Тема строения и свойств одноатомных спиртов регулярно встречается в заданиях ЕГЭ по химии. Разберём классификацию спиртов, закономерности их химических реакций и основные лабораторные и промышленные способы получения. После статьи ты будешь понимать логику химических процессов и сможешь уверенно выполнять экзаменационные задания.

Где тема встречается на ЕГЭ

В заданиях 10–12 нужно соотнести формулу с классом соединения, выбрать вещества с определённым видом изомерии или указать реагенты, с которыми взаимодействует спирт. В заданиях 15–16 требуется проследить цепочку превращений, восстановив недостающие вещества. В сложных задачах 32 и 33 знание химических свойств одноатомных спиртов нужно для расшифровки структуры органической молекулы и составления уравнений реакций.

Строение, изомерия и свойства

Атомы углерода в углеводородном радикале насыщенных спиртов находятся в состоянии $s p^{3}$ -гибридизации.[i]

Полярность гидроксильной группы определяет основные физические и химические свойства веществ этого класса.

Номенклатура

Чтобы получить название спирта по ИЮПАК, нужно к названию алкана с тем же количеством атомов углерода добавить суффикс «-ол», а после суффикса через дефис поставить цифру, указывающую положение гидроксильной группы.[i]

Пример: $C H_{3} - C H (O H) - C H_{3}$ — пропанол-2.

Иногда спирты называют в соответствии с названием углеводородного радикала, к которому присоединена гидроксильная группа.

Пример: $C H_{3} - C H (O H) - C H_{3}$ — изопропиловый спирт.

Радикал $(C H_{3})_{2} - C H -$ — изопропил.

Первичные, вторичные и третичные спирты

Реакционная способность спиртов во многом зависит от того, при каком атоме углерода находится гидроксильная группа.[i]

Таблица 1. Классификация одноатомных спиртов

Вид спирта	Особенность строения	Пример
Первичный	Группа $- O H$ связана с первичным атомом углерода	Пропанол-1: $C H_{3} - C H_{2} - C H_{2} - O H$
Вторичный	Группа $- O H$ связана со вторичным атомом углерода	Пропанол-2: $C H_{3} - C H (O H) - C H_{3}$
Третичный	Группа $- O H$ связана с третичным атомом углерода	2-метилпропанол-2: $(C H_{3})_{3} C - O H$

Чем больше углеводородных радикалов окружает атом углерода с гидроксильной группой, тем сильнее они подают электронную плотность на кислород. Это уменьшает полярность связи $O - H$ и снижает кислотные свойства.[i]

Ряд по силе кислот выглядит так: вода > первичные спирты > вторичные спирты > третичные спирты.

Виды изомерии и физические свойства

Для одноатомных спиртов характерна изомерия углеродного скелета и изомерия положения функциональной группы. Существует и межклассовая изомерия: спирты изомерны простым эфирам. Например, этиловому спирту $C_{2} H_{5} O H$ изомерен диметиловый эфир $C H_{3} - O - C H_{3}$ .
Спирты имеют аномально высокие температуры кипения по сравнению с алканами аналогичной молярной массы. Это происходит из-за образования водородных связей между атомом водорода одной молекулы и атомом кислорода другой. Низшие спирты (от метанола до пропанола) неограниченно смешиваются с водой, это жидкости с характерным запахом. Высшие спирты — твёрдые вещества без запаха, они не растворяются в воде.[i]

Подготовка к экзаменам в 100балльном репетиторе

Химические свойства одноатомных спиртов

Свойства спиртов делятся на реакции разрыва связи $O - H$ (проявление слабых кислотных свойств) и реакции разрыва связи $C - O$ (замещение гидроксильной группы или отщепление воды).

Реакции замещения водорода в гидроксильной группе

Спирты проявляют крайне слабые кислотные свойства, поэтому взаимодействуют только с активными щелочными и щёлочноземельными металлами. В результате выделяется водород и образуются соли — алкоголяты.[i]

Взаимодействие метанола с натрием:

2 C H_{3} O H + 2 N a \to 2 C H_{3} O N a + H_{2}

— метилат натрия

Взаимодействие этанола с калием:

2 C_{2} H_{5} O H + 2 K \to 2 C_{2} H_{5} O K + H_{2}

— этилат калия

Взаимодействие пропанола-2 с натрием:

2 C H_{3} C H (O H) C H_{3} + 2 N a \to 2 C H_{3} C H (O N a) C H_{3} + H_{2}

— изопропилат натрия

Реакции замещения гидроксильной группы

Замещение гидроксильной группы протекает по механизму нуклеофильного замещения в присутствии кислот.[i]

С галогенводородами

Реакция протекает с газообразными галогенводородами.

