Ce este etanolul în chimie. Chimie organica

(alcool etilic, alcool de vin) - un compus organic, un reprezentant al unui număr de alcooli monohidroxilici cu compoziția C 2 H 5 OH (abreviat EtOH).În condiții normale este un lichid incolor, inflamabil. Conform Standardului Național al Ucrainei DSTU 4221: 2003 etanolul este o substanță toxică cu efect narcotic; în ceea ce privește gradul de impact asupra corpului uman, aparține clasei a patra de substanțe periculoase. Posedă proprietăți cancerigene.

Etanolul este principalul ingredient activ din băuturile alcoolice, care sunt de obicei produse prin fermentarea carbohidraților. Pentru nevoi industriale, alcoolul etilic este adesea sintetizat din materii prime de petrol și gaze prin hidratarea catalitică a etilenei. Pe lângă producția de produse alimentare, etanolul este folosit în cantități mari ca combustibil, solvent, antiseptic și ca materie primă pentru producerea altor substanțe importante din punct de vedere industrial.

Poveste

Etanolul a fost folosit de omenire din cele mai vechi timpuri. A jucat un rol în băuturi, medicamente, ca sedativ și afrodisiac și a avut, de asemenea, un loc în ceremoniile religioase.

În Egiptul Antic era extras prin fermentarea materialelor vegetale. În acest fel, s-a obținut doar o soluție de alcool diluat. Pentru a crește concentrația, în China a fost inventată o metodă de distilare. După cum arată picturile pe ceramică chineză, băuturile dintr-un amestec fermentat de orez, fructe și miere au fost făcute acum 9.000 de ani. Aproximativ în aceeași perioadă, în Orientul Mijlociu, alcoolul a fost obținut din struguri și orz, așa cum demonstrează înregistrările pe tăblițe de lut din Mesopotamia.

În Evul Mediu, alcoolul etilic a jucat rolul de bază pentru prepararea a numeroase medicamente și tincturi. Alchimiștii au folosit întotdeauna etanol în lucrările lor, dându-i numele lat. Aqua vitae, acesta este apă vie.

Etanolul pur a fost obținut pentru prima dată în 1796 de chimistul ruso-german Toviy Egorovich Lovitz. Conform descrierii principalului om de știință al vremii, Antoine Laurent Lavoisier, compusul studiat era alcătuit din elementele chimice carbon, hidrogen și oxigen. În 1808, biochimistul elvețian Nicolas Théodore de Saussure a stabilit formula chimică a etanolului, iar cincizeci de ani mai târziu, chimistul scoțian Archibald Scott Cooper a propus structura acesteia.

Prima metodă sintetică de producere a etilenei a fost dezvoltată independent de chimistul englez Henry Hennel și farmacistul francez Georges-Simon Serulla în 1826. Și în 1828, fizicianul și chimistul englez Michael Faraday a obținut etanol prin hidratarea catalitică a etenei, un produs secundar al rafinării petrolului și gazelor. Această metodă a stat la baza multor metode care sunt utilizate în producția de etanol până în prezent.

structura

Ambii atomi de carbon din molecula de etanol, inclusiv atomul care este asociat cu gruparea hidroxil, sunt într-o stare de hibridizare sp 3. Distanța C-C este de 1,512 angstromi.

În funcție de poziția grupării hidroxil în raport cu cealaltă parte a moleculei, există stânga- (fr. Gauche)Și formele trans.Forma trans caracterizată prin poziția legăturii O-H a grupării hidroxil în același plan cu legătura C-C și una dintre legăturile C-H. ÎN stânga-formă, atomul de hidrogen din grupa hidroxil este orientat spre o parte. Moment dipol pentru forme gauche este 1,68 D, iar pentru formele trans— 1,44 D.

Distribuția în natură

Etanolul este un produs rezidual al unor ciuperci. Printre acestea, principalele sunt tipurile Saccharomyces, Schizosaccharomyces,și Kluyveromyces. Unul dintre cei mai faimoși reprezentanți ai acestor clase este specia Saccharomyces cerevisiae, care poartă denumirea banală de drojdie de bere. Alte tipuri comune includ Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces anamensis, Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis lucruri de genul acela. Etanolul este produs și de unele bacterii, de exemplu, Zymomonas mobilis.

În 1975, astronomii au raportat că au găsit acumulări semnificative de etanol în norul de gaz și praf Sagittarius B2. Potrivit oamenilor de știință, numărul de molecule de etanol prezent acolo depășește semnificativ cantitatea de alcool produsă în întreaga istorie a omenirii. Etanolul găsit avea forma trans molecule, iar în 1996 a fost înregistrat în stânga-formă.

Printre modalitățile posibile de formare a etanolului în mediul interstelar, în special, sinteza acestuia din metan și cation metil sub influența radiației este dată:

O altă modalitate potențială este de a reacționa cationul metil cu formaldehida, care este, de asemenea, comună în spațiu:

proprietăți fizice

Etanolul este un lichid incolor cu un miros slab „alcoolic”. Este volatil și inflamabil. Se amestecă în orice proporție cu apă, eteri, acetonă, benzen. Alcoolul etilic este un solvent bun pentru multe substanțe organice și anorganice.

Cu apa formeaza un amestec azeotrop: 95,6% alcool si 4,4% apa. Etanolul anhidru este ușor higroscopic: pentru a obține stabilitate, este capabil să absoarbă 0,3-0,4% apă.

primind

hidratarea etilenei

Există două moduri principale de a produce etanol din etilenă. Din punct de vedere istoric, prima a fost metoda de hidratare indirectă, inventată în 1930 de compania Union Carbide. Un altul, dezvoltat în anii 1970, a fost conceput ca o metodă fără acid (eliminând utilizarea acidului sulfuric).

hidratare indirectă

Producția de etanol din etilenă folosind acid sulfuric are loc în trei etape. În primul rând, etilena este absorbită de acidul concentrat, formând esterii sulfat de etil sau sulfat de dietil:

Absorbția se realizează cu o soluție acidă 95-98% la o temperatură de 80 ° C și o presiune de 1,3-1,5 MPa. Această interacțiune este exotermă, așa că pereții reactorului trebuie să fie răciți. Prezența sulfatului de etil în soluția acidă poate crește semnificativ viteza de absorbție, deoarece solubilitatea etilenei în sulfat de etil este mult mai mare decât în ​​acidul pur.

În a doua etapă, produșii de reacție rezultați sunt supuși hidrolizei și se descompun pentru a forma alcool și acid. Cu toate acestea, interacțiunea a doi esteri bazici este oprită, ceea ce duce la formarea unui al treilea, dietil:

După tratarea acidului sulfuric cu sulfat de etil și dietil absorbit într-o cantitate suficientă de apă, soluția capătă o concentrație de aproximativ 50-60%. Produsele de hidroliză sunt trimise în coloane pentru separare: acidul diluat rămâne în partea de jos a rezervorului, iar amestecul de alcool gazat-Eterna este în partea de sus. Amestecul țintă este spălat cu apă sau cu o soluție diluată de hidroxid de sodiu și apoi purificat prin distilare.

Pasul final este restabilirea concentrației de acid diluat. Această etapă este una dintre cele mai scumpe din întreaga sinteză. Folosind un sistem de evaporare a acidului, este posibilă creșterea concentrației de acid la 90%. Acest indicator este crescut la 98% necesar prin amestecare cu oleum (concentrație 103%).

O problemă serioasă pentru metoda de hidratare indirectă este formarea de substanțe carbonice în acid, care au un efect semnificativ asupra concentrației acestuia. Utilizarea acidului concentrat provoacă, de asemenea, coroziune asupra echipamentului, astfel încât unele părți ale echipamentului sunt fabricate din siliciu, aliaje de tantal, plumb etc.

hidratare directa

Sinteza conform schemei de hidratare directă se realizează folosind catalizatori. Există două forme de interacțiune aici:

• Reactivii gazoși vin în contact cu un catalizator solid sau lichid (proces în fază gazoasă)
• Atât reactivii lichizi cât și cei gazoși vin în contact cu un catalizator solid sau lichid (procesul zmishanofază).

Etanolul este sintetizat în principal printr-un proces în fază gazoasă. Etilena și apa de ieșire sunt trecute peste un catalizator de carbon, saturat cu acid fosforic:

La temperaturi normale, doar o cantitate mică de etanol poate fi prezentă în faza gazoasă, iar creșterea temperaturii va duce la scăderea concentrației acestuia. Echilibrul de reacție poate fi nivelat prin aplicarea principiului Le Chatelier-Brown, creșterea presiunii în amestecul de reacție și reducerea numărului de molecule din sistem. Condițiile optime pentru interacțiune sunt o temperatură de 250-300 ° C și o presiune de 6,1-7,1 MPa.

Produsul de reacție poate suferi deshidratare intermoleculară, ducând la formarea eterului dietilic:

Dacă materia primă de carbohidrați conține un amestec de acetilenă, aceasta este hidratată la etanal:

Prezența etanalului este nedorită, deoarece produce crotonaldehidă, care afectează negativ calitatea etanolului, chiar și în părți pe milion:

obtinut prin fermentare

Producția de etanol prin fermentarea substanțelor zaharoase este cea mai veche. Pentru producerea acestuia se poate folosi orice produs care contine zahar sau substante din care poate fi obtinut (de exemplu, amidon). Fructele și trestia de zahăr, sfecla de zahăr, melasa sunt folosite ca produse care conțin zahăr, iar produsele care conțin amidon sunt cartofii, boabele de grâu, secară și porumb. Celuloza (din deșeurile agricole, industria celulozei și hârtiei etc.) este, de asemenea, utilizată ca materie primă.

Extracte din amidon și zahăr

Pentru a transforma amidonul în substanțe zaharoase, acesta este mai întâi supus hidrolizei. În acest scop, materiile prime (piure de cartofi sau făină) sunt preparate cu apă fierbinte pentru a grăbi umflarea amidonului. La materia primă se adaugă și o enzimă, sub influența căreia amidonul este excoriat, adică este transformat în glucoză.

Diastaza conținută în boabele încolțite sau alte amilaze de origine fungică sunt utilizate ca enzime.

A doua etapă, care este similară cu producția de alcool din zaharuri, constă în fermentația anaerobă, adică transformarea în alcool și dioxid de carbon:

Aici reacția are loc sub influența microorganismelor: ciuperci (drojdii) sau bacterii.

Dintre drojdiile utilizate în proces, locul activ este ocupat de Saccharomyces cerevisiae(așa-numita drojdie de bere). Atunci când le folosiți, aciditatea și temperatura sunt importante - afectează creșterea drojdiei, randamentul de etanol, formarea subproduselor și contaminarea bacteriană. De obicei, o astfel de fermentație în producția industrială este efectuată la un pH de 4-6. La o valoare a pH-ului mai mică de 5, creșterea bacteriană în mediu este foarte suprimată; pentru creșterea drojdiei Saccharomyces cerevisiae aciditatea trebuie menținută în intervalul 2,4-8,6 cu o valoare optimă de 4,5, iar procesul de fermentație este mai intens în intervalul 3,5-6.

