# Basiskennis chemie 4/Organische chemie/Alkanolen

| Vorige pagina | Inhouds­opgave | Volgende pagina | Index |

## Alkanolen
### Naamgeving

Net als voor de alkanen is er internationaal afgesproken hoe de naam van deze verbindingen is.
* De hydroxylgroep bevindt zich altijd in de hoofdketen van de verbinding, ook als dit niet de langste keten koolstof-atomen in het molecuul is.
* De naam wordt afgeleid van het alkaan dat het zelfde aantal koolstof-atomen bevat als de hierboven bepaalde langste keten in het alkanol.
* Achter de naam van het alkaan komt de toevoeging ~ol.
* In verband met de Nederlandse spellingsregels vervalt één van de "a"'s in de naam van het alkaan.
* Als er meer mogelijkheden zijn om de hydroxylgroep in het molecuul te plaatsen wordt tussen de naam van het alkaan en de uitgang "ol" het plaatsnummer van de hydroxylgroep gezet. De tweede "a" in de alkaannaam blijft dan wel staan! Net als bij de vertakte alkanen staan de plaatscijfers tussen streepjes. Zie bijvoorbeeld propaan-1-ol en propaan-2-ol
* Als er meerdere mogelijkheden zijn om de koolstofketen te nummeren, wordt de nummering zo gedaan dat het hydroxyl-groep een zo laag mogelijk nummer krijgt.

## Eigenschappen
### Reactie met metalen

Het waterstof-atoom aan zuurstof wordt (relatief) makkelijk afgestaan. Met de alkalimetalen worden alkanolaten gevormd. In zuivere vorm zijn dit vaste stoffen, maar ze zijn vaak zeer goed oplosbaar in het alkanol waaruit ze gevormd zijn.
       ${\ce {2C2H5OH\ +\ 2Na\ ->\ 2C2H5ONa\ +\ H2}}$

### Reactie met zuurstof

* Net als alkanen zijn alkanolen brandbaar, met spiritus, een onzuivere vorm van ethanol, als bekendste voorbeeld. In reacties met zuurstof bij verhoogde temperatuur
       ${\ce {C2H5OH \ + \ 3 O2 \ -> \ 2 CO2 \ + \ 3 H2O}}$

### Partiële oxidatie

In reacties met zuurstof bij verhoogde temperatuur valt het hele molecuul uit elkaar. Chemisch, en ook technisch en economisch, is het veel interessanter als het koolstofskelet van de verbinding behouden blijft. Wordt de reactie in een oplossing uitgevoerd en daardoor bij een veel lagere temperatuur dan lukt dit. Deze vorm van oxidatie wordt partiële oxidatie genoemd. Bij alkanolen betekent dit:
* Aan hetzelfde koolstof-atoom als waaraan de hydroxyl-groep gebonden is, wordt een waterstof-atoom vervangen door een hydroxylgroep.
* Een situatie met twee hydroxyl-groepen aan één koolstof-atoom is echter niet stabiel. Het molecuul splitst water af, en er blijft een dubbel gebonden zuurstof-atoom over op het koolstof-atoom dat eerst de hydroxylgroep droeg. Als er aan het koolstof-atoom niet nog een waterstof-atoom gebonden is wordt de gevormde verbinding een keton genoemd. Deze groep stoffen komen in een volgend hoofdstuk aan de orde.
* Als er nog een waterstof-atoom over is aan het koolstof-atoom waar nu een dubbel gebonden zuurstof zit wordt deze verbinding een aldehyde genoemd. Onder de reactie-omstandigheden wordt het overgebleven waterstof-atoom snel vervangen door een hydroxyl-groep. De gevormde verbinding is een carbonzuur. Deze groep stoffen komen in een volgend hoofdstuk aan de orde.
In de vorige paragraaf is aangegeven dat partiële oxidatie plaatsvindt aan het koolstof-atoom waar al een hydroxyl-groep aanzit. Ook de laatste stap, naar het carbonzuur, heeft daar weer een waterstof-atoom nodig. Op basis van de producten van een (poging tot) partiële oxidatie kan dan ook eenvoudig onderscheid gemaakt worden tussen de verschillende groepen alkanolen.

#### Primaire alkanolen

    De hydroxylgroep is gebonden aan een koolstof-atoom dat aan één ander koolstof-atoom gekoppeld is. Een dergelijk alkanol wordt primair genoemd. Naast de hydroxylgroep en het andere koolstof-atoom zijn er twee waterstof-atomen aanwezig. Tijdens de partiële oxidatie wordt een carbonzuur gevormd.
| ${\ce {3 \ }}$ | + | ${\ce {2 Cr2O7^{2-}\ + \ 16 H^{+}}}$ | ${\ce {\longrightarrow }}$ | ${\ce {3 \ }}$ | + | ${\ce {4 Cr^{3+}\ + \ 7 H2O}}$ |

