Czym jest etanol w chemii. Chemia organiczna

(alkohol etylowy, alkohol winny) - związek organiczny, przedstawiciel wielu alkoholi jednowodorotlenowych o składzie C 2 H 5 OH (w skrócie EtOH). W normalnych warunkach jest to bezbarwna, łatwopalna ciecz. Zgodnie z Narodowym Standardem Ukrainy DSTU 4221: 2003 Etanol jest substancją toksyczną o działaniu narkotycznym, w zależności od stopnia oddziaływania na organizm ludzki należy do czwartej klasy substancji niebezpiecznych. Ma właściwości rakotwórcze.

Etanol jest głównym składnikiem aktywnym napojów alkoholowych, które są zwykle wytwarzane przez fermentację węglowodanów. Na potrzeby przemysłu alkohol etylowy jest często syntetyzowany z surowców naftowych i gazowych przez katalityczne uwodnienie etylenu. Oprócz produkcji artykułów spożywczych, etanol jest wykorzystywany w dużych ilościach jako paliwo, rozpuszczalnik, środek antyseptyczny oraz jako surowiec do produkcji innych ważnych przemysłowo substancji.

Fabuła

Etanol był używany przez ludzkość od czasów starożytnych. Pełnił rolę integralnej części napojów, lekarstw, jako środek uspokajający i afrodyzjak, a także występował w ceremoniach religijnych.

W starożytnym Egipcie otrzymywano go poprzez fermentację surowców roślinnych. W ten sposób otrzymano jedynie rozcieńczony roztwór alkoholu. W celu zwiększenia koncentracji w Chinach wynaleziono metodę destylacji. Według malunków na chińskiej ceramice napoje ze sfermentowanej mieszanki ryżu, owoców i miodu powstały 9000 lat temu. Mniej więcej w tym samym czasie na Bliskim Wschodzie uzyskiwano alkohol z winogron i jęczmienia, o czym świadczą zapisy na glinianych tabliczkach w Mezopotamii.

W średniowieczu alkohol etylowy pełnił rolę podstawy do sporządzania licznych lekarstw i nalewek. Alchemicy od zawsze używali w swojej pracy etanolu, nadając mu nazwę łac. Aqua vitae, to jest żywa woda.

Czysty etanol po raz pierwszy otrzymał w 1796 roku rosyjsko-niemiecki chemik Tovy Jegorowicz Lovits. Według opisu czołowego naukowca tamtych czasów, Antoine'a Laurenta Lavoisiera, badany związek składał się z pierwiastków chemicznych: węgla, wodoru i tlenu. W 1808 roku szwajcarski biochemik Nicolas Theodore de Saussure ustalił wzór chemiczny etanolu, a pięćdziesiąt lat później szkocki chemik Archibald Scott Cooper zaproponował jego strukturę.

Pierwszą syntetyczną metodę produkcji etylenu opracowali niezależnie angielski chemik Henry Gennel i francuski farmaceuta Georges-Simon Seryulla w 1826 roku. W 1828 roku angielski fizyk i chemik Michael Faraday otrzymał etanol przez katalityczne uwodnienie etenu, produktu ubocznego rafinacji ropy i gazu. Metoda ta stanowiła podstawę wielu metod, które są stosowane przy produkcji etanolu do dnia dzisiejszego.

Struktura

Oba atomy węgla w cząsteczce etanolu, w tym atom związany z grupą hydroksylową, znajdują się w stanie hybrydyzacji sp3. Odległość C-C wynosi 1,512 angstremów.

W zależności od położenia grupy hydroksylowej w stosunku do innej części cząsteczki występują Boże- (fr. Nietaktowny) I formy trans.forma trans charakteryzuje się położeniem wiązania O-H grupy hydroksylowej w tej samej płaszczyźnie z wiązaniem C-C i jednym z wiązań C-H. W Boże- tworzą atom wodoru w grupie hydroksylowej zwrócony w bok. moment dipolowy dla boskie formy wynosi 1,68 D, a dla formy trans- 1,44D.

Dystrybucja w przyrodzie

Etanol jest produktem odpadowym niektórych grzybów. Wśród nich są główne typy Saccharomyces, Schizosaccharomyces, I Kluyveromyces. Jednym z najbardziej znanych przedstawicieli tych klas jest gatunek Saccharomyces cerevisiae, który ma trywialną nazwę drożdże piwne. Inne popularne typy to Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces anamensis, Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis jak. Niektóre bakterie również wytwarzają etanol, np. Zymomonas mobilis.

W 1975 roku astronomowie donieśli o znalezieniu znacznych nagromadzeń etanolu w obłoku gazowo-pyłowym Sagittarius B2. Zdaniem naukowców ilość dostępnych tam cząsteczek etanolu znacznie przewyższa ilość alkoholu uzyskiwanego w całej historii ludzkości. Znaleziono etanol forma trans molekuł, aw 1996 roku został zarejestrowany w Boże-formularz.

Wśród możliwych sposobów powstawania etanolu w ośrodku międzygwiazdowym, w szczególności podano jego syntezę z metanu i kationu metylowego pod działaniem promieniowania:

Innym potencjalnym sposobem jest reakcja kationu metylowego z formaldehydem, co jest również powszechne w kosmosie:

właściwości fizyczne

Etanol jest bezbarwną cieczą o lekkim „alkoholowym” zapachu. Jest lotny i łatwopalny. Mieszalny w dowolnych proporcjach z wodą, eterami, acetonem, benzenem. Alkohol etylowy jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji organicznych i nieorganicznych.

Z wodą tworzy mieszaninę azeotropową: 95,6% alkoholu i 4,4% wody. Bezwodny etanol jest lekko higroskopijny: aby osiągnąć stabilność, jest w stanie wchłonąć 0,3-0,4% wody.

otrzymujący

uwodnienie etylenu

Istnieją dwa główne sposoby uzyskiwania etanolu z etylenu. Historycznie rzecz biorąc, pośrednia metoda hydratacji została wynaleziona w 1930 roku przez Union Carbide. Inny, opracowany w latach 70. XX wieku, został zaprojektowany jako metoda bezkwasowa (bez użycia kwasu siarkowego).

nawilżenie pośrednie

Produkcja etanolu z etylenu przy użyciu kwasu siarkowego odbywa się w trzech etapach. Najpierw etylen jest absorbowany przez stężony kwas, tworząc estry siarczanu etylu lub siarczanu dietylu:

Absorpcję przeprowadza się 95-98% roztworem kwasu w temperaturze 80°C i pod ciśnieniem 1,3-1,5 MPa. Ta interakcja jest egzotermiczna, więc ściany reaktora muszą być schłodzone. Obecność siarczanu etylu w roztworze kwasu umożliwia znaczne zwiększenie szybkości wchłaniania, ponieważ rozpuszczalność etylenu w siarczanie etylu jest znacznie wyższa niż w czystym kwasie.

W drugim etapie powstałe produkty reakcji ulegają hydrolizie i rozkładają się z wytworzeniem alkoholu i kwasu. Jednak wyłączona jest interakcja dwóch podstawowych estrów, która prowadzi do powstania trzeciego, dietylu:

Po potraktowaniu kwasu siarkowego zaabsorbowanym siarczanem etylu i dietylu w wystarczającej ilości wody roztwór uzyskuje stężenie około 50-60%. Produkty hydrolizy kierowane są do kolumn separacyjnych: rozcieńczony kwas pozostaje na dnie zbiornika, a gazowa mieszanina alkohol-eterna na górze. Pożądaną mieszaninę przemywa się wodą lub rozcieńczonym roztworem wodorotlenku sodu, a następnie oczyszcza przez destylację.

Ostatnim krokiem jest przywrócenie stężenia rozcieńczonego kwasu. Ten krok jest jednym z najdroższych w całej syntezie. Dzięki systemowi odparowywania kwasu możliwe jest zwiększenie stężenia kwasu do 90%. Wzrost tego wskaźnika do wymaganych 98% przeprowadza się przez zmieszanie z oleum (stężenie 103%).

Poważnym problemem metody hydratacji pośredniej jest powstawanie w kwasie substancji węglowych, które mają istotny wpływ na jego stężenie. Użycie stężonego kwasu powoduje również korozję sprzętu, dlatego niektóre części sprzętu są wykonane z krzemu, stopów tantalu, ołowiu itp.

bezpośrednie nawilżenie

Syntezę zgodnie ze schematem hydratacji bezpośredniej przeprowadza się przy użyciu katalizatorów. Istnieją tutaj dwie formy interakcji:

• gazowe reagenty wchodzą w kontakt ze stałym lub ciekłym katalizatorem (proces w fazie gazowej)
• zarówno ciekłe, jak i gazowe reagenty stykają się ze stałym lub ciekłym katalizatorem (proces mischanofazowy).

Etanol jest syntetyzowany głównie po procesie w fazie gazowej. Wyjściowy etylen i woda przepuszcza się przez katalizator węglowy nasycony kwasem fosforowym:

W zwykłych temperaturach tylko niewielka ilość etanolu może znajdować się w fazie gazowej, a wzrost temperatury doprowadzi do zmniejszenia jego stężenia. Równowagę reakcji można wyrównać stosując zasadę Le Chateliera-Browna - zwiększając ciśnienie w mieszaninie reakcyjnej i zmniejszając liczbę cząsteczek w układzie. Optymalne warunki oddziaływania to temperatura 250-300°C i ciśnienie 6,1-7,1 MPa.

Produkt reakcji może ulegać odwodnieniu międzycząsteczkowemu, co prowadzi do powstania eteru dietylowego:

Jeżeli surowiec węglowodanowy zawiera domieszkę acetylenu, jest on uwodniony do etanolu:

Obecność etanolu jest niepożądana, ponieważ powstaje z niego aldehyd krotonowy, który negatywnie wpływa na jakość etanolu, nawet w ilości części na milion:

pozyskiwane w drodze fermentacji

Ekstrakcja etanolu przez fermentację (fermentację) substancji cukrowych jest najstarsza. Do jego produkcji można użyć dowolnego produktu zawierającego cukier lub substancje, z których można go uzyskać (na przykład skrobię). Jako produkty zawierające cukier stosuje się cukier owocowy i trzcinowy, buraki cukrowe, melasę, a produktami skrobiowymi są ziemniaki, ziarna pszenicy, żyta i kukurydzy. Celuloza wykorzystywana jest również jako surowiec (z odpadów rolniczych, przemysłu celulozowo-papierniczego itp.).

Ekstrakty ze skrobi i cukru

Aby przekształcić skrobię w substancje cukrowe, najpierw poddaje się ją hydrolizie. W tym celu surowce (puree ziemniaczane lub mąka) parzy się z gorącą wodą, aby przyspieszyć pęcznienie skrobi. Do surowca dodaje się również enzym, pod wpływem którego skrobia ulega kondensacji, czyli przekształca się w glukozę.

Jako enzym stosuje się diastazę zawartą w skiełkowanych ziarnach lub inne amylazy pochodzenia grzybowego.

Drugim etapem, podobnym do uzyskiwania alkoholu z cukrów, jest fermentacja beztlenowa, czyli konwersja do alkoholu i dwutlenku węgla:

Tutaj reakcja zachodzi pod wpływem mikroorganizmów: grzybów (drożdży) lub bakterii.

Wśród użytych w procesie drożdży aktywne miejsce zajmują Saccharomyces cerevisiae(tzw. drożdże piwne). Podczas ich stosowania ważna jest kwasowość środowiska i temperatura - wpływają one na wzrost drożdży, wydajność etanolu, powstawanie produktów ubocznych i zanieczyszczenie bakteriami. Zazwyczaj taką fermentację w produkcji przemysłowej prowadzi się przy pH 4-6. Przy wartości pH mniejszej niż 5 wzrost bakterii w pożywce jest silnie zahamowany; dla wzrostu drożdży Saccharomyces cerevisiae kwasowość powinna utrzymywać się w przedziale 2,4-8,6 przy optymalnej wartości 4,5, a proces fermentacji ma większe natężenie w przedziale 3,5-6.

