Methanol

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Methanol
Systematický název	methanol hydroxymethan
Racionální název	methylalkohol
Registrační číslo CAS	67-56-1
Sumární vzorec	CH4O
Molární hmotnost	32,042 g/mol
Teplota tání	-97,7 °C (175,5 K)
Teplota varu	64,7 °C (337,8 K)
Hustota	0,7910 g/cm3
Disociační konstanta pKa	15,3
Měrné teplo	2495 J.kg/K
Relativní permitivita	33,5
Rychlost zvuku v methanolu	1122 m/s (při 20°C)

Methanol, (mimo chemii dle PČP metanol), methylalkohol, karbinol je nejjednodušší alifatický alkohol. Používá se pro něj též dnes již zastaralý název dřevný líh. Je to bezbarvá, alkoholicky páchnoucí kapalina, neomezeně mísitelná s vodou. Je těkavý, hořlavý a silně jedovatý.

Obsah 1 Příprava 2 Vlastnosti 2.1 Chemické reakce methanolu 3 Výskyt v přírodě 4 Fyziologické působení 5 Použití 6 Historická poznámka 7 Literatura

[editovat] Příprava

Původně se vyráběl suchou destilací dřeva, především bukového, přičemž vzniká směs methanolu, kyseliny octové a acetonu. Kyselina octová se ze získané směsi odstraňuje neutralizací vápnem (hydroxidem vápenatým) a methanol spolu s nepatrným množstvím acetonu se oddělí destilací. Podle této metody výroby dostal triviální název dřevný líh. V současné době se průmyslově vyrábí katalytickou hydrogenací oxidu uhelnatého z vodního plynu, tj. směsi vodíku a oxidu uhelnatého za vysokých teplot (250 °C) a tlaků (5 až 10 MPa) a za přítomnosti katalyzátorů na bázi směsi mědi, oxidu zinečnatého a oxidu hlinitého podle rovnice:

CO + 2 H₂ → CH₃OH.

Uvedená reakce je vratná; za nižších teplot a tlaků a v přítomností solí trojmocného chromu probíhá opačným směrem.

[editovat] Vlastnosti

Geometrie molekuly methanolu je zobrazena na obrázku modelu vlevo. Vzhledem k volné otáčivosti částí molekuly kolem σ-vazby mezi uhlíkovým a kyslíkovým atomem se sice může vodík hydroxylové skupiny OH nacházet v libovolné poloze vůči vodíkům methylové skupiny CH₃, ale konformace s nejnižší možnou energií je taková, když rovina definovaná vazbami H—O—C právě půlí úhel definovaný trojicí atomů H—C—H methylové skupiny; tato konformace je naznačena na uvedeném obrázku.

Z molekulové hmotnosti methanolu by vyplývalo, že jeho bod varu bude velmi nízký, kolem −170 °C, ve skutečnosti je přibližně +65 °C. Je to způsobeno tím, že atom vodíku hydroxylové skupiny vytváří vodíkovou vazbu s kyslíkem jiné molekuly methanolu. Tím se efektivně zvyšuje molekulová hmotnost této látky a to vede ke zvýšení bodu varu.

[editovat] Chemické reakce methanolu

Kyslíkem se postupně oxiduje ve třech stupních. V prvním stupni oxidace se přeměňuje na nejjednodušší aldehyd formaldehyd (methanal):

2 CH₃OH + O₂ → 2 CH₂O + 2 H₂O.

S větším množstvím kyslíku se oxiduje do druhého stupně na kyselinu mravenčí:

CH₃OH + O₂ → HCOOH + H₂O.

Za velkého přebytku kyslíku se spaluje na oxid uhličitý a vodu:

2 CH₃OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 4 H₂O.

Tato poslední reakce může probíhat jako pomalu (např. při působení ultrafialového záření na páry methanolu ve vzduchu, nebo bouřlivě, jako hoření; při hoření vzniká bezbarvý, téměř neviditelný plamen, což může při nepozornosti způsobit vážné popáleniny.

