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
«