Kimyasal bileşikler olarak alkoller, karbon atomunun veya atomlarının bir hidroksil grubu ile değiştirildiği hidrokarbon türevleridir. Ticari ve endüstriyel uygulamalar için karıştırılabilir ve değiştirilebilirler. En sık kullanılanlar, yaygın olarak metanol ve etanol olarak bilinen metil ve etil alkoldür. Alkoller, karakteristik özellikleri benzersiz kullanımlarını belirleyen çok geniş bir kimyasal bileşik grubudur.
Alkollerin yapısı ve bölünmesi
Alkoller, R’nin hidrokarbon grubu ve -OH’nin hidroksil grubu olduğu R-OH genel formülüne sahip maddelerdir. Alkoller fenollerle karıştırılmamalıdır (fenollerde hidroksil ikamesi aromatik halka ile bağlantılıdır). Her iki grup da aynı ikame ediciye sahiptir; ancak, özellikleri farklıdır. Alkoller doğada yaygındır. Çoğu insan etil alkolü (etanol) alkollü içeceklerin bir bileşeni olarak bilir; bununla birlikte, bu çok sayıdaki organik bileşikler ailesinin yalnızca bir örneğidir. Kolesterol ve karbonhidratlar gibi maddeleri de içerirler. Alkoller sözde homolog serileri oluşturur. Bu terim, sonraki her bileşiğin önceki bileşikten belirli bir sabit segment ile farklı olduğu bir grup organik bileşik anlamına gelir. Metanol ve etanol, homolog alkol serisinin ilk iki bölümüdür. Alkoller temel olarak hidrokarbon grubuna bağlı hidroksil sübstitüentlerinin sayısına göre bölünür. Bu sayıya bağlı olarak şunları ayırt ederiz:
- monohidroksit alkoller (mono-hidroksil). Monohidroksit alkollerin örnekleri şunlardır: metanol, bütanol ve heksanol
- iki veya daha fazla hidroksil grubu içeren polihidroksit alkoller (polihidroksil). Bunların arasında -OH gruplarının sayısına bağlı olarak dioller, trioller vb. olarak adlandırılanları ayırt ederiz. Polihidroksil alkollerin örnekleri şunlardır: 1,2-etan-diol (etilen glikol) ve propan-1,2,3 -triol (gliserol).
Alkoller ayrıca hidroksil grubunun (-OH) bağlı olduğu karbon atomunun reaksiyon sırasına göre de sınıflandırılır. Buna göre, birincil, ikincil ve üçüncül alkolleri ayırt ederiz.
Alkol sentez yöntemleri
Alkol elde etmenin birçok yöntemi vardır. Sentezin kendisi, yeniliklerin uygulanması veya daha verimli katalizörlerin geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar, belirli koşullar gerektiren süreçlerle çok karmaşık problemlerdir. Endüstri amaçları için, çoğunlukla aşağıdaki reaksiyonlar kullanılarak elde edilirler:
- alkenlerin doğrudan hidrasyonu
- hidroksimerkürasyon yöntemi kullanılarak alkenlerin sentezi
- bor hidrojenerasyon yöntemini kullanarak alkenlerin sentezi
- halojen alkanların hidroksit iyonları ile reaksiyonu
Etilen glikol ve gliserol gibi metanol, etanol ve polihidroksit alkoller en yaygın olarak endüstriyel ölçekte üretilir. Metanol tarihsel olarak odun damıtma ile üretilmiştir. Bu nedenle üretilen alkole odun alkolü denir. Şu anda metanol, karbon monoksitin katalitik hidrojenasyonunun sentetik reaksiyonu kullanılarak üretilmektedir. Tüm işlem, 300-400 o C sıcaklıkta, artırılmış basınçta gerçekleştirilir. Etanol, genellikle şeker içerikli hammaddelerin (nişasta içerikli bitki hammaddeleri) alkollü fermantasyonu yoluyla üretilir. Substrat, alkollü fermantasyona tabi tutulabilecek uygun forma dönüştürülür. Üretilen püre etanolden arındırılır. Son aşama, %80-90 etil alkol içeriğine sahip distilat üreten damıtmadır. Polihidroksil alkoller, aralarında en belirgin olanları etilen glikol, propilen glikol ve gliserin olan bileşiklerdir. Epoksi hidroliz işleminde etilen ve propilen glikol üretilir. Gliserin, yağların ve polipropilen veya akroleinin hidrolizinin bir yan ürünüdür.
