Alkoller ve hidroksil grubu
Bir alkanın hidrojenlerinden birini –OH ile değiştir: molekül apolarken polar olur, moleküller arasında hidrojen bağı kurulur, kaynama noktası aynı karbon sayılı alkanın çok üstüne çıkar ve suda çözünür hâle gelir. Kolonyanın, antiseptiğin, alkollü mendilin ve arabaya katılan biyoyakıtın arkasında hep bu tek grup var. Ama dikkat: –OH taşıyor diye bazik değil.
| Sınıf | Genel formül | –OH sayısı | Örnek |
|---|---|---|---|
| Monoalkol | CₙH₂ₙ₊₂O | bir | CH₃–OH metanol · C₂H₅–OH etanol |
| Diol | CₙH₂ₙ₊₂O₂ | iki | Etandiol (glikol) |
| Triol | CₙH₂ₙ₊₂O₃ | üç | Propantriol (gliserin) |
Polialkoller yapısında birden fazla –OH grubu bulunan alkollerdir; dioller iki, trioller üç tane –OH taşır.
Soldaki kaydırak karbon sayısını, sağdaki –OH sayısını değiştiriyor. Canvas zinciri çizip her –OH’yi ayrı bir karbona gerçekten bağlıyor, üstte sınıf adını (monoalkol · diol · triol), altta genel formülü (CₙH₂ₙ₊₂O · CₙH₂ₙ₊₂O₂ · CₙH₂ₙ₊₂O₃) ve o n için kapalı formülü yazıyor. –OH sayısı arttıkça sağdaki hidrojen bağı sayacı da artıyor ve altındaki kaynama noktası çubuğu uzuyor: “hidroksil sayısı artınca hidrojen bağı sayısı da artacağından kaynama noktası yükselir” kuralı burada görünür oluyor (KN propanol < KN gliserin). Çubuk şematiktir, bu iki madde için sayısal değer verilmez.
Hidroksil grubunun bağlı olduğu karbon atomuna –OH veya farklı bir fonksiyonel grubun bağlı olduğu bileşikler alkol değildir. Yani aynı karbonda iki –OH varsa ya da –OH’nin yanında ikili bağ, üçlü bağ, –CN gibi başka bir fonksiyonel grup varsa o molekül alkol sayılmaz. Alkolde –OH tek başına ve sp³ hibritleşmesi yapmış bir karbona bağlıdır.
Altı yapı var. Canvas her birinde önce –OH’nin bağlı olduğu karbonu bulup halkayla işaretliyor, sonra o karbonun komşularına ve üstündeki gruplara tek tek bakıyor. Yeşil çıkarsa (yalnız karbon ve hidrojen komşuluğu) rozet ALKOLDÜR oluyor. Aynı karbonda ikinci bir –OH, bir ikili/üçlü bağ ya da –CN gördüğü anda o grubu kırmızıya boyayıp rozet ALKOL DEĞİLDİR’e dönüyor ve altta sebebi yazılıyor. Sağdaki küçük kutu ayrıca karbonun hibritleşmesini gösteriyor: alkolde sp³, ikili bağ olan yapıda sp² — “sp³ hibritleşmesi yapmış karbona bağlanır” cümlesinin karşılığı bu.
Alkoller hidroksil grubunun bağlı olduğu karbon atomuna göre 3’e ayrılır.
α karbonu, alkollerde –OH grubunun bağlı olduğu karbondur. α karbonuna bağlı hidrojen sayısına göre alkoller üçe ayrılır:
Ders kitabı bu üçüncü satırı “α karbonuna bağlı hidrojen bir atomu yoksa” diye dizmiş; sözcük sırası kaymış, sayfada düzeltilmiş hâliyle yazılmıştır. Ayrıca iki ölçüt yan yana veriliyor — bağlı karbon sayısı ve α karbonundaki hidrojen sayısı. İkisi aynı sonucu verir; tek istisna metanoldür: CH₃–OH’nin α karbonuna hiç karbon bağlı değildir ama üç hidrojeni olduğu için hidrojen ölçütüne göre primer alkoldür ve primer örnekleri arasında sayılır.