Większość drożdży używanych do produkcji etanolu ma optymalną temperaturę wzrostu około 39-40°C, przy czym maksymalna jest widoczna w umyśle Kluyveromyces marxianus- 49°C. Ponieważ proces fermentacji jest egzotermiczny (z 1 g pochłoniętej glukozy uwalniane jest 586 J ciepła), zastosowanie drożdży o najwyższej optymalnej temperaturze wzrostu pozwala zaoszczędzić pieniądze na chłodzeniu układu reakcyjnego. Ważnym punktem jest dostarczanie niewielkich ilości tlenu do syntezy nienasyconych kwasów tłuszczowych i ergosterolu przez drożdże, które przyczyniają się do ich wzrostu i dobrej przepuszczalności komórek. W przypadku braku tlenu, brak kwasów i steroli doprowadzi do zmian w fizjologii drożdży w ciągu zaledwie kilku pokoleń.

Bakterie są również wykorzystywane do syntezy etanolu, w szczególności powszechnego typu Zymomonas mobilis, które charakteryzują się wysokim tempem wzrostu, wysoką wydajnością produktu końcowego i nie są uzależnione od dostarczania tlenu.

Ekstrakty z celulozy

Zarówno celuloza, jak i skrobia są polisacharydami, polimerami węglowodanów, jednak synteza etanolu z celulozy jest znacznie trudniejsza ze względu na jego małą skłonność do hydrolizy. Jego struktura jest bardziej zbliżona do krystalicznej, co utrudnia rozrywanie wiązań w polimerze, aw roślinach przed rozkładem hydrolitycznym chroni go warstwa ligniny (tylko 15% całkowitej masy ulega hydrolizie po potraktowaniu celulozy kwasem). Odpady surowcowe zawierają również hemicelulozę, która składa się głównie z pentoz.

Obróbka przedoperacyjna obejmuje mielenie, moczenie surowców w celu pęcznienia. Następnie jest podgrzewany w autoklawach z 0,3-0,5% kwasem pod ciśnieniem 7-10 atm. Jako kwas najczęściej stosuje się kwas siarkowy, rzadziej kwas solny. Na koniec procesu kwas jest zagęszczany w osobnym zbiorniku i ponownie uruchamiany, a lignina jest filtrowana i oczyszczana przez płukanie.

Otrzymany w ten sposób alkohol etylowy to tzw hydroliza. Używany jest wyłącznie do celów technicznych, ponieważ zawiera szereg szkodliwych zanieczyszczeń, w tym alkohol metylowy, aceton itp.

Ponadto, w przeciwieństwie do hydrolizy kwasowej, jest stosowany enzymatyczny metoda. Tutaj hydroliza zachodzi pod wpływem grzybów Trichoderma viride. Obróbka wstępna obejmuje usunięcie otoczki ligninowej przez działanie rozpuszczalnika Cadoxen (roztwór zawierający 5-7% tlenku kadmu i 28% etylenodiaminy) oraz obróbkę ciekłym amoniakiem pod wysokim ciśnieniem, który porusza włókna celulozy, ułatwiając penetrację enzymów. W niektórych przypadkach możliwe jest osiągnięcie stuprocentowego przetworzenia celulozy.

inne metody

Hydroliza chlorowcowanych węglowodorów

Etanol powstaje w wyniku hydrolizy fluorowcowanego etanu. Przeprowadza się go w wodzie lub w wodnym roztworze zasad. W pierwszym przypadku reakcja jest odwrotna, w drugim może nastąpić eliminacja (rozszczepienie) halogenowodoru:

Konwersja gazu syntezowego

Ekstrakcja etanolu z gazu syntezowego jest podobna do metody otrzymywania metanolu metodą Fischera-Tropscha:

Reakcja przebiega w temperaturze 125-175°C i ciśnieniu 1,42 MPa przy użyciu katalizatora typu sproszkowanego żelaza.

Odzysk związków organicznych

Redukcja aldehydów i kwasów jest dość powszechną metodą otrzymywania alkoholi, w tym etanolu:

Redukcję katalityczną przeprowadza się na niklu Raneya, platynie; w warunkach laboratoryjnych wodorek glinowo-litowy i borowodorek sodu stagnują.

oczyszczanie etanolem

Zsyntetyzowany etanol jest zwykle mieszaniną wody i alkoholu. Jego oczyszczenie i odwodnienie rozpoczyna się od destylacji (rektyfikacji), która może osiągnąć stężenie 95,6% obj. Otrzymana mieszanina jest azeotropowa i nie może być oczyszczona przez późniejszą destylację. Do dodatkowego odwodnienia użyj benzenu, cykloheksanu lub heptanu. Ich obecność tworzy nowe mieszaniny azeotropowe o niskiej temperaturze wrzenia, co umożliwia otrzymanie bezwodnego etanolu.

Na skalę przemysłową do odwadniania można zastosować sita molekularne, których pory są przepuszczalne dla cząsteczek wody, ale nie dla etanolu. Takie sita mogą być zeolitami sztucznymi lub występującymi naturalnie (np. klinoptylolitem). 75% zaadsorbowanych cząsteczek to woda, pozostałe 25% to etanol, który następnie ponownie trafia do układu destylacyjnego.

Stosowana jest również metoda membranowa, która polega na oddzieleniu mieszaniny wodno-alkoholowej ogrzanej do 60°C za pomocą półprzepuszczalnej membrany, która nie przepuszcza etanolu. Ta operacja jest wykonywana pod ciśnieniem mniejszym niż 1 kPa. W wyniku separacji powstaje etanol o stężeniu 99,85% oraz roztwór, który przeszedł przez membranę o stężeniu 23%. Skondensowany roztwór membranowy można ponownie poddać rektyfikacji.

Klasyfikacja etanolu

Otrzymany alkohol jest tradycyjnie podzielony na cztery klasy w zależności od jego składu:

• etanol przemysłowy (96,5% obj.) - produkt do zastosowań przemysłowych i technicznych: jako rozpuszczalnik, paliwo itp. Aby zapobiec jego użyciu, substancje o nieprzyjemny zapach, na przykład pirydyna w ilości 0,5-1% (przeprowadź denaturacja). Może również mieć słaby kolor fioletu metylowego dla łatwiejszej identyfikacji;
• alkohol denaturowany jest wyrobem technicznym o stężeniu etanolu 88% obj., który posiada znaczną ilość zanieczyszczeń. Odpowiednio denaturuje i plami. Stosowany w oświetleniu i ogrzewaniu;
• wysokiej jakości alkohol (96,0-96,5% obj.) - oczyszczony etanol, wykorzystywany na potrzeby farmaceutyczne, do produkcji kosmetyków spożywczych;
• etanol absolutny (99,7-99,8% obj.) - bardzo czysty etanol, stosowany w farmaceutykach, aerozolach.

Na Ukrainie gatunki uzyskiwanego rektyfikowanego etanolu reguluje norma DSTU 4221:2003 „Rektyfikowany alkohol etylowy”. W zależności od stopnia oczyszczenia wyróżnia się cztery odmiany: „Łza pszenicy”, „Lux”, „Extra” i „Wyższe oczyszczenie”.

Normy dotyczące gatunków alkoholu według GOST 4221: 2003

indeks	„Łza pszenicy”	"Luks"	"Dodatkowy"	„Wyższa czystość”
Udział objętościowy alkoholu etylowego, w temperaturze 20 ° C,%, nie mniej niż	96,3	96,3	96,3	96,0
Stężenie masowe aldehydów, obliczone jako aldehyd octowy w bezwodnym alkoholu, mg / dm³, nie więcej niż	2,0	2,0	2,0	2,0
Stężenie masowe oleju fuzlowego: alkoholi propylowego, izopropylowego, butylowego, izobutylowego i izoamylowego w przeliczeniu na mieszaninę alkoholi propylowego, izobutylowego i izoamylowego (3: 1: 1) w bezwodnym alkoholu, mg / dm³, nie więcej	2,0	2,0	2,0	2,0
Stężenie masowe oleju fuzlowego w przeliczeniu na mieszaninę alkoholi izobutylowych i izoamylowych (1: 1) w bezwodnym alkoholu, mg / dm³, nie więcej	2,0	2,0	2,0	2,0
Stężenie masowe eterów w przeliczeniu na eter octowy w bezwodnym alkoholu, mg / dm³, nie więcej niż	1,5	2,0	3,0	5,0
Udział objętościowy alkoholu metylowego w przeliczeniu na alkohol bezwodny,%, nie więcej	0,005	0,01	0,02	0,03
Stężenie masowe wolnych kwasów (bez CO2), w przeliczeniu na kwas octowy w bezwodnym alkoholu, mg / dm³, nie więcej niż	8,0	8,0	12,0	15,0

Właściwości chemiczne

Etanol jest jednowodorotlenowym pierwszorzędowym alkoholem, a grupa hydroksylowa odpowiada za większość jego właściwości chemicznych. Tak więc etanol może brać udział w reakcjach odwodnienia - zarówno wewnątrzcząsteczkowych, jak i międzycząsteczkowych:

Podczas interakcji z innymi alkoholami powstaje mieszanina trzech estrów:

Z kwasami karboksylowymi etanol w obecności stężonego kwasu siarkowego tworzy estry:

W wyniku dodania etanolu do acetylenu powstaje eter winyloetylowy:

Wykazując swoje właściwości kwasowe, etanol reaguje z metalami alkalicznymi (na przykład sodem) i zasadami, tworząc etanolan:

Reakcję tę prowadzi się w środowisku bezwodnym, ponieważ wodorotlenek powstaje szybciej niż etanolan.

Mniej aktywne metale - aluminium i magnez - również wchodzą w interakcję z etanolem, ale tylko w obecności katalizatora rtęciowego:

Grupę hydroksylową obecną w cząsteczce można zastąpić kwasami halogenkowymi z utworzeniem pochodnych etanu halogenowego:

Etanol utlenia się do etanolu, a następnie do kwasu octowego, wynikiem całkowitego utlenienia (na przykład spalania etanolu) jest dwutlenek węgla i woda:

Poddając etanol działaniu amoniaku w temperaturze 300°C w środowisku kwaśnym powstają podstawione aminy: pierwszorzędowe, drugorzędowe, trzeciorzędowe, a nawet czwartorzędowe sole amoniowe (w zależności od stosunku reagentów):

Etanol jest surowcem do syntezy butadienu. Reakcję prowadzi się w temperaturze 370-390°C oraz w obecności katalizatorów - MgO-SiO 2 lub Al 2 O 3 -SiO 2 (z selektywnością 70%):

działanie biologiczne

metabolizm

Prawie cały spożywany alkohol (90-98%) jest metabolizowany przez organizm i tylko niewielka część (2-10%) jest wydalana w postaci niezmienionej: z moczem, powietrzem, potem, śliną. Spożywanie etanolu prowadzi do nadmiernego oddawania moczu: każde 10 g alkoholu przyczynia się do utraty 100 ml płynów przez organizm, nie przyczynia się do usuwania alkoholu z organizmu. Główna część etanolu, który dostaje się do organizmu, trafia do wątroby, gdzie ulega biologicznej przemianie w mikrosomach.

Na pierwszym etapie metabolizmu aldehyd octowy powstaje z etanolu. Dzieje się to pod wpływem dehydrogenazy alkoholowej (ADH), enzymu, którego kofaktorem jest amid kwasu nikotynowego (NAD). Następnie powstały z etanolu aldehyd octowy jest utleniany do octanu w mitochondriach przez enzym dehydrogenazę aldehydową, który jako koenzym wykorzystuje NAD, który poprzez przyłączenie protonu jest redukowany do NAD N. Na tym etapie interakcja zachodzi znacznie szybciej niż na poprzednim. Octan wchodzi w cykl Krebsa, gdzie rozkłada się na CO 2 i H 2 O. Dehydrogenaza aldehydowa znajduje się nie tylko w wątrobie, ale także w innych narządach, w tym w mózgu. U dorosłej, zdrowej osoby ADH rozkłada około 10 g alkoholu na godzinę.

Oprócz głównego procesu metabolicznego, etanol jest również utleniany na dwa inne sposoby. Jeden z nich zachodzi przy udziale oksydazy mikrosomalnej w połączeniu ze zredukowanym fosforanem dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADP), drugi zaś przy udziale katalazy w połączeniu z nadtlenkiem wodoru. Obie ścieżki prowadzą do powstania toksycznego aldehydu, który ma właściwości rakotwórcze i jest dziesięciokrotnie bardziej toksyczny niż etanol.

