アルコールとフェノールの物理的特性

アルコールやフェノールでは、炭素や水素に比べて酸素の電気陰性度が高いため、酸素には部分的な負電荷が、水素と炭素には部分的に正の電荷がかかります。

隣接するアルコール分子またはフェノール分子中の酸素-水素結合双極子の反対の部分電荷は、水素結合相互作用で互いに引き合います。水溶液中では、アルコールとフェノールは水分子と水素結合の大きなネットワークを形成し、水溶性を高めます。

フェノール分子やアルコール分子の非極性領域は、炭化水素間で観察される相互作用のように、分散力によって引き付けられます。

分散力に加えて水素結合を破壊するために必要な追加のエネルギーは、同様の分子量の炭化水素と比較して、アルコールとフェノールの沸点の増加を引き起こします。

アルコールの沸点は、分散力による相互作用の表面積が大きくなるため、アルキル領域のサイズとともに増加します。

しかし、水による溶媒和が好ましくない非極性領域の表面積の増加により、水へのアルコールの溶解度が低下します。

鎖に分岐したアルコールは、分岐が非極性領域の接触面を減少させるため、直鎖の同等物よりも水溶性が高くなります。ただし、分岐アルコールは直鎖状アルコールよりも沸点が低く、分散力が弱いことと一致しています。

ジオールの2番目のヒドロキシル基などの追加の水素結合部位は、アルコールの沸点と水溶性を高めます。

環状アルコールは、直鎖状の類似物よりも高い沸点を示し、これは液相での高密度充填の傾向と相関しています。

フェノールの沸点は、平面芳香環間のπ-πスタッキング相互作用によりさらに高くなります。比較的大きな芳香環は水への溶解度を制限しますが、フェノールは対応するアルコールよりも優れた溶解性を示します。

フェノールでは、電子吸引芳香環に結合した酸素-水素結合双極子の極性が高いため、水素結合が強化されます。