ЕТИЛОВИЙ СПИРТ: ФОРМУЛА, ВЛАСТИВОСТІ, РИЗИКИ ТА СФЕРИ ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Етиловий спирт , етанол або спирт, являє собою органічне хімічна сполука класу спиртів в спирті і отримують шляхом дріжджів або шляхом нафтохімічних процесів. Це безбарвна легкозаймиста рідина і, крім того, що є психоактивною речовиною, як дезінфікуючий засіб та антисептик, як джерело палива для чистого горіння, у виробничій промисловості або як хімічний розчинник.

Хімічна формула етилового спирту - C ₂ H ₅ OH, а його розширена формула - CH ₃ CH ₂ OH. Він також написаний як EtOH, а назва IUPAC - етанол. Тому його хімічними компонентами є вуглець, гідрогін та кисень. Молекула складається з двовуглецевого ланцюга (етан), в якому одна Н була замінена гідроксильною групою (-ОН). Її хімічна структура представлена ​​на малюнку 1.

Фігура 1: структура етанолу

Це другий найпростіший алкоголь. Усі атоми вуглецю та кисню є sp3, що дозволяє вільно обертати межі молекули. (Етиловий спирт формули, SF).

Етанол можна зустріти широко в природі, оскільки він є частиною метаболічного процесу дріжджів, як Saccharomyces cerevisiae, він також присутній у стиглих плодах. Він також виробляється деякими рослинами через анеробіоз. Його також знайшли у космосі.

Етанол можна отримати дріжджами, використовуючи ферментацію цукрів, які містяться в зернах, таких як кукурудза, сорго та ячмінь, а також картопляні шкури, рис, цукровий очерет, цукрові буряки та обрізки дворів; або органічним синтезом.

Органічний синтез здійснюється за допомогою гідратації етилену, отриманого в нафтохімічній промисловості, і використання сірчаної або фосфорної кислоти в якості каталізатора при температурі 250-300 ° C:

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH ₃ CH ₂ OH

Виробництво етилового спирту

Етанол при ферментації цукрів є основним процесом отримання алкогольних напоїв та біопалива. Його використовують переважно в таких країнах, як Бразилія, де дріжджі використовують для біосинтезу етанолу із цукрової тростини.

Кукурудза - головний інгредієнт для етанольного палива в США. Це пов’язано з його достатністю і низькою ціною. Цукор і буряк - найпоширеніші інгредієнти, які використовуються для виготовлення етанолу в інших частинах світу.

Оскільки алкоголь створюється за рахунок ферментації цукру, цукрові культури є найпростішими інгредієнтами для перетворення на алкоголь. Бразилія, другий найбільший у світі виробник паливного етанолу, виробляє більшу частину свого етанолу з цукрової тростини.

Більшість автомобілів у Бразилії здатні працювати на чистому етанолі або на суміші бензину та етанолу.

Фізичні та хімічні властивості

Етанол - прозора безбарвна рідина з характерним запахом і пекучим смаком (Королівське товариство хімії, 2015).

Молярна маса етилового спирту - 46,06 г / моль. Температура його плавлення і температура кипіння становлять -114 ºC і 78 ºC відповідно. Це летюча рідина і її щільність становить 0,789 г / мл. Етиловий спирт також горючий і утворює бездимне синє полум'я.

Він змішується з водою та більшістю органічних розчинників, таких як оцтова кислота, ацетон, бензол, чотирихлористий вуглець, хлороформ та ефір.

Цікавим фактом є те, що етанол також змішується в аліфатичних розчинниках, таких як пентан та гексан, але його розчинність залежить від температури (Національний центр інформації про біотехнології. PubChem Database Compound Database; CID = 702, 2017).

Етанол - найвідоміший представник спиртів. У цій молекулі гідроксильна група знаходиться на кінцевому вуглеці, що призводить до високої поляризації молекули.