Wpływ na organizm

Dostając się do organizmu człowieka przez przełyk, etanol jest szybko wchłaniany. W żołądku wchłania się 20% początkowego etanolu, aw jelicie cienkim - 80%. Po wchłonięciu dostaje się do krwioobiegu w ciągu 5 minut, rozprzestrzeniając się wraz z krwią po całym organizmie.

Ośrodkowy układ nerwowy. Etanol hamuje czynność OUN, podobnie jak inne środki znieczulające. Wbrew powszechnemu przekonaniu etanol nie stymuluje działania układu nerwowego: jeśli pobudzenie występuje, to ich pojawienie się jest spowodowane sprzeciwem wobec procesów hamujących. W normalnych dawkach etanol działa głównie na funkcję aktywującą tworu siatkowatego pnia mózgu, a tylko duże dawki bezpośrednio hamują funkcję kory mózgowej.

Przewlekłe stosowanie etanolu powoduje niedobór serotoniny. Funkcjonalny spadek aktywności tego układu zapobiega rozwojowi tolerancji i odwrotnie, wzrost jego aktywności, wzrost poziomu serotoniny przyspiesza rozwój tolerancji na alkohol. Pod wpływem etanolu zaburzony jest metabolizm dopaminy, która bierze udział w syntezie norepinefryny oraz koordynuje ruchy, stany emocjonalne i psychiczne. Etanol ma również negatywny wpływ na sprawność fizyczną i psychiczną: zmniejsza ostrość wzroku i słuchu, zaburza koordynację i stabilność mięśni, spowalnia czas reakcji na podrażnienie.

Układ oddechowy. Etanol ma wyraźny toksyczny wpływ na układ oddechowy. Uszkodzenie płuc wpływa na rozwój infekcji oskrzelowo-płucnej z powodu zmniejszenia funkcji ochronnych organizmu. Negatywny wpływ alkoholu wiąże się z hamowaniem fagocytozy i tworzeniem przeciwciał, sprzyjających przenikaniu bakterii do dróg oddechowych i tym podobnych. Patologie oskrzelowo-płucne mogą rozwinąć się w pojawienie się ostrego zapalenia płuc, które ma znaczny odsetek zgonów.

Układ sercowo-naczyniowy. Pod działaniem etanolu rozpuszczają się lipidy błon komórkowych, w szczególności komórek mięśnia sercowego. W efekcie zwiększa się przepuszczalność błon i zaburzona jest wymiana jonów sodu, potasu, magnezu i wapnia. Osłabia to kurczliwość mięśnia sercowego.

Układ trawienny. Pojedyncza dawka prowadzi do ostrego krwotocznego nadżerkowego zapalenia błony śluzowej żołądka; podobny wpływ etanolu na błonę śluzową dwunastnicy. Już minutę po wejściu do żołądka szczurów etanol powodował rozlane przekrwienie błony śluzowej żołądka.

Wątroba. Stopień uszkodzenia wątroby przez etanol zależy bezpośrednio od ilości spożytego alkoholu. W wyniku jego działania może dojść do stłuszczenia, zwłóknienia, alkoholowego zapalenia wątroby i marskości wątroby, często kończących się rozwojem raka wątrobowokomórkowego. Tak więc, według Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem, etanol ma działanie rakotwórcze.

Jednym ze skutków długotrwałej ekspozycji na etanol jest zwiększenie objętości krwinek czerwonych – makrocytoza spowodowana toksycznym działaniem aldehydu octowego, niedoborem kwasu foliowego i hiperlipidemią.

alkoholizm

Etanol jest podstawą napojów alkoholowych. Ich długotrwałe stosowanie powoduje pojawienie się alkoholizmu.

Alkoholizm to zespół zjawisk charakteryzujących obraz kliniczny uzależnienia od alkoholu (czyli produktów zawierających etanol). Do symptomów i przejawów takiego uzależnienia należą: tolerancja organizmu na alkohol, uzależnienie fizyczne, zespół abstynencyjny po zaprzestaniu lub zmniejszeniu spożycia, niekontrolowane i przejściowe nadmierne spożycie.

Istnieją trzy etapy rozwoju alkoholizmu:

1. osoba nie ma ochoty na alkohol, następuje utrata kontroli nad spożyciem, przejście do systematycznego spożywania, wzrost tolerancji na alkohol, występują początkowe zaburzenia w sferze psychicznej;
2. istnieje uzależnienie fizyczne z utratą miary, powstawaniem zespołu psychopatycznego, zaburzeniem układów organizmu (sercowo-naczyniowego, moczowo-płciowego, oddechowego) i narządów (pojawienie się zapalenia żołądka, zapalenia wątroby)
3. uzależnienie od alkoholu ma charakter psychiczny, występuje silny pociąg fizyczny jako przejaw zespołu odstawienia, pojawienie się halucynacji, nieodwracalne uszkodzenie narządów wewnętrznych (marskość wątroby, choroby serca, encefalopatia itp.).

Wpływ na ciążę

Ryzyko wystąpienia nieprawidłowości w rozwoju płodu jest wprost proporcjonalne do ilości alkoholu spożywanego w czasie ciąży.

Etanol łatwo przenika przez łożysko, więc jego zawartość we krwi matki i płodu szybko osiąga ten sam poziom. Gromadzi się w bogatych w fosfolipidy tkankach płodu, w mózgu, a także w erytrocytach. Usuwanie alkoholu z organizmu odbywa się za pomocą enzymów wątrobowych, a u nienarodzonego dziecka powstaje dopiero w drugiej połowie ciąży matki. Szkodliwy wpływ etanolu na płód związany jest z niedojrzałością mechanizmu ochronnego i zwiększoną przepuszczalnością naczyń itp. Szczególne znaczenie mają krytyczne okresy rozwoju embrionalnego, kiedy wrażliwość zarodka i płodu na obce substancje osiąga maksymalny poziom. Toksyczne działanie etanolu jest przyczyną spowolnienia rozwoju, a nawet śmierci zarodka.

Spożycie etanolu przez matkę w czasie ciąży wiąże się z działaniem teratogennym na płód (płodność). Wpływ alkoholu objawia się naruszeniem ogólnego rozwoju płodu, narodzinami dziecka o mniejszej niż normalna masie ciała i wzroście, niższości umysłowej. W szczególności dzieci dotknięte teratogennym działaniem etanolu mają zmienione rysy twarzy: wąskie szpary powiekowe, cienką górną wargę, pojawienie się mikrocefalii i retrognacji, brak filtra i różne anomalie ucha. Modyfikacje fizyczne uzupełnia niedorozwój mózgu, skłonność do drgawek, obrzęk mózgu, słaba koordynacja ruchowa, obniżona inteligencja i wrodzone wady serca. Ten efekt etanolu nazywany jest płodowym zespołem alkoholowym, FAS (lub płodowym zespołem alkoholowym).

Interakcje z lekami

Etanol ma zdolność nasilenia działania antybiotyków, leki przeciwhistaminowe, barbiturany, środki zwiotczające mięśnie, a także powodują negatywną reakcję organizmu.

Interakcje leków z etanolem

klasa narkotykowa	narkotyk	Rodzaj interakcji z etanolem, konsekwencje
środki przeciwbólowe	aspiryna acetaminofen	Aspiryna zwiększa opróżnianie żołądka, co prowadzi do szybkiego wchłaniania alkoholu w jelicie cienkim i może spowolnić działanie dehydrogenazy alkoholowej w żołądku. Etanol zwiększa metabolizm acetaminofenu, którego produktem są toksyczne substancje uszkadzające wątrobę. Może wystąpić przyspieszenie akcji serca, ból brzucha, wrzody żołądka,
antybiotyki	Erytromycyna Izoniazyd Ketokonazol Metronidazol	Erytromycyna zwiększa opróżnianie żołądka, co prowadzi do szybkiego wchłaniania alkoholu w jelicie cienkim; Wraz z izoniazydem alkohol zwiększa ryzyko chorób wątroby. Towarzyszą bóle głowy, nudności, nagłe zmiany ciśnienia krwi
leki przeciwhistaminowe	Difenhydramina Clemastine Prometazyna	Etanol nasila działanie leków na ośrodkowy układ nerwowy, powodując pojawienie się letargu, zmniejszoną motorykę, połączony efekt jest bardziej wyraźny u osób starszych.
barbiturany	fenobarbital	Osłabienie organizmu, zawroty głowy, ryzyko ataku konwulsyjnego. Przewlekłe spożywanie alkoholu zwiększa poziom metabolizmu barbituranów cytochromu P-450.
Tabletki nasenne (benzodiazepiny)	diazepam lorazepam oksazepam	Etanol nasila działanie leków na ośrodkowy układ nerwowy, powodując problemy z pamięcią, letarg, zmniejszenie zdolności motorycznych, spowolnienie lub trudności w oddychaniu;
leki przeciwzapalne	Diklofenak Ibuprofen Naproksen	Spożycie etanolu zwiększa ryzyko krwawienia z żołądka, wrzodów trawiennych
Blokery receptora H2	Nizatydyna Ranitydyna Cymetydyna	Leki hamują działanie dehydrogenazy alkoholowej i przyczyniają się do niestrawności żołądka, prowadząc do wzrostu zawartości etanolu we krwi.

aplikacja

Etanol ma szeroki zakres zastosowań, z których najbardziej znaczące to produkcja napojów alkoholowych, zastosowanie jako rozpuszczalnik, paliwo i synteza innych chemikaliów.

paliwo

Pierwszy samochód, który mógł być zasilany etanolem, został zaprojektowany przez Henry'ego Forda w 1920 roku - model Ford T. Jednak wtedy ta innowacja nie uzyskała niezbędnego rozwoju ze względu na problemy techniczne i ekonomiczne: produkcja czystego etanolu była zbyt droga, a stosowanie nieoczyszczonego alkoholu w mieszaninie z paliwem węglowodorowym było w pewnym stopniu ograniczone - w niskich temperaturach nierozpuszczalny w wodzie benzyna zamarzał, zatykając zbiornik paliwa.

Teraz, dzięki technologii produkcji taniego etanolu, zastępowanie etanolem tradycyjnej benzyny lub oleju napędowego lub stosowanie go jako dodatku stało się powszechne na świecie. Światowa produkcja etanolu na potrzeby przemysłu paliwowego w 2014 roku wyniosła 24750000000 galonów.

rozpuszczalnik

Etanol jest najważniejszym rozpuszczalnikiem po wodzie. Jego głównym zastosowaniem jest produkcja kosmetyków, perfum, środków powierzchniowo czynnych i dezynfekujących, farmaceutyków, różnych powłok. Do tych celów stosuje się etanol zarówno pochodzenia syntetycznego, jak i enzymatycznego.

antyseptyczny

Etanol jest najstarszym środkiem antyseptycznym znanym ludzkości. Jego zdolność do dezynfekcji ran zauważył starożytny grecki lekarz Klaudiusz Galen, a później średniowieczny francuski chirurg Guy de Chauliac.

Etanol wykazuje działanie bakteriobójcze w stężeniu 30% i wyższym, w zależności od rodzaju bakterii, zawartości wody i czasu działania. Według badań działanie etanolu jest najskuteczniejsze przy stężeniu 60-70% - zarówno w obecności wody, jak i pod jej nieobecność. To właśnie taką zawartość etanolu mają domowe środki do dezynfekcji rąk. Stosowanie wysokich stężeń (np. 90% roztworu) do dezynfekcji skóry jest niepraktyczne, ponieważ przy takich stężeniach etanol wykazuje swoje właściwości garbnikowe, a właściwości antyseptyczne maleją.

Zasada działania etanolu na mikroorganizmy polega prawdopodobnie na działaniu na ich błony i szybkiej denaturacji białek, co prowadzi do zakłócenia metabolizmu bakterii i dalszego niszczenia komórek. Etanol wykazuje silne działanie biobójcze na bakterie wegetatywne (w tym mykobakterie), wirusy, grzyby, ale nie na spory.

Ze względu na brak działania sporobójczego, etanol nie może być stosowany do sterylizacji, ale jego właściwości są wystarczające do prewencyjnej dezynfekcji powierzchni, pielęgnacji skóry itp.

Wytrącanie kwasu nukleinowego

Etanol jest szeroko stosowany w biologii molekularnej do wytrącania i zatężania DNA i RNA. Jest stosowany w połączeniu z roztworami buforowymi soli zawierających proste, pojedynczo naładowane kationy (na przykład kationy sodu). Typowe jest użycie buforu 0,3 mol/L octanu sodu o pH 5,2 (przy 4°C) oraz etanolu - absolutnego i 70% (przy -20°C).