Majoritatea drojdiilor utilizate în producția de etanol au o temperatură optimă de creștere de aproximativ 39-40 °C, valoarea maximă observată în Kluyveromyces marxianus- 49 ° C. Deoarece procesul de fermentare este exotermic (586 J de căldură sunt eliberate din 1 g de glucoză absorbită), utilizarea drojdiei cu cea mai ridicată temperatură optimă de creștere vă permite să economisiți bani la răcirea sistemului de reacție. Un punct important este furnizarea de cantități mici de oxigen pentru drojdia pentru a sintetiza acizi grași nesaturați și ergosterol, care contribuie la creșterea lor și la o bună permeabilitate celulară. În absența oxigenului, lipsa acizilor și a sterolilor va provoca modificări în fiziologia drojdiei în decurs de câteva generații.

Bacteriile sunt, de asemenea, utilizate în sinteza etanolului, în special speciile comune Zymomonas mobilis, care au o rată de creștere ridicată, un randament ridicat al produsului final și nu depind de aportul de oxigen.

Extracte de pulpă

Atât celuloza, cât și amidonul sunt polizaharide, polimeri ai carbohidraților, dar sinteza etanolului din celuloză este mult mai dificilă datorită tendinței sale scăzute de hidroliză. Structura sa este mai asemănătoare cu cea cristalină, ceea ce face mai dificilă ruperea legăturilor din interiorul polimerului, iar la plante este protejată de descompunerea hidrolitică printr-un strat de lignină (după tratarea celulozei cu acid, doar 15% din masa totală este hidrolizat). Deșeurile de materii prime conțin și hemiceluloză, care constă în principal din pentoze.

Prelucrarea preoperatorie include măcinarea și înmuierea materiei prime pentru umflare. Ulterior, se încălzește în autoclave cu acid 0,3-0,5% la o presiune de 7-10 atm. Acidul cel mai des folosit este sulfuric, mai rar clorhidric. La sfârșitul procesului, acidul este concentrat într-un rezervor separat și repus în producție, iar lignina este filtrată și purificată prin spălare.

Alcoolul etilic obtinut in acest mod se numeste hidrolitic. Este folosit doar în scopuri tehnice, deoarece conține o serie de impurități nocive, inclusiv alcool metilic, acetonă etc.

De asemenea, spre deosebire de hidroliza acidă, se folosește enzimatic metodă. Aici hidroliza are loc sub influența unor ciuperci ca Trichoderma viride. Pretratarea presupune îndepărtarea învelișului de lignină cu solventul cadoxen (o soluție care conține 5-7% oxid de cadmiu și 28% etilendiamină) și tratarea cu amoniac lichid sub presiune mare, care agită fibrele din celuloză, facilitând pătrunderea enzimelor. În unele cazuri, este posibilă reciclarea 100% a celulozei.

alte metode

Hidroliza hidrocarburilor halogenate

Etanolul se formează prin hidroliza etanului halogenat. Se efectuează în apă sau într-o soluție apoasă de alcalii. În primul caz, reacția este inversă, iar în al doilea, poate avea loc eliminarea (eliminarea) halogenurii de hidrogen:

Conversia gazului de sinteză

Producția de etanol din gazul de sinteză este similară cu metoda de producere a metanolului folosind procesul Fischer-Tropsch:

Reacția are loc la o temperatură de 125-175 °C și o presiune de 1,42 MPa, folosind un catalizator cum ar fi pulbere de fier.

Recuperarea compușilor organici

Reducerea aldehidelor și a acizilor este o metodă destul de comună pentru producerea de alcooli, inclusiv etanol:

Reducerea catalitică se realizează pe nichel Raney, platină; În condiții de laborator, se utilizează hidrură de litiu aluminiu și borohidrură de sodiu.

purificare cu etanol

Etanolul sintetizat este de obicei un amestec apă-alcool. Purificarea și deshidratarea acestuia începe cu distilare (rectificare), care poate atinge o concentrație de 95,6% vol. Amestecul rezultat este azeotrop și nu poate fi purificat prin distilare ulterioară. Pentru o deshidratare suplimentară, se utilizează benzen, ciclohexan sau heptan. Prezența lor creează noi amestecuri azeotrope cu un punct de fierbere scăzut, ceea ce face posibilă obținerea de etanol anhidru.

La scară industrială, pentru deshidratare pot fi folosite site moleculare, ai căror pori sunt permeabili la moleculele de apă, dar nu și la etanol. Astfel de site pot fi artificiale sau zeoliți de origine naturală (de exemplu, clinoptilolit). 75% din moleculele adsorbite sunt apă, restul de 25% sunt etanol, care este apoi returnat în sistemul de distilare.

Se folosește și metoda membranei, care constă în separarea unui amestec apă-alcool încălzit la 60 ° C cu o membrană semi-permeabilă care nu permite trecerea etanolului. Această operație se efectuează la o presiune mai mică de 1 kPa. Ca urmare a separării, se formează etanol cu ​​o concentrație de 99,85% și o soluție care a trecut prin membrană cu o concentrație de 23%. Soluția de membrană condensată poate fi rectificată din nou.

Clasificarea etanolului

Alcoolul rezultat este împărțit în mod convențional în patru clase în funcție de compoziția sa:

• etanolul industrial (96,5% vol.) este un produs de uz industrial și tehnic: ca solvent, combustibil, etc. Pentru a preveni utilizarea acestuia, substanțe cu miros neplăcut, de exemplu, piridină în cantitate de 0,5-1% (efectuați denaturare). De asemenea, pentru o identificare mai usoara, poate fi usor colorat cu violet de metil;
• alcoolul denaturat este un produs tehnic cu o concentrație de etanol de 88% vol., ceea ce reprezintă o cantitate semnificativă de impurități. Este denaturat și colorat corespunzător. Folosit la iluminat și încălzire;
• alcool de calitate superioară (96,0-96,5% vol.) - etanol purificat, utilizat pentru nevoi farmaceutice, la fabricarea produselor cosmetice pentru consum alimentar;
• etanol absolut (99,7-99,8% vol.) - etanol foarte pur, utilizat în produse farmaceutice și producerea de aerosoli.

În Ucraina, gradele de etanol rectificat produse sunt reglementate de standardul DSTU 4221: 2003 „Alcool etilic rectificat”. În funcție de gradul de purificare, se disting patru soiuri: „Lacrima de grâu”, „Lux”, „Extra” și „Cea mai înaltă purificare”.

Standarde pentru tipurile de alcool conform GOST 4221: 2003

index	„Lacrima de grâu”	"Lux"	"Suplimentar"	„Cea mai înaltă puritate”
Fracție de volum de alcool etilic, la o temperatură de 20 ° C,%, nu mai puțin	96,3	96,3	96,3	96,0
Concentrația de masă a aldehidelor, transformată în acetaldehidă în alcool anhidru, mg/dm³, nu mai mult	2,0	2,0	2,0	2,0
Concentrația în masă a uleiului de fuel: alcooli propilici, izopropilici, butilici, izobutilici și izoamilici în termeni de amestec de alcooli propilici, izobutilici și izoamilici (3: 1: 1) în alcool anhidru, mg/dm³, nu mai mult	2,0	2,0	2,0	2,0
Concentrația în masă a uleiului de fuel în termeni de amestec de alcooli izobutil și izoamil (1: 1) în alcool anhidru, mg/dm³, nu mai mult	2,0	2,0	2,0	2,0
Concentrația de masă a eteri, în termeni de acetat de etil în alcool anhidru, mg/dm³, nu mai mult	1,5	2,0	3,0	5,0
Fracția de volum de alcool metilic în termeni de alcool anhidru,%, nu mai mult	0,005	0,01	0,02	0,03
Concentrația în masă a acizilor liberi (fără CO2), în termeni de acid acetic în alcool anhidru, mg/dm³, nu mai mult	8,0	8,0	12,0	15,0

Proprietăți chimice

Etanolul este un alcool primar monohidroxilic, iar grupa hidroxil reprezintă majoritatea proprietăților sale chimice. Astfel, etanolul poate lua parte la reacțiile de deshidratare - atât intranitroase, cât și intermoleculare:

Când interacționează cu alți alcooli, se formează un amestec de trei esteri:

Etanolul formează esteri cu acizii carboxilici în prezența acidului sulfuric concentrat:

Ca urmare a adăugării etanolului la acetilenă, se sintetizează eterul viniletil:

Afișându-și proprietățile acide, etanolul reacționează cu metale alcaline (de exemplu, sodiu) și alcalii pentru a forma etoxid:

Această reacție se desfășoară într-un mediu anhidru deoarece hidroxidul se formează mai repede decât etoxidul.

Metalele mai puțin active - aluminiul și magneziul - reacționează, de asemenea, cu etanolul, dar numai în prezența unui catalizator de mercur:

Gruparea hidroxil prezentă în moleculă poate fi înlocuită cu acizi halogenuri pentru a forma derivați de halogen etan:

Etanolul este oxidat în etanal și apoi în acid acetic. Rezultatul oxidării complete (de exemplu, arderea etanolului) este dioxid de carbon și apă:

Prin tratarea etanolului cu amoniac la 300 °C în mediu acid, se formează amine substituite: săruri de amoniu primare, secundare, terțiare sau chiar cuaternare (în funcție de raportul dintre reactivi):

Etanolul este materia primă pentru sinteza butadienei. Reacția se efectuează la o temperatură de 370-390 ° C și în prezența catalizatorilor - MgO-SiO 2 sau Al 2 O 3 -SiO 2 (cu o selectivitate de 70%):

efect biologic

metabolism

Aproape tot alcoolul consumat (90-98%) este metabolizat de organism și doar o mică parte din acesta (2-10%) este excretat nemodificat: cu urină, aer, transpirație, saliva. Consumul de etanol duce la urinare excesivă: fiecare 10 g de alcool face ca organismul să piardă 100 ml de lichid, dar nu ajută la eliminarea alcoolului din organism. Partea principală a etanolului care intră în organism intră în ficat, unde suferă o transformare biologică în microzomi.

În prima etapă a metabolismului, acetaldehida se formează din etanol. Aceasta are loc sub acțiunea alcool dehidrogenazei (ADH), o enzimă al cărei cofactor este nicotinamida (NAD). Ulterior, acetaldehida, formată din etanol, este oxidată în acetat în mitocondrii de către enzima aldehid dehidrogenază, care folosește NAD ca coenzimă, care, prin adăugarea unui proton, se reduce la NAD H. În această etapă, interacțiunea are loc mult mai rapid. decât la precedenta. Acetatul intră în ciclul Krebs, unde este distrus în CO 2 și H 2 O. Aldehid dehidrogenaza se găsește nu numai în ficat, ci și în alte organe, inclusiv creier. La o persoană adultă, sănătoasă, ADH distruge aproximativ 10 g de alcool pe oră.

Pe lângă procesul metabolic principal, etanolul este, de asemenea, oxidat în alte două moduri. Una dintre ele implică oxidaza microzomală în combinație cu nicotinamidă adenin dinucleotidă fosfat redus (NADP), în timp ce cealaltă implică catalaza în combinație cu peroxid de hidrogen. Ambele căi duc la formarea aldehidei toxice, care are proprietăți cancerigene și este de zece ori mai toxică decât etanolul.

Impact asupra organismului

Intrând în corpul uman prin esofag, etanolul este absorbit rapid. 20% din etanolul inițial este absorbit în stomac și 80% în intestinul subțire. După absorbție, intră în sânge în 5 minute, răspândindu-se prin fluxul sanguin în tot organismul.