Метанол и хлороводород:

C H_{3} O H + H C l \to C H_{3} C l + H_{2} O

Этанол и бромоводород:

C_{2} H_{5} O H + H B r \to C_{2} H_{5} B r + H_{2} O

Замещение на галоген с использованием хлоридов фосфора и тионилхлорида

С пентахлоридом фосфора:

C_{2} H_{5} O H + P C l_{5} \to C_{2} H_{5} C l + P O C l_{3} + H C l

С хлористым тионилом:

C_{2} H_{5} O H + S O C l_{2} \to C_{2} H_{5} C l + S O_{2} + H C l

Этерификация

Реакции этерификации с карбоновыми и неорганическими кислотами приводят к образованию сложных эфиров.[i]

Реакция протекает обратимо, в качестве катализатора используется кислота (как правило, серная). Вода отщепляется за счёт гидроксильной группы кислоты и водорода от спирта.

С уксусной кислотой образуется этилацетат:

C H_{3} C O O H + C_{2} H_{5} O H ⇄ C H_{3} C O O C_{2} H_{5} + H_{2} O

С азотной кислотой:

C_{2} H_{5} O H + H N O_{3} ⇄ C_{2} H_{5} O N O_{2} + H_{2} O

Реакции отщепления (элиминирования)

Внутримолекулярная дегидратация

Протекает при сильном нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты.

Дегидратация этанола:

C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4} (конц.), t > 140 ° C}{\to} C H_{2} = C H_{2} + H_{2} O

Дегидратация бутанола-2 строго подчиняется правилу Зайцева. Водород отщепляется от наименее гидрированного атома углерода:

C H_{3} - C H (O H) - C H_{2} - C H_{3} \overset{H_{2} S O_{4} (конц.), t > 140 ° C}{\to} C H_{3} - C H = C H - C H_{3} + H_{2} O

Межмолекулярная дегидратация

Протекает при более низкой температуре.

Межмолекулярная дегидратация метанола:

2 C H_{3} O H \overset{H_{2} S O_{4} (конц.), t < 140 ° C}{\to} C H_{3} - O - C H_{3} + H_{2} O

Реакции дегидрирования

Протекают при пропускании паров спирта над нагретым медным катализатором. Образуются карбонильные соединения.

Дегидрирование первичного спирта (этанола) даёт альдегид:

C_{2} H_{5} O H \overset{C u, t}{\to} C H_{3} C H O + H_{2}

Дегидрирование вторичного спирта (пропанола-2) даёт кетон:

C H_{3} C H (O H) C H_{3} \overset{C u, t}{\to} C H_{3} C O C H_{3} + H_{2}

Реакция Лебедева

Используется в промышленности для получения бутадиена-1,3. Это одновременное дегидрирование и дегидратация:

2 C_{2} H_{5} O H \overset{A l_{2} O_{3}, Z n O, 425 ° C}{\to} C H_{2} = C H - C H = C H_{2} + 2 H_{2} O + H_{2}

Реакции окисления спиртов

Окисление спиртов оксидом меди(II)

Аналогично дегидрированию, но вместо молекулярного водорода образуется вода. Чёрный окид восстанавливается до металлической меди оранжево-красного цвета:

Окисление этанола до уксусного альдегида:

C_{2} H_{5} O H + C u O \overset{t}{\to} C H_{3} - C H O + C u + H_{2} O

Окисление сильными окислителями (перманганат или дихромат калия в кислой среде)

Первичные спирты окисляются до карбоновых кислот, а вторичные — до кетонов. Метанол окисляется полностью до углекислого газа.[i]

Окисление этанола перманганатом калия в кислой среде:

5 C_{2} H_{5} O H + 4 K M n O_{4} + 6 H_{2} S O_{4} \to 5 C H_{3} C O O H + 4 M n S O_{4} + 2 K_{2} S O_{4} + 11 H_{2} O

Особый случай (жёсткое окисление метанола):

5 C H_{3} O H + 6 K M n O_{4} + 9 H_{2} S O_{4} \to 5 C O_{2} + 6 M n S O_{4} + 3 K_{2} S O_{4} + 19 H_{2} O

Окисление первичных спиртов дихроматом калия можно провести до образования соответствующего альдегида:

3 C_{2} H_{5} O H + K_{2} C r_{2} O_{7} + 4 H_{2} S O_{4} \to 3 C H_{3} C H O + C r_{2} (S O_{4})_{3} + K_{2} S O_{4} + 7 H_{2} O

Таблица 2. Продукты окисления спиртов

Класс спирта	Мягкое окисление ( $C u O$ )	Жёсткое окисление ( $K M n O_{4}, H^{+}$ )
Первичные	Альдегиды	Карбоновые кислоты
Вторичные	Кетоны	Кетоны
Третичные	Не окисляются	Не окисляются

Реакции получения спиртов

Гидратация алкенов

Протекает по правилу Марковникова в присутствии минеральных кислот при нагревании.

Получение пропанола-2 из пропилена:

C H_{3} - C H = C H_{2} + H_{2} O \overset{H^{+}, t}{\to} C H_{3} C H (O H) C H_{3}

Гидролиз галогеналканов водным раствором щёлочи

Получение этанола из хлорэтана:

C H_{3} C H_{2} C l + N a O H (водный раствор) \overset{t}{\to} C H_{3} C H_{2} O H + N a C l

Восстановление карбонильных соединений водородом

Восстановление альдегида (этаналя) приводит к первичному спирту:

C H_{3} C H O + H_{2} \overset{N i, t}{\to} C H_{3} C H_{2} O H

Восстановление кетона (ацетона) приводит ко вторичному спирту:

C H_{3} C O C H_{3} + H_{2} \overset{N i, t}{\to} C H_{3} C H (O H) C H_{3}

Щелочной гидролиз сложных эфиров (необратимая реакция)

C H_{3} C O O C_{2} H_{5} + N a O H \overset{t}{\to} C H_{3} C O O N a + C_{2} H_{5} O H

Альтернативные способы

Этанол можно получить при ферментативном спиртовом брожении глюкозы. Метанол — синтезом из синтез-газа (смеси оксида углерода(II) и водорода).

Качественные реакции на спирты

Качественные реакции помогают распознать спирты среди других органических веществ в заданиях на идентификацию.

Взаимодействие с оксидом меди(II). При пропускании паров спирта над нагретым чёрным порошком образуется металлическая медь оранжево-красного цвета и ощущается резкий запах альдегида.
Взаимодействие с металлическим натрием. При внесении кусочка натрия в спирт начинается активное выделение бесцветного газа — водорода.
Изменение окраски сильных окислителей. При добавлении к спирту оранжевого подкисленного раствора дихромата калия при нагревании раствор меняет цвет на изумрудно-зелёный. А при добавлении к спирту фиолетового раствора перманганата происходит обесцвечивание.

Обобщающая схема свойств и получения

Таблица 3. Обобщающая схема химических реакций спиртов

Класс реагента / процесс	Реагенты	Краткий результат
Активные металлы	$Na, K, Li, Ca$	Алкоголят + $H_{2} ↑$
Галогенирование	$H C l, P C l_{5}, S O C l_{2}$	Галогеналкан + вода
Этерификация	Карбоновые кислоты, $H N O_{3}$	Сложный эфир + вода
Внутримолекулярная дегидратация	$H_{2} S O_{4}$ , температура выше 140 °C	Алкен + вода
Межмолекулярная дегидратация	$H_{2} S O_{4}$ , температура ниже 140 °C	Простой эфир + вода
Мягкое окисление	$C u O$ , нагревание	Альдегид или кетон
Жёсткое окисление	$K M n O_{4}, H^{+}$	Карбоновая кислота или кетон

Разбор заданий

Рассмотрим алгоритмы решения на примерах типичных заданий ЕГЭ.

Пример № 1

Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются изомерами н-пропилового спирта.
Пропанол-2.
Метилэтиловый эфир.
Бутанол-1.
Пропионовый альдегид.
Пропилацетат.
[i]

Напишем формулу н-пропилового спирта (пропанола-1). Формула: $C H_{3} - C H_{2} - C H_{2} - O H$ . Молекулярная формула — $C_{3} H_{8} O$ .
Вспомним виды изомерии для одноатомных спиртов. Возможна изомерия положения функциональной группы и межклассовая изомерия с простыми эфирами.
Проанализируем пропанол-2. Формула: $C H_{3} - C H (O H) - C H_{3}$ , молекулярная формула — $C_{3} H_{8} O$ . Совпадает. Это изомер положения функциональной группы.
Проанализируем метилэтиловый эфир. Формула: $C H_{3} - O - C_{2} H_{5}$ , молекулярная формула — $C_{3} H_{8} O$ . Совпадает. Это межклассовый изомер.
Остальные вещества имеют либо другой углеродный скелет (бутанол-1), либо другой класс и другое число атомов водорода (пропионовый альдегид имеет формулу $C_{3} H_{6} O$ ).