W celu wytrącenia kwasów nukleinowych ich próbkę miesza się z roztworem buforowym i etanolem absolutnym i chłodzi do temperatury -20°C przez godzinę, po czym odwirowuje. Po oddzieleniu pipetą nadmiaru cieczy od powierzchni, dodać 70% roztwór etanolu i powtórzyć wirowanie i oddzielenie cieczy. Pozostałość odparowuje się w temperaturze 37°C na łaźni wodnej iw ten sposób otrzymuje się skoncentrowaną substancję.

antidotum

Ze względu na zdolność do tworzenia estrów podczas interakcji z alkoholami, etanol jest stosowany jako dostępne antidotum na zatrucia metanolem, glikolem etylenowym i glikolem dietylenowym. Etanol podaje się doustnie lub dożylnie do organizmu, a dawkę do podania oblicza się na podstawie tego, aby jego stężenie w surowicy krwi osiągnęło 10-15 mg/l.

Ryzyko związane ze stosowaniem etanolu polega na zahamowaniu czynności ośrodkowego układu nerwowego, pojawieniu się hipoglikemii (z powodu zmniejszenia glukoneogenezy) i nudności. Po podaniu dożylnym może wystąpić zapalenie żył, nadciśnienie, hiponatremia. Stosowanie takiego antidotum wymaga stałego monitorowania zawartości etanolu w surowicy oraz poziomu glukozy we krwi żylnej.

Synteza innych substancji

W przemyśle etanol jest używany do produkcji etanolu, butadienu, eteru dietylowego, octanu etylu, etyloaminy i tym podobnych.

Powiązane wideo

Alkohol jest znany od bardzo dawna (od czasów panowania Piotra I), a stosunek do niego wciąż budzi kontrowersje.

Sporządzane na jego bazie napoje nie mają zbyt korzystnego wpływu na organizm, ale jednocześnie są obecne na stole każdej świątecznej uczty.

Straszne historie o tym, jak ludzie zachorowali na zatrucie alkoholem etylowym, stracili słuch, wzrok, a nawet umarli, nie są fikcją, wydarzyły się naprawdę i mogą się wydarzyć w naszych czasach.

Aby uniknąć negatywnych konsekwencji i chronić swoje ciało przed zatruciem, musisz zrozumieć naturę pochodzenia substancji etanol, jej główne składniki.

Etanol i metanol

Konsekwencje picia alkoholu i jego wpływ na zdrowie człowieka zależą od rodzaju i ilości spożywanego alkoholu.

Oprócz alkoholu etylowego istnieje metyl i izopropyl - silne trucizny, które wpływają na układ nerwowy, płuca i wiele innych ważnych narządów człowieka. W przypadku zatrucia tymi substancjami ważne jest, aby niezwłocznie udzielić pierwszej pomocy, w przeciwnym razie śmierć jest nieunikniona.

Ponadto metanol i etanol mają identyczne właściwości fizyczne (smak, kolor i zapach). Odróżnienie ich od siebie w domu jest dość trudne.

Notatka: Możesz przetestować alkohol etylowy lub techniczny przed sobą, podpalając go. Etyl pali się niebieskim płomieniem, metyl zielonym.

Zasadniczo metanol nie powinien być swobodnie sprzedawany w sklepach, jest używany tylko na potrzeby przemysłu, ale są różne przypadki. Alkohol do celów spożywczych można znaleźć w aptekach lub winiarniach.

Nie kupuj wątpliwego płynu. Zapytaj sprzedawcę, gdzie go kupiłeś. Picie alkoholu niewiadomego pochodzenia jest bardzo niebezpieczne.

Zastosowanie w medycynie

Istnieje opinia, że ​​\u200b\u200balkohol medyczny musi mieć moc 95-96 procent, ale tak nie jest.

Najczęściej jest to 70 stopni i jest przeznaczony do użytku zewnętrznego i dezynfekcji. W medycynie stosuje się alkohol absolutny i roztwory: 95%, 90%, 70%, 40%.

Alkohol etylowy można podawać doustnie w małych dawkach pacjentom niedożywionym. Ponadto ma stymulujący wpływ na oddychanie i krążenie krwi i jest częścią wielu nowoczesnych leków. Na bazie etanolu wytwarza się również różne nalewki lecznicze.

Inne rodzaje

Alkohol alfa i alkohol luksusowy są używane do produkcji luksusowych napojów, a cena za to jest dość wysoka. Są produktem najwyższej jakości wśród alkoholi.

Niższa jakość i cena to alkohol „Basis” i „Extra”. Na ich bazie wytwarzane są również wyroby wódkowe, jednak w cenie niższej niż dwa poprzednie rodzaje.

Notatka: wymienione poniżej odmiany alkoholi nie są przeznaczone do spożycia, a jeśli je wypijesz, masz gwarancję zatrucia, aż do śmierci.

Nalewka z mrówek stosowana jest w farmakologii jako środek antyseptyczny. Teoretycznie nadaje się do picia, ale służy przede wszystkim do celów medycznych i nie ma takiego stopnia oczyszczenia jak spirytusy do produkcji wódek.

Alkohole techniczne nie są przeznaczone do spożycia, zawierają niebezpieczne składniki, które prowadzą do zatrucia. Używany tylko w przedsiębiorstwach.

Alkohol hydrolityczny, w przeciwieństwie do innych alkoholi, wytwarzany jest z trocin i odpadów z obróbki drewna. Może być używany tylko do potrzeb technicznych. Przyjmowany doustnie powoduje ciężkie zatrucie. Można go rozpoznać po charakterystycznym słonym posmaku lub chemicznej goryczce.

Alkohol cetylowy jest stosowany wyłącznie w kosmetyce. Ma wysoką zawartość tłuszczu. Choć jest najdelikatniejszy dla ludzkiego organizmu, nie sprawdzi się picie go nawet przy silnej chęci.

Alkohol salicylowy jest wytwarzany z kwasu salicylowego i alkoholu etylowego. Przede wszystkim jest używany do celów medycznych do leczenia skóry w różnych chorobach. Znajduje również zastosowanie w kosmetologii, np. alkohol salicylowy wchodzi w skład peelingu chemicznego. Może powodować zatrucie, jeśli jest przyjmowany doustnie.

Alkohol lotniczy, jak sama nazwa wskazuje, jest używany w eksploatacji statków powietrznych. Nie można go pić, ze względu na wysoką zawartość metali śmierć z powodu zatrucia następuje bardzo szybko.

Twierdza

Alkohol ma najwyższą moc - do 96 proc. Ale napojów alkoholowych o sile powyżej 50 procent nie można pić w czystej postaci.

Po pierwsze niszczy neurony w mózgu, a po drugie bardzo mocno uderza w wątrobę. Ponadto, jeśli pijesz mocny alkohol w stanie nierozcieńczonym, możesz poparzyć krtań i przełyk.

Nalewki alkoholowe sprzedawane w aptekach są wytwarzane na bazie 95 proc. alkoholu, ale nie są przeznaczone do picia do szklanek. Chociaż niektórzy używają ich jako taniego zamiennika alkoholu.

Jak bezpiecznie pić

Sam alkohol etylowy nie powoduje tak nieodwracalnych szkód dla organizmu, jak alkohol metylowy. Prawie wszystkie napoje alkoholowe są wytwarzane na jego bazie i są również wykorzystywane do celów medycznych. Ale nadal stosowanie etanolu w czystej postaci może mieć nieprzyjemne konsekwencje.

Najbezpieczniejszym sposobem jest rozcieńczenie alkoholu wodą. Spowoduje to obniżenie siły, a jego użycie nie będzie miało żadnych konsekwencji poza kacem i zwykłymi skutkami ubocznymi, które pojawiają się np. po wódce.

Ważne jest, aby wiedzieć: alkohol można rozcieńczyć sokiem, kompotem lub sodą.

Również na jego bazie można zrobić domowe nalewki i likiery. Picie go w czystej postaci jest wysoce odradzane.

Czy można zaszkodzić zdrowiu

Jak już wspomniano, alkohol etylowy jest uważany za spożywczy i jest używany do produkcji leków lub alkoholu. Może powodować szkody w taki sam sposób, jak zwykły alkohol. Jeśli pijesz duże ilości, pij nierozcieńczony.

Faktem jest, że im większa moc napoju, tym większe obciążenie wątroby, więc jeśli pijesz nierozcieńczony etanol, zatrucie będzie szybkie, a rano pojawi się silny kac i inne skutki zatrucia alkoholem. Możesz także spalić krtań i przełyk.

Organizm każdej osoby indywidualnie reaguje na alkohol, dlatego stosuj się do środka. Alkoholu etylowego nie zaleca się pić w dużych dawkach na pusty żołądek. Staraj się pić powoli i małymi łykami.

Od spożycia alkoholu etylowego, oprócz wątroby, bardzo cierpi układ nerwowy: zmienia się postrzeganie otaczającej rzeczywistości, mowa staje się niezwiązana, pogarsza się wzrok i słuch.

Zatrucie

Dawka alkoholu etylowego, która prowadzi do śmierci, wynosi 6-8 ml na kilogram masy ciała.

Śmiertelne stężenie alkoholu etylowego wynosi 4-5 g/l lub więcej. Dlatego im większa masa ciała, tym większa szansa na przeżycie przy przyjęciu dużej dawki.

Oznaki zatrucia alkoholem:

• ciężki oddech;
• mdłości;
• sinienie skóry;
• spadek temperatury ciała;
• konwulsje;
• odwodnienie;
• rozluźnienie mięśni;
• utrata lub splątanie świadomości.

zanotuj: Częste picie w dużych dawkach powoduje uzależnienie i alkoholizm.

Jeśli nadużywasz alkoholu etylowego (tak jak każdego innego napoju alkoholowego), może dojść do zgonu.

Jak wybrać

Jeśli spożywanie alkoholu etylowego z umiarem iw postaci rozcieńczonej nie jest bardzo szkodliwe dla zdrowia, to spożywanie alkoholu metylowego lub izopropylowego prawie zawsze prowadzi do śmierci.

I chociaż są one zabronione do bezpłatnej sprzedaży i produkcji produktów spożywczych, często na ich podstawie wytwarzany jest podrabiany alkohol.

Dlatego nie kupuj napojów alkoholowych w podejrzanych miejscach, zwłaszcza z rąk. Lepiej kupić drożej, ale w normalnym, specjalistycznym sklepie z winami lub w skrajnych przypadkach w aptece.

Jeśli nadal decydujesz się na zakup, to przed użyciem sprawdź, czy masz przed sobą alkohol etylowy - podpal go i podążaj za kolorem pościgu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat skutków picia alkoholu, zobacz poniższy film:

węglowodany. Piwo spożywano już w starożytnym Babilonie, a produkcja wina znana jest od V tysiąclecia pne. e. Możliwe, że otrzymywanie wolnego etanolu przez destylację zostało po raz pierwszy udokumentowane przez arabskich alchemików około X wieku [ ].

Dostępnych jest wiele różnych produktów na bazie etanolu, w zależności od zawartości wody, metody produkcji i celu zastosowania. Mieszanka 95,6% wag. % etanolu i 4,4% wag. % wody, ta zawartość etanolu jest maksymalna możliwa w konwencjonalnej destylacji frakcyjnej, ponieważ ten stosunek tworzy mieszaninę azeotropową o temperaturze wrzenia 78,15 C.

Oprócz artykułów spożywczych alkohol etylowy jest spożywany w dużych ilościach jako paliwo, rozpuszczalnik oraz jako surowiec w różnych procesach przemysłowych. Na potrzeby przemysłu alkohol etylowy jest często wytwarzany z surowców naftowych i gazowych przez katalityczne uwadnianie etylenu.

1. Właściwości fizyczne i budowa

Alkohol etylowy jest bezbarwną cieczą o lekkim „alkoholowym” zapachu. Jego gęstość wynosi 0,789 g / cm 3. Temperatura wrzenia wynosi 78,3 C. Miesza się z wodą w dowolnych proporcjach. Alkohol etylowy jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji organicznych i nieorganicznych.