Sistem nervos central. Etanolul deprimă funcțiile sistemului nervos central ca și alte anestezice. În ciuda credinței populare, etanolul nu stimulează acțiunea sistemului nervos: dacă apar excitații, apariția lor se datorează contracarării proceselor inhibitoare. În doze normale, etanolul acționează în principal asupra activării funcției de formare reticulară a trunchiului cerebral și doar dozele mari suprimă direct funcția cortexului cerebral.

Consumul cronic de etanol determină deficit de serotonină. O scădere funcțională a activității acestui sistem împiedică dezvoltarea toleranței și, dimpotrivă, o creștere a activității sale și o creștere a nivelului de serotonină accelerează dezvoltarea toleranței la alcool. Sub influența etanolului, metabolismul dopaminei, care este implicată în sinteza norepinefrinei și coordonează mișcările, stările emoționale și mentale, este perturbat. Etanolul are, de asemenea, un efect negativ asupra capacităților fizice și mentale: reduce acuitatea vizuală și auditivă, afectează coordonarea și stabilitatea musculară și încetinește timpul de reacție la iritație.

Sistemul respirator. Etanolul are un efect toxic pronunțat asupra sistemului respirator. Deteriorarea plămânilor afectează dezvoltarea infecției bronhopulmonare din cauza scăderii funcțiilor de protecție ale organismului. Efectele negative ale alcoolului sunt asociate cu inhibarea fagocitozei și a formării de anticorpi, facilitând pătrunderea bacteriilor în tractul respirator și altele asemenea. Patologiile bronhopulmonare se pot dezvolta în pneumonie acută, care are un procent semnificativ de cazuri fatale.

Sistemul cardiovascular. Sub influența etanolului, lipidele membranelor celulare, în special celulele miocardice, se dizolvă. Ca urmare, permeabilitatea membranei crește și schimbul de ioni de sodiu, potasiu, magneziu și calciu este perturbat. Acest lucru slăbește contractilitatea mușchiului inimii.

Sistem digestiv. O singură doză duce la gastrită acută erozivă hemoragică; etanolul are un efect similar asupra membranei mucoase a duodenului. La un minut de la intrarea în stomacul șobolanilor, etanolul a provocat hiperemie difuză a mucoasei gastrice.

Ficat. Gradul de afectare a ficatului de la etanol depinde direct de cantitatea de alcool consumată. Ca urmare a acțiunii sale pot apărea steatoză, fibroză, hepatită alcoolică și ciroză, care se termină adesea cu dezvoltarea carcinomului hepatocelular. Astfel, potrivit Agenției Internaționale de Cercetare a Cancerului, etanolul este cancerigen.

Unul dintre rezultatele expunerii pe termen lung la etanol asupra organismului este o creștere a volumului de celule roșii din sânge - macrocitoză, cauzată de efectul toxic al acetaldehidei, deficit de acid folic și hiperlipidemie.

alcoolism

Etanolul este baza băuturilor alcoolice. Utilizarea lor pe termen lung provoacă alcoolism.

Alcoolismul este un ansamblu de fenomene care caracterizează tabloul clinic al dependenței de alcool (adică produse care conțin etanol). Printre simptomele și manifestările unei astfel de dependențe se numără următoarele: toleranța organismului la alcool, dependența fizică, sindromul de sevraj la oprirea sau reducerea consumului, consumul excesiv necontrolat și consumator de timp.

Există trei etape de progresie a alcoolismului:

1. persoana nu are dorință de alcool, există o pierdere a controlului la consum, o trecere la consumul sistematic, o creștere a toleranței la alcool, există tulburări psihice inițiale;
2. există dependență fizică cu pierderea măsurării, formarea unui sindrom asemănător psihopatului, perturbarea sistemelor corpului (cardiovascular, genito-urinar, respirator) și a organelor (apariția gastritei, hepatitei)
3. dependența de alcool este psihică, există o puternică atracție fizică ca manifestare a sindromului de sevraj, apariția halucinațiilor, afectarea ireversibilă a organelor interne (ciroză hepatică, boli de inimă, encefalopatie etc.).

Efectul asupra sarcinii

Riscul de anomalii în dezvoltarea fătului este direct proporțional cu cantitatea de alcool consumată în timpul sarcinii.

Etanolul pătrunde ușor în placentă, astfel încât conținutul său în sângele mamei și al fătului ajunge rapid la același nivel. Se acumulează în țesuturile fetale bogate în fosfolipide, în creier și, de asemenea, în globule roșii. Eliminarea alcoolului din organism se realizează cu ajutorul enzimelor hepatice, iar la copilul nenăscut se formează numai în a doua jumătate a sarcinii mamei. Efectele nocive ale etanolului asupra fătului sunt asociate cu imaturitatea mecanismului de protecție și creșterea permeabilității vasculare etc. De o importanță deosebită sunt perioadele critice ale dezvoltării embrionare, când sensibilitatea embrionului și a fătului la substanțele străine atinge nivelul maxim. Efectul toxic al etanolului provoacă o încetinire a dezvoltării sau chiar moartea embrionului.

Consumul matern de etanol în timpul sarcinii este asociat cu efecte teratogene fetale (fertilității). Influența alcoolului se manifestă prin perturbarea dezvoltării generale a fătului, nașterea unui copil cu greutatea și înălțimea corporală mai mici decât cele normale și dizabilități mintale. În special, copiii afectați de efectul teratogen al etanolului au trăsături faciale modificate: fisuri palpebrale înguste, buză superioară subțire, apariția de microcefalie și retrognatie, absența filtrelor și diverse anomalii ale urechii. Modificările fizice sunt completate de subdezvoltarea creierului, tendința la convulsii, edem cerebral, coordonarea slabă a mișcărilor, scăderea inteligenței și defecte cardiace congenitale. Acest efect al etanolului se numește sindrom de alcool fetal, FAS (sau sindrom de alcool fetal).

Interacțiunea cu medicamentele

Etanolul are capacitatea de a spori efectul antibioticelor, antihistaminice, barbiturice, relaxante musculare și, de asemenea, provoacă o reacție negativă în organism.

Interacțiunea medicamentelor cu etanolul

clasa de droguri	un drog	Tip de interacțiune cu etanolul, consecințe
analgezice	aspirina Acetaminofen	Aspirina crește golirea gastrică, ceea ce duce la sorbția rapidă a alcoolului în intestinul subțire și poate încetini acțiunea alcool-dehidrogenazei în stomac. Etanolul crește metabolismul acetaminofenului, care produce substanțe toxice care dăunează ficatului. Este posibil să aveți o frecvență cardiacă crescută, dureri abdominale, ulcere gastrice,
antibiotice	Eritromicină Izoniazidă Ketoconazol metronidazol	Eritromicina crește golirea gastrică, ceea ce duce la sorbția rapidă a alcoolului în intestinul subțire; Împreună cu izoniazida, alcoolul crește riscul de boli hepatice. Însoțită de dureri de cap, greață, modificări bruște ale tensiunii arteriale
antihistaminice	Difenhidramină Clemastine Promethazine	Etanolul sporește efectul medicamentelor asupra sistemului nervos central, provocând letargie și scăderea abilităților motorii; efectul combinat are un efect mai puternic asupra persoanelor în vârstă.
barbiturice	fenobarbital	Slăbiciune a corpului, amețeli, risc de atac convulsiv. Consumul cronic de alcool crește nivelul metabolismului barbituricului citocromului P-450
Somnifere (benzodiazepine)	Diazepam lorazepam Oxazepam	Etanolul sporește efectul medicamentelor asupra sistemului nervos central, provocând probleme de memorie, letargie, scăderea abilităților motorii, încetinirea sau dificultăți de respirație;
medicamente antiinflamatoare	Diclofenac Ibuprofen Naproxen	Consumul de etanol crește riscul de sângerare gastrică și ulcer peptic
blocante ale receptorilor H2	Nizatidină Ranitidină Cimetidină	Medicamentele inhibă acțiunea alcool-dehidrogenazei și favorizează golirea gastrică, ducând la creșterea nivelului de etanol în sânge.

aplicarea

Etanolul are o gamă largă de utilizări, printre care cele mai semnificative sunt producția de băuturi alcoolice, utilizarea ca solvent, combustibil și sinteza altor substanțe chimice.

combustibil

Prima mașină care a fost capabilă să ruleze cu etanol a fost proiectată de Henry Ford în 1920 - Ford Model T. Cu toate acestea, atunci această inovație nu a primit dezvoltarea necesară din cauza problemelor tehnice și economice: producția de etanol pur a fost prea scumpă, iar utilizarea alcoolului nerafinat amestecat cu combustibil cu hidrocarburi a fost limitată într-o anumită măsură - la temperaturi scăzute, insolubil în apă în benzină a înghețat, corodând rezervorul de combustibil.

Acum, odată cu tehnologia de producere a etanolului ieftin, înlocuirea benzinei sau motorinei tradiționale cu etanol sau folosirea acestuia ca aditiv a devenit larg răspândită în întreaga lume. Producția mondială de etanol pentru nevoile industriei de combustibil în 2014 s-a ridicat la 24750000000. Galoane.

solvent

Etanolul este cel mai important solvent după apă. Aplicația sa principală este producția de produse cosmetice, parfumuri, agenți tensioactivi și dezinfectanți, produse farmaceutice și diverse acoperiri. În aceste scopuri, se utilizează etanol atât de origine sintetică, cât și de origine enzimatică.

antiseptic

Etanolul este cel mai vechi antiseptic cunoscut omenirii. Capacitatea sa de a dezinfecta rănile a fost remarcată de medicul grec antic Claudius Galen, iar mai târziu de chirurgul francez medieval Guy de Chauliac.

Etanolul prezintă efecte bactericide la concentrații de 30% sau mai mari, în funcție de tipul de bacterii, conținutul de apă și timpul de acțiune. Conform cercetărilor, efectul etanolului este cel mai eficient la concentrația sa de 60-70% - atât în ​​prezența apei, cât și în absența acesteia. Acesta este conținutul de etanol al dezinfectantelor de uz casnic pentru mâini. Utilizarea unei concentrații mari (de exemplu, o soluție de 90%) pentru a dezinfecta pielea este nepractică, deoarece la astfel de concentrații etanolul își prezintă proprietățile de bronzare, în timp ce proprietățile antiseptice scad.

Principiul acțiunii etanolului asupra microorganismelor este probabil efectul său asupra membranelor acestora și denaturarea rapidă a proteinelor, ceea ce duce la perturbarea metabolismului bacterian și la distrugerea ulterioară a celulelor. Etanolul demonstrează un efect biocid ridicat împotriva bacteriilor vegetative (inclusiv micobacteriilor), virușilor, ciupercilor, dar nu sporilor.

Din cauza lipsei efectelor sporicide, etanolul nu poate fi folosit pentru sterilizare, însă proprietățile sale sunt suficiente pentru dezinfecția preventivă a suprafețelor, tratarea pielii etc.

Precipitarea acizilor nucleici

Etanolul este utilizat pe scară largă în biologia moleculară pentru a precipita și concentra ADN și ARN. Este utilizat împreună cu soluții tampon de săruri care conțin cationi simpli încărcați individual (de exemplu, cationi de sodiu). Este tipic să se folosească un tampon de acetat de sodiu 0,3 mol/L cu un pH de 5,2 (la 4 °C) și etanol - absolut și 70% (la -20 °C).

