📘 CodingMarble Learn

Gli alcoli

Un alcol è un composto del carbonio con un gruppo –OH legato a un carbonio sp³ (R–OH). Per classificarlo conta i carboni legati al carbonio che porta l'–OH: primario (1°), secondario (2°) o terziario (3°). Il nome è alcan-n-olo, e all'–OH si dà il numero più basso. Gli alcoli si ottengono dagli alcheni (idratazione acido-catalizzata o idroborazione–ossidazione), riducendo aldeidi, chetoni e acidi, oppure dai reattivi di Grignard. I legami a idrogeno danno punti di ebollizione alti e solubilità in acqua. Le reazioni rompono il legame O–H (acido: Na, esterificazione) oppure il legame C–O (HX, disidratazione), e gli alcoli 1° e 2° si possono ossidare. Metanolo ed etanolo sono i due alcoli industriali più importanti.

🎬 Storia passo dopo passo

  1. Ecco l'etanolo. Somiglia all'etano, ma un H è stato sostituito da un gruppo –OH (la O rossa). È quell'–OH a renderlo un alcol.
  2. Guarda il carbonio giallo, quello che regge l'–OH. Conta i carboni legati a lui: 1 carbonio = primario, 2 = secondario, 3 = terziario.
  3. Dare il nome: trova la catena più lunga che contiene il carbonio con l'–OH, numerala dall'estremità più vicina all'–OH, poi scrivi l'alcano senza la 'o' finale e aggiungi 'olo'. Qui: butan-2-olo.
  4. Come si fa un alcol: propene + acqua con un catalizzatore acido. L'H si lega al carbonio all'estremità, l'OH a quello centrale. Si ottiene propan-2-olo.
  5. L'H di un O–H è attirato dall'O della molecola vicina. Questi legami a idrogeno (blu) alzano il punto di ebollizione e fanno mescolare con l'acqua gli alcoli piccoli.
  6. Gioco libero: scegli un alcol e un reagente. Gli atomi che brillano mostrano quale legame si rompe: O–H, C–O oppure O–H più C–H.

Suggerimento: trascina la scena 3D per ruotarla. Usa due dita per zoomare.

🤔 Dubbi comuni, chiariti

L'alcol benzilico è un fenolo perché ha un anello benzenico?

No. Nell'alcol benzilico l'–OH è sul carbonio del CH₂, non sull'anello. Solo un –OH legato direttamente all'anello forma un fenolo.

Perché per classificare si contano i carboni e non gli idrogeni?

La classe dice quanto è "affollato" il carbonio C–OH. I gruppi di carbonio spingono elettroni e occupano spazio, e questo cambia la velocità delle reazioni. Gli atomi di H no.

Perché si numera dall'estremità più vicina all'OH anche se la ramificazione prende un numero più alto?

L'–OH è il gruppo principale (funzionale), quindi ha la precedenza per il numero più basso. Le ramificazioni vengono dopo.

Perché l'OH va sul carbonio centrale del propene?

H⁺ si lega prima al carbonio terminale, così la carica positiva sta sul carbonio centrale, sostenuto da due gruppi CH₃ (un carbocatione 2°, più stabile). Poi l'acqua attacca proprio quel carbonio centrale.

Perché l'etanolo è liquido mentre il propano (massa simile) è un gas?

Le molecole di etanolo si tengono insieme con legami a idrogeno. Il propano ha solo forze deboli. Serve più energia per separare le molecole di etanolo.

Perché un alcol terziario non viene ossidato da K₂Cr₂O₇?

L'ossidazione toglie l'H dall'O e un H dal carbonio C–OH. Il carbonio C–OH di un alcol terziario non ha H da perdere, quindi la normale ossidazione non avviene.

Che cos'è un alcol? La classificazione

Un alcol ha un gruppo –OH (ossidrile) legato a un carbonio che ha solo legami singoli (un carbonio sp³). Formula generale: R–OH.

In base al numero di gruppi –OH: monovalenti (un –OH, es. etanolo), bivalenti (due, es. etan-1,2-diolo, il glicole dell'antigelo) e trivalenti (tre, es. glicerolo).

In base al carbonio che porta l'–OH (il carbonio carbinolico): conta quanti altri carboni lo toccano.

Casi speciali: gli alcoli allilici (–OH sul carbonio accanto a un C=C) e gli alcoli benzilici (–OH sul carbonio accanto a un anello benzenico). Se l'–OH è su un carbonio del C=C si parla di alcol vinilico (instabile); se è sull'anello stesso è un fenolo, un'altra famiglia.