Wzór cząsteczkowy alkoholu etylowego to C2H6O lub C2H5-OH. Formuła strukturalna:

2. Przemysłowe metody wydobywcze

Na skalę przemysłową alkohol etylowy wytwarza się trzema sposobami: fermentacją alkoholową substancji cukrowych, hydrolizą celulozy oraz syntetycznie.

2.1. Fermentacja substancji cukrowych

Metoda fermentacji substancji cukrowych jest najstarsza. Surowcem wyjściowym do tej metody są produkty naturalne bogate w skrobię: ziemniaki, ziarna pszenicy, żyta, kukurydzy itp., a także celuloza.

Aby przekształcić skrobię w substancje cukrowe, najpierw poddaje się ją hydrolizie. W tym celu puree ziemniaczane lub mąkę parzy się z gorącą wodą, aby przyspieszyć pęcznienie skrobi, a następnie dodaje się słód, tj. kiełkujące ziarna jęczmienia zmielone z wodą. Słód zawiera specjalny enzym (substancję organiczną pełniącą rolę katalizatora), pod wpływem którego następuje zakwaszenie (hydroliza) skrobi, tj. przekształcając ją w glukozę. Proces ten podsumowuje następujące równanie:

• nC6H10O5 + nH2O \u003d nC6H12O6

Po zakończeniu procesu hydrolizy do mieszanki dodaje się drożdże, pod wpływem których glukoza ulega fermentacji, czyli zamienia się w alkohol i dwutlenek węgla:

• C6H12O6 \u003d 2C2H5-OH + 2CO2

Pod koniec fermentacji ciecz poddaje się destylacji i otrzymuje się alkohol surowy, zawierający około 90% alkoholu etylowego oraz różne produkty uboczne - alkohol propylowy C 3 H 7-OH, izobutyl C 4 H 9-OH i izoamyl C 5 H 11-OH (tzw. oleje fuzlowe), które nadają surowemu nieprzyjemny zapach i czynią go trującym.

Surowy alkohol jest rektyfikowany (oczyszczany) przez destylację na specjalnych kolumnach destylacyjnych i otrzymuje się alkohol rektyfikowany (oczyszczony), który zawiera 96% alkoholu etylowego i 4% wody. W tym stosunku alkohol i woda tworzą nierozłącznie wrzącą mieszaninę (azeotrop). Dlatego przez destylację można uzyskać 100% alkohol. Bezwodny lub tak zwany absolutny alkohol otrzymuje się tylko do specjalnych celów, traktując alkohol bezwodnym siarczanem miedzi CuSO 4, który absorbuje pozostałą wodę i zamienia się w siarczan miedzi CuSO 4 · 5H 2 O, który następnie jest oddzielany. Obecnie stosuje się bardziej nowoczesne metody. Najprostszym jest suszenie na aktywowanych sitach molekularnych (3 lub 4 Anström). Najlepiej najpierw potraktować metalicznym sodem (głównie woda reaguje z nim tworząc NaOH i wodór), a następnie rektyfikować. Wreszcie oszczędzaj na sitach molekularnych.

2.2. Hydroliza celulozy

Ziemniaki i zboża, na których przetworzeniu opiera się produkcja alkoholu etylowego według poprzedniej metody, są dość wartościowymi produktami spożywczymi. Dlatego starają się zastąpić je surowcami niespożywczymi. Pod tym względem metoda otrzymywania alkoholu z celulozy, której skład chemiczny jest zbliżony do skrobi, znalazła obecnie szerokie zastosowanie.

Metoda ta opiera się na zdolności celulozy (błonnika) do hydrolizy kwasami z wytworzeniem glukozy, która jest następnie fermentowana przez drożdże do alkoholu. W tym celu odpady drzewne (trociny, wióry) ogrzewa się w autoklawach 0,3-0,5% kwasem siarkowym pod ciśnieniem 7-10 atm. Celuloza, podobnie jak skrobia, hydrolizuje:

• (C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O \u003d nC 6 H 12 O 6

Na koniec procesu kwas neutralizuje się kredą:

• H2SO4 + CaCO3 \u003d CaSO4 ↓ + CO2

Trudno rozpuszczalny siarczan wapnia odsącza się i roztwór poddaje fermentacji przez dodanie drożdży. Następnie roztwór jest przesyłany do kolumn destylacyjnych w celu destylacji alkoholu.

Otrzymany w ten sposób alkohol etylowy nazywany jest alkoholem hydrolizującym. Jest używany wyłącznie do celów technicznych, ponieważ zawiera szereg szkodliwych zanieczyszczeń, w szczególności alkohol metylowy, aceton itp.

Z jednej tony drewna można uzyskać do 200 dm 3 alkoholu. Oznacza to, że 1 tona drewna może zastąpić 1 tonę ziemniaków lub 300 kg zboża.

2.3. Ekstrakcja syntetycznego alkoholu

Metoda ta opiera się na zdolności etylenu w określonych warunkach do reakcji hydratacji, tj. dodanie wody w celu wytworzenia alkoholu etylowego. Proces prowadzi się w specjalnej aparaturze kontaktowej pod ciśnieniem powyżej 50 atmosfer iw temperaturze 280-300 C w obecności kwasu fosforowego jako katalizatora.

3. Laboratoryjne metody otrzymywania etanolu

Istnieje również wiele innych laboratoryjnych metod uzyskiwania etanolu.

3.1. Hydroliza chlorowcowanych węglowodorów

Etanol powstaje w wyniku hydrolizy fluorowcowanego etanu. Ponieważ reakcja może przebiegać w obu kierunkach, przeprowadza się ją w obecności zasad lub węglanów, aby przesunąć równowagę w prawo.

3.2. Hydratacja etylenu

Reakcję prowadzi się podobnie do przemysłowej metody wytwarzania syntetycznego etanolu.

3.3. Odzyskiwanie związków karbonylowych

Redukcja grupy karbonylowej w grupie hydroksylowej jest dość powszechną laboratoryjną metodą otrzymywania

Napoje odurzające, do których należy etanol - jednowodorotlenowy alkohol winny, znane są ludzkości od starożytności. Robiono je z miodu i sfermentowanych owoców. W starożytnych Chinach ryż dodawano także do napojów.

Alkohol z wina pozyskiwano na Wschodzie (VI-VII w.). Europejscy naukowcy stworzyli go z produktów fermentacji w XI wieku. Rosyjski dwór królewski spotkał się z nim w XIV wieku: ambasada Genui przedstawiła go jako żywą wodę („aqua vita”).

TE. Lovitz, rosyjski naukowiec z XVIII wieku, jako pierwszy eksperymentalnie uzyskał absolutny alkohol etylowy przez destylację z użyciem potażu - węglanu potasu. Do czyszczenia chemik zasugerował użycie węgla drzewnego.

Dzięki osiągnięciom naukowym XIX - XX wieku. stało się możliwe globalne spożywanie alkoholi. Naukowcy z przeszłości opracowali teorię struktury roztworów wodno-alkoholowych, badali ich właściwości fizyko-chemiczne. Odkryto metody fermentacji: cykliczną i przepływową.

Znaczące wynalazki nauki chemicznej z przeszłości, które urzeczywistniły użyteczną właściwość alkoholi:

• aparat ratyfikacyjny Barbet (1881)
• Aparat do destylacji płytowej Savala (1813)
• piwowar Genze (1873)

Odkryto serię homologiczną substancji alkoholowych. Przeprowadzono szereg eksperymentów nad syntezą metanolu, glikolu etylenowego. Zaawansowane badania naukowe powojennych lat XX wieku pomogły poprawić jakość wytwarzanych wyrobów. Podniósł poziom krajowego przemysłu alkoholowego.

Dystrybucja w przyrodzie

W naturze alkohole występują w postaci wolnej. Substancje są również składnikami estrów. Naturalny proces fermentacji żywności zawierającej węglowodany tworzy etanol, a także butanol-1, izopropanol. Alkohole w przemyśle piekarniczym, piwowarskim, winiarskim związane są z wykorzystaniem procesu fermentacji w tych gałęziach przemysłu. Większość feromonów owadów jest reprezentowana przez alkohole.

Alkoholowe pochodne węglowodanów w przyrodzie:

• sorbitol – występujący w jagodach jarzębiny, wiśniach, ma słodki smak.

Wiele roślinnych substancji zapachowych to alkohole terpenowe:

• fenhol - składnik owoców kopru włoskiego, żywice drzew iglastych
• borneol – składnik budulcowy drewna drzewa borneo-kamforowego
• mentol – składnik kompozycji geranium i mięty

Żółć osoby, zwierząt zawiera żółciowe alkohole wielowodorotlenowe:

• miksinol
• chimerol
• bawół
• cholestanpentol

Szkodliwy wpływ na organizm

Powszechne stosowanie alkoholi w rolnictwie, przemyśle, wojsku i transporcie sprawia, że ​​są one dostępne dla zwykłych obywateli. Powoduje to ostre, w tym masowe, zatrucia, zgony.

Niebezpieczeństwo metanolu

Metanol jest niebezpieczną trucizną. Działa toksycznie na serce i układ nerwowy. Spożycie 30 g metanolu prowadzi do śmierci. Spożycie mniejszej ilości substancji jest przyczyną ciężkiego zatrucia z nieodwracalnymi skutkami (ślepota).

Jego maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu w miejscu pracy wynosi 5 mg/m³. Płyny zawierające nawet minimalną ilość metanolu są niebezpieczne.

W łagodnych postaciach zatrucia pojawiają się objawy:

• dreszcze
• ogólna słabość
• mdłości
• ból głowy

Metanol smakuje i pachnie tak samo jak etanol. Powoduje to błędne użycie trucizny wewnątrz. Jak odróżnić etanol od metanolu w domu?

Drut miedziany jest skręcony w spiralę i mocno nagrzany w ogniu. Kiedy wchodzi w interakcję z etanolem, wyczuwalny jest zapach zgniłych jabłek. Kontakt z metanolem rozpocznie reakcję utleniania. Uwolni się formaldehyd - gaz o nieprzyjemnym ostrym zapachu.

Toksyczność etanolu

Etanol nabiera właściwości toksycznych i narkotycznych w zależności od dawki, drogi wniknięcia do organizmu, stężenia i czasu narażenia.

Etanol może powodować:

• zaburzenie OUN
• rak przełyku, żołądka
• nieżyt żołądka
• marskość wątroby
• choroby serca

4-12 g etanolu na 1 kg masy ciała to pojedyncza dawka śmiertelna. Substancją rakotwórczą, mutagenną, toksyczną jest aldehyd octowy – główny metabolit etanolu. Zmienia błony komórkowe, cechy strukturalne czerwonych krwinek i uszkadza DNA. Izopropanol jest podobny do etanolu w działaniu toksycznym.

Produkcja spirytusu i jego obrót są regulowane przez państwo. Etanol nie jest prawnie uznany za narkotyk. Ale udowodniono jego toksyczny wpływ na organizm.

Wpływ na mózg staje się szczególnie destrukcyjny. Jego objętość jest zmniejszona. Dochodzi do zmian organicznych w neuronach kory mózgowej, ich uszkodzenia i śmierci. Występują pęknięcia naczyń włosowatych.

Normalne funkcjonowanie żołądka, wątroby, jelit jest zaburzone. Przy nadmiernym spożywaniu mocnego alkoholu pojawiają się ostre bóle, biegunka. Błona śluzowa narządów przewodu pokarmowego jest uszkodzona, stagnacja żółci.

Narażenie inhalacyjne na alkohole

Powszechne stosowanie alkoholi w wielu gałęziach przemysłu stwarza zagrożenie narażenia inhalacyjnego. Działanie toksyczne badano na szczurach. Otrzymane wyniki przedstawiono w tabeli.

przemysł spożywczy

Etanol jest podstawą napojów alkoholowych. Otrzymuje się go z buraków cukrowych, ziemniaków, winogron, zbóż - żyta, pszenicy, jęczmienia i innych surowców zawierających cukier lub skrobię. W procesie produkcji stosowane są nowoczesne technologie oczyszczania olejów fuzlowych.

Dzielą się na:

• mocna o zawartości etanolu 31-70% (koniak, absynt, rum, wódka)
• średnia moc - od 9 do 30% etanolu (likiery, wina, likiery)
• niski poziom alkoholu - 1,5-8% (cydr, piwo).

