Физические характеристики спиртов (25 оС)

Растворитель	, Дб		103, Па с
Метанол	1.70	32.66	0.5445
Этанол	1.69	24.55	1.087
1-Пропанол	1.69	20.45	1.943
1-Бутанол	1.64	17.51	2.61
2-Метил-2-пропанол *	1.64	12.47	5.12
1-Октанол	1.67	9.8	7.30
Этиленгликоль	2.30	37.7	16.63
Глицерин	2.66	42.5	945

*трет-Бутанол

Значения дипольных моментов молекул сравнительно невелики, и в случае одноатомных спиртов примерно такие же, как у воды.

Характерной особенностью спиртов является их способность выступать донорами водородной связи (ДВС). Водородная связь, или H-связь, – это вторая связь, образованная атомом водорода, уже связанным ковалентно с другим атомом:

Важным критерием образования водородной связи, образованной группой OH, является сдвиг частоты валентных колебаний связи O–H в инфракрасном спектре, обозначаемый как .

Длина водородной связи больше, чем ковалентной. Например, в кубической структуре льда расстояние между атомами кислорода соседних молекул, соединенных водородной связью (O – H ··· O), составляет 276 пм,⁴ в то время как длина связи O – H равна 97 пм.

Иногда водородная связь может рассматриваться как первая ступень кислотно-основного взаимодействия. Водородная связь может быть не только межмолекулярной, как это было представлено выше, но и внутримолекулярной.⁵

Но для характеристики молекул растворителей важнее их способность образовывать межмолекулярные водородные связи.

Донором водородной связи может выступать не только группа OH, но и другие, например, NH.

Значение процесса образования водородной связи в растворах составляет обычно –(10–40) кДж моль^–1, в то время как для образования ковалентной связи по абсолютной величине на порядок больше, а для неспецифических (ван-дер-ваальсовых) взаимодействий – на порядок меньше.

Малый размер атома водорода обусловливает бόльшую прочность H-связи по сравнению с неспецифическим диполь-дипольным взаимодействием:

В отличие от воды, жидкие одноатомные спирты образуют двумерную систему водородных связей, в то время как этиленгликоль и глицерин – трехмерную, как и вода. Спирты являются типичными и главными представителями группы растворителей, называемых гидроксилсодержащими, или, шире, ДВС-растворителями. В этих растворителях хорошо сольватированы прежде всего анионы малого размера, такие, как F^– и OH^–:

То же относятся и к ионам R–COO^–, так как у них отрицательный заряд локализован на карбоксилатной группировке. Существует очень интересная и важная группа растворителей, молекулы которых высокополярны и, в противоположность спиртам, не являются донорами водородной связи. Эти растворители называют диполярными апротонными (по А. Паркеру) или, точнее, диполярными не являющимися донорами водородной связи растворителями (НДВС-растворителями, по Ф. Бордуэлу). Типичные представители этой группы даны в Таблице 3 и на Рисунке 1; значения для них колеблются от 2.8 до 5.4, а относительная диэлектрическая проницаемость от 20 до 182.

Структура этих жидкостей определяется их высокой полярностью: упрощенно можно представить себе, что их молекулы ассоциируют друг с другом по принципу «голова к хвосту» (положительный конец диполя молекулы с отрицательным концом диполя соседней молекулы) и выстраиваются в цепочечные или циклические структуры.

Т а б л и ц а 3.