Pentru a precipita acizii nucleici, proba este amestecată cu o soluție tampon și etanol absolut și răcită la -20 °C timp de o oră, după care este centrifugată. După separarea excesului de lichid de la suprafață cu o pipetă, adăugați o soluție de etanol 70% și repetați centrifugarea și separarea lichidului. Reziduul se evaporă la o temperatură de 37°C într-o baie de apă și astfel se obține o substanță concentrată.

antidot

Datorită capacității sale de a forma esteri atunci când interacționează cu alcoolii, etanolul este folosit ca antidot disponibil pentru otrăvirea cu metanol, etilen glicol și dietilen glicol. Etanolul se administrează oral sau intravenos în organism, iar doza de administrare se calculează luând în considerare că concentrația sa în serul sanguin trebuie să ajungă la 10-15 mg/l.

Riscul utilizării etanolului este inhibarea sistemului nervos central, apariția hipoglicemiei (datorită scăderii gluconeogenezei) și greață. Când se administrează intravenos, pot apărea flebită, hipertensiune arterială și hiponatremie. Utilizarea unui astfel de antidot necesită monitorizarea constantă a etanolului seric și a nivelurilor de glucoză din sângele venos.

Sinteza altor substanțe

În industrie, etanolul este utilizat pentru a produce etanal, butadienă, dietil eter, acetat de etil, etilamină și altele asemenea.

Video pe tema

Alcoolul este cunoscut de foarte mult timp (de la domnia lui Petru I), iar atitudinea față de acesta este încă controversată.

Băuturile preparate pe baza ei nu au un efect foarte benefic asupra organismului, dar în același timp sunt prezente pe masa fiecărei sărbători.

Poveștile oribile despre cum oamenii s-au îmbolnăvit de otrăvirea cu alcool etilic, și-au pierdut auzul, vederea și chiar au murit, nu sunt ficțiune, s-au întâmplat cu adevărat și se pot întâmpla în timpul nostru.

Pentru a evita consecințele negative și pentru a vă proteja corpul de intoxicație, trebuie să înțelegeți natura originii substanței etanol și componentele sale principale.

Etanol și metanol

Consecințele consumului de alcool și impactul acestuia asupra sănătății umane depind de tipul și cantitatea băut.

Pe lângă alcoolul etilic, există alcool metilic și izopropilic - otrăvuri puternice care afectează sistemul nervos, plămânii și multe alte organe vitale ale omului. În caz de otrăvire cu aceste substanțe, este important să se acorde prompt primul ajutor, altfel moartea va apărea inevitabil.

În plus, metanolul și etanolul sunt identice ca proprietăți fizice (gust, culoare și miros). Este destul de dificil să le deosebești unul de celălalt acasă.

Notă: Puteți verifica alcoolul etilic sau tehnic din fața dvs. aprinzându-l. Etilul arde cu o flacără albastră, metilul cu o flacără verde.

În principiu, metanolul nu trebuie vândut liber în magazine, este folosit doar pentru nevoi industriale, dar există cazuri diferite. Alcoolul de uz alimentar poate fi găsit în farmacii sau crame.

Nu cumpărați lichid discutabil. Întrebați vânzătorul de unde a fost achiziționat. Consumul de alcool de origine necunoscută este foarte periculos.

Aplicație în medicină

Există o opinie că alcoolul medical trebuie să fie de 95-96 la sută, dar nu este așa.

Cel mai adesea este de 70 de grade și este destinat utilizării externe și dezinfectării.În medicină se utilizează alcool absolut și soluții: 95%, 90%, 70%, 40%.

Alcoolul etilic poate fi prescris în doze mici pentru administrare orală la pacienții care sunt epuizați. În plus, are un efect stimulator asupra respirației și circulației sângelui și este inclus în multe medicamente moderne. Pe baza de etanol se fac si diverse tincturi medicinale.

Alte tipuri

Alcoolul „Alpha” și alcoolul de lux sunt folosite pentru a face băuturi de lux și prețul lor este destul de mare. Sunt produsul de cea mai înaltă calitate dintre alcooli.

Alcoolul „de bază” și „extra” sunt mai mici ca calitate și preț. Produsele cu vodcă se fac și pe baza lor, dar prețul este mai mic decât cele două tipuri anterioare.

Notă: Tipurile de alcool enumerate mai jos nu sunt destinate consumului intern și, dacă le bei, ești garantat că suferi de otrăvire, chiar de moarte.

Tinctura de furnici este folosită în farmacologie ca antiseptic. Teoretic, poate fi băut, dar în primul rând este folosit în scopuri medicinale și nu are același grad de purificare ca alcoolii pentru producerea vodcii.

Alcoolurile industriale nu sunt destinate consumului, conțin componente periculoase care duc la otrăvire. Folosit numai în întreprinderi.

Alcoolul de hidroliză, spre deosebire de alți alcooli, este fabricat din rumeguș și deșeuri de prelucrare a lemnului. Poate fi folosit doar pentru nevoi tehnice. Când este utilizat intern, provoacă otrăvire severă. Gustul său poate fi recunoscut după gustul caracteristic sărat sau amărăciunea chimică.

Alcoolul cetilic este utilizat numai în cosmetologie. Are un conținut ridicat de grăsimi. Deși este cel mai blând pentru corpul uman, nu îl poți bea nici măcar cu o dorință puternică.

Alcoolul salicilic este făcut din acid salicilic și alcool etilic. În primul rând, este folosit în scopuri medicale pentru a trata pielea pentru diferite boli. De asemenea, este folosit în cosmetologie, de exemplu, alcoolul salicilic este inclus în peelingul chimic. Poate provoca otrăvire dacă este administrat oral.

Alcoolul de aviație, după cum sugerează și numele, este folosit în operarea aeronavelor. Nu îl puteți bea, din cauza conținutului ridicat de metale, moartea prin otrăvire are loc foarte repede.

Fortăreață

Alcoolul are cea mai mare putere - până la 96 la sută. Dar băuturile alcoolice cu o tărie de peste 50 la sută nu pot fi băute în forma lor pură.

În primul rând, distruge neuronii creierului, iar în al doilea rând, lovește foarte puternic ficatul. De asemenea, dacă bei alcool tare nediluat, poți avea arsuri la laringe și esofag.

Tincturile de alcool vândute în farmacii sunt făcute pe bază de alcool de 95 la sută, dar nu sunt destinate consumului la pahar. Deși unii le folosesc ca un înlocuitor ieftin al alcoolului.

Cum să bei în siguranță

Alcoolul etilic în sine nu provoacă un astfel de rău ireparabil organismului precum alcoolul metilic. Aproape toate băuturile alcoolice sunt făcute din acesta și sunt, de asemenea, folosite în scopuri medicinale. Dar totuși, consumul de etanol în forma sa pură poate avea consecințe neplăcute.

Cel mai sigur mod este să diluezi alcoolul cu apă. Acest lucru va reduce puterea și utilizarea sa nu va avea consecințe, cu excepția mahmurelii și a efectelor secundare obișnuite care apar, de exemplu, după vodcă.

Este important să știți: Puteți dilua alcoolul cu suc, compot sau sifon.

Pe baza ei se poate face si tincturi si lichioruri de casa. Nu este recomandat să îl bei în formă pură.

Poate dăuna sănătății?

După cum sa menționat deja, alcoolul etanolic este considerat de calitate alimentară și este folosit pentru a face medicamente sau alcool. Poate provoca același rău ca alcoolul obișnuit. Dacă bei o cantitate mare, bea-o nediluată.

Cert este că, cu cât este mai mare puterea băuturii, cu atât este mai mare sarcina asupra ficatului, așa că dacă bei etanol nediluat, intoxicația va fi rapidă, iar dimineața vei avea o mahmureală severă și alte efecte ale intoxicației cu alcool. De asemenea, vă puteți arde laringele și esofagul.

Corpul fiecărei persoane reacționează individual la alcool, așa că păstrați-l cu moderație. Nu este indicat să bei alcool etilic în doze mari pe stomacul gol. Încercați să beți încet și cu înghițituri mici.

Pe lângă ficat, sistemul nervos suferă foarte mult din cauza consumului de alcool etilic: percepția asupra realității înconjurătoare se schimbă, vorbirea devine fără legătură, vederea și auzul se deteriorează.

Otrăvire

Doza de alcool etilic care duce la moarte este de 6-8 ml pe kilogram de greutate corporală.

Concentrația letală de alcool etilic este de 4-5 g/l sau mai mult. Prin urmare, cu cât greutatea corporală este mai mare, cu atât sunt mai mari șansele de supraviețuire atunci când luați o doză mare.

Semne ale intoxicației cu alcool etilic:

• dificultăți de respirație;
• greaţă;
• decolorarea albastră a pielii;
• scăderea temperaturii corpului;
• convulsii;
• deshidratare;
• relaxare musculară;
• pierdere sau confuzie.

Ia-ti notite: Consumul frecvent de alcool în doze mari provoacă dependență și alcoolism.

Dacă abuzați de alcool etilic (ca, într-adevăr, orice altă băutură alcoolică), poate apărea moartea.

Cum să alegi

Dacă utilizarea alcoolului etilic în cantități moderate și în formă diluată nu este foarte dăunătoare pentru sănătate, atunci utilizarea alcoolului metilic sau izopropilic duce aproape întotdeauna la moarte.

Și, deși sunt interzise pentru vânzarea și producția gratuită de produse alimentare, alcoolul contrafăcut este adesea făcut pe baza acestuia.

Prin urmare, nu cumpărați băuturi alcoolice în locuri dubioase, mai ales din mâini. Este mai bine să cumpărați ceva mai scump, dar într-un magazin de vinuri normal, specializat sau, în ultimă instanță, într-o farmacie.

Dacă totuși decideți să cumpărați, atunci înainte de a utiliza, verificați dacă este alcool etilic în fața dvs. - dați-l pe foc și urmăriți culoarea arzătorului.

Urmărește următorul videoclip despre consecințele consumului de alcool etilic:

carbohidrați Berea era consumată în Babilonul antic, iar producția de vin este cunoscută încă din mileniul V î.Hr. e. Posibila producție de etanol liber prin distilare a fost documentată pentru prima dată de alchimiștii arabi în jurul secolului al X-lea [ ].

În funcție de conținutul de apă, metoda de producție și utilizarea prevăzută, există multe produse diferite de etanol. Amestecul cel mai consumat a fost 95,6 gr. % etanol și 4,4 gr. % Apă, acest conținut de alcool etilic este maxim posibil în timpul distilării fracționale convenționale, deoarece acest raport formează un amestec azeotrop cu un punct de fierbere de 78,15 C.

Pe lângă produsele alimentare, alcoolul etilic este consumat în cantități mari ca combustibil, solvent și ca materie primă în diferite procese industriale. În scopuri industriale, alcoolul etilic este adesea produs din materii prime de petrol și gaze prin hidratarea catalitică a etilenei.

1. Proprietăți fizice și structură

Alcoolul etilic este un lichid incolor cu un miros slab „alcoolic”. Densitatea sa este de 0,789 g/cm3 Punctul de fierbere 78,3 C. Poate fi amestecat cu apă în orice proporție. Alcoolul etilic este un solvent bun pentru multe substanțe organice și anorganice.

Formula moleculară a alcoolului etilic este C2H6O sau C2H5-OH. Formula structurala:

2. Metode industriale de extracție

La scară industrială, alcoolul etilic se produce în trei moduri: fermentarea alcoolică a substanțelor zaharoase, hidroliza celulozei și sintetic.