Etanol jest surowcem do produkcji naturalnego octu. Produkt otrzymuje się przez utlenianie bakteriami kwasu octowego. Warunkiem koniecznym procesu jest napowietrzanie (wymuszone nasycanie powietrzem).

Etanol nie jest jedynym alkoholem w przemyśle spożywczym. Gliceryna - dodatek do żywności E422 - zapewnia połączenie niemieszających się cieczy. Znajduje zastosowanie w produkcji wyrobów cukierniczych, makaronów, wyrobów piekarniczych. Gliceryna jest częścią likierów, nadaje napojom lepkość, słodki smak.

Zastosowanie gliceryny korzystnie wpływa na produkty:

• zmniejsza się lepkość makaronu
• poprawia się konsystencja słodyczy, kremów
• zapobiega szybkiemu czerstwieniu pieczywa, osiadaniu czekolady
• produkty są wypiekane bez sklejania skrobi

Powszechne jest stosowanie alkoholi jako substancji słodzących. Nadają się do tego mannitol, ksylitol, sorbitol.

Perfumy i kosmetyki

Woda, alkohol, kompozycja perfum (koncentrat) to główne składniki produktów perfumeryjnych. Stosuje się je w różnych proporcjach. W tabeli przedstawiono rodzaje perfum, proporcje głównych składników.

W produkcji wyrobów perfumeryjnych etanol o najwyższej czystości pełni rolę rozpuszczalnika substancji zapachowych. W reakcji z wodą tworzą się sole, które wytrącają się. Roztwór osiada na kilka dni i jest filtrowany.

2-fenyloetanol w przemyśle perfumeryjnym i kosmetycznym zastępuje naturalny olejek różany. Płyn ma delikatny kwiatowy zapach. Zawarte w kompozycjach fantazyjnych i kwiatowych, mleczkach kosmetycznych, kremach, eliksirach, balsamach.

Główną bazą wielu produktów pielęgnacyjnych jest gliceryna. Jest w stanie przyciągać wilgoć, aktywnie nawilżać skórę, uelastyczniać ją. Kremy, maseczki, mydła z gliceryną są przydatne dla suchej, odwodnionej skóry: tworzy na powierzchni warstwę zatrzymującą wilgoć, utrzymuje skórę miękką.

Istnieje mit, że stosowanie alkoholu w kosmetykach jest szkodliwe. Jednak te związki organiczne są niezbędne do produkcji stabilizatorów, nośników substancji aktywnych, emulgatorów.

Alkohole (zwłaszcza tłuszczowe) nadają kosmetykom kremową konsystencję, zmiękczają skórę i włosy. Etanol w szamponach i odżywkach nawilża, szybko odparowuje po umyciu, ułatwia rozczesywanie i stylizację.

Medycyna

Etanol jest stosowany w praktyce medycznej jako środek antyseptyczny. Niszczy drobnoustroje, zapobiega rozkładowi w otwartych ranach, opóźnia bolesne zmiany we krwi.

Jego właściwości wysuszające, dezynfekujące, opalające sprawiają, że jest stosowany do pielęgnacji rąk personelu medycznego przed pracą z pacjentem. Podczas sztucznej wentylacji płuc etanol jest niezbędny jako środek przeciwpieniący. Przy braku leków staje się składnikiem znieczulenia ogólnego.

W przypadku zatrucia glikolem etylenowym, metanolem, antidotum staje się etanol. Po zażyciu zmniejsza się stężenie substancji toksycznych. Etanol jest używany w okładach rozgrzewających, pocierany w celu schłodzenia. Substancja przywraca organizmowi gorączkowe ciepło i zimne dreszcze.

Alkohole w lekach i ich wpływ na ludzi są przedmiotem badań farmakologii. Etanol jako rozpuszczalnik stosowany jest do produkcji ekstraktów, nalewek z leczniczych surowców roślinnych (głóg, pieprz, żeń-szeń, serdecznik).

Leki w płynie można przyjmować wyłącznie po konsultacji lekarskiej. Konieczne jest ścisłe przestrzeganie dawki przepisanej przez lekarza!

Paliwo

Dostępność handlowa metanolu, butanolu-1, etanolu jest powodem stosowania ich jako paliwa. Zmieszany z olejem napędowym, benzyną, używany jako paliwo w czystej postaci. Mieszanki mogą zmniejszać toksyczność spalin.

Alkohol jako alternatywne źródło paliwa ma swoje wady:

• substancje mają zwiększone właściwości korozyjne, w przeciwieństwie do węglowodorów
• jeśli wilgoć dostanie się do układu paliwowego, nastąpi gwałtowny spadek mocy z powodu rozpuszczalności substancji w wodzie
• istnieje ryzyko korków parowych, pogorszenia osiągów silnika z powodu niskich temperatur wrzenia substancji.

Zasoby gazu i ropy naftowej są jednak wyczerpane. Dlatego stosowanie alkoholi w światowej praktyce stało się alternatywą dla stosowania paliw konwencjonalnych. Powstaje ich masowa produkcja z odpadów przemysłowych (celuloza i papier, żywność, obróbka drewna) – jednocześnie rozwiązywany jest problem recyklingu.

Przemysłowe przetwarzanie surowców roślinnych umożliwia uzyskanie przyjaznego środowisku biopaliwa – bioetanolu. Surowcem do tego jest kukurydza (USA), trzcina cukrowa (Brazylia).

Dodatni bilans energetyczny oraz zasoby paliw odnawialnych sprawiają, że produkcja bioetanolu jest popularnym trendem w światowej gospodarce.

Rozpuszczalniki, środki powierzchniowo czynne

Oprócz produkcji kosmetyków, perfum, leków płynnych, wyrobów cukierniczych, dobrymi rozpuszczalnikami są również alkohole:

Alkohol jako rozpuszczalnik:

• w produkcji powierzchni metalowych, elementów elektronicznych, papieru fotograficznego, filmów fotograficznych
• przy czyszczeniu produktów naturalnych: żywic, olejów, wosków, tłuszczów
• w procesie ekstrakcji - ekstrakcji substancji
• przy tworzeniu syntetycznych materiałów polimerowych (klej, lakier), farb
• w produkcji aerozoli medycznych, domowych.

Popularnymi rozpuszczalnikami są izopropanol, etanol, metanol. Stosowane są również substancje wieloatomowe i cykliczne: glicerol, cykloheksanol, glikol etylenowy.

Surfaktanty są wytwarzane z wyższych alkoholi tłuszczowych. Kompleksowa pielęgnacja samochodu, naczyń, mieszkania, ubrań jest możliwa dzięki środkom powierzchniowo czynnym. Wchodzą w skład środków czystości, detergentów, stosowanych w wielu sektorach gospodarki (patrz tabela).

Przemysł	Surfaktanty: funkcje, właściwości
Rolnictwo	Zawarte w emulsjach; zwiększyć produktywność procesu przenoszenia składników pokarmowych do roślin
Budowa	Zmniejszają zapotrzebowanie na wodę betonu, mieszanek cementowych; zwiększyć mrozoodporność, gęstość materiałów
przemysł skórzany	Zapobiegaj przywieraniu, uszkodzeniu produktu
Przemysł włókienniczy	Usuń elektryczność statyczną
Metalurgia	Zmniejsz tarcie; w stanie wytrzymać wysokie temperatury
przemysł papierniczy	Oddziel gotowaną pulpę od tuszu podczas recyklingu makulatury
Przemysł farbiarski	Wspomaga całkowitą penetrację farby na powierzchni, łącznie z małymi zagłębieniami

Wykorzystanie alkoholi w przemyśle spożywczym, medycynie, produkcji perfum i kosmetyków, jako paliwo, rozpuszczalniki i środki powierzchniowo czynne ma pozytywny wpływ na stan gospodarki kraju. Przynosi wygodę życia człowieka, ale wymaga przestrzegania przepisów bezpieczeństwa ze względu na toksyczność substancji.

Formuła strukturalna

Prawdziwa, empiryczna lub brutto formuła: C2H6O

Skład chemiczny etanolu

Masa cząsteczkowa: 46,069

etanol(alkohol metylowy, alkohol drzewny, karbinol, hydrat metylu, wodorotlenek metylu) - CH 3 OH, najprostszy alkohol jednowodorotlenowy, bezbarwna toksyczna ciecz. Etanol jest pierwszym przedstawicielem serii homologicznej alkoholi jednowodorotlenowych.
alkohol jednowodorotlenowy o wzorze C 2 H 5 OH (wzór empiryczny C 2 H 6 O), inna opcja: CH 3 -CH 2 -OH, drugi przedstawiciel homologicznej serii alkoholi jednowodorotlenowych, w standardowych warunkach lotna, łatwopalna, bezbarwna przezroczysta ciecz.
Aktywny składnik napojów alkoholowych, który jest depresantem - substancją psychoaktywną działającą depresyjnie na ośrodkowy układ nerwowy człowieka.
Alkohol etylowy jest również stosowany jako paliwo, jako rozpuszczalnik, jako wypełniacz w termometrach alkoholowych oraz jako środek dezynfekujący (lub jako jego składnik).

Paragon

Istnieją 2 główne sposoby produkcji etanolu - mikrobiologiczny (fermentacja alkoholowa) i syntetyczny (hydratacja etylenu):

Fermentacja

Metodą wytwarzania etanolu znaną od czasów starożytnych jest fermentacja alkoholowa produktów organicznych zawierających węglowodany (winogrona, owoce itp.) pod działaniem enzymów drożdży i bakterii. Podobnie wygląda przetwórstwo skrobi, ziemniaków, ryżu, kukurydzy, źródłem spirytusu opałowego jest cukier surowy produkowany z trzciny cukrowej itp. Ta reakcja jest dość skomplikowana, jej schemat można wyrazić równaniem: C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2.
Roztwór uzyskany w wyniku fermentacji zawiera nie więcej niż 15% etanolu, ponieważ drożdże nie są żywotne w bardziej stężonych roztworach. Otrzymany w ten sposób etanol należy oczyścić i zatężyć, najczęściej przez destylację.
Do uzyskania etanolu tą metodą najczęściej stosuje się różne szczepy drożdży z gatunku Saccharomyces cerevisiae, jako pożywkę, wstępnie obrobione trociny i/lub uzyskany z nich roztwór.
Przemysłowa produkcja alkoholu z surowców biologicznych
Nowoczesna przemysłowa technologia produkcji alkoholu etylowego z surowców spożywczych obejmuje następujące etapy:

• Przygotowanie i mielenie surowców skrobiowych - zbóż (głównie żyta, pszenicy), ziemniaków, kukurydzy, jabłek itp.
• Fermentacja. Na tym etapie następuje enzymatyczny rozkład skrobi na cukry ulegające fermentacji. Do tych celów stosuje się preparaty rekombinowanej alfa-amylazy otrzymane przez bioinżynierię - glukamylazę, amylosubtylinę.
• Fermentacja. W wyniku fermentacji cukrów przez drożdże w zacierze gromadzi się alkohol.
• Bragorektyfikacja. Odbywa się to na kolumnach przyspieszających.

Odpadami z produkcji fermentacji są dwutlenek węgla, wywar gorzelniany, frakcja eterowo-aldehydowa, alkohol fuzlowy i oleje fuzlowe.
Alkohol pochodzący z destylacji (BRU) nie jest bezwodny, zawartość etanolu w nim dochodzi do 95,6%. W zależności od zawartości obcych zanieczyszczeń dzieli się na następujące kategorie:

• Alfa
• Dodatkowy
• podstawa
• najwyższe oczyszczenie
• 1 stopień

Wydajność nowoczesnej gorzelni to około 30 000-100 000 litrów alkoholu dziennie.

Produkcja hydrolizy

Na skalę przemysłową alkohol etylowy otrzymuje się z surowców zawierających celulozę (drewno, słoma), która jest wstępnie hydrolizowana. Powstała mieszanina pentoz i heksoz poddawana jest fermentacji alkoholowej. W krajach Europy Zachodniej i Ameryki technologia ta nie była rozpowszechniona, ale w ZSRR (obecnie w Rosji) rozwinął się przemysł hydrolizy paszowej drożdży i hydrolizy etanolu.