Nomenclatura: come si danno i nomi agli alcoli

Nomi comuni: 'alcol' + gruppo alchilico (alcol metilico, alcol isopropilico). I nomi IUPAC seguono quattro passi:

  1. Scegli la catena più lunga che contiene il carbonio con l'–OH.
  2. Numera la catena dall'estremità che dà all'–OH il numero più basso.
  3. Togli la 'o' finale dell'alcano e aggiungi 'olo': propano → propan-1-olo o propan-2-olo.
  4. Aggiungi le ramificazioni con i loro numeri in ordine alfabetico: 2-metilpropan-2-olo.

Con più di un –OH si mantiene la 'o' e si usa diolo, triolo – etan-1,2-diolo, propan-1,2,3-triolo (glicerolo). Alcoli ciclici: cicloesanolo.

Struttura

L'O di un alcol ha due legami e due coppie di elettroni solitarie. L'angolo C–O–H è circa 109°, un po' meno di un tetraedro perfetto, perché le coppie solitarie spingono i legami più vicini.

Preparazione degli alcoli

1. Dagli alcheni

Idratazione acido-catalizzata: alchene + acqua con H⁺. L'H va al carbonio che ha già più atomi di H; l'OH va all'altro (Markovnikov). Propene → propan-2-olo. I passaggi: (i) H⁺ si addiziona al C=C e si forma un carbocatione, (ii) l'acqua attacca il carbocatione, (iii) si perde un H⁺.

Idroborazione–ossidazione: alchene + diborano (B₂H₆), poi H₂O₂ / NaOH. L'OH finisce sul carbonio con più atomi di H (sembra anti-Markovnikov). Propene → propan-1-olo.

2. Riduzione dei composti carbonilici

Aldeidi → alcoli 1°; chetoni → alcoli 2° (H₂ con Pd/Ni, oppure NaBH₄, oppure LiAlH₄). Gli acidi carbossilici richiedono il forte LiAlH₄ per dare alcoli 1°; l'industria prima trasforma gli acidi in esteri e poi li riduce con H₂.

3. Dai reattivi di Grignard

RMgX si addiziona a un C=O e poi l'acqua dà l'alcol. Metanale (HCHO) → 1°; qualsiasi altra aldeide → 2°; un chetone → 3°. Il nuovo legame C–C permette di costruire una catena di carbonio più lunga.

Proprietà fisiche

Punto di ebollizione: molto più alto di quello di alcani, aloalcani ed eteri di massa simile, a causa dei legami a idrogeno tra le molecole. Il punto di ebollizione cresce con la lunghezza della catena e diminuisce con le ramificazioni (meno superficie di contatto).

Solubilità: gli alcoli piccoli (metanolo, etanolo, propanolo) si mescolano con l'acqua in qualsiasi proporzione perché formano legami a idrogeno con l'acqua. Quando la catena di carbonio (la parte "oleosa") si allunga, la solubilità diminuisce.

Reazioni chimiche degli alcoli

A. Si rompe il legame O–H (l'alcol come acido debole)

Con Na o K: 2R–OH + 2Na → 2R–O⁻Na⁺ + H₂. Ordine di acidità: 1° > 2° > 3° (i gruppi alchilici spingono elettroni verso l'O). Gli alcoli sono acidi più deboli dell'acqua. Esterificazione: R–OH + R′COOH ⇌ R′COOR + H₂O (catalizzatore acido; si toglie l'acqua per spingere la reazione avanti). Anche cloruri acilici e anidridi danno esteri.

B. Si rompe il legame C–O

Con HX: R–OH + HX → R–X + H₂O. Reattività 3° > 2° > 1°. Saggio di Lucas (HCl conc. + ZnCl₂ anidro): il 3° diventa torbido subito, il 2° in circa 5 minuti, l'1° resta limpido a temperatura ambiente. Anche PCl₃, PCl₅ e SOCl₂ danno alogenuri alchilici.

Disidratazione (H₂SO₄ conc. o H₃PO₄, calore): etanolo a 443 K → etene. Facilità: 3° > 2° > 1°, perché il passaggio attraverso un carbocatione è più facile per il 3°.

C. Ossidazione

1° → aldeide (PCC o Cu caldo a 573 K) → acido carbossilico (KMnO₄ forte / K₂Cr₂O₇ acidificato). 2° → chetone. Gli alcoli 3° resistono alla normale ossidazione; il Cu caldo li trasforma in alcheni.

Alcoli importanti nell'industria

Metanolo (spirito di legno): un tempo ottenuto scaldando il legno; oggi da CO + 2H₂ su un catalizzatore ZnO–Cr₂O₃ a 573–673 K e 200–300 atm. Usato come solvente, per produrre formaldeide e come combustibile. Molto velenoso: piccole quantità causano cecità, grandi quantità la morte.

