Метанол, або деревний спирт, є одним з найпростіших представників групи спиртів. Він має цікаві фізичні властивості, які роблять його унікальним у порівнянні з іншими спиртами, такими як етанол, пропанол та бутанол. У цій статті ми розглянемо основні фізичні властивості метанолу та його відмінності від інших спиртів.
Що таке метанол?
Метанол (CH₃OH) – це простий спирт, який належить до класу аліфатичних спиртів. Його виробляють шляхом каталізу синтез-газу або метану; це безбарвна, легкозаймиста рідкість з характерним запахом. Незважаючи на те, що метанол використовують в промисловості, він також є токсичним для людини.
Фізичні властивості метанолу
1. Стан Aggregation
Метанол – це рідина при кімнатній температурі. Його температура плавлення становить -97,6 °C, а температура кипіння – 64,7 °C. Це дозволяє метанолу залишатися у рідкому стані за звичайних умов, що робить його зручним для використання в лабораторіях та промисловості.
2. Щільність
Щільність метанолу становить приблизно 0,791 г/см³ при 20 °C. У порівнянні з водою, яка має щільність 1 г/см³, метанол є легшим, що дозволяє йому спливати на воді.
3. Розчинність
Метанол добре розчиняється у воді, і це є однією з його характерних рис. Завдяки здатності до утворення водневих зв’язків метанол може стати важливим розчинником у багатьох хімічних реакціях.
4. В’язкість
В’язкість метанолу складає приблизно 0,593 мПа·с при 20 °C. Це значення є нижчим, ніж у більшості інших спиртів, що робить метанол менш в’язким, ніж, наприклад, етанол (в’язкість 1.2 мПа·с).
5. Кипіння і випаровування
Метанол має відносно невисоку температуру кипіння, що визначає його швидке випаровування. Це важливо для застосування метанолу в різних промислових процесах, таких як виробництво формальдегіду та інших хімічних сполук.
Відмінності метанолу від інших спиртів
Метанол має ряд суттєвих відмінностей від інших спиртів, таких як етанол (C₂H₅OH), пропанол (C₃H₇OH) та бутанол (C₄H₉OH). Далі розглянемо ці відмінності в деталях.
1. Хімічна структура
- Метанол: CH₃OH
- Етанол: C₂H₅OH
- Пропанол: C₃H₇OH
- Бутанол: C₄H₉OH
Молекулярна структура метанолу є найпростішою серед усіх спиртів, оскільки в ньому лише одна вуглецева atoms, що зумовлює його специфічні фізичні властивості.
2. Токсичність
Метанол є надзвичайно токсичним для людини. Споживання навіть невеликої кількості метанолу може призвести до серйозних отруєнь і навіть смерті. В порівнянні, етанол, хоча і є алкогольним напоєм, менш токсичний у стандартних дозах, але все ж може викликати інтоксикацію.
3. Температура кипіння і плавлення
При порівнянні температур кипіння та плавлення різних спиртів, метанол має дещо більш низькі значення, ніж інші спирти:
- Метанол: Температура кипіння 64,7 °C
- Етанол: Температура кипіння 78,4 °C
- Пропанол: Температура кипіння 82,6 °C
- Бутанол: Температура кипіння 117 °C
Ці показники свідчать про те, що метанол здатний випаровуватися швидше, ніж інші спирти.
4. Розчинність
Всі спирти мають певний ступінь розчинності у воді завдяки наявності гідроксильної групи (-OH). Проте метанол є найбільш розчинним спиртом у воді, що може бути зумовлено його меншою молекулярною масою та простотою структури.
- Метанол: Повністю змішується з водою.
- Етанол: Повністю змішується з водою.
- Пропанол: Можливе змішування, але менше, ніж у метанолу і етанолу.
- Бутанол: Частково змшщується з водою.
5. В’язкість
В’язкість метанолу найнижча серед розглянутих спиртів, що робить його придатним для використання в тих сферах, де потрібна висока текучість:
- Метанол: 0,593 мПа·с
- Етанол: 1.2 мПа·с
- Пропанол: 1.3 мПа·с
- Бутанол: 1.9 мПа·с
Низька в’язкість метанолу сприяє його швидшому переміщенню в системах.
Практичне застосування метанолу
Метанол використовується в багатьох промислових процесах. Ось кілька основних:
- Виробництво формальдегіду: метанол є основною сировиною для виробництва формальдегіду, який широко використовується в хімічній промисловості.
- Паливо: метанол використовується як альтернатива бензину у вигляді біопального.
- Розчинник: через свою високу розчинність та низьку токсичність метанол використовується як розчинник в органічній хімії.
- Продукція антимонопольних сполук: метанол є важливим інгредієнтом у виробництві метилових ефірів, які використовується на світовому ринку.
Складові частини виварюваного метанолу
Метанол, на відміну від інших спиртів, виготовляється шляхом дистиляції, що впливає на його чистоту і фізичні властивості. Угрупування та обробка сировин є важливими етапами у виробництві метанолу, які вимагають дотримання специфічних технологічних параметрів.
Виробництво метанолу
Виробництво метанолу здійснюється з природного газу, вугілля або біомаси з використанням синтез-газу. Ось основні етапи:
- Підготовка сировини: Природний газ очищується від домішок.
- Газифікація: Природний газ перетворюється на синтез-газ (суміш водню та оксиду вуглецю).
- Синтез: Синтез-газ під тиском і температурою реагує у присутності каталізатора, утворюючи метанол.
Висновки
Метанол має унікальні фізичні властивості, які відрізняють його від інших спиртів. Його легкість, розчинність у воді та низька в’язкість роблять його важливою сировиною в багатьох галузях, а токсичність визначає особливості його використання та обробки. Обрати правильний спирт для конкретних промислових процесів завжди буде важливою задачею для хіміків та інженерів.
