Ce este etanolul în chimie. Chimie organica

(alcool etilic, alcool de vin) - un compus organic, un reprezentant al unui număr de alcooli monohidroxilici din 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 funcție de gradul de impact asupra organismului uman, aparține clasei a patra de substanțe periculoase. Are 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 fabricarea produselor 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. El a jucat rolul de parte integrantă a băuturilor, medicamentelor, ca sedativ și afrodisiac și a avut loc și în ceremonii religioase.

În Egiptul antic, era obținut 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. Potrivit picturilor pe ceramica chinezeasca, bauturile facute dintr-un amestec fermentat de orez, fructe si miere au fost facute in urma cu 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 munca lor, dându-i numele lat. acvavitae, acesta este apă vie.

Etanolul pur a fost obținut pentru prima dată în 1796 de chimistul ruso-german Tovy Yegorovich Lovits. 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 Theodore de Saussure a stabilit formula chimică pentru etanol, iar cincizeci de ani mai târziu, chimistul scoțian Archibald Scott Cooper a propus structura acestuia.

Prima metodă sintetică de producere a etilenei a fost dezvoltată independent de chimistul englez Henry Gennel și de farmacistul francez Georges-Simon Seryulla 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 o altă parte a moleculei, există Doamne- (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 Doamne-formează atomul de hidrogen din grupa hidroxil fețele în lateral. moment dipol pentru Doamne forme este 1,68 D, iar pentru formele trans- 1,44D.

Distribuția în natură

Etanolul este un produs rezidual al unor ciuperci. Printre acestea, principalele tipuri sunt Saccharomyces, Schizosaccharomyces,și Kluyveromyces. Unul dintre cei mai cunoscuți 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 asemenea. Unele bacterii formează și etanol, de exemplu, Zymomonas mobilis.

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

Printre modalitățile posibile de formare a etanolului în mediul interstelar, în special, sinteza acestuia din metan și cation metil sub acțiunea 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 ușor miros „alcoolic”. Este volatil și inflamabil. Miscibil în orice proporție cu apă, eteri, acetonă, benzen. Alcoolul etilic este un solvent bun pentru multe substanțe organice și anorganice.

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

primind

hidratarea etilenei

Există două moduri principale de a obține etanol din etilenă. Din punct de vedere istoric, metoda de hidratare indirectă a fost inventată în 1930 de către Union Carbide. Un altul, dezvoltat în anii 1970, a fost conceput ca o metodă fără acid (fără 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 esteri de 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 face posibilă creșterea semnificativă a ratei de absorbție, deoarece solubilitatea etilenei în sulfat de etil este mult mai mare decât în ​​acidul pur.

În a doua etapă, produsele de reacție rezultate sunt supuse hidrolizei și se descompun cu formarea de alcool și acid. Cu toate acestea, este interacțiunea a doi esteri bazici, 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 de separare: acidul diluat rămâne în partea de jos a rezervorului, iar amestecul gazos alcool-Eterna este în partea de sus. Amestecul dorit este spălat cu apă sau soluție diluată de hidroxid de sodiu și apoi purificat prin distilare.

Pasul final este restabilirea concentrației de acid diluat. Acest pas este unul dintre cele mai scumpe din întreaga sinteză. Cu sistemul de evaporare a acidului este posibilă creșterea concentrației de acid până la 90%. Creșterea acestui indicator la 98% necesar se realizează 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 și 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:

• reactanții gazoși intră în contact cu un catalizator solid sau lichid (proces în fază gazoasă)
• atât reactanții lichizi cât și gazoși sunt în contact cu un catalizator solid sau lichid (procesul miscanofazic).

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

La temperaturi obișnuite, doar o cantitate mică de etanol poate fi în fază gazoasă, iar o creștere a temperaturii va duce la o scădere a concentrației sale. Este posibilă egalizarea echilibrului reacției prin aplicarea principiului Le Chatelier-Brown - prin creșterea presiunii în amestecul de reacție și reducerea numărului de molecule din sistem. Condițiile optime pentru interacțiune sunt temperatura de 250-300 ° C și presiunea 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 etanol:

Prezența etanolului este nedorită, deoarece din acesta se formează crotonaldehida, ceea ce afectează negativ calitatea etanolului, chiar și în cantitate de părți per milion:

obţinerea prin fermentare

Extracția etanolului prin fermentarea (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). Ca produse care conțin zahăr, se folosesc zahăr din fructe și trestie de zahăr, sfeclă de zahăr, melasă, iar produsele cu amidon sunt cartofii, boabele de grâu, secară și porumb. Celuloza este folosită și ca materie primă (din deșeuri agricole, industria celulozei și hârtiei etc.).

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 condensat, adică este transformat în glucoză.

Ca enzimă, se utilizează diastaza conținută în boabele încolțite sau alte amilaze de origine fungică.

A doua etapă, care este similară cu obținerea alcoolului din zaharuri, este fermentația anaerobă, adică conversia în alcool și dioxid de carbon:

Aici reacția are loc sub acțiunea 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 mediului și temperatura sunt importante - afectează creșterea drojdiei, randamentul etanolului, formarea de subproduse și contaminarea cu bacterii. 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 bacteriilor în mediu este puternic 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 are o intensitate mai mare în intervalul 3,5-6.

Majoritatea drojdiilor utilizate în producția de etanol au o temperatură optimă de creștere de aproximativ 39-40°C, maximul fiind văzut în minte. Kluyveromyces marxianus- 49 ° C. Deoarece procesul de fermentație este exotermic (586 J de căldură sunt eliberate de la 1 g de glucoză absorbită), utilizarea drojdiei cu cea mai mare temperatură optimă de creștere economisește bani la răcirea sistemului de reacție. Un punct important este furnizarea de cantități mici de oxigen pentru sinteza acizilor grași nesaturați și a ergosterolului de către drojdie, care contribuie la creșterea lor și la o bună permeabilitate celulară. În absența oxigenului, lipsa acizilor și a sterolului va duce la modificări în fiziologia drojdiei în doar câteva generații.

Bacteriile sunt, de asemenea, folosite în sinteza etanolului, în special, o specie comună Zymomonas mobilis, care au o rată mare de creștere, un randament ridicat al produsului final și nu depind de aportul de oxigen.