2.1. Fermentarea substanțelor zaharoase

Metoda de fermentare a substanțelor zaharoase este cea mai veche. Materialul de plecare pentru această metodă sunt produsele naturale bogate în amidon: cartofi, boabe de grâu, secară, porumb etc., precum și celuloză.

Pentru a transforma amidonul în substanțe zaharoase, acesta este mai întâi supus hidrolizei. În acest scop, piureul de cartofi sau făina sunt preparate cu apă fierbinte pentru a grăbi umflarea amidonului, apoi se adaugă malț, adică. boabe de orz încolțit măcinate cu apă. Malțul conține o enzimă specială (o substanță organică care joacă rolul de catalizator), sub influența căreia amidonul este purificat (hidrolizat), adică. transformându-l în glucoză. Acest proces este rezumat prin următoarea ecuație:

• nC 6 H 10 O 5 + nH 2 O = nC 6 H 12 O 6

După finalizarea procesului de hidroliză, la amestec se adaugă drojdie, sub influența căreia glucoza suferă fermentație, adică se transformă în alcool și dioxid de carbon:

• C6H12O6 = 2C2H5-OH + 2CO2

La sfârșitul fermentației, lichidul este distilat și se obține alcool brut, care conține aproximativ 90% alcool etilic și diferite produse secundare - alcool propilic C 3 H 7-OH, alcool izobutilic C 4 H 9-OH și alcool izoamil C 5 H 11-OH (așa-numitele uleiuri de fusel), care conferă materiei prime un miros neplăcut și o fac otrăvitoare.

Alcoolul brut se rectifica (purifica) prin distilare pe coloane speciale de distilare si se obtine alcool rectificat (purificat), care contine 96% alcool etilic si 4% apa. În acest raport, alcoolul și apa formează un amestec care fierbe inseparabil (azeotrop). Prin urmare, prin distilare se poate obține alcool 100%. Alcoolul anhidru, sau așa-numitul absolut, se obține numai în scopuri speciale prin tratarea alcoolului cu sulfat de cupru anhidru CuSO 4, care absoarbe apa rămasă și se transformă în sulfat de cupru CuSO 4 5H 2 O, care este apoi separat. În prezent, se folosesc metode mai moderne. Cel mai simplu este uscarea peste site moleculare activate (3 sau 4 Anstrom). Cel mai bun este mai întâi tratarea cu sodiu metalic (în principal apa reacționează cu acesta pentru a forma NaOH și hidrogen), apoi rectificarea. În cele din urmă depozitat peste site moleculare.

2.2. Hidroliza celulozei

Cartofii și cerealele, pe a căror prelucrare se bazează producția de alcool etilic prin metoda anterioară, sunt produse alimentare destul de valoroase. Prin urmare, încearcă să le înlocuiască cu materii prime nealimentare. În acest sens, metoda de producere a alcoolului din celuloză, care în compoziția sa chimică este apropiată de amidon, și-a găsit acum o utilizare pe scară largă.

Această metodă se bazează pe capacitatea celulozei (fibrelor) de a suferi hidroliză sub influența acizilor pentru a forma glucoză, care este apoi fermentată în alcool folosind drojdie. În acest scop, deșeurile de lemn (rumeguș, așchii) sunt încălzite în autoclave cu acid sulfuric 0,3-0,5% la o presiune de 7-10 atm. Celuloza, precum amidonul, hidrolizează:

• (C6H10O5) n + nH2O = nC6H12O6

La sfârșitul procesului, acidul este neutralizat cu cretă:

• H2SO4 + CaCO3 = CaSO4↓ + CO2

Sulfatul de calciu ușor solubil este filtrat și soluția este fermentată prin adăugarea de drojdie. Apoi soluția este trimisă în coloanele de distilare pentru a distila alcoolul.

Alcoolul etilic obtinut in acest mod se numeste hidrolitic. Este utilizat numai în scopuri tehnice, deoarece conține o serie de impurități nocive, în special alcool metilic, acetonă etc.

Dintr-o tona de lemn se pot obtine pana la 200 dm 3 de alcool. Aceasta înseamnă că 1 tonă de lemn poate înlocui 1 tonă de cartofi sau 300 kg de cereale.

2.3. Extracția alcoolului sintetic

Această metodă se bazează pe capacitatea etilenei, în anumite condiții, de a suferi o reacție de hidratare, adică. adăugarea de apă pentru a forma alcool etilic. Procesul se desfășoară într-un aparat de contact special sub o presiune mai mare de 50 atm și o temperatură de 280-300 C în prezența acidului fosforic ca catalizator.

3. Metode de laborator pentru producerea etanolului

Există, de asemenea, destul de multe metode de laborator pentru producerea etanolului.

3.1. Hidroliza hidrocarburilor halogenate

Etanolul se formează prin hidroliza etanului halogenat. Deoarece reacția poate avea loc în ambele direcții, se realizează în prezența alcalinelor sau carbonaților pentru a deplasa echilibrul la dreapta.

3.2. Hidratarea cu etilenă

Reacția se desfășoară în mod similar cu metoda industrială de producere a etanolului sintetic.

3.3. Reducerea compușilor carbonilici

Reducerea unei grupări carbonil într-o grupare hidroxil este o metodă de laborator destul de comună pentru obținere

Băuturile amețitoare, care conțin etanol - alcool monohidric de vin, sunt familiare omenirii încă din cele mai vechi timpuri. Erau făcute din miere și fructe fermentate. În China antică, orezul era adăugat și la băuturi.

Alcoolul din vin se obținea în Orient (secolele VI-VII). Oamenii de știință europeni l-au creat din produse de fermentație în secolul al XI-lea. Curtea regală rusă a făcut cunoștință cu ea în secolul al XIV-lea: ambasada genoveză a prezentat-o ​​ca apă vie („aqua vita”).

ACESTEA. Lovitz, un om de știință rus din secolul al XVIII-lea, a fost primul care a obținut experimental alcool etilic absolut prin distilare folosind potasiu - carbonat de potasiu. Chimistul a sugerat să folosiți cărbune pentru curățare.

Datorită realizărilor științifice din secolele XIX și XX. Utilizarea globală a alcoolului a devenit posibilă. Oamenii de știință din trecut au dezvoltat o teorie a structurii soluțiilor apoase-alcoolice și le-au studiat proprietățile fizico-chimice. S-au descoperit metode de fermentare: curgere ciclică şi continuă.

Invenții semnificative ale științei chimice din trecut, care au făcut reale proprietățile benefice ale alcoolilor:

• Aparatul de ratificare Barbe (1881)
• Aparatul cu plăci de distilare a lui Saval (1813)
• Cazanul lui Gentse (1873)

A fost descoperită o serie omoloagă de substanțe alcoolice. Au fost efectuate o serie de experimente privind sinteza metanolului și etilenglicolului. Cercetările științifice avansate din anii postbelici ai secolului al XX-lea au contribuit la îmbunătățirea calității produselor. Am ridicat nivelul industriei interne de alcool.

Distribuția în natură

În natură, alcoolii apar sub formă liberă. Substanțele sunt, de asemenea, componente ale esterilor. Procesul natural de fermentație al alimentelor care conțin carbohidrați creează etanol, precum și 1-butanol și izopropanol. Alcoolii din industria de panificație, fabricarea berii și vinificația sunt asociați cu utilizarea procesului de fermentație în aceste industrii. Majoritatea feromonilor insectelor sunt alcooli.

Derivați de alcool ai carbohidraților în natură:

• sorbitol - găsit în fructe de pădure și cireșe, are un gust dulce.

Multe substanțe aromatice ale plantelor sunt alcooli terpenici:

• fenhol - o componentă a fructelor de fenicul, rășini de conifere
• borneol - un element constitutiv al lemnului arborelui borneocamfor
• mentolul este o componentă a compoziției de mușcate și mentă

Bila oamenilor și animalelor conține alcooli polihidroxibili biliari:

• mixinol
• chimerol
• bufol
• colestanpentol

Efecte nocive asupra organismului

Utilizarea pe scară largă a alcoolilor în agricultură, industrie, afaceri militare și transporturi le face accesibile cetățenilor de rând. Acest lucru provoacă otrăviri acute, inclusiv în masă, și decese.

Pericolele metanolului

Metanolul este o otravă periculoasă. Are un efect toxic asupra inimii și sistemului nervos. Ingestia a 30 g de metanol duce la moarte. Ingestia unei cantități mai mici de substanță provoacă otrăvire severă cu consecințe ireversibile (orbire).

Concentrația sa maximă admisă în aerul de lucru este de 5 mg/m³. Lichidele care conțin chiar și o cantitate minimă de metanol sunt periculoase.

În formele ușoare de otrăvire, apar simptome:

• frisoane
• slăbiciune generală
• greaţă
• durere de cap

Metanolul are gust și miros diferit de etanol. Acest lucru face ca otrava să fie ingerată din greșeală. Cum să distingem etanolul de metanol acasă?

Sârma de cupru este rulată într-o spirală și încălzită puternic la foc. Când interacționează cu etanolul, se simte mirosul de mere putrede. Contactul cu metanol va declanșa o reacție de oxidare. Se va elibera formaldehida - un gaz cu un miros neplăcut, înțepător.

Toxicitatea etanolului

Etanolul capătă proprietăți toxice și narcotice în funcție de doză, calea de intrare în organism, concentrație și durata expunerii.

Etanolul poate provoca:

• perturbarea sistemului nervos central
• cancer de esofag, stomac
• gastrită
• ciroza hepatică
• boli de inimă

4-12 g etanol la 1 kg greutate corporală este o singură doză letală. Acetaldehida, principalul metabolit al etanolului, este o substanță cancerigenă, mutagenă, toxică. Schimbă membranele celulare, caracteristicile structurale ale celulelor roșii din sânge și dăunează ADN-ului. Izopropanolul are efecte toxice similare cu etanolul.

Producția de alcooli și circulația acestora sunt reglementate de stat. Etanolul nu este recunoscut legal ca drog. Dar efectul său toxic asupra organismului a fost dovedit.

Efectul asupra creierului este deosebit de distructiv. Volumul acestuia scade. În neuronii cortexului cerebral apar modificări organice, deteriorarea și moartea acestora. Apar rupturi capilare.

Funcționarea normală a stomacului, ficatului și intestinelor este perturbată. Consumul excesiv de alcool puternic provoacă durere acută și diaree. Membrana mucoasă a tractului gastrointestinal este deteriorată, iar bila stagnează.

Efectele prin inhalare ale alcoolului

Utilizarea pe scară largă a alcoolilor în multe industrii creează o amenințare a efectelor prin inhalare. Efectele toxice au fost studiate la șobolani. Rezultatele obţinute sunt prezentate în tabel.

Industria alimentară

Etanolul este baza băuturilor alcoolice. Se obține din sfeclă de zahăr, cartofi, struguri, cereale - secară, grâu, orz și alte materii prime care conțin zahăr sau amidon. În timpul procesului de producție, sunt utilizate tehnologii moderne de purificare a uleiurilor de fuel.

Ele sunt împărțite în:

• puternic, cu o cotă de etanol de 31-70% (cognac, absint, rom, vodcă)
• rezistență medie - de la 9 la 30% etanol (lichioruri, vinuri, lichioruri)
• alcool scăzut - 1,5-8% (cidru, bere).