Ответ: 12.

Пример № 2

Из предложенного перечня выберите все вещества, при взаимодействии с которыми бутанол-1 образует сложный эфир.
Пропанол.
Муравьиная кислота.
Соляная кислота.
Уксусная кислота.
Метаналь.
[i]

Сложные эфиры образуются в реакции этерификации: это взаимодействие спирта с карбоновыми или неорганическими кислородсодержащими кислотами. Соляная кислота не реагирует со спиртами (реагирует газообразный хлороводород), пропанол с бутанолом даст простой эфир, а метаналь вообще не вступит в реакцию конденсации со спиртом.
Проверим муравьиную кислоту. У неё есть карбоксильная группа $- C O O H$ . Реакция этерификации: $H C O O H + C_{4} H_{9} O H ⇄ H C O O C_{4} H_{9} + H_{2} O$ . Образуется бутилформиат. Подходит.
Проверим уксусную кислоту. Формула $C H_{3} C O O H$ . Реакция: $C H_{3} C O O H + C_{4} H_{9} O H ⇄ C H_{3} C O O C_{4} H_{9} + H_{2} O$ . Образуется бутилацетат. Подходит.

Ответ: 24.

Пример № 3

Задана следующая схема превращений веществ:
$C H_{3} C H_{2} C l \overset{X}{\to} C H_{3} C H_{2} O H \overset{Y}{\to} C H_{3} C H O$
Выберите вещества $X$ и $Y$ из списка реагентов:
$H_{2}$ .
$N a O H$ (водный раствор).
$C u O$ .
$N a O H$ (спиртовой раствор).
$K M n O_{4} (H^{+})$ .
[i]

Реакция 1: из хлорэтана нужно получить этанол. Замещение галогена на гидроксильную группу происходит при нагревании с водным раствором щёлочи. Выбираем $N a O H$ (водный раствор). Если взять спиртовой раствор, получится алкен (этилен). Значит, $X$ — это $N a O H$ (водный раствор).
Реакция 2: из этанола мы получаем этаналь. Это реакция мягкого окисления первичного спирта. Для такого процесса используют оксид меди(II) при нагревании. Выбираем $C u O$ . Если взять $K M n O_{4} (H^{+})$ , спирт жёстко окислится сразу до уксусной кислоты. Значит, $Y$ — это $C u O$ .

Ответ: $X$ — 2, $Y$ — 3.

Типичные ошибки на экзамене

Ознакомься со списком типичных ловушек, чтобы не терять баллы при решении вариантов.

Путаница в условиях щелочного гидролиза галогеналканов

Частая ошибка — использовать спиртовой раствор щёлочи для получения спирта. Нужно запомнить правило: при воздействии на галогеналкан водным раствором щёлочи получается спирт. Если подействовать спиртовым раствором щёлочи, отщепляется галогеноводород и образуется двойная связь (алкен).

Пример:

$C H_{3} C H_{2} C l + N a O H (водный раствор) \to C H_{3} C H_{2} O H + N a C l$ .

$C H_{3} C H_{2} C l + N a O H (спиртовой раствор) \to C H_{2} = C H_{2} + N a C l + H_{2} O$ .

Окисление третичных спиртов

Часто правило окисления ошибочно применяют ко всем структурным изомерам. Первичные спирты действительно переходят в кислоты, а вторичные — в кетоны. Но третичным спиртам нечего отщеплять у центрального атома углерода, так как там нет водорода. Они устойчивы к окислителям вроде перманганата или оксида меди. Реакция трет-бутанола и подкисленного раствора перманганата калия не пойдёт.

Ожидание реакции между спиртом и щелочами

Наличие $O H$ -группы может натолкнуть на мысль, что перед нами полноценная кислота, способная к реакции нейтрализации со щелочами. Кислотные свойства одноатомных спиртов настолько слабы, что они уступают даже воде. Равновесие сдвинуто влево, реакция практически не протекает. Спирты реагируют с чистыми активными металлами, а не со щелочами. Смешивание этанола и гидроксида натрия не даст химической реакции.

