Φυσικές Ιδιότητες των Αιθέρων

Οι αιθέρες είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα κατηγορία οργανικών ενώσεων. Υπάρχουν αρκετές βασικές χημικές και φυσικές ιδιότητες των αιθέρων που τους καθιστούν μερικές από τις πιο χρήσιμες οργανικές ενώσεις.

Οι αιθέρες χαρακτηρίζονται από την παρουσία ενός ατόμου οξυγόνου που συνδέεται με δύο διαφορετικές ομάδες αλκυλίου και αρυλίου. Γενικά, ο τύπος για τους αιθέρες είναι:

R-O-R, R-O-Ar ή Ar-O-Ar (Εδώ, το R αναφέρεται σε ομάδες αλκυλίου και το Ar αναφέρεται σε ομάδες αρυλίου)

Οι μοναδικές φυσικές ιδιότητες των αιθέρων τους επιτρέπουν να αντιδρούν χημικά με διάφορες ενώσεις. Η φυσική δομή των αιθέρων βοηθά στον προσδιορισμό της ονοματολογίας, των βιομηχανικών σκοπών, της εμφάνισης, της οσμής και της χημικής τους αντιδραστικότητας.

Στόχοι και λειτουργίες

Τα μόρια του αιθέρα δεν εμφανίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό τους ξεχωρίζει από το αλκοόλ. Αυτό κάνει τα σημεία βρασμού τους να είναι ουσιαστικά χαμηλά και τα καθιστά λιγότερο διαλυτά στο νερό. Λόγω αυτής της φυσικής ιδιότητας των αιθέρων, διαπιστώνουμε ότι χρησιμοποιούνται συχνά ως διαλύτες για χημικές αντιδράσεις και πειράματα.

Δομή των αιθέρων

Στους αιθέρες, υπάρχουν δεσμοί C-O-C που βρίσκονται στις 104,5 μοίρες, όπου η απόσταση μεταξύ των ζευγών C-O είναι περίπου 140 πικόμετρα. Επιπλέον, το οξυγόνο στους αιθέρες είναι πιο ηλεκτραρνητικό από τα άτομα άνθρακα του. Έτσι, τα άλφα υδρογόνα είναι πιο όξινα από άλλες κανονικές αλυσίδες υδρογονάνθρακα.

Ταξινόμηση αιθέρων

Οι αιθέρες μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες με βάση τις διαφορές στη φυσική τους δομή. Η ταξινόμηση εξαρτάται από τη φύση των ομάδων υποκαταστατών που συνδέονται με την κύρια ένωση.

• Συμμετρικοί αιθέρες:Αυτοί οι αιθέρες έχουν δύο πανομοιότυπες (αλκυλο ή αρυλο) ομάδες συνδεδεμένες με το άτομο οξυγόνου του μορίου.

Παράδειγμα:CH3OCH3

• Ασύμμετροι αιθέρες:Αυτοί οι αιθέρες έχουν δύο διαφορετικές ομάδες συνδεδεμένες με το άτομο οξυγόνου. Η υδρόλυση των ασύμμετρων αιθέρων δίνει δύο διαφορετικά προϊόντα. Ένα από τα προϊόντα θα είναι το αλκοόλ.

Παράδειγμα:CH3-O-C2H5

Ονοματολογία αιθέρων

Υπάρχουν δύο μοναδικοί τρόποι με τους οποίους μπορούν να ονομαστούν οι αιθέρες. Ένας από τους προτιμώμενους τρόπους ονομασίας των αιθέρων είναι η αναγνώριση αλκυλομάδων που είναι συνδεδεμένες σε κάθε πλευρά των ατόμων οξυγόνου. Οι αλκυλομάδες αναγνωρίζονται και ονομάζονται με αλφαβητική σειρά, ακολουθούμενη από τη λέξη «αιθέρας».

Για παράδειγμα, ο αιθυλομεθυλαιθέρας είναι ένας τέτοιος τρόπος ονοματολογίας. Εδώ, και οι δύο ομάδες αιθυλίου και μεθυλίου συνδέονται με το άτομο οξυγόνου του αιθέρα. Εάν οι δύο ομάδες αλκυλίου που συνδέονται με το άτομο οξυγόνου είναι ίδιες, τότε η ένωση ονομάζεται δι (αλκυλ) αιθέρας—για παράδειγμα, διαιθυλαιθέρας.