Etanolul este materia primă pentru oțetul natural. Produsul se obține prin oxidare cu bacterii acid acetic. Aerarea (saturarea forțată cu aer) este o condiție necesară pentru proces.

Etanolul nu este singurul alcool din industria alimentară. Glicerina - aditiv alimentar E422 - asigură conectarea lichidelor nemiscibile. Este folosit la fabricarea de cofetărie, paste făinoase și produse de panificație. Glicerina este o componentă a lichiorurilor, dând băuturilor o vâscozitate și un gust dulce.

Utilizarea glicerinei are un efect benefic asupra produselor:

• Lipiciitatea pastelor scade
• se îmbunătățește consistența dulciurilor și a cremelor
• previne învechirea rapidă a pâinii și lăsarea ciocolatei
• Produsele sunt coapte fără a se lipi amidon

Utilizarea alcoolilor ca îndulcitori este comună. Manitolul, xilitolul și sorbitolul sunt potrivite în acest scop.

Parfumuri si cosmetice

Apa, alcoolul, compoziția de parfum (concentrat) sunt principalele componente ale produselor de parfum. Sunt folosite în proporții diferite. Tabelul prezintă tipurile de parfumuri și proporțiile componentelor principale.

În producția de produse de parfumerie, etanolul înalt purificat acționează ca un solvent pentru substanțele parfumate. La reacția cu apa se formează săruri care precipită. Soluția se depune timp de câteva zile și se filtrează.

2-feniletanolul înlocuiește uleiul natural de trandafir în industria parfumurilor și cosmeticelor. Lichidul are un parfum ușor floral. Incluse în compoziții de fantezie și flori, lapte cosmetice, creme, elixiruri, loțiuni.

Baza principală a multor produse de îngrijire este glicerina. Este capabil să atragă umiditatea, să hidrateze în mod activ pielea și să o facă elastică. Pielea uscată, deshidratată beneficiază de creme, măști și săpunuri cu glicerină: creează o peliculă care economisește umezeala la suprafață și menține pielea moale.

Există un mit: că folosirea alcoolului în produse cosmetice este dăunătoare. Cu toate acestea, acești compuși organici sunt stabilizatori, purtători de substanțe active și emulgatori necesari pentru producerea produselor.

Alcoolurile (în special cele grase) fac produsele de îngrijire cremoase și catifelează pielea și părul. Etanolul din șampoane și balsamuri hidratează, se evaporă rapid după spălarea părului și ușurează pieptănarea și coafarea.

Medicament

Etanolul este utilizat în practica medicală ca antiseptic. Distruge microbii, previne descompunerea în rănile deschise și întârzie schimbările dureroase ale sângelui.

Proprietățile sale de uscare, dezinfectare, bronzare sunt motivul pentru care este utilizat pentru a trata mâinile personalului medical înainte de a lucra cu un pacient. În timpul ventilației artificiale, etanolul este indispensabil ca antispumă. Dacă există o lipsă de medicamente, aceasta devine o componentă a anesteziei generale.

În caz de otrăvire cu etilenglicol sau metanol, etanolul devine un antidot. După administrare, concentrația de substanțe toxice scade. Etanolul este folosit la încălzirea compreselor și la frecare pentru răcire. Substanța restabilește organismul în timpul căldurii și răcelilor febrile.

Alcoolurile din medicamente și efectele lor asupra oamenilor sunt studiate de știința farmacologiei. Etanolul ca solvent este utilizat la producerea extractelor și tincturilor din materiale vegetale medicinale (păducel, piper, ginseng, mamă).

Aceste medicamente lichide trebuie luate numai după sfatul medicului. Trebuie să respectați cu strictețe doza prescrisă de medicul dumneavoastră!

Combustibil

Disponibilitatea comercială a metanolului, butanol-1, etanolului este motivul pentru utilizarea lor ca combustibil. Amestecat cu motorină, benzină, folosit ca combustibil în forma sa pură. Amestecuri ajută la reducerea toxicității gazelor de eșapament.

Alcoolul, ca sursă alternativă de combustibil, are dezavantajele sale:

• substanțele au caracteristici corozive sporite, spre deosebire de hidrocarburi
• Dacă umiditatea intră în sistemul de combustibil, va exista o scădere bruscă a puterii din cauza solubilității substanțelor în apă
• există riscul de blocare a vaporilor și deteriorarea performanței motorului din cauza punctelor de fierbere scăzute ale substanțelor.

Cu toate acestea, resursele de gaz și petrol sunt limitate. Prin urmare, utilizarea alcoolilor în practica mondială a devenit o alternativă la utilizarea combustibilului convențional. Producția lor în masă se stabilește din deșeuri industriale (celuloză și hârtie, alimente, prelucrarea lemnului) - în același timp se rezolvă și problema reciclării.

Prelucrarea industrială a materiilor prime vegetale face posibilă obținerea de biocombustibil ecologic - bioetanol. Materiile prime pentru acesta sunt porumbul (SUA), trestia de zahăr (Brazilia).

Bilanțul energetic pozitiv și resursele regenerabile de combustibil fac din producția de bioetanol un domeniu popular al economiei globale.

Solvenți, agenți tensioactivi

Pe lângă producția de cosmetice, parfumuri, medicamente lichide și produse de cofetărie, alcoolii sunt și solvenți buni:

Alcoolul ca solvent:

• la fabricarea suprafetelor metalice, elemente electronice, hartie fotografica, filme fotografice
• la curatarea produselor naturale: rasini, uleiuri, ceara, grasimi
• în procesul de extracție – extragerea unei substanțe
• la crearea materialelor polimerice sintetice (clei, lac), vopsele
• în producția de aerosoli medicali și de uz casnic.

Solvenții populari sunt izopropanol, etanol, metanol. Se mai folosesc substante polihidrice si ciclice: glicerina, ciclohexanol, etilenglicol.

Surfactanții sunt produși din alcooli grași superiori. Îngrijirea completă a mașinii, a vaselor, a apartamentelor și a hainelor este posibilă datorită agenților tensioactivi. Acestea fac parte din produsele de curățare și detergenții și sunt utilizați în multe sectoare ale economiei (vezi tabelul).

Industrie	Surfactanți: funcții, proprietăți
Agricultură	Inclus în emulsii; crește productivitatea procesului de transfer al nutrienților către plante
Constructie	Reducerea necesarului de apă pentru amestecuri de beton și ciment; crește rezistența la îngheț și densitatea materialelor
Industria de piele	Previne lipirea și deteriorarea produselor
Industria textila	Îndepărtați electricitatea statică
Metalurgie	Reduce frecarea; capabil să reziste la temperaturi ridicate
Industria hârtiei	Separați pulpa fiartă de cerneală în timpul reciclării hârtiei uzate
Industria vopselei	Permite penetrarea completă a vopselei pe suprafețe, inclusiv mici adâncituri

Utilizarea alcoolilor în industria alimentară, medicină, producția de parfumuri și cosmetice, utilizarea ca combustibil, solvenți și agenți tensioactivi are un efect pozitiv asupra stării economiei țării. Aduce confort în viața unei persoane, dar necesită respectarea măsurilor de siguranță din cauza toxicității substanțelor.

Formula structurala

Formula adevărată, empirică sau brută: C2H6O

Compoziția chimică a etanolului

Greutate moleculară: 46,069

Etanol(alcool metilic, alcool de lemn, carbinol, hidrat de metil, hidroxid de metil) - CH 3 OH, cel mai simplu alcool monohidric, lichid otrăvitor incolor. Etanolul este primul reprezentant al seriei omoloage de alcooli monohidroxilici.
alcool monohidroxilic cu formula C 2 H 5 OH (formula empirică C 2 H 6 O), o altă opțiune: CH 3 -CH 2 -OH, al doilea reprezentant al seriei omoloage de alcooli monohidrați, în condiții standard o substanță volatilă, inflamabilă, lichid transparent incolor.
Componenta activă a băuturilor alcoolice este un deprimant - o substanță psihoactivă care deprimă sistemul nervos central uman.
Alcoolul etilic este, de asemenea, folosit ca combustibil, ca solvent, ca umplutură în termometrele cu alcool și ca dezinfectant (sau ca component al acestuia).

Chitanță

Există 2 moduri principale de a produce etanol - microbiologic (fermentație alcoolică) și sintetic (hidratare etilenă):

Fermentaţie

Metoda de producere a etanolului, cunoscută din cele mai vechi timpuri, este fermentarea alcoolică a produselor organice care conțin carbohidrați (struguri, fructe etc.) sub acțiunea enzimelor drojdiilor și bacteriilor. Procesarea amidonului, cartofilor, orezului, porumbului arată similar; sursa de alcool combustibil este zahărul brut produs din trestie etc. Această reacție este destul de complexă, schema ei poate fi exprimată prin ecuația: C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2.
Soluția obținută ca urmare a fermentației nu conține mai mult de 15% etanol, deoarece drojdia nu este viabilă în soluții mai concentrate. Etanolul astfel obținut trebuie purificat și concentrat, de obicei prin distilare.
Pentru producerea etanolului prin această metodă se folosesc cel mai des diferite tulpini de drojdie din specia Saccharomyces cerevisiae, ca mediu nutritiv se utilizează rumeguș pretratat și/sau o soluție obținută din acestea.
Producția industrială de alcool din materii prime biologice
Tehnologia industrială modernă pentru producerea alcoolului etilic din materii prime alimentare include următoarele etape:

• Pregătirea și măcinarea materiilor prime amidonoase - cereale (în primul rând secară, grâu), cartofi, porumb, mere etc.
• Fermentaţie. În această etapă, are loc descompunerea enzimatică a amidonului în zaharuri fermentabile. În aceste scopuri se folosesc preparate recombinate de alfa-amilază obținute prin bioinginerie - glucamilază, amilosutilină.
• Fermentaţie. Datorită fermentației zaharurilor de către drojdie, alcoolul se acumulează în piure.
• Bragorectificare. Se efectuează pe coloane de accelerare.

Deșeurile de fermentație includ dioxidul de carbon, resturile, fracția eter-aldehidă, alcoolul de fuel și uleiurile de fuel.
Alcoolul provenit de la unitatea de rectificare bragon (BRU) nu este anhidru; conținutul de etanol în acesta este de până la 95,6%. În funcție de conținutul de impurități străine din acesta, este împărțit în următoarele categorii:

• Alfa
• Suplimentar
• bază
• cea mai înaltă purificare
• clasa I

Productivitatea unei distilerii moderne este de aproximativ 30.000-100.000 de litri de alcool pe zi.

Producția de hidroliză

La scară industrială, alcoolul etilic este produs din materii prime care conțin celuloză (lemn, paie), care este hidrolizată preliminar. Amestecul rezultat de pentoze și hexoze este supus fermentației alcoolice. Această tehnologie nu a fost răspândită în țările din Europa de Vest și America, dar în URSS (acum în Rusia) a existat o industrie dezvoltată de drojdie hidrolitică pentru furaje și etanol hidrolitic.