S alkalickými kovy reaguje bouřlivě za vývoje vodíku a vzniku solí, např. methanolátu sodného:

2 CH₃OH + 2 Na → 2 CH₃ONa + H₂.

Tyto methanoláty se působením vody okamžitě rozkládají za vzniku methanolu a hydroxidu, např.:

CH₃ONa + H₂O → CH₃OH + NaOH.

S chloridy karboxylových kyselin vytváří methylestery, např. s chloridem kyseliny octové octan methylnatý, čili methylacetát:

CH₃OH + CH₃COCl → CH₃COOCH₃ + HCl.

[editovat] Výskyt v přírodě

Methanol vzniká v malém množství rozkladem organických látek působením některých mikroorganismů (např. oxidací methanu bakteriemi rodu Methylococcus); velice brzy se však ve vzduchu působením slunečního záření oxiduje na oxid uhličitý a vodu.

[editovat] Fyziologické působení

Narkotický účinek methanolu je o něco menší než u ethanolu, rovněž z těla se vylučuje pomaleji, proto opilost trvá déle. Příznaky otravy jsou křečovité bolesti břicha a poruchy vidění. Methanol poškozuje chemické látky v oční sítnici, což může vést až k oslepnutí. V lidském těle se methylalkohol přeměňuje metabolickými procesy na velmi jedovaté a reaktivní látky, kyselinu mravenčí a zejména formaldehyd, který blokuje volné aminoskupiny v bílkovinných látkách. Vážná otrava nastává při požití cca 5 - 10 ml, smrt pak při cca 30 ml. Otrava může vzniknout také vdechováním par, kdy se projevuje silný dráždivý účinek, bolesti hlavy a třas. K nevratnému poškození zrakového nervu dochází jen při vysokých koncentracích par.

Při nadýchání vyneseme postiženého na čerstvý vzduch. Jako první pomoc při požití necháme postiženého vypít 0,5 l teplé vody (může obsahovat dvě lžičky jedlé sody) a vyvoláme zvracení. Zvracení zkoušíme vyvolat i po uplynutí několika hodin od požití. Oddálení působení methanolu lze dosáhnout podáním cca 20 ml kvalitní lihoviny, ale pouze neprojevuje-li postižený výrazné známky opilosti. Lihovinu opakovaně podáváme až do známek mírné opilosti - tento stav udržujeme do okamžiku předání lékařům.

[editovat] Použití

Methanol má širokou škálu použití, mj. jako:

• rozpouštědlo
• přísada do nemrznoucích směsí
• denaturační činidlo pro denaturaci ethanolu (už se prakticky nepoužívá)
• přísada do pohonných látek nebo jako samostatná pohonná látka (zejména u přeplňovaných spalovacích motorů)
• jako surovina pro výrobu jiných organických látek, např.:
  • formaldehydy
  • kyseliny mravenčí
  • dimethylether (ekologický hnací plyn pro aerosolové spreje)
  • methyl-terc.-butylether (MTBE, aditivum do benzinu; v současné době se pro karcinogenicitu přestává používat).

Výhledově se uvažuje i o jeho použití v palivových článcích.

[editovat] Historická poznámka

Methanol znali již staří Egypťané, kteří používali dřevný líh, připravený destilací dřeva, jako jednu z látek při balzamování mumií. V moderní době jej v čisté formě připravil v roce 1661 Robert Boyle, který je nazval spiritus buxi (tedy „duch zimostrázu“), protože jej připravil suchou destilací dřeva zimostrázu. Jeho objev upadl téměř v zapomnění a methanol byl znovuobjeven počátkem 19. století (v roce 1812 Phillipe Taylorem). V roce 1834 francouzští chemikové Jean-Baptiste Dumas a Eugene Peligot určili jeho chemické složení. Moderní metodu výroby z vodního plynu objevil v roce 1923 německý chemik Matthias Pier.

V době 2. světové války se v okupované Střední Evropě - i u nás - používal pro nedostatek benzínu u civilních automobilů pohon na tzv. dřevoplyn, vyráběný v generátorech suchou destilací bukového dřeva; hlavní složkou dřevoplynu byl právě methanol.

[editovat] Literatura

• Encyklopedie CoJeCo, http://www.cojeco.cz
• Fyzikální a matematické tabulky 1980 (04-007-80)