Özellikleri
Hidroksil grubu ve polaritesi, alkollerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini belirler. Su gibi, aralarında sıvı halde hidrojen bağları oluştururlar. Parçacıklar birleşmeye tabi olduğundan, ağırlaştırılmış sıvı buharlaşmasından sorumludurlar. Bu doğrudan yüksek kaynama noktalarını belirler, örneğin etanol için 78.37 o C. Metanol, etanol ve propanol herhangi bir karışım oranında su ile karıştırılabilir. Bununla birlikte, homolog seride bir sonraki olan bütanolün çözünürlüğü yakl. 8 g/dm3 . Hidrokarbon zinciri ne kadar uzun olursa, çözünürlük o kadar düşük olur. Çoğu alkol, kendine özgü bir kokuya sahip sıvılardır. Ancak partiküllerinde uzun hidrokarbon zincirleri olan alkoller katıdır. Alkoller asit midir yoksa alkali midir? Alkoller çok sayıda kimyasal dönüşüme uğrar. Susuz bir ortam yarattığımızda ve uygun alkol ve metalin reaksiyona girmesine neden olduğumuzda, alkolatlar, örneğin sodyum etilat üretecektir. Kimyasal açıdan, güçlü kimyasal alkalilerdir (hidroksitlerden daha güçlü). Bununla birlikte, aynı perspektiften, bir grup bileşik olarak alkoller zayıf asitlerdir ( H2O’dan daha zayıf). Bu, metallerle, yani alkolatlarla tuzların oluşumu ile gösterilir.
alkoksile alkoller
Alkoksile alkoller , farklı alkoksilasyon derecelerine sahip yağ asitleri ile oksietilen ve/veya propoksilatlanmış yağ alkollerinin senteziyle üretilen ilginç bir (iyonik olmayan) yüzey aktif maddeler grubudur. PCC Grubunun ürün yelpazesi 269 çeşit alkoksile alkol içerir. Parametrelere bağlı olarak, aşağıdakiler dahil olmak üzere farklı özelliklere ve kullanımlara sahiptirler:
- yıkama, temizleme ve aklama özellikleri nedeniyle endüstriyel kullanıma uygunluğu,
- çok iyi yoğunluk ve esnekliğe sahip son derece esnek köpükler üretme kabiliyeti,
- tekstil ve metalurji endüstrisi için özel formülasyonlarda ıslatıcı maddeler olarak kullanılabilirlik,
- köpük önleyici özellikleri, düşük katılaşma noktası ve kolay kullanım nedeniyle kağıt endüstrisinde kullanılabilirlik.
Güvenlikle ilgili zorluklar
Alkollü ürünler çok yönlü ve kullanışlı olsa da, güvenli kullanımlarını sağlamak zor olabilir. Özel dikkat gerektiren tehlikeli bileşiklerdir. Özellikle, aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:
- hammadde, ara ürün ve ürün olarak kullanılan alkoller uygun kalitede olmalıdır. Kontamine malları kullanmak ve satmak yasaktır. Bu, onlarla çalışan personelin ve malları satın alan müşterilerin güvenliğini sağlamak için gereklidir.
- Sentezden tüketiciye sevkiyata kadar, taşıma sırasında kontaminasyon veya sızıntı riskini ortadan kaldırmak için alkoller uygun şekilde depolanmalıdır. Uygun sıcaklık veya diğer kimyasalların yakınlığı gibi faktörlerin güvenlik üzerinde önemli bir etkisi olabilir. Alkollerin ve bunların karışımlarının üretim ve satışında iç ve dış lojistik, güvenliğin sağlanması için esastır.
- Üretim, endüstriyel işleme veya bireysel kullanım sırasında ortaya çıkan atıklar, atık bertarafına tabi olacaktır. Kimyasal atıkların güvenli bir şekilde imha edilmesi konusunda uzmanlaşmış şirketlerle iletişime geçmeye değer.