Hidratarea cu etilenă

În industrie, alături de prima metodă, se folosește hidratarea cu etilenă. Hidratarea poate fi efectuată după două scheme:

• hidratarea directă la o temperatură de 300 °C, o presiune de 7 MPa, acidul ortofosforic aplicat pe silicagel, cărbune activ sau azbest este utilizat ca catalizator: CH 2 = CH 2 + H 2 O → C 2 H 5 OH.
• hidratare prin etapa de ester intermediar al acidului sulfuric, urmată de hidroliza acestuia (la o temperatură de 80-90 ° C și o presiune de 3,5 MPa): CH 2 = CH 2 + H 2 SO 4 → CH 3 -CH 2 -OSO 2 OH (acid sulf etil).
  CH3-CH2-OSO2OH + H2O → C2H5OH + H2SO4.

Această reacție este complicată de formarea eterului dietilic.

Purificarea cu etanol

Etanolul, produs prin hidratarea etilenei sau prin fermentare, este un amestec apă-alcool care conține impurități. Pentru utilizarea sa industrială, alimentară și farmacopeică este necesară purificarea. Distilarea fracționată produce etanol cu ​​o concentrație de aproximativ 95,6% (greutate); acest azeotrop, inseparabil prin distilare, conține 4,4% apă (greutate) și are un punct de fierbere de 78,15 °C. Distilarea eliberează etanolul atât de fracțiunile volatile, cât și de cele grele ale substanțelor organice (reziduul inferior).

Alcool absolut

Alcoolul absolut este alcoolul etilic care nu conține practic apă. Fierbe la 78,39 °C, în timp ce spirt rectificat care conține cel puțin 4,43% apă fierbe la 78,15 °C. Se obține prin distilarea alcoolului apos care conține benzen și prin alte metode, de exemplu, alcoolul este tratat cu substanțe care reacționează cu apa sau absorb apa, cum ar fi var nestins CaO sau sulfat de cupru calcinat CuSO4.

Proprietăți

Proprietăți fizice

Aspect: în condiții normale este un lichid volatil incolor, cu miros caracteristic și gust înțepător. Alcoolul etilic este mai ușor decât apa. Este un bun solvent pentru alte substanțe organice. Ar trebui evitată o greșeală populară: proprietățile alcoolului 95,57% și alcoolului absolutizat sunt adesea amestecate. Proprietățile lor sunt aproape aceleași, dar valorile încep să difere, începând de la a 3-a-4-a cifră semnificativă. Un amestec de 95,57% etanol + 4,43% apă este azeotrop, adică nu se separă în timpul distilării.

Proprietăți chimice

Un reprezentant tipic al alcoolilor monohidroxilici. Inflamabil Foarte inflamabil. Cu acces suficient la aer, arde (datorită oxigenului său) cu o flacără ușoară albăstruie, formând produse de oxidare terminale - dioxid de carbon și apă:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
Această reacție se desfășoară și mai puternic într-o atmosferă de oxigen pur.
În anumite condiții (temperatură, presiune, catalizatori), este posibilă oxidarea controlată (atât cu oxigen elementar, cât și cu mulți alți agenți oxidanți) la acetaldehidă, acid acetic, acid oxalic și alte produse, de exemplu:
3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 2 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
Are proprietăți ușoare acide, în special, interacționează în mod similar cu metalele alcaline, precum și cu magneziul, aluminiul și hidrurile acestora, eliberând hidrogen și formând etilați asemănătoare sărurilor, care sunt reprezentanți tipici ai alcoolaților:
2C 2 H 5 OH + 2K → 2C 2 H 5 OK + H 2.
C2H5OH + NaH → C2H5ONa + H2
Reacționează reversibil cu unii compuși anorganici care conțin oxigen pentru a forma esteri:
C2H5OH + RCOOH → RCOOC2H5 + H2O
C2H5OH + HNO2 → C2H5ONO + H2O
Cu halogenuri de hidrogen (HCl, HBr, HI) intră în reacții reversibile de substituție nucleofilă:
C2H5OH + HX → C2H5X + H2O
Fără catalizatori, reacția cu HCI este relativ lentă; mult mai rapid - în prezența clorurii de zinc și a altor acizi Lewis.
În loc de halogenuri de hidrogen, halogenuri de fosfor și oxizi de halogenură, clorură de tionil și alți reactivi pot fi utilizate pentru a înlocui gruparea hidroxil cu un halogen, de exemplu:
3C 2 H 5 OH + PCl 3 → 3C 2 H 5 Cl + H 3 PO 3
Etanolul în sine are și proprietăți nucleofile. În special, se leagă relativ ușor la legăturile multiple activate, de exemplu:
C2H5OH + CH2=CHCN → C2H5OCH2CH2CN,
reacționează cu aldehidele pentru a forma hemiacetali și acetali:
RCHO + C2H5OH → RCH(OH)OC2H5
RCH(OH)OC2H5 + C2H5OH → RCH(OC2H5)2 + H2O
Când este încălzit moderat (nu peste 120 °C) cu acid sulfuric concentrat sau alți agenți acizi de îndepărtare a apei, se formează dietileter:
2C2H5OH → C2H5-O-C2H5 + H2O
La o încălzire mai puternică cu acid sulfuric, precum și la trecerea vaporilor peste oxid de aluminiu încălzit la 350÷500 °C, are loc o deshidratare mai profundă. Aceasta produce etilenă:
CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O
Atunci când se utilizează catalizatori care conțin, împreună cu oxid de aluminiu, argint foarte dispersat și alte componente, procesul de deshidratare poate fi combinat cu oxidarea controlată a etilenei cu oxigen elementar, în urma căreia este posibilă implementarea unui proces într-o singură etapă pentru producerea de oxid de etilenă cu randament satisfăcător:
2CH 3 CH 2 OH +O 2 → 2C 2 H 4 O + 2H 2 O
În prezența unui catalizator care conține oxizi de aluminiu, siliciu, zinc și magneziu, suferă o serie de transformări complexe cu formarea butadienei ca produs principal (reacția Lebedev):
2C2H5OH → CH2 =CH-CH=CH2 + 2H2O + H2
În 1932, pe baza acestei reacții, în URSS a fost organizată prima producție pe scară largă de cauciuc sintetic din lume.
Într-un mediu ușor alcalin formează iodoform:
C 2 H 5 OH + 4I 2 + 6NaHCO 3 → CHI 3 + HCOONa + 5NaI + 5H 2 O + 6CO 2
Această reacție are o oarecare importanță pentru determinarea calitativă și cantitativă a etanolului în absența altor substanțe care dau o reacție similară.

Proprietățile focului

Lichid incolor foarte inflamabil; presiunea vaporilor saturați, kPa: log p = 7,81158-1918,508/(252,125+t) la temperaturi de la −31 la 78°C; căldură de ardere - 1408 kJ/mol; căldură de formare −239,4 kJ/mol; punctul de aprindere 13°C (în creuzet închis), 16°C (în creuzet deschis); temperatura de aprindere 18°C; temperatura de autoaprindere 400°C; limite de concentrație de propagare a flăcării 3,6-17,7% volum; limite de temperatură pentru propagarea flăcării: inferioară 11°C, superioară 41°C; concentraţie minimă flegmatizantă, % volum: CO 2 - 29,5, H 2 O - 35,7, N 2 - 46; presiune maximă de explozie 682 kPa; viteza maximă de creștere a presiunii 15,8 MPa/s; rata de epuizare 0,037 kg/(m2 s); viteza maximă normală de propagare a flăcării - 0,556 m/s; energie minimă de aprindere - 0,246 MJ; Conținutul minim de oxigen exploziv este de 11,1% volum.

Aplicație

Combustibil

Primul care a folosit etanol ca combustibil pentru motor a fost Henry Ford, care în 1880 a creat prima mașină care funcționează cu etanol. Posibilitatea de a folosi alcooli ca combustibil pentru motor a fost demonstrată și în 1902, când peste 70 de motoare cu carburator care funcționau cu etanol și amestecuri etanol-benzină au fost expuse la un concurs de la Paris. Etanolul poate fi folosit ca combustibil, inclusiv pentru motoarele de rachetă (de exemplu, etanolul apos de 75% a fost folosit ca combustibil în prima rachetă balistică în serie din lume - V-2 germană și rachetele sovietice timpurii proiectate de Korolev - de la R -1 la R -5), motoare cu ardere internă, dispozitive de încălzire de uz casnic, de camping și de laborator (așa-numitele „lămpi cu spirt”), plăcuțe de încălzire pentru turiști și personal militar (autooxidare catalitică pe un catalizator de platină). Este folosit într-o măsură limitată (datorită higroscopicității sale) în amestec cu combustibili lichizi petrolieri clasici. Este folosit pentru a produce combustibil de înaltă calitate și o componentă de benzină - etil terț-butil eter, care este mai independent de materia organică fosilă decât MTBE.

Industria chimica

• servește ca materie primă pentru producerea multor substanțe chimice, cum ar fi acetaldehidă, dietil eter, tetraetil plumb, acid acetic, cloroform, acetat de etil, etilenă etc.;
• utilizat pe scară largă ca solvent (în industria vopselelor și lacurilor, în producția de produse chimice de uz casnic și în multe alte domenii);
• este o componentă a antigelului și a spălătoarelor de parbriz;
• În produsele chimice de uz casnic, etanolul este folosit în produse de curățare și detergenți, în special pentru îngrijirea sticlei și a instalațiilor sanitare. Este un solvent pentru repellente.

Medicament

• În ceea ce privește acțiunea sa, alcoolul etilic poate fi clasificat ca antiseptic;
• ca dezinfectant și agent de uscare, extern;
• proprietățile de uscare și bronzare ale alcoolului etilic 96% sunt utilizate pentru tratarea câmpului chirurgical sau în unele tehnici de tratare a mâinilor chirurgului;
• solvent pentru medicamente, pentru prepararea tincturilor, extracte din materiale vegetale etc.;
• conservant pentru tincturi și extracte (concentrație minimă 18%);
• antispumant la furnizarea de oxigen, ventilație artificială;
• în comprese calde;
• pentru răcire fizică în timpul febrei (pentru frecare);
• componentă a anesteziei generale în situații de deficit de medicamente;
• ca agent antispumant pentru edem pulmonar sub formă de inhalare a unei soluții de 33%;
• etanolul este un antidot pentru otrăvirea cu anumiți alcooli toxici, cum ar fi metanolul și etilenglicolul. Acțiunea sa se datorează faptului că enzima alcool dehidrogenază, în prezența mai multor substraturi (de exemplu, metanol și etanol), efectuează doar oxidare competitivă, datorită căreia, în timp util (aproape imediat, după metanol/etilen glicol) aportul de etanol, concentrația actuală de metaboliți toxici scade (pentru metanol - formaldehidă și acid formic, pentru etilenglicol - acid oxalic).

Parfumuri si cosmetice

Este un solvent universal pentru diverse substanțe și componenta principală a parfumurilor, coloniilor, aerosolilor etc. Face parte dintr-o varietate de produse, inclusiv paste de dinți, șampoane, produse de duș etc.

Industria alimentară

Alături de apă, este componenta principală a băuturilor alcoolice (vodcă, vin, gin, bere etc.). Se găsește și în cantități mici într-un număr de băuturi obținute prin fermentare, dar neclasificate ca fiind alcoolice (chefir, kvas, kumiss, bere fără alcool etc.). Conținutul de etanol din chefirul proaspăt este neglijabil (0,12%), dar dacă a stat mult timp, mai ales într-un loc cald, poate ajunge la 1%. Kumis conține 1-3% etanol (în etanol puternic până la 4,5%), kvas - de la 0,5 la 1,2%.
Solvent pentru arome alimentare. Poate fi folosit ca conservant pentru produsele de panificație, precum și în industria de cofetărie.
Înregistrat ca aditiv alimentar E1510.
Valoarea energetică a etanolului este de 7,1 kcal/g.