Extracte din celuloză

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 complică ruperea legăturilor din interiorul polimerului, iar la plante este protejată de descompunerea hidrolitică printr-un strat de lignină (doar 15% din masa totală este hidrolizată după tratarea celulozei cu acid). Deșeurile de materie primă conțin și hemiceluloză, care constă în principal din pentoze.

Prelucrarea preoperatorie include măcinarea, înmuierea materiilor prime pentru umflare. Ulterior, se încălzește în autoclave cu acid 0,3-0,5% la o presiune de 7-10 atm. Acidul sulfuric este cel mai des folosit ca acid, mai rar acid 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 hidroliză. 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, este utilizat enzimatic metodă. Aici hidroliza are loc sub acțiunea unor ciuperci ca Trichoderma viride. Pretratamentul include îndepărtarea învelișului de lignină prin acțiunea solventului Cadoxen (soluție cu 5-7% oxid de cadmiu și 28% etilendiamină) și tratarea cu amoniac lichid la presiune ridicată, care agită fibrele din celuloză, facilitând pătrunderea enzimelor. În unele cazuri, este posibil să se realizeze o procesare sută la sută 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 (clivarea) halogenurii de hidrogen:

Conversia gazului de sinteză

Extracția etanolului din gazul de sinteză este similară cu metoda de obținere a metanolului prin procesul Fischer-Tropsch:

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

Recuperarea compușilor organici

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

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

purificare cu etanol

Etanolul sintetizat este de obicei un amestec apă-alcool. Purificarea și deshidratarea acestuia începe cu distilare (rectificare), care poate ajunge la o concentrație de 95,6% vol. Amestecul rezultat este azeotrop și nu poate fi purificat prin distilare ulterioară. Pentru deshidratare suplimentară folosiți 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 zeoliți artificiali sau naturali (de exemplu clinoptilolit). 75% din moleculele adsorbite sunt apă, restul de 25% sunt etanol, care este apoi returnat din nou 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:

• etanol industrial (96,5% vol.) - un produs de uz industrial și tehnic: ca solvent, combustibil etc. Pentru a preveni utilizarea acestuia, substanțe cu miros urât, de exemplu, piridină în cantitate de 0,5-1% (efectuați denaturare). Poate avea, de asemenea, o culoare slabă violet de metil pentru o identificare mai ușoară;
• alcoolul denaturat este un produs tehnic cu o concentrație de etanol de 88% vol., care are o cantitate semnificativă de impurități. Se denaturează și se patează în consecință. Folosit la iluminat și încălzire;
• alcool de înaltă calitate (96,0-96,5% vol.) - etanol purificat, utilizat pentru nevoile produselor farmaceutice, la fabricarea produselor cosmetice pentru consumul alimentar;
• etanol absolut (99,7-99,8% vol.) - etanol foarte pur, utilizat în produse farmaceutice, aerosoli.

În Ucraina, gradele de etanol rectificat obținut sunt reglementate de standardul DSTU 4221: 2003 „Alcool etilic rectificat”. În funcție de gradul de epurare, se disting patru soiuri: „Lacrima de grâu”, „Lux”, „Extra” și „Purificare superioară”.

Norme pentru gradele de alcool conform GOST 4221: 2003

index	„Lacrima de grâu”	"Lux"	"Suplimentar"	„Puritate mai mare”
Fracție de volum de alcool etilic, la o temperatură de 20 ° C,%, nu mai puțin de	96,3	96,3	96,3	96,0
Concentrația masică a aldehidelor, calculată ca acetaldehidă în alcool anhidru, mg/dm³, nu mai mult de	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 de 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 eter etilic acetic în alcool anhidru, mg/dm³, nu mai mult de	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 de	8,0	8,0	12,0	15,0

Proprietăți chimice

Etanolul este un alcool primar monohidroxilic și gruparea hidroxil dă naștere la majoritatea proprietăților sale chimice. Deci, etanolul poate lua parte la reacțiile de deshidratare - atât intramoleculare, cât și intermoleculare:

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

Cu acizii carboxilici, etanolul în prezența acidului sulfuric concentrat formează esteri:

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

Arătându-și proprietățile acide, etanolul reacționează cu metalele alcaline (de exemplu, sodiul) și alcaline pentru a forma etoxid:

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

Metalele mai puțin active - aluminiu și magneziu - interacționează, de asemenea, cu etanolul, dar numai în prezența unui catalizator de mercur:

Gruparea hidroxil prezentă în moleculă poate fi înlocuită cu acizi halogenuri cu formarea de 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 reactanți):

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%):

actiune biologica

metabolism

Aproape tot alcoolul consumat (90-98%) este metabolizat de organism și doar o mică parte (2-10%) este excretat nemodificat: cu urină, aer, transpirație, saliva. Consumul de etanol duce la urinare excesivă: fiecare 10 g de alcool contribuie la pierderea a 100 ml de lichid de către organism, nu contribuie la eliminarea alcoolului din organism. Partea principală a etanolului care intră în organism pătrunde 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 atașarea unui proton, este redusă la NAD N. În această etapă, interacțiunea are loc mult mai rapid decât la precedentul. Acetatul intră în ciclul Krebs, unde se descompune 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 descompune aproximativ 10 g de alcool pe oră.

Pe lângă procesul metabolic principal, etanolul este, de asemenea, oxidat în alte două moduri. Una dintre ele apare cu participarea oxidazei microzomale în combinație cu nicotinamidă adenin dinucleotidă fosfat redus (NADP), în timp ce cealaltă apare cu participarea catalazei 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. În stomac, 20% din etanolul inițial este absorbit, iar în intestinul subțire - 80%. După absorbție, intră în fluxul sanguin în 5 minute, răspândindu-se cu fluxul sanguin în tot organismul.

Sistem nervos central. Etanolul deprimă funcția SNC ca și alte anestezice. În ciuda credinței populare, etanolul nu stimulează acțiunea sistemului nervos: dacă survine excitația, atunci apariția lor se datorează opoziției la procesele inhibitoare. În doze normale, etanolul acționează în principal asupra funcției de activare a formării reticulare a trunchiului cerebral și doar dozele mari suprimă direct funcția cortexului cerebral.