Отже, етанол може утворювати сильні взаємодії, такі як воднева зв'язка та дипольно-дипольна взаємодія. У воді етанол може бути змішуваним, а взаємодія між двома рідинами настільки висока, що вони створюють суміш, відому як азеотроп, з різними характеристиками для двох компонентів.

Ацетилхлорид і бромід бурхливо реагують на етанол або воду. Суміші спиртів із концентрованою сірчаною кислотою та сильною перекисом водню можуть спричинити вибухи. Також суміші етилового спирту з концентрованим перекисом водню утворюють потужні вибухові речовини.

Алкилові гіпохлорити - жорстока вибухівка. Їх легко отримують шляхом реакції гіпохлорної кислоти та спиртів у водному розчині або змішаних розчинах водного тетрахлориду вуглецю.

Хлор та спирти також утворюють алкільні гіпохлорити. Вони розкладаються на холоді і вибухають при впливі сонячного світла або тепла. Третинні гіпохлорити менш нестабільні, ніж вторинні або первинні гіпохлорити.

Реакції ізоціанатів із спиртами, що каталізуються основою, повинні здійснюватися в інертних розчинниках. Такі реакції за відсутності розчинників часто виникають при вибуховому насильстві (ДЕНАТУРОВАНИЙ АЛКОГОЛ, 2016).

Реактивність та небезпека

Етиловий спирт класифікується як стабільна, летюча і легкозаймиста сполука. Він буде легко запалюватися теплом, іскрами або полум’ям. Пари можуть утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші. Вони можуть подорожувати до джерела займання та відключатися.

Більшість пар важчі за повітря. Вони будуть розповсюджуватися вздовж землі та збиратись у низьких чи обмежених місцях (каналізації, підвали, цистерни). У приміщенні, на вулиці або в каналізації існує небезпека вибуху пари. Контейнери можуть вибухнути при нагріванні.

Етанол токсичний при попаданні в їжу у великих кількостях або у великих концентраціях. Він діє на центральну нервову систему як депресивний і сечогінний засіб. Це також подразнює очі і ніс.

Він легкозаймистий і бурхливо реагує на пероксиди, ацетилхлорид та ацетилбромід. При контакті з деякими платиновими каталізаторами він може запалитися.

Симптомами при інгаляції є кашель, головний біль, втома, сонливість. Це може призвести до сухості шкіри. Якщо речовина потраплятиме в очі, це може викликати почервоніння, біль або відчуття печіння. При поглинанні всередину виникає печіння, головний біль, сплутаність свідомості, запаморочення та несвідомість (IPCS, SF).

Очі

Якщо сполука потрапляє в очі, контактні лінзи слід перевірити та зняти. Очі слід негайно промити великою кількістю води не менше 15 хвилин холодною водою.

Шкіра

У разі контакту зі шкірою уражену ділянку слід негайно промити великою кількістю води не менше 15 хвилин, знімаючи забруднений одяг та взуття.

Покрийте роздратовану шкіру емоційним засобом. Перед повторним використанням мийте одяг та взуття. Якщо контакт сильний, вимийте дезінфікуючим милом і покрийте забруднену шкіру антибактеріальним кремом.

Вдихання

У разі вдихання потерпілого слід перенести в прохолодне місце. Якщо не дихає, дається штучне дихання. Якщо дихання утруднене, дайте кисень.

Поглинання

Якщо з’єднання приймається всередину, блювоту не слід викликати, якщо не розпорядиться медичним персоналом. Розкріпіть тісний одяг, наприклад комір сорочки, пояс або краватку.

У всіх випадках слід негайно звернутися до лікаря (Лист даних про безпеку матеріалів Етиловий спирт 200 Доказ, 2013).

Програми

Ліки

Етанол використовується в медицині як антисептик. Етанол вбиває організми, знецінюючи їх білки і розчиняючи їх ліпіди, і ефективний проти більшості бактерій, грибів та багатьох вірусів. Однак етанол неефективний проти бактеріальних спор.

Етанол можна вводити як антидот при отруєнні метанолом та етиленгліколем. Це пов’язано з конкурентним пригніченням ферменту, який розщеплює їх, називається алкогольною дегідрогеназою.

