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8 . 1
Cosa sono gli alcoli?
231
C.
Proprietà "siche
La più importante proprietà fisica degli alcoli è la polarità dei loro gruppi
—
OH. A cau-
sa della grande differenza di elettronegatività (Tabella 1.5) tra l’ossigeno e il carbonio
(3.5 – 2.5 = 1.0) e tra l’ossigeno e l’idrogeno (3.5 – 2.1 = 1.4), entrambi i legami C
—
O e
O
—
H di un alcol sono covalenti polari e gli alcoli sono molecole polari, come illustrato
nella Figura 8.2 per il metanolo.
FIGURA 8.2
Polarità del legame C—O—H nel metanolo. (a) Vi sono
parziali cariche positive sul carbonio e sull’idrogeno e una parziale carica
negativa sull’ossigeno. (b) Una mappa della densità elettronica mostra
la parziale carica negativa (in rosso) attorno all’ossigeno e una parziale
carica positiva (in blu) attorno all’idrogeno del gruppo —OH.
(b)
H
C O
H
H
H
δ
+
δ
–
(a)
δ
+
Nella Tabella 8.1 sono elencati i punti di ebollizione (p.e.) e le solubilità in acqua di
cinque gruppi di alcoli e alcani con pesi molecolari simili. Nota che, tra i vari composti
messi a confronto in ciascun gruppo, gli alcoli hanno i punti di ebollizione più alti e sono
i più solubili in acqua.
Gli alcoli hanno punto di ebollizione più alto degli alcani di peso molecolare simile
perché sono molecole polari e perché possono associarsi allo stato liquido grazie a un tipo
di attrazione intermolecolare noto come
legame idrogeno
(Figura 8.3). La forza di un le-
game idrogeno tra molecole di alcoli varia da 8.4 a 21 kJ/mol (2 e 5 kcal/mol). Per fare un
confronto, la forza di un legame covalente O
—
H in una molecola di alcol è circa 460 kJ/
mol (110 kcal/mol). Come si può vedere dal confronto di questi valori, il legame idrogeno
O
—
H è notevolmente più debole di un legame covalente O
—
H. Ciò nonostante, esso è
sufficiente per indurre un considerevole effetto sulle proprietà fisiche degli alcoli.
A causa dei legami idrogeno tra molecole di alcol allo stato liquido, è richiesta un’e-
nergia addizionale per separare ciascuna molecola di alcol da quella vicina e questo spiega
il punto di ebollizione più alto degli alcoli rispetto agli alcani. La presenza di altri gruppi
ossidrilici in una molecola aumenta ulteriormente l’importanza dei legami idrogeno, come
si può vedere dal confronto tra il punto di ebollizione dell’1-pentanolo (138°C) e 1,4-butan-
diolo (230°C), entrambi con pesi molecolari molto simili.
A causa dell’aumento delle forze di dispersione (Paragrafo 3.8B) tra molecole più
grandi, i punti di ebollizione di tutti i tipi di composti, inclusi gli alcoli, aumentano all’au-
Legame idrogeno
La forza
attrattiva tra la parziale
carica positiva di un
idrogeno e la parziale carica
negativa di un vicino atomo
di ossigeno, azoto o "uoro.
TAB E L L A 8 . 1
Punti di ebollizione e solubilità in acqua di cinque gruppi di
alcani e alcoli con pesi molecolari simili
Formula di struttura
Nome
Peso
molecolare
Punto di
ebollizione (°C)
Solubilità
in acqua
CH
3
OH
Metanolo
32
65
In#nita
CH
3
CH
3
Etano
40
–89
Insolubile
CH
3
CH
2
OH
Etanolo
46
78
In#nita
CH
3
CH
2
CH
3
Propano
44
–42
Insolubile
CH
3
CH
2
CH
2
OH
1-Propanolo
60
97
In#nita
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
Butano
58
0
Insolubile
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH
1-Butanolo
74
117
8 g/100 g
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
Pentano
72
36
Insolubile
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
OH
1-Pentanolo
88
138
2.3 g /100 g
HOCH
2
CH
2
CH
2
CH
2
OH
1,4-Butandiolo
90
230
In#nita
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
Esano
86
69
Insolubile