Utilizarea cronică a etanolului provoacă un deficit de serotonină. O scădere funcțională a activității acestui sistem împiedică dezvoltarea toleranței și, dimpotrivă, o creștere a activității sale, o creștere a nivelului de serotonină accelerează dezvoltarea toleranței la alcool. Sub influența etanolului, metabolismul dopaminei este perturbat, care este implicat în sinteza norepinefrinei și coordonează mișcările, stările emoționale și mentale. De asemenea, etanolul are un efect negativ asupra abilităților fizice și mentale: reduce acuitatea vizuală și auzul, perturbă 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. Impactul negativ al alcoolului este asociat cu inhibarea fagocitozei și formarea de anticorpi, promovând pătrunderea bacteriilor în tractul respirator și altele asemenea. Patologiile bronhopulmonare se pot dezvolta în apariția pneumoniei acute, care are un procent semnificativ de decese.

Sistemul cardiovascular. Sub acțiunea etanolului, lipidele membranelor celulare, în special, celulele miocardice, sunt dizolvate. 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; un efect similar al etanolului asupra mucoasei duodenale. Deja la un minut după ce a intrat în stomacul șobolanilor, etanolul a provocat hiperemie difuză a mucoasei gastrice.

Ficat. Gradul de afectare a ficatului de către 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. Deci, conform Agenției Internaționale pentru Cercetare a Cancerului, etanolul are un efect cancerigen.

Unul dintre rezultatele expunerii prelungite la etanol este o creștere a volumului celulelor roșii din sânge - macrocitoză cauzată de efectele toxice ale acetaldehidei, deficitului de acid folic și hiperlipidemiei.

alcoolism

Etanolul este baza băuturilor alcoolice. Utilizarea lor prelungită provoacă apariția alcoolismului.

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 temporar.

Există trei etape în progresul alcoolismului:

1. o persoană nu are poftă de alcool, există o pierdere a controlului în timpul consumului, o tranziție la consumul sistematic, o creștere a toleranței la alcool, există tulburări inițiale în sfera mentală;
2. există o dependență fizică cu pierderea măsurării, formarea unui sindrom psihopatic, 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.).

Impactul asupra sarcinii

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

Etanolul traversează cu ușurință placenta, 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 eritrocite. Eliminarea alcoolului din organism se realizează cu ajutorul enzimelor hepatice, iar la copilul nenăscut se formează numai în a doua jumătate a sarcinii mamei. Efectul dăunător al etanolului asupra fătului este asociat cu imaturitatea mecanismului de protecție și creșterea permeabilității vasculare și altele asemenea. 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 este cauza încetinirii dezvoltării sau chiar morții embrionului.

Consumul matern de etanol în timpul sarcinii este asociat cu efecte teratogene fetale (fertile). Influența alcoolului se manifestă printr-o încălcare a dezvoltării generale a fătului, nașterea unui copil cu greutatea și înălțimea corporală mai mică decât cea normală, inferioritatea mentală. În special, copiii afectați de efectul teratogen al etanolului au trăsături faciale modificate: fisuri palpebrale înguste, o buză superioară subțire, apariția de microcefalie și retrognatie, lipsa filtrului 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 intensifica acțiunea antibioticelor, antihistaminice, barbiturice, relaxante musculare și, de asemenea, provoacă o reacție negativă a organismului.

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 absorbția rapidă a alcoolului în intestinul subțire și poate încetini acțiunea alcool-dehidrogenazei în stomac. Etanolul crește metabolismul acetaminofenului, al cărui produs sunt substanțe toxice care dăunează ficatului. Pot apărea ritm cardiac crescut, dureri abdominale, ulcere gastrice,
antibiotice	Eritromicină Izoniazidă Ketoconazol Metronidazol	Eritromicina crește golirea gastrică, ceea ce duce la absorbția 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 apariția letargiei, scăderea motilității, efectul combinat este mai pronunțat la vârstnici.
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, ulcer peptic
blocante ale receptorilor H2	Nizatidină Ranitidină Cimetidină	Medicamentele inhibă acțiunea alcool-dehidrogenazei și contribuie la indigestia stomacului, ducând la creșterea conținutului 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 putut funcționa cu etanol a fost proiectată de Henry Ford în 1920 - modelul Ford 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 subpurificat amestecat cu combustibilul cu hidrocarburi a fost limitată într-o anumită măsură - la temperaturi scăzute, apă insolubilă în benzină a înghețat, dopând rezervorul de combustibil.

Acum, odată cu tehnologia de a produce etanol ieftin, înlocuirea benzinei sau motorinei tradiționale cu etanol sau folosirea acestuia ca aditiv a devenit larg răspândită în lume. Producția mondială de etanol pentru nevoile industriei de combustibil în 2014 s-a ridicat la 24750000000 de 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, 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 activitate bactericidă la concentrații de 30% și mai mult, în funcție de tipul de bacterii, conținutul de apă și timpul de acțiune. Potrivit studiilor, 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 pe care îl au dezinfectanții pentru mâini de uz casnic. Utilizarea concentrațiilor mari (de exemplu, soluție 90%) pentru dezinfecția pielii este nepractică, deoarece la astfel de concentrații etanolul își prezintă proprietățile tanice, în timp ce proprietățile antiseptice scad.

Principiul acțiunii etanolului asupra microorganismelor este probabil efectul asupra membranelor acestora și denaturarea rapidă a proteinelor, ceea ce duce la o întrerupere a metabolismului bacteriilor și la distrugerea în continuare a celulelor. Etanolul prezintă o acțiune biocidă ridicată împotriva bacteriilor vegetative (inclusiv micobacteriilor), virușilor, ciupercilor, dar nu sporilor.

Din cauza lipsei acțiunii sporicide, etanolul nu poate fi folosit pentru sterilizare, dar proprietățile sale sunt suficiente pentru dezinfecția preventivă a suprafețelor, tratamentul pielii și altele asemenea.