Alkollerin endüstriyel kullanımı
Endüstride en yaygın olarak kullanılan alkoller etanol, metanol, izopropanol ve gliserindir. Sektör ne olursa olsun, alkol kullanımı olağandır. Etanolün tüketici kullanımına ek olarak, yaygın kullanımlar arasında temizlik maddeleri, kozmetikler, yakıtlar, ilaçlar, tekstiller ve daha birçokları yer alır. Ayrıca donma önleyici sıvılarda ve mürekkeplerde bulunurlar. Alkoller çözücü olarak çok yaygın olarak kullanılır, özellikle nispeten güvenli olan ve suda çözünmeyen herhangi bir bileşiği çözmek için kullanılabilen etanol. Metanol bir başka popüler çözücüdür; bununla birlikte ağırlıklı olarak diğer kimyasalların, örneğin metanal (formaldehit), etanoik asit veya metil esterlerin sentezinde kullanılır. Alkol bazlı ürünlerin kullanım sayısını daha da genişletmek için girişimlerde bulunulmaktadır. Avrupa’da fosil yakıtların kullanımını azaltmak için gerçekleştirilen eylemler, enerji kaynağı olarak biyoalkollerin kullanımını teşvik etmektedir. Bu tür yakıtların artan kullanımının kaçınılmaz olduğu düşünülmektedir. Alkol distilatlarının enerji amaçlı kullanımı, havanın kirli olduğu yerlerde, özellikle sağlık tesislerinde ve kara kömür gibi katı yakıtların kullanımının yasaklandığı alanlarda makuldür. Ancak şu anda alkol bazlı yakıtlardan enerji veya ısı üretmenin maliyetinin hala geleneksel yakıttan enerji maliyetinden daha yüksek olduğu unutulmamalıdır. Fosil yakıtların kullanımı, yatırım için giderek daha kazançlı olacak ve otomotiv endüstrisinde motor yakıtı olarak etanolün artan kullanımı nedeniyle yakın gelecekte artması bekleniyor. Etil alkol, yanma sırasında karbon ve su üretir. Tek başına veya benzinle karıştırılarak kullanılabilir. En avantajlı etanol içeriği %10-20’dir. Unutulmamalıdır ki, etanolün otomotiv endüstrisinde yakıt olarak kullanılması, petrol endüstrisi olmayan ülkeler için avantajlı olabilir. Etanol, fermantasyon işlemi kullanılarak başarıyla üretilir. Alkollü ürünler kullanılarak akaryakıt piyasasının talebinin karşılanması, benzin ithalatını düşürmesi kuvvetle muhtemeldir. Referanslar:
- Bochwica, AWA Preparatyka Organiczna – Vogel.pdf. 2012, 1-54.
- Maciej, M.; Żyjewska, U.; Siuda, T. Możliwości wykorzystania destylatów alkoholowych jako paliwa opałowego. Nafta-Gaz 2020, 76 , 186–191, doi:10.18668/ng.2020.03.05.
- Endüstriyel Sınıf Alkoller | SolvChem Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://solvchem.com/products/alcohols/ (11 Ocak 2022’de erişildi).
- Endüstriyel Alkoller Pazar Büyüklüğü ve Payı | 2023 Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.alliedmarketresearch.com/industrial-alcohols-market (11 Ocak 2022’de erişildi).
- 14.2: Alkoller – Adlandırma ve Sınıflandırma – Kimya LibreTexts Çevrimiçi olarak bulunabilir: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/The_Basics_of_GOB_Chemistry_(Ball_et_al.)/14%3A_Organic_Compounds_of_hol%3A_access_14.02, .
- Przemysław Mastalerz (z-lib.org).pdf tarafından Chemia Organiczna.
- Alkollerin Kullanımları – Chemistry LibreTexts Çevrimiçi olarak mevcuttur: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_(Organic_Chemistry)/Alcohols/Properties_of_Alcohols/Uses_of_Alcohols (12 Ocak 2022’de erişildi).
- Alkoksilatlı Alkoller – Kozmetik Malzemeler | Phoenix Chemical, Inc. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://phoenix-chem.com/products/alkoxylated-alcohols/ (12 Ocak 2022’de erişildi).