ЕТИЛОВ АЛКОХОЛ: ФОРМУЛА, СВОЙСТВА, РИСКОВЕ И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На етилов алкохол, етанол или алкохол, е органично съединение клас на алкохолите в алкохол химически и се произвежда от дрожди или от нефтохимични процеси. Това е безцветна, запалима течност и освен че е психоактивно вещество, като дезинфектант и антисептик, като източник на гориво за чисто горене, в производствената индустрия или като химически разтворител.

Химична формула Етилов алкохол е С ₂ H ₅ OH и удължено формула е СН ₃ СН ₂ ОН. Изписва се също като EtOH, а името на IUPAC е етанол. Следователно, неговите химични компоненти са въглерод, хидрогин и кислород. Молекулата е изградена от дву въглеродна верига (етан), в която една Н е заместена от хидроксилна група (-ОН). Химическата му структура е представена на фигура 1.

Фигура 1: структура на етанол

Той е вторият най-прост алкохол. Всички въглеродни и кислородни атоми са sp3, позволяващи свободно въртене на границите на молекулата. (Етилов алкохол формула, SF).

Етанолът може да се намери широко в природата, тъй като е част от метаболитния процес на дрожди като Saccharomyces cerevisiae, той също присъства в узрели плодове. Произвежда се и от някои растения чрез анеробиоза. Той е бил открит и в космическото пространство.

Етанолът може да се произведе чрез мая, като се използва ферментация на захари, намиращи се в зърна като царевица, сорго и ечемик, както и картофени кожи, ориз, захарна тръстика, захарно цвекло и подрязване на двора; или чрез органичен синтез.

Органичният синтез се осъществява чрез хидратация на етилен, получен в нефтохимическата промишленост и като се използва сярна или фосфорна киселина като катализатор при 250-300 ° С:

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH ₃ CH ₂ OH

Производство на етилов алкохол

Етанолът от ферментацията на захарите е основният процес за производство на алкохолни напитки и биогорива. Използва се главно в страни като Бразилия, където дрождите се използват за биосинтеза на етанол от захарна тръстика.

Царевицата е основната съставка на етаноловото гориво в САЩ. Това се дължи на изобилието му и ниската цена. Захарта и цвеклото са най-често срещаните съставки, използвани за производството на етанол в други части на света.

Тъй като алкохолът се създава чрез ферментацията на захарта, захарните култури са най-лесните съставки, които се превръщат в алкохол. Бразилия, вторият най-голям производител на горивен етанол в света, произвежда по-голямата част от етанола си от захарна тръстика.

Повечето автомобили в Бразилия могат да работят на чист етанол или на смес от бензин и етанол.

Физични и химични свойства

Етанолът е бистра, безцветна течност с характерен мирис и изгарящ вкус (Royal Society of Chemistry, 2015).

Моларната маса на етиловия алкохол е 46,06 g / mol. Точката на топене и точката на кипене са съответно -114 ° C и 78 ° C. Това е летлива течност и плътността му е 0,789 g / ml. Етиловият алкохол също е запалим и създава бездимен син син пламък.

Смесва се с вода и повечето органични разтворители като оцетна киселина, ацетон, бензен, тетрахлорид на въглерода, хлороформ и етер.

Интересен факт е, че етанолът се смесва и в алифатни разтворители като пентан и хексан, но разтворимостта му зависи от температурата (Национален център за информация за биотехнологиите. PubChem Compound Database; CID = 702, 2017).

Етанолът е най-известният представител на алкохолите. В тази молекула хидроксилната група е върху краен въглерод, което води до висока поляризация на молекулата.

Следователно етанолът може да образува силни взаимодействия, като водородна връзка и дипол-диполно взаимодействие. Във вода етанолът е смесим и взаимодействията между двете течности са толкова високи, че пораждат смес, известна като азеотроп, с различни характеристики на двата компонента.

Ацетил хлорид и бромид реагират бурно с етанол или вода. Смеси от алкохоли с концентрирана сярна киселина и силен водороден пероксид могат да причинят експлозии. Също така смеси от етилов алкохол с концентриран водороден пероксид образуват мощни експлозиви.

Алкиловите хипохлорити са експлозиви с насилие. Те се получават лесно чрез взаимодействие на хипохлорна киселина и алкохоли във воден разтвор или смесени разтвори на воден въглероден тетрахлорид.

Хлорът плюс алкохолите също би произвел алкилови хипохлорити. Те се разлагат на студа и експлодират, когато са изложени на слънчева светлина или топлина. Третичните хипохлорити са по-малко нестабилни от вторичните или първичните хипохлорити.

Реакциите на изоцианати с алкохоли, катализирани с база, трябва да се провеждат в инертни разтворители. Такива реакции при липса на разтворители често се проявяват с експлозивно насилие (ДЕНАТУРИРАН АЛКОХОЛ, 2016).

Реактивност и опасности

Етиловият алкохол е класифициран като стабилно, летливо и лесно запалимо съединение. Той лесно ще се запали от топлина, искри или пламъци. Парите могат да образуват експлозивни смеси с въздух. Те могат да пътуват до източника на запалване и обратно.