Precipitarea acidului nucleic

Etanolul este utilizat pe scară largă în biologia moleculară pentru precipitarea și concentrarea ADN-ului și ARN-ului. Este utilizat împreună cu soluții tampon de săruri care conțin cationi simpli încărcați individual (de exemplu, cationi de sodiu). Tipic este utilizarea tamponului de acetat de sodiu 0,3 mol/L cu pH 5,2 (la 4°C) și etanol - absolut și 70% (la -20°C).

Pentru a precipita acizii nucleici, proba lor 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 soluție de etanol 70% și repetați centrifugarea și separarea lichidului. Reziduul se evaporă la o temperatură de 37°C pe baie de apă și în acest fel 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 pe cale orală sau intravenoasă în organism, iar doza de administrare se calculează pe baza faptului că concentrația sa în serul sanguin trebuie să ajungă la 10-15 mg/l.

Riscul în utilizarea etanolului constă în inhibarea activității sistemului nervos central, apariția hipoglicemiei (datorită scăderii gluconeogenezei) și greață. La administrarea intravenoasă pot apărea flebită, hipertensiune arterială, hiponatremie. Utilizarea unui astfel de antidot necesită monitorizarea constantă a conținutului de etanol din ser și a nivelului 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.

Videoclipuri asemănătoare

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 favorabil asupra organismului, dar în același timp sunt prezente pe masa fiecărei sărbători festive.

Poveștile teribile despre cum oamenii s-au îmbolnăvit din cauza intoxicației 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, componentele sale principale.

Etanol și metanol

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

Pe lângă alcoolul etilic, există metil și izopropil - 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 este inevitabilă.

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 testa alcoolul etilic sau tehnic în fața dvs. aprinzându-l. Etilul arde cu o flacără albastră, metilul cu 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 dubios. Întrebați vânzătorul de unde l-ați 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 administrat în doze mici pe cale orală pacienților care sunt subnutriți. În plus, are un efect stimulator asupra respirației și circulației sanguine și face parte din multe medicamente moderne. Pe baza de etanol se fac si diverse tincturi medicinale.

Alte tipuri

Alcoolul alfa și alcoolul de lux sunt folosite pentru a face băuturi de lux, iar prețul este destul de mare. Sunt produsul de cea mai înaltă calitate dintre alcooli.

Mai scăzut ca calitate și preț este alcoolul „Basis” și „Extra”. Pe baza lor se fac și produse cu vodcă, dar la un preț sunt mai mici decât cele două tipuri anterioare.

Notă: soiurile de alcool enumerate mai jos nu sunt destinate ingerării și dacă le bei, ești garantat că vei fi otrăvit, până la moarte.

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

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

Alcoolul hidrolitic, spre deosebire de alți alcooli, este fabricat din rumeguș și deșeuri de prelucrare a lemnului. Poate fi folosit doar pentru nevoi tehnice. Atunci când este administrat oral, provoacă otrăvire severă. Poate fi recunoscut după gustul sărat caracteristic sau după amărăciunea chimică.

Alcoolul cetilic este utilizat numai în cosmetologie. Are un conținut ridicat de grăsimi. Deși este cel mai blând pentru corpul uman, nu va funcționa să-l bei chiar și cu o dorință puternică.

Alcoolul salicilic este făcut din acid salicilic și alcool etilic. În primul rând, este folosit în scopuri medicale pentru tratamentul pielii în 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 mai mare de 50 la sută nu pot fi băute în forma sa 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 o arsură a laringelui și esofagului.

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

Cum să bei în siguranță

În sine, alcoolul etilic nu dăunează organismului atât de ireparabil ca alcoolul metilic. Aproape toate băuturile alcoolice sunt făcute pe baza acesteia și sunt, de asemenea, folosite în scopuri medicale. Dar totuși, utilizarea etanolului în forma sa pură poate avea consecințe neplăcute.

Cel mai sigur mod este să diluezi alcoolul cu apă. Acest lucru va scădea 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: alcoolul poate fi diluat cu suc, compot sau sifon.

De asemenea, pe baza ei, puteți face tincturi și lichioruri de casă. Este foarte descurajat să îl bei în formă pură.

Este posibil să dăunăm sănătății

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

Faptul 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 va exista o mahmureală severă și alte efecte ale intoxicației cu alcool. De asemenea, puteți arde laringele și esofagul.

Corpul fiecărei persoane reacționează individual la alcool, așa că urmați măsura. Alcoolul etilic nu este indicat să bei în doze mari pe stomacul gol. Încercați să beți încet și cu înghițituri mici.

Din consumul de alcool etilic, pe lângă ficat, sistemul nervos suferă foarte mult: percepția realității înconjurătoare se schimbă, vorbirea devine nelegată, 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 de intoxicație cu alcool:

• dificultăți de respirație;
• greaţă;
• albăstrirea pielii;
• scăderea temperaturii corpului;
• convulsii;
• deshidratare;
• relaxare musculară;
• pierderea sau confuzia cunoștinței.

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

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

Cum să alegi

Dacă utilizarea alcoolului etilic în mod moderat 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 gratuită și fabricarea de produse alimentare, alcoolul contrafăcut este adesea fabricat pe baza acestuia.

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

Dacă tot decideți să cumpărați, atunci înainte de a folosi, verificați dacă alcool etilic este în fața dvs. - dă-i foc și urmărește culoarea urmăririi.

Pentru mai multe informații despre efectele consumului de alcool, vezi următorul videoclip:

carbohidrați. Berea a fost consumată încă din vechiul Babilon, iar producția de vin este cunoscută încă din mileniul V î.Hr. e. Este posibil ca obținerea etanolului liber prin distilare să fi fost documentată pentru prima dată de alchimiștii arabi în jurul secolului al X-lea [ ].

Există multe produse diferite de etanol disponibile, în funcție de conținutul de apă, metoda de producție și scopul utilizării. Amestecul de 95,6 gr. % etanol și 4,4 gr. % Apă, acest conținut de etanol este maxim posibil în distilarea fracțională convențională, 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. Pentru nevoi industriale, alcoolul etilic este adesea produs din materii prime de petrol și gaze prin hidratare catalitică a etilenei.

