Alkohol

Halaman ini merangkumi standard kandungan 10.6 bab Sebatian Karbon Tingkatan 5: alkohol. Selepas hidrokarbon (alkana dan alkena), alkohol ialah keluarga pertama yang kumpulan berfungsinya mengandungi oksigen, dan tindak balas etanol muncul berulang kali dalam peperiksaan. Pelajari kumpulan berfungsi, cara etanol dihasilkan, dan empat tindak balas utamanya, maka standard ini menjadi sangat mudah dijangka.

Apakah alkohol?

Alkohol ialah siri homolog yang kumpulan berfungsinya ialah kumpulan hidroksil, –OH. Formula amnya ialah CₙH₂ₙ₊₁OH. Kerana setiap ahli mempunyai kumpulan –OH yang sama, seluruh keluarga berkongsi sifat kimia yang serupa, manakala sifat fizik berubah secara beransur-ansur menuruni siri.

Ahli-ahlinya. metanol (CH₃OH), etanol (C₂H₅OH), propanol (C₃H₇OH) dan butanol (C₄H₉OH). Dua yang pertama ialah yang mesti anda tahu secara terperinci; etanol yang paling banyak diperiksa.

Nama	Formula molekul
Metanol	CH₃OH
Etanol	C₂H₅OH
Propanol	C₃H₇OH
Butanol	C₄H₉OH

Alkohol ialah cecair pada suhu bilik (bagi ahli pertama), bercampur dengan baik dengan air kerana kumpulan –OH membentuk ikatan hidrogen dengan air, dan takat didihnya naik menuruni siri apabila molekul menjadi lebih besar.

Menghasilkan etanol

Terdapat dua laluan yang mesti anda tahu:

• Penapaian. Glukosa daripada bahan berkanji atau bergula diuraikan oleh enzim dalam yis, dalam ketiadaan udara, pada kira-kira 37 °C, memberikan etanol dan karbon dioksida: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂. Ini proses berkelompok yang perlahan dan boleh diperbaharui.
• Penghidratan etena. Etena daripada peretakan petroleum ditindakbalaskan dengan stim menggunakan mangkin asid fosforik: C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH. Ini proses perindustrian yang pantas dan berterusan.

Tindak balas etanol

Terdapat empat tindak balas etanol yang anda patut boleh tulis dan terangkan.

• Pembakaran. Etanol terbakar lengkap dalam udara yang banyak memberikan karbon dioksida dan air, membebaskan haba: C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O. Inilah sebab etanol digunakan sebagai bahan api.
• Pengoksidaan kepada asid karboksilik. Memanaskan etanol dengan agen pengoksidaan, kalium dikromat(VI) berasid (jingga) atau kalium manganat(VII) berasid (ungu), mengoksidakannya kepada asid etanoik. Dikromat bertukar dari jingga kepada hijau; manganat dinyahwarnakan daripada ungu.
• Penyahhidratan kepada alkena. Mengalirkan wap etanol atas aluminium oksida panas, atau memanaskannya dengan asid sulfurik pekat berlebihan, menyingkirkan air dan membentuk etena: C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O. Penyahhidratan ialah songsangan penghidratan.
• Pengesteran. Etanol bertindak balas dengan asid karboksilik (dengan mangkin asid sulfurik pekat) untuk membentuk ester berbau manis, dibincangkan sepenuhnya dalam standard ester.

Kegunaan alkohol

Etanol digunakan sebagai pelarut (dalam dakwat, minyak wangi dan ubat), sebagai bahan api dan bahan tambah bahan api, sebagai antiseptik, dan dalam minuman beralkohol. Metanol ialah pelarut dan bahan mentah perindustrian. Anda patut boleh mengaitkan setiap kegunaan dengan sifat, contohnya, etanol ialah pelarut yang baik kerana ia melarutkan bahan larut air dan banyak bahan tak berkutub.

Contoh penyelesaian

Soalan. Glukosa, C₆H₁₂O₆, mengalami penapaian lengkap. Hitung jisim etanol yang dihasilkan daripada 90 g glukosa. [Jisim atom relatif: H = 1, C = 12, O = 16]

Langkah 1, Tulis persamaan seimbang.

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Langkah 2, Cari jisim molar. Glukosa: (6 × 12) + (12 × 1) + (6 × 16) = 72 + 12 + 96 = 180 g mol⁻¹. Etanol: (2 × 12) + (6 × 1) + 16 = 24 + 6 + 16 = 46 g mol⁻¹.

