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) |
1-부탄올 | 74 | 118 | 9.1 | |
아이소부탄올 | 74 | 108 | 10 | |
tert-부탄올 | 74 | 83 | 혼화성(∞) | |
펜탄 | 72 | 36 | 불용성 | |
프로판-1,2-디올 | 76 | 188 | 혼화성(∞) | |
1-헥산올 | 102 | 156 | 0.6 | |
사이클로헥산올 | 100 | 162 | 3.6 | |
페놀 | 94 | 182 | 9.3 | |
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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