1. Proprietăți fizice și structură

Alcoolul etilic este un lichid incolor cu un ușor miros „alcoolic”. Densitatea sa este de 0,789 g / cm 3. Punctul de fierbere este de 78,3 C. Se amestecă 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 minerit

La scară industrială, alcoolul etilic este produs în trei moduri: fermentația 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 germinate măcinate cu apă. Malțul conține o enzimă specială (o substanță organică care joacă rolul de catalizator), sub influența căreia are loc acidificarea amidonului (hidroliza), adică. transformându-l în glucoză. Acest proces este rezumat prin următoarea ecuație:

• nC 6 H 10 O 5 + nH 2 O \u003d nC 6 H 12 O 6

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

• C 6 H 12 O 6 \u003d 2C 2 H 5-OH + 2CO 2

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, izobutil C 4 H 9-OH și izoamil C 5 H 11- OH (așa-numitele uleiuri de fusel), care dau brutului un miros neplăcut și îl fac otrăvitor.

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, puteți 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 Anström). Cel mai bun este mai întâi tratarea cu sodiu metalic (predominant apa reacţionează cu acesta pentru a forma NaOH şi hidrogen), apoi rectificarea. În sfârșit, economisiți peste site moleculare.

2.2. Hidroliza celulozei

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

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

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

La sfârșitul procesului, acidul este neutralizat cu cretă:

• H 2 SO 4 + CaCO 3 \u003d CaSO 4 ↓ + CO 2

Sulfatul de calciu puțin solubil este filtrat și soluția este fermentată prin adăugarea de drojdie. Apoi soluția este trimisă în coloanele de distilare pentru distilarea alcoolului.

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

Dintr-o tonă de lemn se pot obține până 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, în reacția 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 obţinerea etanolului

Există, de asemenea, mult mai multe metode de laborator pentru obținerea etanolului.

3.1. Hidroliza hidrocarburilor halogenate

Etanolul se formează din 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. Recuperarea compușilor carbonilici

Reducerea grupării carbonil în grupa hidroxil este o metodă de laborator destul de comună pentru obținere

Băuturile amețitoare, care includ etanol - alcool monohidric de vin, sunt cunoscute omenirii încă din antichitate. 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 l-a întâlnit în secolul al XIV-lea: ambasada genoveză l-a prezentat 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. Pentru curățare, chimistul a sugerat folosirea cărbunelui.

Datorită realizărilor științifice din secolele XIX - XX. utilizarea globală a alcoolilor a devenit posibilă. Oamenii de știință din trecut au dezvoltat o teorie a structurii soluțiilor de apă-alcool, le-au studiat proprietățile fizico-chimice. Au fost descoperite metode de fermentare: ciclică și cu flux continuu.

Invenții semnificative ale științei chimice din trecut, care au făcut reală proprietatea utilă a alcoolilor:

• aparat de ratificare Barbet (1881)
• Aparat de distilare cu plăci Saval (1813)
• bere Genze (1873)

S-a descoperit seria omoloagă de substanțe alcoolice. Au fost efectuate o serie de experimente privind sinteza metanolului, etilenglicolului. Cercetările științifice avansate din anii postbelici ai secolului al XX-lea au contribuit la îmbunătățirea calității produselor fabricate. A crescut nivelul industriei interne de alcool.

Distribuția în natură

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

Derivați de alcool ai carbohidraților în natură:

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

Multe arome de plante sunt alcooli terpenici:

• fenhol - o componentă a fructelor de fenicul, rășini de conifere
• borneol - element constitutiv al lemnului arborelui borneo-camfor
• mentol - o componentă a compoziției de geranium și mentă

Bila unei persoane, animale conține alcooli polihidroxibili biliari:

• mixinol
• chimerol
• bivol
• colestanpentol

Efect nociv asupra organismului

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

Pericolul metanolului

Metanolul este o otravă periculoasă. Este toxic pentru inimă și pentru sistemul nervos. Ingestia a 30 g de metanol duce la moarte. Ingestia unei cantități mai mici de substanță este cauza unei intoxicații severe 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 la fel ca etanolul. Acest lucru determină utilizarea eronată a otravii în interior. Cum să distingem etanolul de metanol acasă?

Sârma de cupru este răsucită într-o spirală și puternic încălzită la foc. Când interacționează cu etanolul, se simte mirosul de mere putrezite. Contactul cu metanolul va începe reacția de oxidare. Formaldehida va fi eliberată - un gaz cu un miros înțepător neplăcut.

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 SNC
• cancer de esofag, stomac
• gastrită
• ciroza hepatică
• boli de inimă

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

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

Efectul asupra creierului devine deosebit de distructiv. Volumul acestuia este redus. Există modificări organice în neuronii cortexului cerebral, deteriorarea și moartea acestora. Există rupturi de capilare.

Funcționarea normală a stomacului, ficatului, intestinelor este perturbată. Cu utilizarea excesivă a alcoolului puternic, apar dureri ascuțite, diaree. Membrana mucoasă a organelor tractului gastrointestinal este deteriorată, bila stagnează.

Expunerea prin inhalare la alcool

Utilizarea pe scară largă a alcoolilor în multe industrii reprezintă o amenințare de expunere 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 procesul de producție, se folosesc tehnologii moderne de curățare a uleiurilor de fuel.

Ele sunt împărțite în:

• puternic, cu un conținut 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, produse de panificație. Glicerina face parte din lichioruri, dă băuturilor vâscozitate, gust dulce.

Utilizarea glicerinei afectează favorabil produsele:

• lipiciitatea pastelor este redusă
• se îmbunătățește consistența dulciurilor, a cremelor
• previne învechirea rapidă a pâinii, scăderea ciocolatei
• produsele sunt coapte fără a se lipi amidon

Utilizarea alcoolilor ca îndulcitori este larg răspândită. Manitolul, xilitolul, sorbitolul sunt potrivite pentru aceasta.

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, proporțiile componentelor principale.

În producția de produse de parfumerie, etanolul de cea mai înaltă puritate acționează ca un solvent pentru substanțele parfumate. Când reacţionează cu apa, se formează săruri care precipită. Soluția se depune timp de câteva zile și se filtrează.