Kaydırak α karbonuna bağlı karbon sayısını 0’dan 3’e taşıyor. Canvas her adımda molekülü yeniden çiziyor: bağlanan her yeni karbon, α karbonundan bir hidrojeni söküp yerine geçiyor. İki sayaç aynı anda çalışıyor — bağlı karbon sayısı artarken α karbonundaki hidrojen sayısı azalıyor (3 → 2 → 1 → 0) — ve rozet sırayla PRİMER → PRİMER → SEKONDER → TERSİYER oluyor. α karbonu her zaman halkayla işaretli duruyor, üstünde “α” harfi var. Altta iki ölçütün cevabı ayrı satırlarda yazılıyor; 0 karbon durumunda ikisinin ayrıştığı özellikle vurgulanıyor: bu molekül metanoldür ve primer alkol örnekleri arasında verilir.
Örnek moleküller: metanol ve etanol (primer), 2-propanol ve 2-bütanol (sekonder), tersiyer bütil alkol (tersiyer). Canvas her molekülü açık formülüyle çizip α karbonunu vurguluyor, ona bağlı karbonları yeşil, hidrojenleri mavi boyuyor ve iki sayaçla sınıfı belirliyor. Yandaki sütun aynı sınıfın tanımını yazıyor, böylece hangi cümle hangi çizime karşılık geliyor karışmıyor.
Adlandırma tablosundan on bileşik seçildi. Her biri için canvas açık formülü çiziyor ve adı iki ayrı satırda veriyor: IUPAC adı (zincir numaralı, -ol ekli) ve yaygın adı (alkil + alkol). Numaralama hidroksil grubuna yakın uçtan başlatılıyor ve o uç yeşil bir okla işaretleniyor; ters yönden sayılsaydı numaranın ne olacağı kırmızıyla altına yazılıyor. Böylece “neden 2-propanol, neden 3-propanol değil” sorusu ekranda cevaplanıyor. Polialkollerde (etandiol, propantriol) her –OH numaralanıyor ve ek -diol / -triol olarak değişiyor.
Kaydırak karbon sayısını 1’den 4’e taşıyor. Solda o karbon sayılı alkol, sağda aynı kapalı formüle sahip eter çiziliyor; üstte formül tek ve ortak duruyor (C₂H₆O, C₃H₈O, C₄H₁₀O). Fark oku oksijenin yerini gösteriyor: alkolde zincirin ucunda ve üzerinde hidrojen var, eterde iki zincirin arasında. n = 1’de sağ taraf boş kalıyor ve kırmızı bir kutu çıkıyor: “alkollerin ilk üyesi olan metil alkolün izomeri olan bir eter yoktur” — çünkü eterin kurulabilmesi için oksijenin iki yanında da birer alkil gerekir, tek karbonla bu olmuyor. Kuralın gerekçesi tam olarak budur.
Dört düğme, dört kaynama noktası kuralını ayrı ayrı canlandırıyor. 1) Çekim türü: CH₄, CH₃Cl ve CH₃OH yan yana; altlarında hangi çekimin etkin olduğu yazılı (London ↔ dipol-dipol ↔ hidrojen bağı) ve çubuklar KN CH₃OH > KN CH₃Cl > KN CH₄ sırasını veriyor. 2) Karbon sayısı: etanol ve propanol; zincir uzayınca çubuk uzuyor. 3) Dallanma: aynı formüldeki iki bütil alkol yan yana; dallanmış olanın temas yüzeyi zarfı toparlanıyor ve çubuğu kısalıyor. 4) –OH sayısı: propanol ve gliserin; ikinci molekülde üç –OH ve üç kat hidrojen bağı çizilip çubuk uzuyor. Çubuklar şematiktir — bu karşılaştırmalar için sayısal değer değil, yalnız sıralama verilir.
Canvas bir etanol molekülünü ortaya koyup çevresine su moleküllerini yerleştiriyor. Alkolün –OH ucundaki kısmi yükler işaretli (oksijende δ–, hidrojende δ+) ve su molekülleri doğru yönle yaklaşıyor: suyun oksijeni alkolün hidrojenine, suyun hidrojeni alkolün oksijenine bakıyor. Aralarında kesikli hidrojen bağı çiziliyor ve sayaç kaç bağ kurulduğunu yazıyor. Kutucuğu işaretlediğinde alkolün karbon zinciri uzuyor; polar uç sabit kalırken apolar kuyruk büyüyor ve altta “karbon sayısı arttıkça suda çözünürlük azalır” notu çıkıyor — bu ek not ders kitabında alkoller için ayrıca yazılmıyor, eterler bölümünde aynı eğilim veriliyor; sayfada bu belirtilmiştir. Alt şeritte ayrıca ampul deneyi var: alkol çözeltisine daldırılan elektrotlar ampulü yakmıyor, çünkü alkoller suda moleküler olarak çözünür, çözeltileri elektrolit değildir.