Από την άλλη πλευρά, η μέθοδος IUPAC χρησιμοποιείται επίσης για την ονομασία των αιθέρων. Για αυτή τη μέθοδο, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη μια συγκεκριμένη σειρά χημικών συστατικών πριν από τη διαδικασία ονομασίας. Αυτό αποτελείται από μια μικρή αλυσίδα αλκυλίου, οξυγόνο και μια μακριά αλυσίδα αλκυλίου.

Για παράδειγμα, η μέθοδος IUPAC για την ονομασία του αιθυλομεθυλαιθέρα θα είναι μεθοξυαιθάνιο. Στην περίπτωση των κυκλικών αιθέρων, το στέλεχος της ένωσης είναι πάντα γνωστό ως κυκλοαλκάνιο. Το «Oxa» χρησιμοποιείται για να υποδείξει την αντικατάσταση του οξυγόνου με άνθρακα στον δακτύλιο.

Για παράδειγμα, το οξακυκλοπεντάνιο είναι ένα παράδειγμα πενταμελούς δακτυλίου με τέσσερα άτομα άνθρακα και ένα άτομο οξυγόνου.

Φυσικές ιδιότητες των αιθέρων

• Η πολικότητα του δεσμού C-O στον αιθέρα είναι υπεύθυνη για την καθαρή διπολική ροπή στο μόριο.
• Το σημείο βρασμού για τους αιθέρες είναι παρόμοιο με τα αλκάνια. Το σημείο βρασμού για τους αιθέρες είναι μικρότερο από τις αλκοόλες που έχουν την ίδια μοριακή μάζα. Αυτό οφείλεται επίσης στην πολικότητα του δεσμού C-O στο μόριο.
• Οι αιθέρες έχουν την ίδια αναμιξιμότητα στο νερό με τις αλκοόλες.
• Ο αιθέρας είναι αναμίξιμος στο νερό επειδή, όπως και οι αλκοόλες, το άτομο οξυγόνου στους αιθέρες μπορεί να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού.
• Οι αιθέρες έχουν περίπου τρία διαθέσιμα άτομα άνθρακα, γεγονός που τους καθιστά διαλυτούς στο νερό λόγω δεσμών υδρογόνου.
• Η διαλυτότητα των αιθέρων μειώνεται με την αύξηση των ατόμων άνθρακα στο μόριο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αύξηση της σύνθεσης υδρογονανθράκων μπορεί να μειώσει το επίπεδο του δεσμού υδρογόνου μεταξύ των μορίων.
• Οι αιθέρες είναι διαλυτοί σε οργανικούς διαλύτες όπως το βενζόλιο, η ακετόνη και η αλκοόλη, μεταξύ άλλων.

Συμπέρασμα

Οι αιθέρες είναι οργανικές ενώσεις που χαρακτηρίζονται από την παρουσία δύο ομάδων αλκυλίου ή αρυλίου που συνδέονται με τα άτομα οξυγόνου τους. Είναι διαλυτά στο νερό και μπορούν επίσης να δημιουργήσουν μια μεγάλη ποικιλία ενώσεων μέσω χημικών αντιδράσεων. Χρησιμοποιούνται με οργανικούς διαλύτες για μεγάλη ποικιλία βιομηχανικών σκοπών.

Οι φυσικές ιδιότητες των αιθέρων ονομάζονται μέσω δύο διαφορετικών μεθόδων ονοματολογίας. Για τη μία μέθοδο, το όνομα των συνδεδεμένων αλκυλομάδων επισυνάπτεται αλφαβητικά μαζί με τον «αιθέρα», ενώ η άλλη μέθοδος ακολουθεί τις συμβάσεις του συστήματος IUPAC. Με βάση τα φυσικά τους χαρακτηριστικά, οι αιθέρες μπορούν να χωριστούν σε συμμετρικές και ασύμμετρες κατηγορίες επίσης.