2-feniletanolul în industria parfumeriei și cosmeticelor înlocuiește uleiul natural de trandafir. Lichidul are un ușor miros floral. Incluse în compoziții de fantezie și flori, lapte cosmetic, creme, elixire, loțiuni.

Baza principală a multor produse de îngrijire este glicerina. Este capabil să atragă umiditatea, să hidrateze activ pielea, să o facă elastică. Cremele, măștile, săpunurile cu glicerină sunt utile pentru pielea uscată, deshidratată: creează o peliculă care economisește umezeala la suprafață, menține pielea moale.

Există un mit conform căruia utilizarea alcoolului în produse cosmetice este dăunătoare. Cu toate acestea, acești compuși organici sunt necesari pentru producerea de stabilizatori, purtători de substanțe active, emulgatori.

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

Medicament

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

Proprietățile sale de uscare, dezinfectare, bronzare sunt motivul pentru care este utilizat pentru tratarea mâinilor personalului medical înainte de a lucra cu pacientul. În timpul ventilației artificiale a plămânilor, etanolul este indispensabil ca antispumant. Cu o lipsă de medicamente, devine o componentă a anesteziei generale.

În caz de otrăvire cu etilenglicol, metanol, etanolul devine un antidot. După administrare, concentrația de substanțe toxice scade. Etanolul este folosit la încălzirea compreselor, atunci când este frecat pentru răcire. Substanța restabilește organismul cu căldură febrilă și frisoane reci.

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

Puteți lua aceste medicamente lichide numai după consult medical. Este necesar să respectați cu strictețe doza prescrisă de medic!

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. Amestecurile pot reduce toxicitatea gazelor de evacuare.

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, deteriorarea performanței motorului din cauza punctelor de fierbere scăzute ale substanțelor.

Cu toate acestea, resursele de gaz și petrol sunt epuizabile. Prin urmare, utilizarea alcoolilor în practica mondială a devenit o alternativă la utilizarea combustibilului convențional. Se stabilește producția lor în masă 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. Materia primă pentru aceasta este porumbul (SUA), trestia de zahăr (Brazilia).

Bilanțul energetic pozitiv și resursele regenerabile de combustibil fac din producția de bioetanol o tendință populară în economia globală.

Solvenți, agenți tensioactivi

Pe lângă producția de produse cosmetice, parfumuri, medicamente lichide, 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 – extracția unei substanțe
• la crearea materialelor polimerice sintetice (clei, lac), vopsele
• în producția de aerosoli medicali de uz casnic.

Solvenții populari sunt izopropanol, etanol, metanol. Se mai folosesc substanțe poliatomice și ciclice: glicerol, ciclohexanol, etilen glicol.

Surfactanții sunt produși din alcooli grași superiori. Îngrijirea completă pentru mașină, vase, apartament, haine este posibilă datorită agenților tensioactivi. Ele fac parte din curățarea, detergenții, utilizați în multe sectoare ale economiei (vezi tabel).

Industrie	Surfactanți: funcții, proprietăți
Agricultură	Inclus în emulsii; crește productivitatea procesului de transfer al nutrienților către plante
Constructie	Reducerea necesarului de apă din beton, amestecuri de ciment; crește rezistența la îngheț, densitatea materialelor
industria pielăriei	Preveniți lipirea, deteriorarea produsului
Industria textila	Îndepărtați electricitatea statică
Metalurgie	Reduce frecarea; capabil să reziste la temperaturi ridicate
industria hârtiei	Separați pulpa fiartă de cerneală în timpul reciclării deșeurilor de hârtie
Industria vopselei	Promovează pătrunderea completă a vopselei pe suprafață, inclusiv în depresiuni mici

Utilizarea alcoolilor în industria alimentară, medicină, producția de parfumerie și cosmetice, utilizarea ca combustibil, solvenți și agenți tensioactivi are un efect pozitiv asupra stării economiei țării. Aduce confort vieții umane, dar necesită respectarea reglementărilor 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, un lichid toxic 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 variantă: 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, care 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 (fermentarea alcoolului) și sintetic (hidratarea etilenei):

Fermentaţie

O metodă de producere a etanolului cunoscută încă din cele mai vechi timpuri este fermentarea alcoolică a produselor organice care conțin carbohidrați (struguri, fructe etc.) sub acțiunea enzimelor de drojdie și bacterii. Procesarea amidonului, cartofilor, orezului, porumbului arată similar; sursa de alcool combustibil este zahărul brut produs din trestie etc. Această reacție este destul de complicată, 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 obținerea etanolului prin această metodă se folosesc cel mai adesea diverse tulpini de drojdie din specia Saccharomyces cerevisiae, ca mediu nutritiv, 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 la producția de fermentație sunt dioxid de carbon, depozite, fracțiune eter-aldehidă, alcool și uleiuri de fusel.
Alcoolul provenit de la instalația de distilare (BRU) nu este anhidru, conținutul de etanol din 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
• 1 grad

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

producerea de hidroliză

La scară industrială, alcoolul etilic se obține din materii prime care conțin celuloză (lemn, paie), care este prehidrolizată. Amestecul rezultat de pentoze și hexoze este supus fermentației alcoolice. În țările din Europa de Vest și America, această tehnologie nu a fost răspândită, dar în URSS (acum în Rusia) a existat o industrie dezvoltată a drojdiei de hidroliză a furajelor și a etanolului de hidroliză.

Hidratarea cu etilenă

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

• Hidratarea directă la o temperatură de 300 ° C, o presiune de 7 MPa, acid fosforic susținut pe silicagel, cărbune activ sau azbest este utilizat ca catalizator: CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → C 2 H 5 OH.
• hidratare prin etapa unui 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 \u003d CH 2 + H 2 SO 4 → CH 3 -CH 2 -OSO 2 OH (acid etil sulfuric).
  CH3-CH2-OSO2OH + H2O → C2H5OH + H2SO4.

Această reacție este complicată de formarea eterului dietilic.