Заключение

После изучения этого материала можно уверенно решать задачи по органической химии на экзамене. Теперь ты умеешь:

различать первичные, вторичные и третичные спирты;
применять правила Марковникова и Зайцева для реакций получения спиртов и элиминирования;
предсказывать продукты мягкого и жёсткого окисления;
составлять уравнения реакций для органических цепочек.

Чтобы закрепить тему, советуем решить 5–8 разнотипных задач из «100балльного банка» (номера 10–16, 32) и обратить особое внимание на условия протекания реакций дегидратации.

Одноатомные спирты: свойства, получение и решение задач ЕГЭ

Где тема встречается на ЕГЭ

Строение, изомерия и свойства

Номенклатура

Первичные, вторичные и третичные спирты

Виды изомерии и физические свойства

Химические свойства одноатомных спиртов

Реакции замещения водорода в гидроксильной группе

Реакции замещения гидроксильной группы

С галогенводородами

Замещение на галоген с использованием хлоридов фосфора и тионилхлорида

Этерификация

Реакции отщепления (элиминирования)

Внутримолекулярная дегидратация

Межмолекулярная дегидратация

Реакции дегидрирования

Реакция Лебедева

Реакции окисления спиртов

Окисление спиртов оксидом меди(II)

Окисление сильными окислителями (перманганат или дихромат калия в кислой среде)

Реакции получения спиртов

Гидратация алкенов

Гидролиз галогеналканов водным раствором щёлочи

Восстановление карбонильных соединений водородом

Щелочной гидролиз сложных эфиров (необратимая реакция)

Альтернативные способы

Качественные реакции на спирты

Обобщающая схема свойств и получения

Разбор заданий

Пример № 1

Пример № 2

Пример № 3

Типичные ошибки на экзамене

Заключение

Алкины: свойства, способы получения и разбор задач ЕГЭ

Окислительно-восстановительные реакции с участием углеводородов в ЕГЭ по химии

Фенол: химические свойства, получение и типичные задачи ЕГЭ

Углерод и кремний: химические свойства, соединения и пошаговые примеры с решениями для ЕГЭ

Альдегиды и кетоны: свойства, способы получения и разбор заданий из ЕГЭ по химии

Углеводы: строение, свойства и разбор задач ЕГЭ

Где тема встречается на ЕГЭ

Строение, изомерия и свойства

Номенклатура

Первичные, вторичные и третичные спирты

Виды изомерии и физические свойства

Химические свойства одноатомных спиртов

Реакции замещения водорода в гидроксильной группе

Реакции замещения гидроксильной группы

С галогенводородами

Замещение на галоген с использованием хлоридов фосфора и тионилхлорида

Этерификация

Реакции отщепления (элиминирования)

Внутримолекулярная дегидратация

Межмолекулярная дегидратация

Реакции дегидрирования

Реакция Лебедева

Реакции окисления спиртов

Окисление спиртов оксидом меди(II)

Окисление сильными окислителями (перманганат или дихромат калия в кислой среде)

Реакции получения спиртов

Гидратация алкенов

Гидролиз галогеналканов водным раствором щёлочи

Восстановление карбонильных соединений водородом

Щелочной гидролиз сложных эфиров (необратимая реакция)

Альтернативные способы

Качественные реакции на спирты

Обобщающая схема свойств и получения

Разбор заданий

Пример № 1

Пример № 2

Пример № 3

Типичные ошибки на экзамене

Заключение

Похожие статьи

Алкины: свойства, способы получения и разбор задач ЕГЭ

Окислительно-восстановительные реакции с участием углеводородов в ЕГЭ по химии

Фенол: химические свойства, получение и типичные задачи ЕГЭ

Углерод и кремний: химические свойства, соединения и пошаговые примеры с решениями для ЕГЭ

Альдегиды и кетоны: свойства, способы получения и разбор заданий из ЕГЭ по химии

Углеводы: строение, свойства и разбор задач ЕГЭ

С нами ты получишь высокие баллы на ЕГЭ и ОГЭ

Мы знаем, как забрать максимум на экзамене

Сложно готовиться самостоятельно? Мы поможем!

Химфак с Катей Строгановой | ЕГЭ-2027

Сложно готовиться самостоятельно?
Мы поможем!