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10.2 : 알코올과 페놀의 물리적 특성

알코올은 포화 탄소에 수산기가 결합된 유기 화합물입니다. 페놀은 방향족 고리에 수산기가 붙어 있는 알코올 종류입니다. 알코올과 페놀의 물리적 특성은 하이드록시 작용기의 산소-수소 쌍극자로 인한 수소 결합과 알코올과 페놀 분자의 알킬 또는 아릴 영역 사이의 분산력에 의해 영향을 받습니다.

알코올은 분자간 수소 결합으로 인해 비슷한 분자량의 지방족 탄화수소보다 끓는점이 더 높습니다. 탄화수소에서와 마찬가지로 분산력은 탄소 사슬 길이가 증가함에 따라 끓는점이 높아지는 이유입니다.

하이드록시 그룹과 물 사이의 수소 결합은 물에서 알코올의 용해도를 촉진합니다. 그러나 수용해도는 분자의 알킬 또는 비극성 영역의 길이에 따라 달라집니다. 최대 3개의 탄소 원자로 구성된 알킬 영역을 가진 알코올은 물과 섞일 수 있습니다. 사슬 길이가 증가함에 따라 비극성 영역의 증가된 표면적은 물 분자에 의한 용매화를 방해합니다.

분지 알코올의 용해도는 분자량이 비슷한 선형 알코올보다 높습니다. 분기는 비극성 영역 사이의 분자간 상호작용을 위한 표면적을 감소시키므로 소수성 비극성 영역이 더 작아집니다. 분자간 상호 작용이 약하기 때문에 분지 알코올의 끓는점은 해당 선형 알코올보다 낮습니다.

한 분자 내 여러 개의 수소 결합 부위가 끓는점을 증가시킵니다. 따라서 디올과 아미노 알코올은 알코올보다 끓는점이 더 높고 수용해도가 더 좋습니다.

선형 알코올과 비교하여, 고리형 알코올은 입체적 제한으로 인해 제한된 수의 형태로만 존재할 수 있습니다. 액상에서 고리형 알코올의 밀집된 패킹으로 인해 증가된 분자간 상호 작용은 선형 알코올에 비해 끓는점이 더 높습니다.

분자간 수소 결합은 또한 페놀의 높은 끓는점과 물에 대한 용해도를 정의하는 역할을 합니다. 페놀의 끓는점은 큰 평면 방향족 고리 사이의 π-π 스태킹 상호 작용에 의해 촉진되는 페놀 분자의 밀집된 패킹으로 인해 해당 지방족 알코올의 끓는점보다 높습니다. 밀집된 방향족 고리는 액상에서 비극성 영역의 표면적을 증가시키고 페놀의 용해도(100g H_2O에서 9.3g)를 제한합니다. 그러나 이 용해도는 인접한 전자를 끄는 방향족 고리에 의해 유도된 산소-수소 결합 쌍극자의 극성 증가로 인해 유사한 분자량을 가진 알코올의 용해도보다 높습니다.

구조 이름 분자량(g/mol) 끓는점 (oC) 용해도

(g/100 g H2O)

Figure1 1-부탄올 74 118 9.1
Figure2 아이소부탄올 74 108 10
Figure3 tert-부탄올 74 83 혼화성(∞)
Figure4 펜탄 72 36 불용성
Figure5 프로판-1,2-디올 76 188 혼화성(∞)
Figure6 1-헥산올 102 156 0.6
Figure7 사이클로헥산올 100 162 3.6
Figure8 페놀 94 182 9.3
Figure9 톨루엔 92 110 불용성

알코올은 항균 특성으로 인해 방부제로 널리 사용됩니다. 이소프로판올이나 에탄올은 손소독제의 주성분입니다. 이상적인 항균제는 미생물의 세포막에 침투하여 미생물을 파괴할 수 있는 상당한 비극성 영역 또는 알킬 영역을 가져야 합니다. 동시에, 수송 매체인 물에 대한 용해도도 높아야 합니다. 더 작은 알코올에서는 이 두 조건 사이의 최적의 균형이 충족됩니다.

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AlcoholsPhenolsPhysical PropertiesHydroxy GroupSaturated CarbonAromatic RingHydrogen BondingDispersion ForcesBoiling PointIntermolecular Hydrogen BondingCarbon Chain LengthSolubilityWater SolubilityAlkyl RegionNonpolar RegionMiscible With WaterBranched Alcohols

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