Etanolo: ottenuto per fermentazione degli zuccheri di melassa, uva o cereali. Gli enzimi del lievito invertasi (saccarosio → glucosio + fruttosio) e zimasi (glucosio → etanolo + CO₂) fanno il lavoro, senza aria. Usato in disinfettanti, medicinali, bevande e come additivo della benzina. L'etanolo industriale è denaturato (reso non potabile) aggiungendo un po' di solfato di rame e piridina.

Formule e definizioni chiave

Esempi svolti

1. Classifica (CH₃)₂CH–OH, CH₃CH₂CH₂OH e (CH₃)₃C–OH.

Passo 1: trova il carbonio che regge l'–OH. Passo 2: conta i carboni legati a lui. (CH₃)₂CH–OH: 2 carboni → secondario. CH₃CH₂CH₂OH: 1 carbonio → primario. (CH₃)₃C–OH: 3 carboni → terziario.

2. Dai il nome IUPAC di CH₃–CH(OH)–CH₂–CH₃.

La catena più lunga ha 4 carboni (butano). Numerando da sinistra l'–OH sta in posizione 2; da destra sarebbe 3, quindi si sceglie 2. Nome: butan-2-olo.

3. Dai il nome di (CH₃)₂CH–CH₂–CH₂OH.

La catena più lunga con il carbonio C–OH ha 4 C. Numera dall'estremità dell'–OH: C1 porta l'OH, la ramificazione CH₃ è sul C3. Nome: 3-metilbutan-1-olo.

4. Quale alcol si forma dal propene con (a) idratazione acido-catalizzata, (b) idroborazione–ossidazione?

(a) H⁺ si lega al CH₂ terminale, e si forma il carbocatione secondario più stabile sul C2; l'acqua lo attacca → propan-2-olo. (b) Il boro si lega al carbonio terminale, poi H₂O₂/OH⁻ sostituisce B con OH → propan-1-olo.

5. Quale reattivo di Grignard e quale composto carbonilico danno il 2-metilpropan-2-olo?

Il prodotto è un alcol 3°, quindi serve un chetone. (CH₃)₃C–OH ha tre gruppi CH₃ sul carbonio carbinolico: si usa propanone (CH₃)₂C=O + CH₃MgBr, poi acqua. Il CH₃ si lega al carbonio del C=O e l'O diventa OH.

6. Tre bottiglie senza etichetta contengono butan-1-olo, butan-2-olo e 2-metilpropan-2-olo. Come le distingui?

Aggiungi il reattivo di Lucas (HCl conc. + ZnCl₂) a ciascuna a temperatura ambiente. Torbido subito → 2-metilpropan-2-olo (3°). Torbido in circa 5 minuti → butan-2-olo (2°). Resta limpido → butan-1-olo (1°). La torbidità è il cloruro alchilico insolubile.

Errori comuni

Quiz di allenamento

1. Il propan-2-olo è un:
2. Quale reagente dà torbidità immediata con un alcol terziario?
3. Gli alcoli hanno punti di ebollizione più alti degli alcani di massa simile a causa di:
4. La riduzione di un chetone dà un:
5. L'etanolo scaldato con H₂SO₄ conc. a 443 K dà:

Esercizi: rispondi da solo

Scrivi o scegli la risposta, poi premi Controlla. Usa un suggerimento se sei bloccato; la soluzione completa appare dopo la tua risposta.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra alcoli primari, secondari e terziari?

Dipende da quanti carboni sono legati al carbonio che porta l'–OH: uno (primario), due (secondario) o tre (terziario).

Che cos'è il saggio di Lucas?

È HCl conc. con ZnCl₂ anidro. Gli alcoli terziari diventano torbidi subito, i secondari in circa 5 minuti e i primari restano limpidi a temperatura ambiente.

Perché il metanolo è pericoloso da bere?

Il corpo lo trasforma in metanale e acido metanoico, che danneggiano il nervo ottico e possono causare cecità o morte anche in piccole quantità.

Dove si studia

PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIAlcohols and phenols
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIAlcohols and phenols
RomaniaClasa a X-aCompounds with functional groups
Ukraine10 класOxygen-containing organic compounds
Ukraine10 класOxygen-containing organic compounds
CBSE (India)Class 12Alcohols, Phenols and Ethers
England (GCSE, A level)Year 123.3 Organic chemistry
Russia10 классOxygen-containing compounds
Russia10 классOxygen-containing compounds
China高三Selective 3 Ch.3 Hydrocarbon derivatives

Da studiare prima

Da studiare dopo

Lezioni correlate

Tutte le lezioni di Chemistry