Hydratacja etylenu

W przemyśle, wraz z pierwszą metodą, stosuje się hydratację etylenu. Nawodnienie można przeprowadzić na dwa sposoby:

• bezpośrednie uwodnienie w temperaturze 300 ° C, pod ciśnieniem 7 MPa, jako katalizator stosuje się kwas fosforowy osadzony na żelu krzemionkowym, węglu aktywnym lub azbeście: CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → C 2 H 5 OH.
• uwodnienie przez etap pośredniego estru kwasu siarkowego, a następnie jego hydroliza (w temperaturze 80-90 ° C i pod ciśnieniem 3,5 MPa): CH 2 \u003d CH 2 + H 2 SO 4 → CH 3 -CH 2 -OSO 2 OH (kwas etylosiarkowy).
  CH3-CH2-OSO2OH + H2O → C2H5OH + H2SO4.

Reakcję tę komplikuje powstawanie eteru dietylowego.

Oczyszczanie etanolem

Etanol, otrzymywany przez hydratację lub fermentację etylenu, jest mieszaniną wodno-alkoholową zawierającą zanieczyszczenia. Oczyszczanie jest niezbędne do zastosowań przemysłowych, spożywczych i farmakopealnych. Destylacja frakcyjna umożliwia otrzymanie etanolu o stężeniu około 95,6% (wag.); ten nierozłączny azeotrop destylacyjny zawiera 4,4% wody (w/w) i ma temperaturę wrzenia 78,15°C. Destylacja uwalnia etanol zarówno od lotnych, jak i ciężkich frakcji substancji organicznych (pozostałość destylacyjna).

Absolutny alkohol

Alkohol absolutny to alkohol etylowy, który praktycznie nie zawiera wody. Wrze w temperaturze 78,39°C, podczas gdy rektyfikowany alkohol zawierający co najmniej 4,43% wody wrze w temperaturze 78,15°C. Otrzymywany przez destylację wodnego roztworu alkoholu zawierającego benzen i innymi metodami, na przykład alkohol jest traktowany substancjami, które reagują z wodą lub absorbują wodę, takimi jak wapno palone CaO lub błękit kalcynowany witriol CuSO 4 .

Nieruchomości

Właściwości fizyczne

Wygląd: w normalnych warunkach jest bezbarwną lotną cieczą o charakterystycznym zapachu i palącym smaku. Alkohol etylowy jest lżejszy od wody. Jest dobrym rozpuszczalnikiem innych substancji organicznych. Należy unikać popularnego błędu: właściwości alkoholu 95,57% i alkoholu absolutnego są często mieszane. Ich właściwości są prawie takie same, ale wartości zaczynają się różnić, zaczynając od 3-4 cyfry znaczącej. Mieszanina 95,57% etanolu + 4,43% wody jest azeotropowa, to znaczy nie rozdziela się podczas destylacji.

Właściwości chemiczne

Typowy przedstawiciel alkoholi jednowodorotlenowych. palny Łatwo się zapala. Przy wystarczającym dostępie powietrza spala się (dzięki zawartości tlenu) jasnoniebieskawym płomieniem, tworząc końcowe produkty utleniania - dwutlenek węgla i wodę:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
Reakcja ta przebiega jeszcze intensywniej w atmosferze czystego tlenu.
W pewnych warunkach (temperatura, ciśnienie, katalizatory) możliwe jest również kontrolowane utlenianie (zarówno pierwiastkowym tlenem, jak i wieloma innymi utleniaczami) do aldehydu octowego, kwasu octowego, kwasu szczawiowego i niektórych innych produktów, na przykład:
3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 → 3 CH 2 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7 H 2 O
Ma lekko zaznaczone właściwości kwaśne, w szczególności podobnie oddziałuje z metalami alkalicznymi, a także magnezem, glinem i ich wodorkami, uwalniając wodór i tworząc podobne do soli etanolany, które są typowymi przedstawicielami alkoholanów:
2C 2 H 5 OH + 2 K → 2C 2 H 5 OK + H 2.
C2H5OH + NaH → C2H5ONa + H2
Odwracalnie reaguje z niektórymi nieorganicznymi związkami zawierającymi tlen, tworząc estry:
C2H5OH + RCOOH → RCOOC2H5 + H2O
C2H5OH + HNO2 → C2H5ONO + H2O
Z halogenowodorami (HCl, HBr, HI) wchodzi w odwracalne reakcje podstawienia nukleofilowego:
C2H5OH + HX → C2H5X + H2O
Bez katalizatorów reakcja z HCl przebiega stosunkowo wolno; znacznie szybciej - w obecności chlorku cynku i niektórych innych kwasów Lewisa.
Zamiast halogenowodorów, halogenków fosforu i tlenków halogenów, chlorek tionylu i niektóre inne odczynniki mogą być użyte do zastąpienia grupy hydroksylowej halogenem, na przykład:
3C 2 H 5 OH + PCl 3 → 3C 2 H 5 Cl + H 3 PO 3
Sam etanol ma również właściwości nukleofilowe. W szczególności stosunkowo łatwo jest przyłączyć aktywowane wiązania wielokrotne, na przykład:
C2H5OH + CH2 \u003d CHCN → C2H5OCH2CH2CN,
reaguje z aldehydami tworząc hemiacetale i acetale:
RCHO + C2H5OH → RCH(OH)OC2H5
RCH(OH)OC 2 H 5 + C 2 H 5 OH → RCH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O
Przy umiarkowanym (nie wyższym niż 120 ° C) ogrzewaniu stężonym kwasem siarkowym lub innymi kwaśnymi środkami usuwającymi wodę tworzy eter dietylowy:
2C 2 H 5 OH → C 2 H 5 -O-C 2 H 5 + H 2 O
Przy silniejszym ogrzewaniu kwasem siarkowym, a także podczas przepuszczania oparów nad tlenkiem glinu ogrzanym do temperatury 350 ÷ 500 ° C, dochodzi do głębszego odwodnienia. W takim przypadku powstaje etylen:
CH3CH2OH → CH2 \u003d CH2 + H2O
W przypadku stosowania katalizatorów zawierających obok tlenku glinu drobno zdyspergowane srebro i inne składniki proces odwadniania można połączyć z kontrolowanym utlenianiem etylenu tlenem elementarnym, w wyniku czego z zadowalającą wydajnością można zrealizować jednoetapowy proces wytwarzania tlenku etylenu:
2CH 3 CH 2OH + O 2 → 2C 2 H 4 O + 2H 2 O
W obecności katalizatora zawierającego tlenki glinu, krzemu, cynku i magnezu przechodzi szereg złożonych przemian, których głównym produktem jest butadien (reakcja Lebiediewa):
2C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 + 2H 2 O + H 2
W 1932 r. Na podstawie tej reakcji w ZSRR zorganizowano pierwszą na świecie produkcję kauczuku syntetycznego na dużą skalę.
W środowisku słabo zasadowym tworzy jodoform:
C 2 H 5 OH + 4I 2 + 6NaHCO 3 → CHI 3 + HCOONa + 5NaI + 5H 2O + 6CO 2
Ta reakcja ma pewne znaczenie dla jakościowego i ilościowego oznaczania etanolu przy braku innych substancji, które dają podobną reakcję.

Właściwości ognia

Łatwopalna, bezbarwna ciecz; ciśnienie pary nasyconej, kPa: lg p = 7,81158-1918,508/(252,125+t) w temperaturach od -31 do 78°C; ciepło spalania - 1408 kJ/mol; ciepło tworzenia -239,4 kJ/mol; temperatura zapłonu 13°C (tygiel zamknięty), 16°C (tygiel otwarty); temperatura zapłonu 18°C; temperatura samozapłonu 400°C; granice stężeń rozprzestrzeniania płomienia 3,6-17,7% objętości; graniczne temperatury rozprzestrzeniania się płomienia: dolna 11°С, górna 41°С; minimalne stężenie flegmatyzujące, % obj.: CO 2 - 29,5, H 2 O - 35,7, N 2 - 46; maksymalne ciśnienie wybuchu 682 kPa; maksymalna szybkość wzrostu ciśnienia 15,8 MPa/s; szybkość wypalania 0,037 kg/(m2·s); maksymalna normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia - 0,556 m/s; minimalna energia zapłonu - 0,246 MJ; minimalna wybuchowa zawartość tlenu 11,1% objętości.

Aplikacja

Paliwo

Pierwszym, który zastosował etanol jako paliwo silnikowe był Henry Ford, który w 1880 roku stworzył pierwszy samochód napędzany etanolem. Możliwość wykorzystania alkoholi jako paliwa silnikowego została również pokazana w 1902 roku, kiedy to na konkursie w Paryżu wystawiono ponad 70 silników gaźnikowych na etanol i mieszanki etanolu z benzyną. Etanol może być stosowany jako paliwo, m.in. do silników rakietowych (na przykład 75% wodny etanol był używany jako paliwo w pierwszym na świecie masowo produkowanym pocisku balistycznym - niemieckim V-2 i wczesnych radzieckich pociskach projektowanych przez Korolewa - od R-1 do R-5), silnikach spalinowych, domowych, kempingowych i laboratoryjnych urządzeniach grzewczych (tzw. Ograniczony (ze względu na higroskopijność) jest stosowany w mieszankach z klasycznymi ropopochodnymi paliwami ciekłymi. Służy do produkcji wysokiej jakości paliwa i składnika benzyny - eteru etylowo-tert-butylowego, który jest bardziej niezależny od kopalnej materii organicznej niż MTBE.

Przemysł chemiczny

• służy jako surowiec do produkcji wielu chemikaliów, takich jak aldehyd octowy, eter dietylowy, tetraetyloołów, kwas octowy, chloroform, octan etylu, etylen itp.;
• szeroko stosowany jako rozpuszczalnik (w przemyśle farb i lakierów, w produkcji chemii gospodarczej i wielu innych dziedzinach);
• jest składnikiem płynów niezamarzających i spryskiwaczy;
• W chemii gospodarczej etanol jest stosowany w środkach czyszczących i detergentach, zwłaszcza do pielęgnacji szkła i instalacji sanitarnych. Jest rozpuszczalnikiem repelentów.

Medycyna

• w swoim działaniu alkohol etylowy można przypisać antyseptom;
• jako środek dezynfekujący i osuszający, zewnętrznie;
• właściwości wysuszające i opalające 96% alkoholu etylowego są wykorzystywane do leczenia pola operacyjnego lub w niektórych metodach leczenia rąk chirurga;
• rozpuszczalnik do leków, do sporządzania nalewek, ekstraktów z materiałów roślinnych itp.;
• konserwant do nalewek i ekstraktów (minimalne stężenie 18%);
• środek przeciwpieniący, gdy dostarczany jest tlen, sztuczna wentylacja płuc;
• w ciepłych kompresach;
• do fizycznego chłodzenia podczas gorączki (do nacierania);
• składnik znieczulenia ogólnego w sytuacji braku leków;
• jako środek przeciwpieniący na obrzęk płuc w postaci inhalacji 33% roztworu;
• Etanol jest antidotum na niektóre toksyczne alkohole, takie jak metanol i glikol etylenowy. Jego działanie wynika z faktu, że enzym dehydrogenaza alkoholowa, w obecności kilku substratów (na przykład metanolu i etanolu), przeprowadza jedynie konkurencyjne utlenianie, dzięki czemu po terminowym (niemal natychmiastowym, po metanolu / glikolu etylenowym) spożyciu etanolu zmniejsza się obecne stężenie toksycznych metabolitów (dla metanolu - formaldehydu i kwasu mrówkowego, dla glikolu etylenowego - kwasu szczawiowego).

Perfumy i kosmetyki

Jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem różnych substancji i głównym składnikiem perfum, wód kolońskich, aerozoli itp. Znajduje się w wielu produktach, w tym pastach do zębów, szamponach, produktach pod prysznic itp.

przemysł spożywczy

Wraz z wodą jest głównym składnikiem napojów alkoholowych (wódka, wino, gin, piwo itp.). Występuje również w niewielkich ilościach w wielu napojach otrzymywanych w drodze fermentacji, ale niesklasyfikowanych jako alkoholowe (kefiry, kwas chlebowy, kumys, piwo bezalkoholowe itp.). Zawartość etanolu w świeżym kefirze jest znikoma (0,12%), ale w dłuższym okresie przechowywania, zwłaszcza w ciepłym miejscu, może dochodzić do 1%. Koumiss zawiera 1-3% etanolu (w mocnym do 4,5%), kwas chlebowy - od 0,5 do 1,2%.
Rozpuszczalnik do aromatów spożywczych. Może być stosowany jako konserwant do wyrobów piekarniczych, a także w przemyśle cukierniczym.
Zarejestrowany jako dodatek do żywności E1510.
Wartość energetyczna etanolu wynosi 7,1 kcal/g.

