Свойства метанола и его водных растворов
Метиловый спирт, метанол СНзОН является простейшим представителем предельных одноатомных спиртов. В свободном состоянии в природе встречается редко и в очень небольших количествах (например, в эфирных маслах). Его производные, наоборот, содержатся во многих растительных маслах (сложные эфиры), природных красителях, алкалоидах (простые эфиры) и т. д. При обычных условиях это бесцветная, легколетучая, горючая жидкость,. иногда с запахом, напоминающим запах этилового спирта. На организм человека метанол действует опьяняющим образом и является сильным ядом, вызывающим потерю зрения и, в зависимости от дозы, смерть.
Физические характеристики метанола при нормальных условиях. следующие:
Молекулярный вес ............ 32,04
Плотность, г/см8 ............. 0,8100
Вязкость, мПа-с ............. 0,817
Температура кипения, °С ......... 64,7
Температура плавления, °С ........ —97,68
Теплота парообразования, ккал/моль .... 8,94
Теплота сгорания, ккал/моль
жидкого ............... 173,65
газообразного............. 177,40
Плотность и вязкость метанола уменьшаются при повышении температуры таким образом:
—40 °С —20 °С О °С 20 °С 40 °С 60 °С
Плотность, г/см3 ....... 0,8470 0,8290 0,8100 0,7915 0,7740 0,7555.
Вязкость, мПа.с. ...... 1,750 1,160 0,817 0,597 0,450 0,350
Метанол при стандартных условиях имеет незначительное давление насыщенных паров. При повышении температуры давление насыщенных паров резко увеличивается".' Так, при увеличении температуры с 10 до 60 °С давление насыщенных паров повышается от 54,1 до 629,8 мм рт. ст., а при 100 °С оно составляет 2640 мм рт. ст. углеводородами. Он хорошо поглощает пары воды, двуокись углерода и некоторые другие вещества.
Следует указать на способность метанола хорошо растворять большинство известных газов и паров. Так, растворимость гелия, неона, аргона, кислорода в метаноле при стандартных условиях выше, чем растворимость их в ацетоне, бензоле, этиловом спирте, циклогексане и т. д. Растворимость всех этих газов при разбавлении метанола водой уменьшается Высокой растворимостью газов широко пользуются в промышленной практике, применяя метанол и его растворы в качестве поглотителя для извлечения примесей из технологических газов.
Свойства растворов метанола в смеси с другими веществами значительно отличаются от свойств чистого метилового спирта. Интересно рассмотреть изменение свойств системы метанол—вода. Температура кипения водных растворов метанола закономерно увеличивается при повышении концентрации воды и давления. Температура затвердевания растворов по мере увеличения концентрации метанола понижается: —54 °С при содержании 40% СНзОН и —132°С при 95% СНзОН.
Плотность водных растворов метанола увеличивается при понижении температуры и почти равномерно уменьшается с увеличением концентрации метанола от плотности воды до плотности ''спирта при измеряемой температуре. Зависимость вязкости от концентрации метанола имеет при всех исследованных температурах максимум при содержании СНзОН около 40%. В точке максимума вязкость раствора больше вязкости чистого метанола.
Метанол смешивается во всех отношениях со значительным числом органических соединений. Со многими из них он образует азеотропные смеси — растворы, перегоняющиеся без изменения состава и температуры кипения, т. е. без разделения; К настоящему времени известно свыше 100 веществ, в числе которых имеются и соединения, обычно присутствующие в метаноле-сырце. К этим веществам, например, относятся ацетон, метилацетат, метилэтилкетон, метилпропионат и некоторые другие. Необходимо отметить, что азеотропные смеси с содержанием таких соединений, как ме-тилэтилкетон, метилпропионат, пропилформиат, изобутилформиат и ряд других имеют температуру кипения, близкую к температуре кипения чистого метанола (62—64,6 °С).
Метанол сочетает свойства очень слабого основания и еще более слабой кислоты, что обусловлено наличием алкильной и гидро-ксильной групп. При окислении метанола кислородом в присутствии катализатора образуется формальдегид:
СНзОН + 0,5СО2 ——»- НСНО + Н2О
На этой реакции основан широко применяемый в промышленности метод получения формальдегида, который используют в производстве пластических масс. При действии щелочей металловводород гидроксильной группы метанола замещается с образованием алкоголята
2СНзОН + 2Na ——> 2CH3ONa + 2Н2
который стоек только в отсутствие воды, так как вода омыляет его до метанола и щелочи:
СНэОNa + Н2О ——»- СНзОН + NaOH
С аммиаком метанол образует метиламины:
СНзОН + NH3 ——> CH3NH2 + Н2О
СНзОН + СНзNН2 ——> (CH3)2NH2 + Н2О
CH3OH + (СНз)2NH2 ——> (СН3)3NH2 + Н2О
Эти реакции протекают в паровой фазе в присутствии катализаторов при 370—400 °С и повышенных давлениях..
Дегидратацией на катализаторе при повышенных температурах получают диметиловый эфир:
2СН3ОН ——> (СНз)2О + Н2О
При взаимодействии метанола и минеральных кислот образуются сложные эфиры. .Этот процесс называется этерификацией, и его широко используют в промышленной практике для получения различных метиловых эфиров — метилхлоридов, метилбромидов, метилнитратов, метилсульфатов и др.:
СНзОН + H2SO4 ——>- СНзSОзОН + Н2О
Органические кислоты также реагируют с метанолом с образованием сложных эфиров:
СНзОН + СНзСООН ——> СНзСООСНз + Н2О
При подготовке данной работы были использованы материалы с сайта http://www.studentu.ru