Hvad er forbindelsen mellem ethanol og svovlsyre?
Forbindelsen mellem ethanol og svovlsyre involverer mindst tre mulige reaktionsveje. De er esterificering - involverer enten et eller to molekyler af ethanol eller alkohol - og dehydrering, der igen involverer enten en eller to alkoholmolekyler. Hvis dehydrering kun involverer et molekyle hver af ethanol og svovlsyre, er produktet en gas, vigtig i naturen og nyttigt i laboratoriet og i industrien. Når to molekyler af alkohol er forenet ved dehydrering, er en væske af historisk medicinsk betydning resultatet. Begge esterificeringsprodukter er af begrænset anvendelse.
Svovlsyre er ikke kun en meget stærk syre, men det er også et enestående dehydreringsmiddel. Det er en så stærk syre, den kan ionisere sig selv, selv uden vand, mens den som dehydrator kan "rippe" brint- og iltatomer ud af molekyler for at tilfredsstille dets "tørst". Denne sidstnævnte egenskab demonstreres gennem det enkle gymnasiumseksperiment, hvor et par korn af bord SUGar, C 12 H 22 O 11 , kombineres med nogle dråber koncentreret svovlsyre i et reagensglas eller bægerglas. På få sekunder bliver reaktanterne sorte og koger voldsomt. Den sorte farve skyldes de nu elementære 12 carbonatomer fra hvert sukkermolekyle, hvorimod de 22 brint og 11 iltatomer, der blev fjernet, er blevet omdannet til 11 molekyler vand.
Ethanol, også kaldet ethylalkohol eller kornalkohol, ligner meget vand. Dens struktur er CH 3 CH 2 OH. Grundlæggende er ethanol simpelthen vand, med et af dets hydrogenatomer erstattet af et kulstofbaseret håndtag, den relativt inert CH 3 CH 2 -. En anden måde at se på ethanol er som en meget svag base, der ligner - i det mindste overfladisk - natriumhydroxid, NaOH. Selvom ethanol normalt er for svag en base til ionisering, skal den under visse betingelser væreD være i stand til at fremstille saltlignende strukturer.
natriumhydroxid kan producere en af to salte med svovlsyre, hvoraf den ene er natriumhydrogensulfat (NAHSO 4 ), afledt af et molekyle af base og en af syre. Selvom det er et salt, er det også en syre, da det stadig bevarer et hydrogenatom i dets struktur. Hvis dette syre-salt reageres med et andet molekyle af NaOH, resulterer et neutralt salt-natriumsulfat (NA 2 så 4 ). Tilsvarende, hvis ethanol og svovlsyre er kombineret under milde og kontrollerede forhold, resultater, ethylhydrogensulfat resulterer via reaktionsvejen ch 3 CH 2 OH+h 2 så 4 → CH 3 CH 2 OSO 3 h, weees, hvis denne syre-, hvis denne sure, hvis denne sure-, hvis denne sure- som følge af kombinationen af ethanol og svovlsyre reageres yderligere med et andet molekyle af ethanol, diethylsulfat - kaldet mere enkelt, ethylsulfat - resultater. Interessant nok, selvom det er af LimiteD Brug, retsmedicinske forskere anvender ethylsulfat til at detektere alkohol i blodet og urinen, dage efter, at det er blevet konsumeret.
Under mere strenge forhold erstattes esterificering af dehydrering. Enkelt molekyle dehydrering følger ligningen ch 3 CH 2 OH → CH 2 = CH 2 +HOH. Det gasformige produkt er ethylen, et plantehormon forbundet med modning af frugter og andre processer. Hvis to molekyler af ethanol er dehydreret snarere end en, er reaktionen 2 CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 +HOH. Denne reaktion resulterer i et historisk signifikant slutprodukt: den bedøvelsesvæske, ethylether.
Forbindelsen mellem ethanol og svovlsyre er således mindst fire gange. Resultaterne af deres kombination inkluderer to esterificeringsprodukter og to dehydreringsprodukter, afhængigt af betingelserne, under hvilke reaktionen udføres. Udover blid reaktionBetingelser, produktet af esterificering afhænger af, hvor meget af hver reaktanter der er til enhver tid under reaktionen. Dehydrering afhænger også af den relative population af ethanol og svovlsyre til enhver tid under reaktion.