Utilizarea etanolului ca combustibil pentru automobile

Etanolul combustibil se împarte în bioetanol și etanol obținut prin alte metode (din deșeuri de plastic, sintetizate din gaz etc.).
Bioetanolul este un combustibil lichid care conține etanol produs de instalații speciale din amidon, celuloză sau materii prime care conțin zahăr folosind un sistem de distilare scurtă (ne permite să obținem o calitate suficientă pentru utilizare ca combustibil). Conține metanol și uleiuri de fusel, ceea ce îl face complet de nebăut. Este folosit în forma sa pură (mai precis ca azeotrop de 96,6%) și mai des în amestec cu benzină (așa-numitul gasohol) sau motorină. Producția și utilizarea bioetanolului este în creștere în majoritatea țărilor din întreaga lume, ca o alternativă mai ecologică și mai regenerabilă la petrol.
Doar mașinile cu un motor adecvat sau cu un Flex-Fuel universal (capabil să consume amestecuri de benzină/etanol în orice raport) sunt capabile să utilizeze pe deplin bioetanol. Un motor pe benzină este capabil să consume benzină cu un adaos de etanol de cel mult 30%; este, de asemenea, posibil să se transforme un motor convențional pe benzină, dar acest lucru nu este fezabil din punct de vedere economic.
Problema este miscibilitatea insuficientă a benzinei și motorinei cu etanolul, motiv pentru care acesta din urmă se desprinde adesea (întotdeauna la temperaturi scăzute). Această problemă este deosebit de relevantă pentru Rusia. Momentan nu a fost găsită o soluție la această problemă.
Avantajul amestecurilor de etanol cu ​​alte tipuri de combustibil față de etanol „pur” este o mai bună aprindere datorită conținutului scăzut de umiditate, în timp ce etanolul „pur” (gradul E100, cu un conținut practic de C 2 H 5 OH 96,6%) este un azeotrop. care nu pot fi separate prin distilare. Împărțirea în alte moduri este neprofitabilă. Când etanol este adăugat la benzină sau motorină, apa se separă. În Statele Unite, Legea Energiei, semnată de președintele Bush în august 2005, prevede producția anuală a 30 de miliarde de litri de etanol din cereale și 3,8 miliarde de litri din celuloză (tulpini de porumb, paie de orez, deșeuri forestiere) până în 2012.
Introducerea producției de biocombustibili este un proces costisitor, dar oferă beneficii economiei mai târziu. De exemplu, construcția unei fabrici de etanol cu ​​o capacitate de 40 de milioane de galoane oferă economiei (folosind exemplul SUA):

• Investiție de 142 milioane USD în timpul construcției;
• 41 de locuri de muncă la fabrică, plus 694 de locuri de muncă în întreaga economie;
• Crește prețurile la cereale locale cu 5 până la 10 cenți per bushel;
• Crește venitul gospodăriei locale cu 19,6 milioane USD anual;
• Generează o medie de 1,2 milioane USD în taxe;
• Rentabilitatea investiției 13,3% pe an.

În 2006, industria etanolului a contribuit la economia SUA:

• 160.231 locuri de muncă noi în toate sectoarele, inclusiv 20.000 locuri de muncă în construcții;
• Creșterea veniturilor gospodăriei cu 6,7 miliarde USD;
• A generat 2,7 miliarde USD în taxe federale și 2,3 miliarde USD în impozite locale.
În 2006, 2,15 miliarde de bushels de porumb au fost transformate în etanol în Statele Unite, reprezentând 20,5% din producția anuală de porumb. Etanolul a devenit al treilea consumator de porumb, după animale și exporturi. 15% din recolta de sorg din SUA este procesată în etanol.

Flota de vehicule care funcționează cu etanol

Un amestec de etanol și benzină este desemnat cu litera E. Numărul de lângă litera E indică procentul de etanol. E85 înseamnă un amestec de 85% etanol și 15% benzină. Amestecuri de până la 20% etanol pot fi folosite pe orice vehicul. Cu toate acestea, unii producători de mașini limitează garanția atunci când folosesc amestecuri care conțin mai mult de 10% etanol. Amestecurile care conțin mai mult de 20% etanol necesită în multe cazuri modificări la sistemul de aprindere al vehiculului. Producătorii de automobile produc mașini care pot funcționa atât cu benzină, cât și cu E85. Astfel de mașini se numesc „Flex-Fuel”. În Brazilia, astfel de mașini sunt numite „hibride”. Nu există nume în rusă. Majoritatea mașinilor moderne fie suportă nativ utilizarea unui astfel de combustibil, fie opțional, la cerere. În 2005, peste 5 milioane de mașini din Statele Unite aveau motoare hibride. La sfârșitul anului 2006, 6 milioane de vehicule cu astfel de motoare erau în uz în Statele Unite. Flota totală de vehicule este de 230 de milioane de vehicule. 1200 de benzinării vând E85 (mai 2007). În total, aproximativ 170.000 de benzinării vând combustibil pentru automobile în Statele Unite. În Brazilia, aproximativ 29.000 de benzinării vând etanol.

Economic

Costul etanolului brazilian (aproximativ 0,19 USD pe litru în 2006) face ca utilizarea acestuia să fie viabilă din punct de vedere economic.

Aspecte de mediu

Bioetanolul ca combustibil este adesea descris ca fiind „neutru” ca sursă de gaze cu efect de seră. Are un bilanț de dioxid de carbon zero, deoarece producerea sa prin fermentare și arderea ulterioară eliberează aceeași cantitate de CO 2 precum a fost preluată anterior din atmosferă de plantele folosite pentru a-l produce. Cu toate acestea, rectificarea etanolului necesită un consum suplimentar de energie, generat de una dintre metodele „tradiționale” (inclusiv arderea combustibililor fosili). În 2006, utilizarea etanolului în Statele Unite a redus emisiile cu aproximativ 8 milioane de tone de gaze cu efect de seră (echivalent CO 2 ), ceea ce este aproximativ egal cu emisiile anuale a 1,21 milioane de mașini.

Siguranță și Reglementare

• Etanolul este o substanță inflamabilă; un amestec de vapori și aer este exploziv.
• Alcoolul etilic sintetic, de calitate tehnică și alimentară, nepotrivit pentru producția de băuturi alcoolice, este inclus în lista substanțelor toxice în sensul articolului 234 și al altor articole din Codul penal al Federației Ruse.
• Din 2005, vânzarea cu amănuntul a alcoolului în Rusia a fost interzisă (cu excepția Nordului Îndepărtat).

Efectul etanolului asupra corpului uman

În funcție de doză, concentrație, cale de intrare în organism și durata expunerii, etanolul poate avea și efecte narcotice și toxice. Acțiunea narcotică se referă la capacitatea sa de a provoca comă, stupoare, insensibilitate la durere, deprimarea funcțiilor sistemului nervos central, excitarea alcoolului, dependența, precum și efectul său anestezic. Sub influența etanolului, endorfinele sunt eliberate în nucleul accumbens (Nucleus accumbens), iar la cei care suferă de alcoolism, tot în cortexul orbitofrontal (câmpul 10). Totuși, din punct de vedere legal, alcoolul etilic nu este recunoscut ca drog, întrucât această substanță nu este inclusă în lista internațională a substanțelor controlate a Convenției ONU din 1988. În anumite doze la greutatea corporală și concentrații duce la otrăvire acută și moarte (doză unică letală - 4-12 grame de etanol per kilogram de greutate corporală). Principalul metabolit al etanolului, acetaldehida, este toxic, mutagen și cancerigen. Există dovezi ale carcinogenității acetaldehidei în experimentele pe animale; În plus, acetaldehida dăunează ADN-ului. Consumul pe termen lung de etanol poate provoca boli precum ciroza hepatică, gastrita, ulcerul stomacal, cancerul de stomac și cancerul esofagian, de exemplu. este un cancerigen, boli cardiovasculare. Consumul de etanol poate provoca leziuni oxidative ale neuronilor creierului, precum și moartea acestora din cauza deteriorării barierei hemato-encefalice. Abuzul de alcool poate duce la depresie clinică și alcoolism. Etanolul poate fi sintetizat în cantități mici în lumenul tractului gastrointestinal ca urmare a fermentației alimentelor carbohidrate de către microorganisme (alcool endogen condiționat). Existența reacțiilor biochimice cu sinteza etanolului în țesuturile corpului uman (alcool cu ​​adevărat endogen) este considerată posibilă, dar nu a fost dovedită până în prezent. Cantitatea de alcool endogen depășește rar 0,18 ppm, ceea ce se află la limita sensibilității celor mai moderne instrumente. Un etilotest obișnuit nu poate determina astfel de cantități.

Tipuri și mărci de etanol

• Alcoolul rectificat (mai precis, alcoolul rectificat) este alcoolul etilic purificat prin rectificare, contine 95,57%, formula chimica C 2 H 5 OH. Poate fi produs în conformitate cu GOST 18300-72 (Gosstandart al URSS, alcool etilic rectificat, condiții tehnice) și GOST 5964-82; GOST 5964-93. În funcție de gradul de purificare, se produce alcool etilic tehnic rectificat în gradul „Extra” și în două grade: premium și primul.
• Alcool etilic absolut - conținut de alcool >99,9%.
• Alcool medical - continut de alcool 96,4-96,7%.

Etimologia numelor

Mai multe denumiri sunt folosite pentru a face referire la această substanță. Din punct de vedere tehnic, termenul cel mai corect este etanol sau alcool etilic. Cu toate acestea, denumirile de alcool, spirt de vin sau pur și simplu alcool au devenit larg răspândite, deși alcoolii, sau alcoolii, sunt o clasă mai largă de substanțe.

Etimologia termenului „etanol”

Denumirile etanol și alcool etilic indică faptul că acest compus conține etil, radicalul etan. Mai mult, cuvântul alcool (sufix -ol) din nume indică conținutul grupării hidroxil (-OH), caracteristică alcoolilor.

Etimologia numelui „alcool”

Denumirea de alcool vine din arabă. الكحل‎ al-kuhul, adică pulbere fină obținută prin sublimare, pulbere de antimoniu, pulbere pentru colorarea pleoapelor. Cuvântul „alcool” a venit în rusă prin versiunea în germană. alcool. Cu toate acestea, în limba rusă a fost păstrat sub forma unui arhaism, aparent, ca omonim pentru cuvântul „alcool” în sensul „pulbere fină”.

Etimologia cuvântului „alcool”

Denumirea de alcool de vin cu etanol provine din latină. spiritus vini (spiritul vinului). Cuvântul „alcool” a venit în rusă prin versiunea în engleză. spirit. În engleză, cuvântul „alcool” în acest sens era deja folosit la mijlocul secolului al XIII-lea, iar abia începând cu anul 1610 cuvântul „alcool” a început să fie folosit de alchimiști pentru a desemna substanțele volatile, ceea ce corespunde sensului de bază al cuvântul „spiritus” (evaporare) în latină. În anii 1670, sensul cuvântului s-a restrâns la „lichide cu un procent mare de alcool”, iar lichidele volatile erau numite eteri.