#### Secondaire alkanolen

    De hydroxylgroep is gebonden aan een koolstof-atoom dat aan twee andere koolstof-atomen gebonden is. Naast de hydroxylgroep is er dan nog één waterstof-atoom aanwezig. Tijdens de partiële oxidatie wordt een keton gevormd.
| ${\ce {3 \ }}$ | + | ${\ce {Cr2O7^{2-}\ + \ 8 H^{+}}}$ | ${\ce {\longrightarrow }}$ | ${\ce {3 \ }}$ | + | ${\ce {2 Cr^{3+}\ + \ 7 H2O}}$ |

#### Tertiaire alkanolen

    De hydroxylgroep is gebonden aan een koolstof-atoom dat aan drie andere koolstof-atomen gebonden is. Naast de hydroxylgroep is er dan geen ruimte voor waterstof-atomen. Partiële oxidatie vindt dan ook niet plaats.
| + | ${\ce {Cr2O7^{2-}\ + \ 8 H^{+}}}$ | ${\ce {\longrightarrow }}$ | GEEN REACTIE |

## Voorbeelden
#### Methanol

Methanol is de eenvoudigste alkanol. Het heeft een koolstofskelet van 1 koolstof-atoom. Drie bindingen aan koolstof zijn bezet door waterstof-atomen, de vierde door de hydroxyl-groep. De formule wordt vaak geschreven als ${\ce {CH3OH}}$. Door het ene waterstof-atoom na het zuurstof-atoom te vermelden wordt duidelijk aangegeven dat het een aparte plaats inneemt in het molecuul. Methanol wordt in de chemie vaak als oplosmiddel gebruikt. Veel organische stoffen lossen er goed in op en ook een groot aantal zouten zijn oplosbaar in methanol. Net als ethanol is ook methanol giftig, alleen al bij een veel lagere dosis. Een oude naam voor methanol is: "geest van hout". Het ontstaat bij het verhitten van hout en ander GFT-materiaal voor dat het gaat branden. Ook granen leveren methanol als ze verhit worden zonder water. Dit verklaart het grote aantal slachtoffers van illegaal gestookte jenever, wodka en dergelijke: om zo veel mogelijk van de gedestilleerde drank te krijgen wordt zo lang mogelijk doorgegaan met verwarmen. Omdat je niet kunt zien of er nog vloeistof aanwezig is in het destillatievat, weet je ook niet dat je moet stoppen en komt er een hoeveelheid methanol in het destillaat terecht.
| Afb. 2: Methanol. Je ziet duidelijk de drie waterstof-atomen (wit) aan koolstof (zwart) en het ene "losse" waterstof-atoom aan zuurstof (rood). | Afb. 3: Jenever destilleren. Duidelijk is te zien dat de stokers geen zicht hebben op eventueel aanwezig vocht (of het ontbreken daarvan) in de destilleerketel. |

#### Ethanol

Veruit het bekendste alkanol is ethanol. De stof is al duizenden jaren bekend en ontstaat tijdens het vergisten van suikerhoudende oplossingen. De reactievergelijking is als volgt:
       ${\ce {C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2}}$

#### Propaan-2-ol
## Eigenschappen van enkele alkanolen

| Stofnaam | Formule | Molaire massa | Oplosb. in H$_2$O g/L | pOW doc.pOW = -log([stof in 1-ocatnol]/[stof in water]). Het is een maat die aangeeft hoe makkelijk de stof accumuleert in vetweefsel. | Smelt- punt °C | Kook- punt °C | Dicht- heid g/ml | Vlam- punt °C |
| Methanol | ${\ce {CH3OH}}$ | 32,04 | ∞ | -0,74 | -98 | 65 | 0,79 | 9 |
| Ethanol | ${\ce {C2H5OH}}$ | 46,07 | ∞ | -0,3 | -114 | 78 | 0,79 | 16 |
| Propaan-1-ol | ${\ce {C3H7OH}}$ | 60,10 | ∞ | 0,25 | -126 | 97 | 0,8 | 22 |
| Propaan-2-ol | ${\ce {C3H7OH}}$ | 60,10 | ∞ | 0,05 | -88 | 82 | 0,78 | 12 |
| Butaan-1-ol | ${\ce {C4H9OH}}$ | 74,12 | 77 | 0,05 | -89 | 118 | 0,81 | 35 |
| Butaan-2-ol | ${\ce {C4H9OH}}$ | 74,12 | 125 | 0,65 | -115 | 99 | 0,81 | 23 |
| 2-methyl- propaan-1-ol | ${\ce {C4H9OH}}$ | 74,12 | 8,7 | 0,8 | -108 | 108 | 0,80 | 28 |
| 2-methyl- propaan-2-ol | ${\ce {C4H9OH}}$ | 74,12 | ∞ | 0,3 | 25 | 83 | 0,8 | 11 |

# Hydroxygroep aan onverzadigde verbindingen

${\ce {CH3-CH=CH-OH\ ->\ CH3-CH2-CHO}}$
${\ce {CH3-C#C-OH \ -> CH3-CH=C=O}}$
De verbindingen waar de producten van deze reacties bij horen komen later aan de orde. Nu is belangrijk dat de hydroxyl-groep naast een onverzadigde binding heel ongebruikelijk is.
| Vorige pagina | Inhouds­opgave | Volgende pagina | Index |