تصبح صلبة في درجة حرارة الغرفة.
- معظم الكحوليات عديمة اللون.
- تجعل مجموعة (OH) الكحول أكثر قابلية للذوبان في الماء، أي تجعله أكثر قطبية.
- وتصنف على أنها ضعيفة القواعد والأحماض ؛ لأن سلوكها يشبه سلوك الماء.
- الكحولات عبارة عن مشتقات عضوية للمياه يتم فيها تبادل مجموعة ألكيل مع ذرتين من الهيدروجين.
الخواص الكيميائية للكحول
للكحولات خواص كيميائية تحددها تفاعلاتها الكيميائية كالآتي
- تحدث تفاعلات مجموعة الهيدروكسيل بين الكحولات كأحماض مع معادن قوية مثل البوتاسيوم والصوديوم، وفي مجموعة الهيدروكسيل تأتي ذرة المعدن لتحل محل ذرة الهيدروجين.
- تكوين الإستر، وهو العملية التي يحدث فيها تفاعل بين الكحوليات والأحماض الكربوكسيلية أو مشتقاتها، ويلعب حمض الكبريتيك المركز دورًا في منع رد الفعل العكسي أثناء تجفيفه.
- تفاعلات مجموعة الهيدروكسيل التي يحدث فيها تفاعل بين الكحولات وهاليدات الهيدروجين لإنتاج هاليدات الألكيل.
- تفاعلات مجموعة الكاربينول، حيث تتأثر الكحوليات بعوامل مؤكسدة مثل برمنجنات البوتاسيوم أو كرومات البوتاسيوم، وتحدث الأكسدة.
- أكسدة الكحولات الأولية، حيث تحدث أكسدة الكحولات الأولية على مرحلتين، الأولى هي إعطاء الألدهيدات، والثانية أكسدة الأحماض الكربوكسيلية.
- الأكسدة الثانوية للكحوليات، والتي تحدث فيها أكسدة الكحوليات في مرحلة واحدة، مما ينتج عنه الكيتون.
- أكسدة كحول الدرجة الثالثة، حيث أن عملية أكسدة كحول المرحلة الثالثة تحتاج إلى كسر الرابطة C-C ؛ لا يتأكسد في الظروف العادية، ويتم الكشف عن جودة الكحولات باستخدام العامل المؤكسد مع كرومات البوتاسيوم. يتغير اللون الأحمر للمحلول ويصبح أخضر إذا كانت الكحولات أولية وثنائية فقط، وإذا كانت الكحولات من الدرجة الثالثة، فإن لون المحلول لا يتغير.
- تفاعلات جزيء الكحول، حيث يحدث فقدان الكحول لجزيء الماء عند تسخينه بحمض الكبريتيك المركز، وإذا كانت درجة الحرارة Co140، يزيل حمض الكبريتيك جزيء الماء من جزيئي كحول، وإذا كانت درجة الحرارة هي Co180، يزيل حمض الكبريتيك جزيء ماء واحد من جزيء واحد من الكحول.
استخدامات الكحوليات في الكيمياء
نظرًا لأن الكحوليات من أكثر المركبات العضوية شيوعًا، فإنها تدخل في العديد من الاستخدامات والصناعات، على النحو التالي
- يستخدم الإيثانول، وهو نوع من الكحول، في صناعة الأدوية ومستحضرات التجميل والمشروبات الكحولية.
- كما أنها تستخدم في صناعة الوقود، وتستخدم لتعقيم معدات المستشفيات.
- أما الميثانول فيستخدم في صناعة الراتنجات الخاصة والفورمالديهايد وفي تنظيف المعادن ومضادات التجمد في مبردات السيارات وكذلك في صناعة البلاستيك والطلاء والورنيش والوقود.
- من بين استخدامات الإيثيلين جلايكول دخوله في صناعة أحبار الطباعة وأحبار أقلام الحبر وسوائل الفرامل الهيدروليكية، نظرًا لدرجة اللزوجة العالية.
- من الإيثيلين جلايكول، يتم تحضير البولي إيثيلين جلايكول، والذي يستخدم في صناعة الأشرطة وأفلام التصوير وألياف الداكرون.
- يستخدم البروبيلين جلايكول في تصنيع مستحضرات إزالة الشحوم.
- ومن استخدامات الجلسرين دخوله في صناعة الكريمات ومستحضرات التجميل لأنه مرطب. كما أنها تستخدم في صناعة النسيج حيث تزيد من نعومة ومرونة الأقمشة.
- المواد الكيميائية مصنوعة من الإيثانول، بعد تفاعل الإيثيلين مع الماء والأكسجين.
- يتم تصنيع المنظفات ومزيل طلاء الأظافر (الأسيتون) من البروبانول.
- للكحول الطبي العديد من الاستخدامات المنزلية مثل صنع منظف للأرضيات الخشبية، وإزالة الروائح الكريهة من الأحذية، والقضاء على بق الفراش، وإزالة اللون الأصفر الذي يتشكل على أطواق القميص نتيجة العرق، وتطهير اليدين من الفيروسات والبكتيريا، وإزالة روائح الطعام. منها علاج قدم الرياضي وتنظيف الأذنين عند مزجه بالخل الأبيض.
وها قد وصلنا إلى خاتمة مقالتنا التي قدمنا لكم فيها بحثًا عن الكحوليات وتصنيفها وخواصها الكيميائية والفيزيائية وأهم استخداماتها. تابع المزيد من المقالات حول تريند العربية الشاملة.