Рекреаційні

Як депресант центральної нервової системи, етанол є одним з найбільш широко використовуваних психоактивних препаратів.

Кількість етанолу в організмі зазвичай кількісно визначається вмістом алкоголю в крові, який тут приймають як масу етанолу на одиницю об'єму крові.

Невеликі дози етанолу, як правило, викликають ейфорію та розслаблення. Люди, які відчувають ці симптоми, мають тенденцію бути балакучими та менш гальмуватими, і можуть проявляти погану оцінку.

При більш високих дозах етанол діє як депресант центральної нервової системи, виробляючи прогресивно більш високі дози, порушуючи сенсорні та рухові функції, знижуючи пізнання, заступу, несвідомість та можливу смерть.

Етанол зазвичай використовується як оздоровчий наркотик, особливо під час спілкування. Ви також можете побачити, які ознаки та симптоми алкоголізму?

Паливо

Основне використання етанолу - як моторне паливо та добавка до палива. Використання етанолу може зменшити залежність від нафти та зменшити викиди парникових газів (EGI).

Використання етанолового палива в США різко зросло, приблизно з 1,7 мільярда галонів у 2001 році до приблизно 13,9 мільярда в 2015 році (Міністерство енергетики США, ФР).

E10 та E15 - це суміші етанолу та бензину. Число після "E" вказує на відсотковий вміст етанолу.

Більшість бензину, що продається в США, містить до 10% етанолу, кількість змінюється в залежності від площі. Всі виробники автомобілів схвалюють суміші до E10 у своїх бензинових автомобілях.

У 1908 році Генрі Форд сконструював свій Model T, дуже старий автомобіль, який курсував на суміші бензину та алкоголю. Форд назвав цю суміш паливом майбутнього.

У 1919 році етанол був заборонений, оскільки його вважали алкогольним напоєм. Його можна було продати лише при змішуванні з олією. Етанол знову був використаний як паливо після закінчення заборони в 1933 р. (Адміністрація енергетичної інформації США, SF).

Інші види використання

Етанол - важливий промисловий компонент. Він широко застосовується як попередник для інших органічних сполук, таких як етилогеніди, етилові ефіри, діетиловий ефір, оцтова кислота та етиламіни.

Етанол змішується з водою і є хорошим загальнозміцнюючим розчинником. Він міститься у фарбах, плямах, маркерах та засобах особистої гігієни, таких як засоби для полоскання рота, парфуми та дезодоранти.

Однак полісахариди осаджуються з водного розчину в присутності спирту, і осадження етанолу з цієї причини використовують для очищення ДНК та РНК.

Через низьку температуру плавлення (-114,14 ° C) та низьку токсичність, етанол іноді використовують у лабораторіях (із сухим льодом чи іншими холодоагентами) як охолоджувальну ванну для зберігання контейнерів при температурі нижче температури замерзання води. З цієї ж причини його також використовують як активну рідину в спиртових термометрах.

Біохімія

Окислення етанолу в організмі виробляє кількість енергії 7 ккал / моль, проміжну між вуглеводами та жирними кислотами. Етанол виробляє порожні калорії, а це означає, що він не забезпечує жодного типу поживних речовин.

Після перорального прийому етанол швидко всмоктується у кров із шлунка та тонкої кишки та розподіляється у загальній воді тіла.

Оскільки всмоктування відбувається швидше з тонкої кишки, ніж зі шлунку, затримка випорожнення шлунка затримує всмоктування етанолу. Звідси концепція не пити натщесерце.

Більше 90% етанолу, який потрапляє в організм, повністю окислюється до ацетальдегіду. Решта етанолу виводиться через піт, сечу та дихання (вдих).

Існує три способи, якими організм метаболізує алкоголь. Основний шлях - через фермент алкогольдегідрогеназу (АДГ). АДГ розташовується в цитоплазмі клітин. Він міститься в основному в печінці, хоча він також знаходиться в шлунково-кишковому тракті, нирках, слизовій носа, яєчках і матки.