Langkah 3, Cari bilangan mol glukosa.

mol = jisim ÷ jisim molar = 90 g ÷ 180 g mol⁻¹ = 0.5 mol

Langkah 4, Guna nisbah mol. Daripada persamaan, 1 mol glukosa → 2 mol etanol, jadi 0.5 mol glukosa → 1.0 mol etanol.

Langkah 5, Cari jisim etanol.

jisim = mol × jisim molar = 1.0 mol × 46 g mol⁻¹ = 46 g

Jawapan. 90 g glukosa menghasilkan 46 g etanol.

Soalan latihan

Soalan. Etanol dipanaskan dengan larutan kalium dikromat(VI) berasid. Nyatakan perubahan warna yang anda perhatikan dan namakan hasil organik yang terbentuk.

Jawapan. Kalium dikromat(VI) berasid yang jingga bertukar menjadi hijau. Etanol dioksidakan kepada asid etanoik (satu asid karboksilik), CH₃COOH. Perubahan warna daripada jingga kepada hijau ialah pemerhatian yang menunjukkan pengoksidaan telah berlaku.

Petua peperiksaan

Asingkan empat tindak balas etanol dan labelkannya dengan betul: pembakaran (dengan oksigen → CO₂ + H₂O), pengoksidaan (dengan agen pengoksidaan → asid etanoik), penyahhidratan (menyingkirkan air → etena), dan pengesteran (dengan asid → ester). Dua perubahan warna ialah markah yang boleh dipercayai: dikromat berasid jingga → hijau, manganat(VII) berasid ungu → tidak berwarna. Untuk penapaian, sentiasa beri tiga syarat, yis, tiada udara, kira-kira 37 °C, dan ingat bahawa suhu terlalu tinggi akan membunuh yis. Kesilapan simbol keadaan dan keseimbangan dalam persamaan pembakaran ialah cara paling lazim kehilangan markah mudah, jadi sentiasa semak bilangan oksigen.

Membezakan pembakaran daripada pengoksidaan

Ramai pelajar mengelirukan “pembakaran” dengan “pengoksidaan”, walaupun kedua-duanya menambah oksigen. Dalam pembakaran, etanol dibakar dalam udara dan seluruh molekul dimusnahkan kepada karbon dioksida dan air, membebaskan tenaga haba yang banyak, inilah tindak balas yang berlaku apabila etanol digunakan sebagai bahan api. Dalam pengoksidaan oleh agen pengoksidaan seperti kalium dikromat(VI) berasid, hanya kumpulan –OH yang berubah: etanol ditukar kepada asid etanoik, dan rangka karbon kekal utuh. Kata kunci untuk membezakannya ialah hasil: pembakaran memberi CO₂ + H₂O, manakala pengoksidaan memberi asid etanoik. Menulis hasil yang betul untuk setiap satu ialah cara paling selamat memperoleh markah penuh dalam soalan yang menguji dua tindak balas ini bersebelahan.

Di mana ia terletak

Ini standard kandungan 10.6 bab Sebatian Karbon. Ia berhubung kembali kepada alkena (penghidratan etena menghasilkan etanol) dan ke hadapan kepada asid karboksilik (pengoksidaan etanol menghasilkan asid etanoik) dan ester. Berlatih pengiraan pembakaran dan penapaian dalam contoh penyelesaian bab, dan semak perubahan warna pada halaman kesilapan lazim. Dalam kelas Kimia SPM 1-ke-1 dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda boleh menamakan dan menulis setiap tindak balas etanol tanpa teragak-agak. Tindak balas etanol muncul begitu kerap merentasi Kimia SPM sehingga mengukuhkannya sekarang menghargai sepanjang kertas.

Imbas semula pantas

• Alkohol: siri homolog, kumpulan berfungsi –OH, formula am CₙH₂ₙ₊₁OH.
• Ahli: metanol, etanol, propanol, butanol.
• Etanol dihasilkan melalui penapaian (yis, tiada udara, ~37 °C) atau penghidratan etena (stim + H₃PO₄).
• Tindak balas etanol: pembakaran, pengoksidaan → asid etanoik, penyahhidratan → etena, pengesteran.
• Ujian warna: dikromat jingga → hijau; manganat(VII) ungu → tidak berwarna.