Za pomocą zmysłów – wzroku, węchu czy smaku – nie można odróżnić alkoholu metylowego od etylowego. Ten fakt jest przyczyną wielu tragicznych pomyłek. Spożycie metanolu grozi ciężkim zatruciem, a nawet śmiercią.

Już wiesz

jak zbudowane są alkohole jednowodorotlenowe;
jak narysować wzór strukturalny metanolu i etanolu;
jak tworzymy nazwy alkoholi;
jaką wartościowość ma węgiel w związkach organicznych.

Nauczysz się

odróżniać metanol od etanolu na podstawie właściwości fizycznych;
zapisywać równania reakcji spalania alkoholi.

icKWwRfaxU_d5e160

1. Właściwości fizyczne metanolu i etanolu

Metanol i etanol są bezbarwnymi cieczami, które dobrze rozpuszczają się w wodzie. Dlatego nie można ich odróżnić bez wykonania badań laboratoryjnych, np. wyznaczenia temperatury wrzenia lub gęstości. W handlu stężony alkohol etylowy nosi nazwę spirytusu.

R1Z4FxlgruoUk1

Mieszanie etanolu z wodą

Doświadczenie 1

Problem badawczy

Czy etanol rozpuszcza się w wodzie?

Hipoteza

Etanol łatwo rozpuszcza się w wodzie, tworząc mieszaninę jednorodną.

Co będzie potrzebne

dwie probówki,
woda,
etanol (lepszy efekt zaobserwujemy, stosując denaturatdenaturatdenaturat),
wodoodporny pisak.

Instrukcja

Odmierz równe ilości wody i alkoholu.
Do probówki z wodą delikatnie wlej alkohol, tak by ciecze się nie mieszały.
Na probówce zaznacz pisakiem poziom cieczy.
Zamknij probówkę i wstrząśnij jej zawartością.
Zaznacz poziom cieczy po zmieszaniu.
Porównaj zmianę objętości cieczy przed zmieszaniem i po nim.

Podsumowanie

Alkohol etylowy powoli wlewany do probówki z wodą tworzy zauważalną warstwę. Granica między alkoholem i wodą znika po wymieszaniu cieczy. Powstała mieszanina jednorodna, której składników nie możemy odróżnić za pomocą wzroku. Mieszanina ta ma mniejszą objętość niż użyte do jej sporządzenia składniki (woda i etanol). Przyczyną tego zjawiska fizycznego, nazywanego kontrakcją objętościkontrakcja objętościkontrakcją objętości, jest oddziaływanie między cząsteczkami składników mieszaniny.

Zjawisko kontrakcji uwzględnia się w przemyśle spirytusowym w procesach technologicznych oraz przy obliczaniu wydajności produkcji. Przy dodawaniu 50 litrów wody do 50 litrów alkoholu etylowego (spirytusu) powstaje nie 100, lecz 96,3 litrów roztworu.

Ciekawostka

Dmitrij Iwanowicz Mendelejew w 1865 r. obronił rozprawę doktorską „O połączeniu spirytusu z wodą”. Rok później Mendelejew uratował kierownika jednej z wytwórni napojów alkoholowych w Rosji, którego oskarżono o kradzież alkoholu. Wyjaśnił przed sądem zjawisko kontrakcji, które polega na zmniejszeniu objętości po zmieszaniu alkoholu z wodą. Sąd uznał ekspertyzę uczonego i uwolnił oskarżonego od kary więzienia.

Mieszanina etanolu z wodą o zawartości 95,6% etanolu jest popularnie nazywana spirytusem.

Właściwości fizyczne metanolu i etanolu
Właściwość fizyczna	Metanol	Etanol
stan skupienia	ciecz	ciecz
barwa	bezbarwna	bezbarwna
rozpuszczalność w wodzie	bez ograniczeń	bez ograniczeń
temperatura wrzenia	64,7°C	78,3°C
gęstość	0,792 g/cmIndeks górny 3	0,789 g/cmIndeks górny 3

icKWwRfaxU_d5e278

2. Właściwości chemiczne metanolu i etanolu

Badając metanol i etanol, odpowiemy na pytania: Jakie właściwości chemiczne mają alkohole? Czy występuje podobieństwo w ich zachowaniu się podczas reakcji chemicznych? Czy obecność grupy funkcyjnej $–OH$ w cząsteczkach alkoholi wpływa na odczyn ich wodnych roztworów?

R1dCMpQJ2OBXb1

Piktogramy określające rodzaj zagrożenia — Źródło: Krzysztof Jaworski, Torsten Henning (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY 3.0.

Zapach

Zarówno metanol, jak i etanol charakteryzują się ostrym, drażniącym zapachem. Badanie tych alkoholi wyłącznie za pomocą węchu może doprowadzić do pomyłki.

Odczyn alkoholi

Czy roztwory wodne alkoholi ulegają dysocjacji elektrolitycznej? Czy odczyn wodnych roztworów alkoholi jest taki sam jak odczyn zasad? Do badania odczynu wodnych roztworów alkoholi można zastosować znane wskaźniki: sok z czerwonej kapusty, roztwór fenoloftaleiny, papierek uniwersalny.