Bazların formülünde de –OH görürsün (NaOH, KOH) ve ilk bakışta alkoller de baz gibi durur. Değildir. Bazlarda –OH iyonik bağlıdır ve suda OH⁻ iyonu vererek ayrışır; alkolde ise –OH bir karbon atomuna kovalent bağlıdır ve hiç iyonlaşmaz. PÜF NOKTA maddesi bunu iki cümlede söyler: “Alkoller suda moleküler olarak çözündükleri için çözeltileri elektrolit değildir.” ve “Alkoller yapılarında –OH bulundurmasına rağmen bazik özellik göstermez.”
Fermantasyon denklemi dökümde (CH OC HO HC OEnzim 61 26 25 22) çökmüş durumda; okunabilen parçalar (C₆H₁₂O₆, C₂H₅OH, CO₂ ve “Enzim”) ile atom denkliğinden yukarıdaki biçimde kurulmuştur. Glikozun 6 karbonu, 2 etanolün 4 karbonu ile 2 CO₂’nin 2 karbonuna dağılır.
Üç yol düğmelerle geziliyor. Fermantasyon seçildiğinde canvas glikoz molekülünü kutu olarak çizip enzim okunun üstünde bekletiyor, sonra kutu ikiye bölünüp iki etanol ve iki CO₂ çıkıyor; alttaki sayaç karbon denkliğini yazıyor (6 = 4 + 2), yani denklemin neden 2 katsayısı taşıdığı görünüyor. Asetaldehit yolu seçildiğinde üç basamak sırayla ilerliyor — karpitten asetilen, asetilenden asetaldehit, asetaldehitten etanol — ve her adımda kullanılan katalizör okun üstüne yazılıyor; bu yol 26. ünitedeki “asetilene su katılırsa asetaldehit oluşur” tepkimesiyle doğrudan bağlanıyor. Alkil halojenür seçildiğinde klor atomu molekülden kopup sodyumla birleşiyor, yerine –OH geçiyor ve dipte NaCl beliriyor.
| Ölçüt | Metanol | Etanol |
|---|---|---|
| Formül | CH₃–OH | C₂H₅–OH |
| Kaynama noktası | 64,7 °C | 78 °C |
| Diğer adı | Odun alkolü | Etil alkol |
| Elde edilişi | odunun havasız ortamda damıtılması | fermantasyon, asetaldehit indirgenmesi, alkil halojenür |
| Sağlık | çok zehirli; az miktarı körlük, aşırısı ölüm | lokal antiseptik; bakterileri %90’a kadar azaltır |
| Kullanım | alternatif yakıt çalışmaları | benzinle karıştırma, ilaç, parfüm, kolonya |
İki alkolün karbon sayısı bir fark ediyor ve kaynama noktası da 64,7 °C’den 78 °C’ye çıkıyor: monoalkollerde karbon sayısı arttıkça kaynama noktası yükselir kuralının sayısal karşılığı bu iki değerdir.
Kolonyanın etkin maddesi etanol: iyi bir çözücü olan etanol; ilaç, parfüm ve kolonya üretiminde kullanılır ve cilt üzerindeki bakterileri %90’a kadar azaltır.
Yaranın etrafına sürülen alkol lokal antiseptik olarak kullanılıyor. Elde soğukluk hissetmenin sebebi 78 °C’de kaynayan etanolün hızlı buharlaşması.
Zehirlenmelerin sebebi genellikle metanol. Uyarı net: çok zehirlidir, az miktarı körlüğe, aşırısı ölüme sebep olur. Etanolden tek farkı bir karbon.
Pompadaki “etanol karışımlı” ibaresinin karşılığı şu: benzinden düşük enerjiye sahiptir, benzinle çeşitli oranlarda karıştırılarak kullanılır.
Kutuda gliserin yazıyorsa o bir triol: propantriol, üç tane –OH taşıyor. Üç hidrojen bağı yapabildiği için kıvamlı ve zor uçuyor.
Antifrizin ana maddesi etandiol (glikol), yani bir diol. İki –OH’si sayesinde suyla çok iyi karışır — 11. ünitedeki koligatif özellikler burada işe yarıyor.
Hamurun kabarması fermantasyondur: C₆H₁₂O₆ —Enzim→ 2 C₂H₅OH + 2 CO₂. Kabartan gaz denklemin sağ tarafındaki karbondioksit.