Wykorzystanie etanolu jako paliwa samochodowego

Etanol opałowy dzieli się na bioetanol i etanol otrzymywany innymi metodami (z odpadów tworzyw sztucznych, syntetyzowany z gazu itp.).
Bioetanol to ciekłe paliwo zawierające etanol, otrzymywane przez specjalne zakłady z surowców zawierających skrobię, celulozę lub cukier w systemie krótkiej destylacji (pozwala uzyskać jakość wystarczającą do wykorzystania jako paliwo). Zawiera metanol i oleje fuzlowe, dzięki czemu jest całkowicie nie do picia. Stosowany jest w czystej postaci (dokładniej w postaci azeotropu 96,6%), a częściej w mieszaninie z benzyną (tzw. gazoholem) lub olejem napędowym. Produkcja i wykorzystanie bioetanolu wzrasta w większości krajów świata jako bardziej ekologicznej i odnawialnej alternatywy dla ropy naftowej.
Tylko samochody z odpowiednim silnikiem lub z uniwersalnym Flex-Fuel (zdolne do spalania mieszanek benzyna / etanol w dowolnym stosunku) są w stanie w pełni wykorzystać bioetanol. Silnik benzynowy może zużywać benzynę z dodatkiem etanolu nie większym niż 30%, możliwe jest również ponowne wyposażenie konwencjonalnego silnika benzynowego, ale nie jest to ekonomicznie wykonalne.
Problemem jest niedostateczna mieszalność benzyny i oleju napędowego z etanolem, przez co ten ostatni często ulega rozwarstwieniu (zawsze w niskich temperaturach). Ten problem jest szczególnie istotny dla Rosji. Jak dotąd nie znaleziono rozwiązania tego problemu.
Przewagą mieszanin etanolu z innymi paliwami nad „czystym” etanolem jest lepsza zapalność ze względu na niską zawartość wilgoci, podczas gdy „czysty” etanol (klasa E100, o praktycznej zawartości C 2 H 5 OH 96,6%) jest azeotropem, którego nie można oddzielić na drodze destylacji. Separacja w inny sposób jest nieopłacalna. Kiedy etanol jest dodawany do benzyny lub oleju napędowego, woda jest zrzucana. W USA ustawa energetyczna, podpisana przez prezydenta Busha w sierpniu 2005 r., przewiduje produkcję do 2012 r. 30 miliardów litrów etanolu ze zboża i 3,8 miliarda litrów celulozy (łodygi kukurydzy, słomy ryżowej, odpadów przemysłu leśnego) rocznie do 2012 roku.
Wprowadzenie produkcji biopaliw jest procesem kosztownym, ale później przynosi korzyści gospodarce. I tak np. budowa fabryki etanolu o mocy 40 mln galonów daje gospodarce (na przykładzie Stanów Zjednoczonych):

• 142 miliony dolarów inwestycji w trakcie budowy;
• 41 miejsc pracy w fabrykach oraz 694 miejsc pracy w całej gospodarce;
• Podnosi lokalne ceny zboża o 5-10 centów za buszel;
• Zwiększa dochody lokalnych gospodarstw domowych o 19,6 miliona dolarów rocznie;
• Generuje średnio 1,2 miliona dolarów podatków;
• Zwrot z inwestycji wynosi 13,3% w skali roku.

W 2006 roku przemysł etanolowy dał gospodarce USA:

• 160 231 nowych miejsc pracy we wszystkich sektorach, w tym 20 000 w budownictwie;
• Wzrost dochodów gospodarstw domowych o 6,7 miliarda dolarów;
• Przyniósł 2,7 miliarda dolarów podatków federalnych i 2,3 miliarda dolarów podatków lokalnych.
W 2006 roku w USA na etanol przetworzono 2,15 miliarda buszli kukurydzy, co stanowi 20,5% rocznej produkcji kukurydzy. Etanol stał się trzecim co do wielkości konsumentem kukurydzy po inwentarzu żywym i eksporcie. 15% upraw sorgo w USA jest przetwarzane na etanol.

Parking zasilany etanolem

Mieszanka etanolu z benzyną jest oznaczona literą E. Liczba obok litery E wskazuje procentową zawartość etanolu. E85 oznacza mieszankę 85% etanolu i 15% benzyny. Mieszanki do 20% etanolu mogą być stosowane w każdym pojeździe. Jednak niektórzy producenci samochodów ograniczają gwarancję w przypadku stosowania mieszanki zawierającej więcej niż 10% etanolu. Mieszanki zawierające więcej niż 20% etanolu w wielu przypadkach wymagają zmian w układzie zapłonowym pojazdu. Producenci samochodów produkują samochody, które mogą być zasilane zarówno benzyną, jak i E85. Takie samochody nazywane są „Flex-Fuel”. W Brazylii takie samochody nazywane są „hybrydowymi”. W języku rosyjskim nie ma nazwy. Większość nowoczesnych pojazdów albo natywnie wspiera stosowanie takich paliw, albo opcjonalnie na żądanie. W 2005 roku ponad 5 milionów pojazdów w USA miało silniki hybrydowe. Pod koniec 2006 roku w Stanach Zjednoczonych jeździło 6 milionów pojazdów z takimi silnikami. Całkowita flota pojazdów to 230 milionów pojazdów. 1200 stacji benzynowych sprzedaje E85 (maj 2007). W sumie około 170 000 stacji benzynowych sprzedaje paliwo samochodowe w Stanach Zjednoczonych. W Brazylii około 29 000 stacji paliw sprzedaje etanol.

gospodarka

Koszt brazylijskiego etanolu (około 0,19 USD za litr w 2006 r.) Czyni go ekonomicznie opłacalnym w użyciu.

Aspekty środowiskowe

Bioetanol jako paliwo jest często określany jako „neutralny” jako źródło gazów cieplarnianych. Ma zerowy bilans dwutlenku węgla, ponieważ jego produkcja poprzez fermentację, a następnie spalanie uwalnia tyle CO 2 , ile zostało wcześniej pobrane z atmosfery przez rośliny użyte do jego produkcji. Rektyfikacja etanolu wymaga jednak dodatkowych kosztów energii, generowanych jedną z „tradycyjnych” metod (m.in. spalanie paliw kopalnych). W 2006 r. stosowanie etanolu w Stanach Zjednoczonych zmniejszyło emisję o około 8 milionów ton gazów cieplarnianych (w ekwiwalencie CO2), co odpowiada w przybliżeniu rocznej emisji 1,21 miliona samochodów.

Bezpieczeństwo i regulacja

• Etanol jest substancją palną, mieszanina jego oparów z powietrzem jest wybuchowa.
• Alkohol etylowy syntetyczny, techniczny i spożywczy, nienadający się do produkcji wyrobów alkoholowych, znajduje się na liście substancji toksycznych dla celów art. 234 i innych artykułów Kodeksu karnego Federacji Rosyjskiej.
• Od 2005 roku sprzedaż detaliczna alkoholu w Rosji jest zabroniona (z wyjątkiem regionów Dalekiej Północy).

Wpływ etanolu na organizm człowieka

W zależności od dawki, stężenia, drogi wniknięcia do organizmu i czasu narażenia etanol może mieć również działanie narkotyczne i toksyczne. Pod działaniem narkotycznym kryje się jego zdolność do wywoływania śpiączki, otępienia, niewrażliwości na ból, depresji ośrodkowego układu nerwowego, podniecenia alkoholowego, uzależnienia, a także działanie znieczulające. Pod wpływem etanolu endorfiny uwalniane są w jądrze półleżącym (Nucleus accumbens), u alkoholików także w korze oczodołowo-czołowej (pole 10). Jednak z prawnego punktu widzenia alkohol etylowy nie jest uznawany za narkotyk, ponieważ substancja ta nie znajduje się na międzynarodowej liście substancji kontrolowanych konwencji ONZ z 1988 roku. W określonych dawkach do masy ciała i stężenia prowadzi do ostrego zatrucia i śmierci (pojedyncza dawka śmiertelna - 4-12 gramów etanolu na kilogram masy ciała). Główny metabolit etanolu, aldehyd octowy, jest toksyczny, mutagenny i rakotwórczy. Istnieją dowody na rakotwórczość aldehydu octowego w doświadczeniach na zwierzętach; ponadto aldehyd octowy uszkadza DNA. Długotrwałe stosowanie etanolu może powodować choroby takie jak marskość wątroby, zapalenie błony śluzowej żołądka, wrzody żołądka, rak żołądka i rak przełyku, tj. jest czynnikiem rakotwórczym, chorobą układu krążenia. Stosowanie etanolu może powodować uszkodzenia oksydacyjne neuronów mózgu, a także ich śmierć z powodu uszkodzenia bariery krew-mózg. Nadużywanie alkoholu może prowadzić do klinicznej depresji i alkoholizmu. Etanol może być syntetyzowany w niewielkich ilościach w świetle przewodu pokarmowego w wyniku procesów fermentacji pokarmów węglowodanowych przez mikroorganizmy (warunkowy alkohol endogenny). Istnienie reakcji biochemicznych z syntezą etanolu w tkankach organizmu ludzkiego (prawdziwy endogenny alkohol) uważa się za możliwe, ale nie zostało to do tej pory udowodnione. Ilość endogennego alkoholu rzadko przekracza 0,18 ppm, czyli na granicy czułości najnowocześniejszych urządzeń. Zwykły alkomat nie jest w stanie określić takich wielkości.

Rodzaje i marki etanolu

• Rektyfikowany (dokładniej rektyfikowany alkohol) to alkohol etylowy oczyszczony przez rektyfikację, zawiera 95,57%, wzór chemiczny C 2 H 5 OH. Może być produkowany zgodnie z GOST 18300-72 (Gosstandart ZSRR, specyfikacje techniczne rektyfikowanego alkoholu etylowego) i GOST 5964-82; GOST 5964-93. W zależności od stopnia oczyszczenia, techniczny rektyfikowany alkohol etylowy produkowany jest pod marką Extra oraz w dwóch klasach: najwyższej i pierwszej
• Alkohol etylowy absolutny - zawartość alkoholu > 99,9%.
• Alkohol medyczny - zawartość alkoholu 96,4-96,7%.

Etymologia nazw

W odniesieniu do tej substancji używa się kilku nazw. Technicznie najbardziej poprawnym terminem jest etanol lub alkohol etylowy. Jednak nazwy alkohol, okowita winna lub po prostu alkohol stały się powszechne, chociaż alkohole, lub alkohole, to szersza klasa substancji.

Etymologia terminu „etanol”

Nazwy etanol i alkohol etylowy wskazują, że związek ten jest oparty na rodniku etylowym etanu. Jednocześnie słowo alkohol (sufiks -ol) w nazwie wskazuje na zawartość grupy hydroksylowej (-OH), która jest charakterystyczna dla alkoholi.

Etymologia nazwy „alkohol”

Nazwa alkohol pochodzi od arabskiego. الكحل al-kuhul, czyli drobny proszek uzyskany przez sublimację, sproszkowany antymon, puder do barwienia powiek. Słowo „alkohol” weszło do języka rosyjskiego poprzez jego niemiecką wersję. alkohol. Jednak w języku rosyjskim homonim słowa „alkohol” w znaczeniu „drobny proszek” zachował się najwyraźniej w formie archaizmu.

Etymologia słowa „alkohol”

Nazwa etanolowego alkoholu winnego pochodzi od łac. spiritus vini (duch wina). Słowo „alkohol” pojawiło się w języku rosyjskim poprzez jego angielską wersję. duch. W języku angielskim słowo „alkohol” w tym znaczeniu było używane już w połowie XIII wieku, a dopiero od 1610 r. Alchemicy zaczęli używać słowa „alkohol” na oznaczenie substancji lotnych, co odpowiada głównemu znaczeniu słowa „spiritus” (parowanie) po łacinie. W latach siedemdziesiątych XVII wieku znaczenie tego słowa zawęziło się do „płynów o dużej zawartości alkoholu”, a lotne ciecze nazywano eterami.