Badanie odczynu wodnego roztworu alkoholu etylowego

Doświadczenie 2

Problem badawczy

Jaki odczyn ma wodny roztwór etanolu?

Hipoteza

Alkohole zawierają w swych cząsteczkach grupę $–OH$ , więc wodny roztwór etanolu będzie wykazywał odczyn zasadowy.

Co będzie potrzebne

trzy probówki,
wodny roztwór alkoholu etylowego (spirytusspirytusspirytus),
sok z czerwonej kapusty,
roztwór fenoloftaleiny,
uniwersalny papierek wskaźnikowy.

Instrukcja

Do trzech probówek wlej po ok. 3 cmIndeks górny 3 alkoholu.
Zbadaj zapach i określ rozpuszczalność alkoholu w wodzie.
Do jednej probówki wlej kilka kropli wywaru z czerwonej kapusty, a do drugiej – kroplę fenoloftaleiny. W trzeciej probówce zanurz uniwersalny papierek wskaźnikowy.
Odpowiedz, co zaobserwowałeś.
R6RFO5vFeqdZB1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Podsumowanie

Wskaźniki dodane do roztworów etanolu nie zmieniły zabarwienia. Odczyn wodnych roztworów alkoholi jest obojętny. Oznacza to, że w roztworze wodnym nie ma nadmiaru jonów $H^{+}$ ani jonów ${OH}^{-}$ . A zatem alkohole nie ulegają dysocjacji jonowej.

Badanie palności etanolu

Etanol jest substancją łatwopalną. Przy nieograniczonym dostępie tlenu zachodzi reakcja całkowitego spalania etanolu.

R13xo3cSPt0pb1

Badanie palności etanolu — Źródło: Mike Seyfang (https://www.flickr.com), licencja: CC BY 2.0.

Podczas zbliżania łuczywa pary alkoholu zapalają się. Alkohol pali się niebieskawym płomieniem.
Produktami całkowitego spalania etanolu są tlenek węgla(IV) i woda:

C_{2} H_{5} OH + 3 O_{2} → 2C O_{2} + 3 H_{2} O

R2AIu2cv5Z67J1

Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

icKWwRfaxU_d5e421

Spalanie całkowite metanolu

Produktami całkowitego spalania metanolu są tlenek węgla(IV) i woda:

2C H_{3} OH + 3 O_{2} → 2C O_{2} + 4 H_{2} O

R1Qy3T7BlmDXx1

Spalanie niecałkowite alkoholi

Spalanie niecałkowite zachodzi w warunkach ograniczonego dopływu tlenu.

C_{2} H_{5} OH + 2 O_{2} → 2CO + 3 H_{2} O

C H_{3} OH + O_{2} → CO + 2 H_{2} O

C_{2} H_{5} OH + O_{2} → 2C + 3 H_{2} O

2C H_{3} OH + O_{2} → 2C + 4 H_{2} O

Ciekawostka

Alkohol etylowy ma silne właściwości odurzające. Większe dawki powodują utratę świadomości. Alkoholu etylowego nie można stosować jako narkozy, ponieważ całkowite znieczulenie wymagałoby podania pacjentowi dawki zbliżonej do śmiertelnej.

icKWwRfaxU_d5e491

Podsumowanie

Metanol i etanol mają wiele wspólnych właściwości fizycznych i dlatego trudno je rozróżnić.
Metanol jest trucizną.
Alkohole dobrze rozpuszczają się w wodzie.
Odczyn wodnych roztworów alkoholi jest obojętny.
Metanol i etanol to substancje palne. Ulegają reakcjom spalania całkowitego i niecałkowitego.

Praca domowa

Polecenie 1.1

Napisz równanie reakcji spalania alkoholu butylowego, jeżeli produktem reakcji jest gaz powodujący mętnienie wody wapiennej.

Polecenie 1.2

Jaką wartość pH ma wodny roztwór alkoholu metylowego?

Polecenie 1.3

W dwóch naczyniach ogrzewano jednoczenie metanol i etanol. Który alkohol zaczął wrzeć jako pierwszy?

Polecenie 1.4

Na postawie piktogramów, którymi oznacza się propanol, określ rodzaje zagrożenia dla zdrowia.

icKWwRfaxU_d5e566

Słowniczek

denaturat

(spirytus skażony) – alkohol etylowy z dodatkiem substancji o przykrym zapachu i smaku, nienadający się do spożycia; zabarwiony na fioletowo lub czerwono; nie wolno spożywać denaturatu ani innego rodzaju skażonego alkoholu

kontrakcja objętości

zjawisko fizyczne, które polega na zmianie objętości roztworu podczas mieszania jego składników

spirytus

wodny roztwór alkoholu etylowego o stężeniu około 96%

spirytus drzewny

zwyczajowa nazwa otrzymywanego w wyniku suchej destylacji drewna roztworu alkoholu metylowego

icKWwRfaxU_d5e657

Zadania

Ćwiczenie 1

RkoWFyXFqNpxt1

Wskaż zapis przedstawiający wzór tlenku – jednego z produktów całkowitego spalania etanolu.

${CO}_{2}$
${CO}_{3}$
$C$
$CO$
$C_{2} O$