Purificarea cu etanol

Etanolul, obținut prin hidratare sau fermentare a etilenei, este un amestec apă-alcool care conține impurități. Purificarea este necesară pentru aplicațiile sale industriale, alimentare și farmacopee. Distilarea fracționată face posibilă obținerea etanolului cu o concentrație de aproximativ 95,6% (greutate); acest azeotrop de distilare inseparabil conține 4,4% apă (g/g) și are un punct de fierbere de 78,15°C. Distilarea eliberează etanolul atât de fracțiunile volatile, cât și de cele grele de substanțe organice (rezidu de distilare).

Alcool absolut

Alcoolul absolut este alcoolul etilic care practic nu conține apă. Fierbe la 78,39°C, în timp ce alcoolul rectificat care conține cel puțin 4,43% apă fierbe la 78,15°C. Obținut 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 vitriol albastru calcinat CuSO4.

Proprietăți

Proprietăți fizice

Aspect: în condiții normale, este un lichid volatil incolor, cu miros caracteristic și gust de ars. 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 absolut sunt adesea amestecate. Proprietățile lor sunt aproape aceleași, dar valorile încep să difere, începând cu 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. combustibil Se aprinde usor. 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 viguros într-o atmosferă de oxigen pur.
În anumite condiții (temperatură, presiune, catalizatori), oxidarea controlată este posibilă (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 acide ușor pronunțate, 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 și 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 halogen, 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, este relativ ușor de atașat la legături multiple activate, de exemplu:
C 2 H 5 OH + CH 2 \u003d CHCN → C 2 H 5 OCH 2 CH 2 CN,
reacționează cu aldehidele pentru a forma hemiacetali și acetali:
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
Cu încălzire moderată (nu mai mare de 120 ° C) cu acid sulfuric concentrat sau alți agenți acizi de îndepărtare a apei, formează dietil eter:
2C2H5OH → C2H5-O-C2H5 + H2O
La încălzirea 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. În acest caz, se formează etilenă:
CH 3 CH 2 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O
La utilizarea catalizatorilor care conțin, alături de oxid de aluminiu, argint fin dispersat și alte componente, procesul de deshidratare poate fi combinat cu oxidarea controlată a etilenei cu oxigen elementar, în urma căreia, cu un randament satisfăcător, este posibilă implementarea unui proces într-o singură etapă pentru producerea oxidului de etilenă:
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, acesta suferă o serie de transformări complexe cu formarea butadienei ca produs principal (reacția Lebedev):
2C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 + 2H 2 O + H 2
În 1932, pe baza acestei reacții, a fost organizată în URSS prima producție pe scară largă de cauciuc sintetic din lume.
Într-un mediu slab alcalin, formează o iodoformă:
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 inflamabil; presiunea aburului saturat, kPa: lg 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 (cană închisă), 16°C (cană deschisă); punct de aprindere 18°C; temperatura de autoaprindere 400°C; limite de concentrație de propagare a flăcării 3,6-17,7% din volum; limitele de temperatură de propagare a flăcării: inferioară 11°С, superioară 41°С; concentraţie minimă flegmatizantă, % în 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; conținut minim de oxigen exploziv 11,1% în volum.

Aplicație

Combustibil

Primul care a folosit etanol ca combustibil pentru motor a fost Henry Ford, care în 1880 a creat prima mașină alimentată cu etanol. Posibilitatea folosirii alcoolilor ca combustibil pentru motor a fost demonstrata si in 1902, cand peste 70 de motoare cu carburator care functionau pe etanol si amestecuri de etanol cu ​​benzina au fost expuse la un concurs 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 produsă în masă din lume - V-2 german și rachetele sovietice timpurii proiectate de Korolev - de la R -1 la R-5), motoare cu ardere internă, încălzitoare de uz casnic, de camping și de laborator (așa-numitele „lămpi cu alcool”), plăcuțe de încălzire pentru turiști și personal militar (autooxidare catalitică pe un catalizator de platină). Limitat (datorita higroscopicitatii sale) se foloseste in amestecuri cu combustibili lichizi petrolieri clasici. Este folosit pentru a produce combustibil și benzină de înaltă calitate - 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 detergenți și detergenți, în special pentru îngrijirea sticlei și a instalațiilor sanitare. Este un solvent pentru repellente.

Medicament

• în acțiunea sa, alcoolul etilic poate fi atribuit antisepticelor;
• 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 metode 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 atunci când este furnizat oxigen, ventilație artificială a plămânilor;
• în comprese calde;
• pentru răcire fizică în timpul febrei (pentru frecare);
• o componentă a anesteziei generale într-o situație de deficit de medicamente;
• ca antispumant pentru edem pulmonar sub formă de inhalare a unei soluții de 33%;
• Etanolul este un antidot pentru 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, după aportul în timp util (aproape imediat, în urma aportului de metanol/etilen glicol) de etanol, concentrația actuală de metaboliți toxici scade (la metanol - formaldehidă și acid formic, la etilenglicol - acid oxalic).

Parfumuri si cosmetice

Este un solvent universal pentru diverse substanțe și componenta principală a parfumurilor, coloniilor, aerosolilor etc. Este inclus într-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.). De asemenea, este conținută în cantități mici într-un număr de băuturi obținute prin fermentare, dar neclasificate ca fiind alcoolice (chefir, kvas, koumiss, bere fără alcool etc.). Conținutul de etanol din chefirul proaspăt este neglijabil (0,12%), dar pe termen lung, mai ales într-un loc cald, poate ajunge la 1%. Koumiss conține 1-3% etanol (în 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 vehicule