Цей фермент залежить від окисленого коферменту НАД. Він є найважливішим при окисленні етанолу, оскільки метаболізує від 80 до 100% поглинутого етанолу в печінці. Його функція полягає в окисленні спирту до ацетальдегіду відповідно до реакції:

CH ₃ CH ₂ OH + NAD ⁺ → CH ₃ CHO + NADH + H ⁺

Інший спосіб метаболізації алкоголю - це фермент каталаза, який використовує перекис водню для окислення спирту до ацетальдегіду таким чином:

CH ₃ CH ₂ OH + H ₂ O ₂ → CH ₃ CHO + 2H ₂ O

Цей шлях обмежений низькими показниками покоління H ₂ O ₂ , які продукуються в клітинних умовах ферментами ксантиноксидази або НАДФ-оксидазою.

Третій спосіб метаболізації алкоголю - через мікросомальну систему окислення етанолу (SMOE). Це система виведення токсичних речовин з організму, розташованих у печінці, що складається з ферментів оксидази змішаної функції цитохрому Р450.

Окислення модифікують ліки та сторонні сполуки (ксенобіотики) шляхом гідроксилювання, роблячи їх нетоксичними. У конкретному випадку етанолу реакція:

CH ₃ CH ₂ OH + NADPH + H ⁺ + O ₂ → CH ₃ CHO + NADP ⁺ + 2H ₂ O

Коли етанол перетворюється на ацетальдегід за допомогою цих трьох ферментів, він окислюється до ацетату дією ферменту альдегіддегідрогенази (ALDH). Цей фермент залежить від окисленого коферменту НАД і реакція така:

CH ₃ CHO + NAD + + H ₂ O → CH ₃ COOH + NADH + H ⁺

Ацетат активується коферментом A для отримання ацетилу CoA. Це входить у цикл Кребса з виробництва енергії (Національна медична бібліотека США, 2012 р.).

Важливість гідроксильної групи в спиртах

Гідроксильна група - це молекула, що складається з атома кисню та атома водню.

Це призводить до отримання водоподібної молекули з чистим негативним зарядом, який зв’язується з вуглецевим ланцюгом.

Ця молекула робить вуглецевий ланцюг спиртом. Крім того, він надає певні загальні характеристики отриманій молекулі.

На відміну від алканів, які є неполярними молекулами завдяки своїм вуглецевим і водневим ланцюгам, коли гідроксильна група приєднується до ланцюга, вона набуває здатності бути розчинною у воді, завдяки схожості молекули ОН з водою.

Однак ця властивість змінюється залежно від розміру молекули та положення гідроксильної групи на вуглецевому ланцюзі.

Фізико-хімічні властивості змінюються залежно від розміру молекули та розподілу гідроксильної групи, але загалом спирти зазвичай рідкі з характерним запахом.

Список літератури

1. ДЕНАТУРОВАНИЙ АЛКОГОЛ. (2016). Відновлено від cameochemicals.noaa.gov.
2. Формула етилового спирту. (СФ). Відновлено з сайту softschools.com.
3. (СФ). ЕТАНОЛ (АНГІДРУС). Відновлено з сайту inchem.org.
4. Лист даних про безпеку матеріалів Етиловий спирт 200 Доказ. (2013 р., 21 травня). Відновлено з sciencelab.com.
5. Національний центр інформації про біотехнології. PubChem Складова база даних; CID = 702. (2017 р., 18 березня). PubChem Складова база даних; CID = 702. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Королівське хімічне товариство. (2015). Етанол. Відновлено з chemspider.com
7. С. відділ енергетики. (СФ). Етанол. Відновлено з fueleconomy.gov.
8. С. Адміністрування енергетичної інформації. (СФ). Етанол. Відновлено з eia.gov.
9. С. Національна медична бібліотека. (2012 р., 20 грудня). HSDB: ЕТАНОЛ. Відновлено від toxnet.nlm.nih.gov.