Alkolü suya döktüğünde tek katman olur, yağ gibi ayrılmaz: alkoller su ile hidrojen bağı yaptıklarından suda iyi çözünürler. Ama içine daldırdığın ampul yanmaz — çözelti elektrolit değildir.
“Yapısında –OH var, o hâlde baziktir” cümlesi yanlıştır. Doğrusu şu: alkoller yapılarında –OH bulundurmasına rağmen bazik özellik göstermez.
49 soruluk test · monoalkol ve polialkollerin genel formülleri, alfa karbonu ve primer-sekonder-tersiyer ayrımı, IUPAC ve yaygın adlandırma, alkol-eter izomerliği, hidrojen bağı ve kaynama noktası kuralları, metanol-etanol ve etil alkol eldesi
Genel formülleri CₙH₂ₙ₊₂O olan monoalkoller sp³ hibritleşmesi yapmış karbon atomuna hidroksil grubunun bağlanmasıyla oluşur. Monoalkoller (R–OH) sudaki hidrojen atomlarından birinin yerine alkil grubunun bağlanmasıyla oluşan bileşiklerdir.
Hidroksil grubunun bağlı olduğu karbon atomuna –OH veya farklı bir fonksiyonel grubun bağlı olduğu bileşikler alkol değildir.
Monoalkol CₙH₂ₙ₊₂O (bir –OH) · Diol CₙH₂ₙ₊₂O₂ (iki –OH, etandiol/glikol) · Triol CₙH₂ₙ₊₂O₃ (üç –OH, propantriol/gliserin).
α karbonu, alkollerde –OH grubunun bağlı olduğu karbondur. Sınıflandırma bu karbona bakılarak yapılır.
Primer: –OH’nin bağlı olduğu karbona bir karbon bağlıdır. Sekonder: iki karbon. Tersiyer: üç karbon.
α karbonuna bağlı en az iki hidrojen → primer · bir hidrojen → sekonder · hiç hidrojen yoksa → tersiyer. Metanolde α karbonuna karbon bağlı değildir ama üç hidrojeni vardır; primer örnekleri arasında verilir.
Hidroksil grubuna yakın uçtan itibaren en uzun karbon zinciri numaralanır. Bağlı grupların yeri ve adından sonra karşılık gelen alkanın adının sonuna -ol eki getirilir. Örnek: 2,2,4-Trimetil-3-pentanol.
Hidroksil grubunun bağlı olduğu alkilin adından sonra alkol kelimesi getirilir. C₂H₅OH etil alkol, ter-bütil alkol, izopropil alkol.
Monoalkoller aynı karbon sayılı eterler ile izomerdir. Alkollerin ilk üyesi olan metil alkolün izomeri olan bir eter yoktur. C₂H₆O: etil alkol ↔ dimetil eter.
Alkoller polar moleküllerdir. Yoğun fazda molekülleri arasında hidrojen bağları bulunur.
Hidrojen bağı, dipol-dipol çekimleri ile London çekimlerinden kuvvetli olduğu için aynı karbon sayılı alkan ve alkil halojenürlerden yüksek sıcaklıkta kaynarlar. KN CH₃OH > KN CH₃Cl > KN CH₄
Karbon sayısı artınca KN yükselir (C₃H₇OH > C₂H₅OH) · dallanma artınca KN düşer (ter-bütil < sekonder bütil) · –OH sayısı artınca KN yükselir (propanol < gliserin).
Alkoller su ile hidrojen bağı yaptıklarından suda iyi çözünürler. Suda moleküler olarak çözündükleri için çözeltileri elektrolit değildir. Bazik özellik göstermez.
Alkollerin en basit üyesidir. 64,7 °C’de kaynar. Açık mavi alevle yanar. Odun alkolü de denir. Çok zehirlidir; az miktarı körlüğe, aşırısı ölüme sebep olur. Alternatif yakıt çalışmalarının konusudur.
78 °C’de kaynar. Benzinden düşük enerjiye sahiptir, benzinle karıştırılarak kullanılır. Lokal antiseptiktir; cilt üzerindeki bakterileri %90’a kadar azaltır. İlaç, parfüm ve kolonya üretiminde kullanılır.
1) Şekerin fermantasyonu: C₆H₁₂O₆ —Enzim→ 2C₂H₅OH + 2CO₂. 2) Asetaldehitin indirgenmesi (karpit → asetilen → asetaldehit → etanol). 3) Alkil halojenürlerin KOH veya NaOH ile tepkimesi.