Повечето изпарения са по-тежки от въздуха. Те ще се разпространяват по земята и ще се събират в ниски или затворени райони (канализация, мазета, резервоари). Има опасност от експлозия на пара на закрито, на открито или в канализацията. Контейнерите могат да избухнат при нагряване.

Етанолът е токсичен при поглъщане в големи количества или в големи концентрации. Действа на централната нервна система като депресивно и диуретично. Дразни също така очите и носа.

Той е лесно запалим и реагира бурно с пероксиди, ацетил хлорид и ацетилбромид. При контакт с платинени катализатори той може да се запали.

Симптомите в случай на вдишване са кашлица, главоболие, умора, сънливост. Може да произведе суха кожа. Ако веществото влезе в контакт с очите, това ще причини зачервяване, болка или усещане за парене. При поглъщане той предизвиква усещане за парене, главоболие, объркване, замаяност и безсъзнание (IPCS, SF).

очи

Ако съединението влезе в контакт с очите, контактните лещи трябва да бъдат проверени и отстранени. Очите трябва незабавно да се промиват обилно с обилна вода за най-малко 15 минути със студена вода.

кожа

В случай на контакт с кожата, засегнатата област трябва незабавно да се изплакне с много вода в продължение на най-малко 15 минути, като същевременно се свалят замърсените дрехи и обувки.

Покрийте раздразнената кожа с емолиент. Измийте дрехите и обувките преди повторна употреба. Ако контактът е тежък, измийте с дезинфектант сапун и покрийте замърсената кожа с антибактериален крем.

инхалация

В случай на вдишване, жертвата трябва да бъде преместена на хладно място. Ако не диша, се дава изкуствено дишане. Ако дишането е затруднено, дайте кислород.

Поглъщане

Ако съединението е погълнато, повръщането не трябва да се предизвиква, освен ако не е насочено от медицински персонал. Разхлабете тесни дрехи като яка, риза или вратовръзка на ризата.

Във всички случаи трябва незабавно да се потърси медицинска помощ (Информационен лист за безопасност на материала етилов алкохол 200 Proof, 2013).

Приложения

Лекарство

Етанолът се използва в медицината като антисептик. Етанолът убива организмите, като денатурира протеините им и разтваря липидите им и е ефективен срещу повечето бактерии, гъбички и много вируси. Въпреки това, етанолът е неефективен срещу бактериални спори.

Етанолът може да се прилага като антидот при отравяне с метанол и етиленгликол. Това се дължи на конкурентното инхибиране на ензима, който ги разгражда, наречен алкохолна дехидрогеназа.

за развлечение

Като депресант на централната нервна система етанолът е едно от най-широко използваните психоактивни лекарства.

Количеството етанол в организма обикновено се определя количествено от съдържанието на алкохол в кръвта, което тук се приема като тегло на етанола на единица обем кръв.

Малки дози етанол обикновено предизвикват еуфория и релаксация. Хората, които изпитват тези симптоми, са склонни да са приказливи и по-малко инхибирани и могат да проявят лоша преценка.

При по-високи дози етанолът действа като депресант на централната нервна система, произвеждайки прогресивно по-високи дози, нарушена сензорна и двигателна функция, намалено познание, заглушаване, безсъзнание и възможна смърт.

Етанолът обикновено се използва като средство за отдих, особено по време на социализиране. Можете също да видите какви са признаците и симптомите на алкохолизъм?

гориво

Основната употреба на етанола е като моторно гориво и добавка към горивото. Използването на етанол може да намали зависимостта от петрола и да намали емисиите на парникови газове (EGI).

Използването на етанолно гориво в Съединените щати се е увеличило драстично, от около 1,7 милиарда галона през 2001 г. до около 13,9 милиарда през 2015 г. (Министерство на енергетиката на САЩ, SF).

Е10 и Е15 са смеси от етанол и бензин. Числото след "E" указва обемния процент на етанола.

Повечето от продавания в САЩ бензин съдържа до 10% етанол, като количеството варира в зависимост от района. Всички производители на автомобили одобряват смеси до E10 в своите бензинови коли.

През 1908 г. Хенри Форд проектира своя Model T, много стар автомобил, който се движи на смес от бензин и алкохол. Форд нарече тази смес горивото на бъдещето.

През 1919 г. етанолът е забранен, тъй като се смята за алкохолна напитка. Може да се продава само когато се смеси с масло. Етанолът се използва отново като гориво след приключването на забраната през 1933 г. (американска администрация за енергийна информация, SF).

Други приложения

Етанолът е важна индустриална съставка. Той има широко приложение като прекурсор на други органични съединения като етил халогениди, етилови естери, диетилов етер, оцетна киселина и етиламини.

Етанолът се смесва с вода и е добър разтворител с общо предназначение. Намира се в бои, петна, маркери и продукти за лична хигиена като вода за уста, парфюми и дезодоранти.