Etanolul combustibil este împărțit în bioetanol și etanol obținut prin alte metode (din deșeuri de plastic, sintetizate din gaz etc.).
Bioetanolul este un combustibil lichid care conține etanol, obținut prin instalații speciale din materii prime care conțin amidon, celuloză sau zahăr folosind un sistem de distilare scurtă (vă permite să obțineți o calitate suficientă pentru a fi utilizat ca combustibil). Conține metanol și uleiuri de fusel, ceea ce îl face complet de nebăut. Este folosit în forma sa pură (mai precis, sub forma unui 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 lumii, 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 reechipeze 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, din cauza căreia acesta din urmă este adesea stratificat (întotdeauna la temperaturi scăzute). Această problemă este deosebit de relevantă pentru Rusia. Nu a fost găsită nicio soluție pentru această problemă până acum.
Avantajul amestecurilor de etanol cu ​​alți combustibili față de etanol „pur” este o mai bună aprindere datorită conținutului scăzut de umiditate, în timp ce etanolul „pur” (grad E100, cu un conținut practic de C 2 H 5 OH de 96,6%) este un azeotrop care nu pot fi separate prin distilare. Separarea în alte moduri este neprofitabilă. Când etanol este adăugat la benzină sau motorină, apa este vărsată. În SUA, Legea Energiei, semnată de președintele Bush în august 2005, prevede producția până în 2012 a 30 de miliarde de litri de etanol din cereale și 3,8 miliarde de litri de celuloză (tulpini de porumb, paie de orez, deșeuri din industria forestieră) anual până în 2012. .
Introducerea producției de biocombustibili este un proces costisitor, dar oferă beneficii economiei mai târziu. Deci, de exemplu, construcția unei fabrici de etanol cu ​​o capacitate de 40 de milioane de galoane dă economiei (folosind exemplul Statelor Unite):

• Investiție de 142 milioane USD în timpul construcției;
• 41 de locuri de muncă în fabrică, plus 694 de locuri de muncă în întreaga economie;
• Crește prețurile cerealelor locale cu 5-10 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 este de 13,3% pe an.

În 2006, industria etanolului a oferit economiei 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 adus 2,7 miliarde de dolari în taxe federale și 2,3 miliarde de dolari în taxe locale.
În 2006, 2,15 miliarde de bushels de porumb au fost transformate în etanol în SUA, 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 transformată în etanol.

Parcare alimentată cu etanol

Un amestec de etanol cu ​​benzină este indicat prin 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 auto limitează garanția atunci când folosesc un amestec cu mai mult de 10% etanol. Amestecurile care conțin mai mult de 20% etanol necesită în multe cazuri modificări ale sistemului 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 vehiculelor moderne fie suportă nativ utilizarea unor astfel de combustibili, fie opțional, la cerere. În 2005, peste 5 milioane de vehicule din SUA aveau motoare hibride. La sfârșitul anului 2006, în Statele Unite erau în funcțiune 6 milioane de vehicule cu astfel de motoare. 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.

economie

Costul etanolului brazilian (aproximativ 0,19 USD pe litru în 2006) îl face viabil din punct de vedere economic.

Aspecte de mediu

Bioetanolul ca combustibil este adesea numit „neutru” ca sursă de gaze cu efect de seră. Are un bilanț de dioxid de carbon zero, deoarece producerea sa prin fermentație și arderea ulterioară eliberează atât CO 2 cât era prelevat anterior din atmosferă de plantele folosite pentru a-l produce. Cu toate acestea, rectificarea etanolului necesită costuri suplimentare de energie, generate 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 (în echivalent CO 2 ), ceea ce este aproximativ egal cu emisiile anuale a 1,21 milioane de mașini.

Siguranță și reglementare

• Etanolul este o substanță combustibilă, amestecul vaporilor săi cu aerul este exploziv.
• Alcoolul etilic, sintetic, tehnic și alimentar, nepotrivit pentru producerea de produse 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 regiunilor din nordul îndepărtat).

Efectul etanolului asupra corpului uman

În funcție de doză, concentrație, cale de intrare în organism și durata expunerii, etanolul poate avea și un efect narcotic și toxic. Sub efectul narcotic se află capacitatea sa de a provoca comă, stupoare, insensibilitate la durere, depresie a sistemului nervos central, excitare alcoolică, dependență, precum și efectul său anestezic. Sub influența etanolului, endorfinele sunt eliberate în nucleul accumbens (Nucleus accumbens), la cei care suferă de alcoolism și în cortexul orbitofrontal (câmpul 10). Cu toate acestea, din punct de vedere legal, alcoolul etilic nu este recunoscut ca drog, deoarece această substanță nu este inclusă în lista internațională a substanțelor controlate a convenției ONU din 1988. În anumite doze, greutatea corporală și concentrațiile 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 pentru carcinogenitatea acetaldehidei în experimentele pe animale; în plus, acetaldehida dăunează ADN-ului. Utilizarea pe termen lung a etanolului poate provoca boli precum ciroza hepatică, gastrita, ulcerul gastric, cancerul de stomac și cancerul esofagului, de exemplu. este un cancerigen, boală cardiovasculară. Utilizarea etanolului 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 proceselor de fermentare a alimentelor carbohidrate de către microorganisme (alcool endogen condiționat). Existența unor reacții biochimice cu sinteza etanolului în țesuturile corpului uman (adevărat alcool 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 dispozitive. Un etilotest obișnuit nu poate determina astfel de cantități.

Tipuri și mărci de etanol

• Rectificat (mai precis, alcool 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, specificații tehnice alcool etilic rectificat) și GOST 5964-82; GOST 5964-93. În funcție de gradul de purificare, alcoolul etilic rectificat tehnic este produs de marca Extra și două grade: cel mai înalt și primul.
• Alcool etilic absolut - continut 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 se bazează pe radicalul etil al etanului. În același timp, cuvântul alcool (sufix -ol) din nume indică conținutul grupării hidroxil (-OH), care este caracteristică alcoolilor.

Etimologia numelui „alcool”

Denumirea de alcool vine de la arab. الكحل‎ al-kuhul, adică o pulbere fină obținută prin sublimare, pulbere de antimoniu, o pulbere pentru colorarea pleoapelor. Cuvântul „alcool” a intrat în limba rusă prin versiunea germană. alcool. Cu toate acestea, în limba rusă, omonimul cuvântului „alcool” în sensul „pulbere fină” a fost păstrat, se pare, sub formă de arhaism.

Etimologia cuvântului „alcool”

Denumirea alcoolului de vin cu etanol provine din lat. spiritus vini (spiritul vinului). Cuvântul „alcool” a ajuns în limba rusă prin versiunea în engleză. spirit. În limba engleză, cuvântul „alcool” în acest sens era folosit deja la mijlocul secolului al XIII-lea și abia din 1610 cuvântul „alcool” a început să fie folosit de alchimiști pentru a desemna substanțe volatile, ceea ce corespunde sensului principal 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.