Полизахаридите обаче се утаяват от воден разтвор в присъствието на алкохол и по тази причина се използва утаяване с етанол при пречистване на ДНК и РНК.

Поради ниската си точка на топене (-114.14 ° C) и ниската токсичност, етанолът понякога се използва в лаборатории (със сух лед или други хладилни агенти) като охлаждаща баня за поддържане на контейнерите при температури под точката на замръзване на водата. По същата причина се използва и като активна течност в алкохолните термометри.

биохимия

Окисляването на етанола в тялото произвежда количество енергия от 7 kcal / mol, междинно между въглехидрати и мастни киселини. Етанолът произвежда празни калории, което означава, че не осигурява никакъв вид хранителни вещества.

След перорално приложение етанолът бързо се абсорбира в кръвта от стомаха и тънките черва и се разпределя в общата вода на тялото.

Тъй като абсорбцията става по-бързо от тънките черва, отколкото от стомаха, забавянето на стомашното изпразване забавя абсорбцията на етанол. Оттук идва и концепцията да не се пие на празен стомах.

Повече от 90% от етанола, който влиза в тялото, е напълно окислен до ацеталдехид. Останалата част от етанола се отделя чрез пот, урина и чрез дишане (дъх).

Има три начина, по които тялото метаболизира алкохола. Основният път е през ензима алкохолна дехидрогеназа (ADH). ADH се намира в цитоплазмата на клетките. Намира се предимно в черния дроб, въпреки че се намира и в стомашно-чревния тракт, бъбреците, носната лигавица, тестисите и матката.

Този ензим зависи от окисления коензим NAD. Той е най-важен при окисляването на етанола, тъй като метаболизира между 80 и 100% от приетия етанол в черния дроб. Неговата функция е да окислява алкохола до ацеталдехид според реакцията:

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

Друг начин за метаболизиране на алкохола е чрез ензима каталаза, който използва водороден пероксид за окисляване на алкохола до ацеталдехид по начина:

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

Този път е ограничено от ниската степен на H ₂ O ₂ поколение, които са произведени при клетъчни условия с оксидаза ензими ксантин или NADPH-оксидаза.

Третият начин на метаболизиране на алкохола е чрез микрозомалната система за окисляване на етанола (SMOE). Това е система за елиминиране на токсичните вещества от организма, разположени в черния дроб, състояща се от оксидазни ензими със смесена функция на цитохром Р450.

Окисленията модифицират лекарства и чужди съединения (ксенобиотици) чрез хидроксилиране, което ги прави нетоксични. В конкретния случай на етанол реакцията е:

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

Когато етанолът се превръща в ацеталдехид от тези три ензима, той се окислява до ацетат под действието на ензима алдехид дехидрогеназа (ALDH). Този ензим зависи от окисления коензим NAD и реакцията е:

CH ₃ СНО + NAD + + H ₂ O → CH ₃ COOH + NADH + Н ⁺

Ацетатът се активира с коензим А за получаване на ацетил CoA. Това влиза в цикъла на Krebs за производство на енергия (Национална медицинска библиотека на САЩ, 2012).

Значението на хидроксилната група в алкохолите

Хидроксилната група е молекула, съставена от кислороден атом и водороден атом.

Това води до водоподобна молекула с нетен отрицателен заряд, който се свързва с въглеродната верига.

Тази молекула превръща въглеродната верига в алкохол. Освен това, той осигурява определени общи характеристики на получената молекула.

Противно на алканите, които са неполярни молекули поради техните въглеродни и водородни вериги, когато хидроксилна група се прилепва към веригата, тя придобива способността да бъде разтворима във вода, поради приликата на молекулата на ОН с водата.

Това свойство обаче варира в зависимост от размера на молекулата и позицията на хидроксилната група върху въглеродната верига.

Физико-химичните свойства се променят в зависимост от размера на молекулата и разпределението на хидроксилната група, но обикновено алкохолите обикновено са течни с характерна миризма.

Препратки

1. ДЕНАТУРИРАН АЛКОХОЛ. (2016 г.). Възстановени от cameochemicals.noaa.gov.
2. Етилов алкохол формула. (SF). Възстановени от softschools.com.
3. (SF). ЕТАНОЛ (АНХИДРУС). Възстановено от inchem.org.
4. Информационен лист за безопасност на материала Етилов алкохол 200 Доказателство. (2013 г., 21 май). Възстановени от sciencelab.com.
5. Национален център за информация за биотехнологиите. PubChem Compound Database; CID = 702. (2017 г., 18 март). PubChem Compound Database; CID = 702. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Кралско химическо дружество. (2015). Етанол. Възстановени от chemspider.com
7. S. отдел по енергетика. (SF). Етанол. Възстановени от fueleconomy.gov.
8. S. администриране на енергийната информация. (SF). Етанол. Възстановени от eia.gov.
9. С. Национална медицинска библиотека. (2012 г., 20 декември). HSDB: ЕТАНОЛ. Възстановени от toxnet.nlm.nih.gov.