Štrukturálny etanol. Etanol: vlastnosti a aplikácie
Účinnou zložkou všetkých alkoholických nápojov je etylalkohol. Tiež známy ako etanol, známy ako C2H5OH. S tým sú spojené všetky problémy alkoholikov. Bolo by však úplne nesprávne nazývať etanol zlom – je to však vyhľadávaná a potrebná látka, nesúvisiace s potravinami.
Existuje mnoho spôsobov, ako ho použiť na zamýšľaný účel, aj keď jeho požitie nie je jedným z nich. Ako teda správne používať etanol?
Palivo
Etanol je vynikajúce a relatívne lacné palivo. Jazdia po ňom autá a lietajú nejaké rakety. Je pravda, že sa zvyčajne používa v zmesi s benzínom.
A vysoká hygroskopickosť (schopnosť absorbovať vlhkosť) umožňuje motoristom zbaviť sa benzínu nízkej kvality. Do „zníženého“ benzínu som pridal alkohol a auto opäť jazdilo.
To znamenáže zakaždým, keď si vypijete pohár vína, zabezpečíte, že pijete analóg benzínu alebo petroleja.
Suroviny
Chemický priemysel spotrebuje obrovské množstvo etanolu. Z etanolu sa získava mnoho rôznych látok.
Patria sem kyselina octová (alkoholový ocot), dietyléter (narkóza), tetraetylolovo (veľmi toxická prísada do paliva, ktorá zvyšuje jeho oktánové číslo), etylacetát (jed na zabíjanie hmyzu v entomologických škvrnách).
To znamenáže každá porcia vodky je podobná povedzme dúšku oleja – prírodnej suroviny pre chemický priemysel.
Solventný
Etanol je vynikajúce rozpúšťadlo. Nie nadarmo sa používa v parfumérii ako základ mnohých kolínskych vôd, parfumov a aerosólov. Používa sa aj ako jedno z hlavných rozpúšťadiel v organickej chémii: prebiehajú v ňom mnohé reakcie na syntézu nových látok.
Etanol sa tiež používa na získanie niektorých roztokov, ktoré sa používajú na lekárske účely.
To znamenáže vždy, keď si načapujete pivo do pohára, použijete aj analóg, napríklad acetón.
Antiseptický
Medicína aktívne používa vo svojom arzenáli rôzne jedy. Etanol – vrátane. Baktérie totiž v etylalkohole dokonale zomierajú. Preto sa pred odberom krvi na analýzu koža v mieste budúcej punkcie utrie vatovým tampónom namočeným v alkohole.
Baktérie na koži odumierajú, alkohol sa vyparí – a je to tu, sterilný prst či lakeť je pripravený na odber krvi. Alkohol ešte niekedy používajú chirurgovia na ruky pred operáciou, najmä v teréne.
To znamenáže zakaždým, keď si objednáte koktail, dostanete niečo, čo funguje ako zmes kreozotu a kyseliny karbolovej.
Kedy by ste mali piť?
Existuje jeden prípad, keď potrebujete piť etanol zo zdravotných dôvodov. Ak človek pije metylalkohol, je v tele vystavený dvom enzýmom – alkoholdehydrogenáze a aldehyddehydrogenáze. V dôsledku toho vzniká jedovatý formaldehyd a kyselina mravčia, ktoré zabíjajú ľudí. V tomto prípade je etanol jediným protijedom.
Viaže sa na tieto enzýmy lepšie ako metylalkohol a metylalkohol opúšťa telo bez toho, aby mu spôsobil veľkú škodu. Zoči-voči otrave sú negatívne účinky etanolu menej nebezpečné ako takmer zaručená smrť z metylalkoholu.
To znamenáže etylalkohol pôsobí ako núdzový záchranný prostriedok a nie ako zvyčajne konzumovaný produkt.
Veci na zapamätanie
Etanol je teda pre ľudstvo veľmi potrebná a užitočná látka. Môžu po nej jazdiť autá, pomáha lekárom a chemikom robiť náš život lepším a bezpečnejším. Len to nepite.
Etylalkohol alebo vínny alkohol je rozšíreným predstaviteľom alkoholov. Je známych veľa látok, ktoré obsahujú kyslík spolu s uhlíkom a vodíkom. Spomedzi zlúčenín obsahujúcich kyslík ma zaujíma predovšetkým trieda alkoholov.
Etanol
Fyzikálne vlastnosti alkoholu . Etylalkohol C 2 H 6 O je bezfarebná kvapalina zvláštneho zápachu, ľahšia ako voda (špecifická hmotnosť 0,8), vrie pri teplote 78 °.3 a dobre rozpúšťa mnohé anorganické a organické látky. Rektifikovaný alkohol obsahuje 96% etylalkoholu a 4% vody.
Štruktúra molekuly alkoholu .Podľa valencie prvkov vzorec C2H6O zodpovedá dvom štruktúram:
Aby sme vyriešili otázku, ktorý zo vzorcov vlastne zodpovedá alkoholu, obráťme sa na skúsenosť.
Vložte kúsok sodíka do skúmavky s alkoholom. Okamžite sa spustí reakcia sprevádzaná uvoľňovaním plynu. Nie je ťažké určiť, že tento plyn je vodík.
Teraz pripravme experiment, aby sme mohli určiť, koľko atómov vodíka sa uvoľní počas reakcie z každej molekuly alkoholu. Na tento účel pridajte určité množstvo alkoholu, napríklad 0,1 gramu molekuly (4,6 gramu), po kvapkách z lievika do banky s malými kúskami sodíka (obr. 1). Vodík uvoľnený z alkoholu vytlačí vodu z dvojhrdlovej banky do odmerného valca. Objem vytlačenej vody vo valci zodpovedá objemu uvoľneného vodíka.
Obr.1. Kvantitatívne skúsenosti s výrobou vodíka z etylalkoholu.
Pretože sa na experiment použilo 0,1 gramu molekuly alkoholu, je možné získať asi 1,12 vodíka (v podmienkach normálnych podmienok) litrov To znamená, že sodík vytesňuje 11,2 z gram molekuly alkoholu litrov, t.j. pol gramu molekuly, inými slovami 1 gram atóm vodíka. V dôsledku toho sodík vytesňuje iba jeden atóm vodíka z každej molekuly alkoholu.
Je zrejmé, že v molekule alkoholu je tento atóm vodíka v špeciálnej pozícii v porovnaní s ostatnými piatimi atómami vodíka. Vzorec (1) túto skutočnosť nevysvetľuje. Podľa nej sú všetky atómy vodíka rovnako viazané na atómy uhlíka a ako vieme, nie sú vytesňované kovovým sodíkom (sodík je uložený v zmesi uhľovodíkov – v petroleji). Naopak, vzorec (2) odráža prítomnosť jedného atómu umiestneného v špeciálnej polohe: je spojený s uhlíkom cez atóm kyslíka. Môžeme dospieť k záveru, že je to tento atóm vodíka, ktorý je menej pevne viazaný na atóm kyslíka; ukazuje sa, že je mobilnejší a je nahradený sodíkom. Preto je štruktúrny vzorec etylalkoholu:
Napriek väčšej pohyblivosti atómu vodíka hydroxylovej skupiny v porovnaní s inými atómami vodíka nie je etylalkohol elektrolyt a vo vodnom roztoku sa nedisociuje na ióny.
Aby sa zdôraznilo, že molekula alkoholu obsahuje hydroxylovú skupinu - OH, spojenú s uhľovodíkovým radikálom, molekulový vzorec etylalkoholu je napísaný takto:
Chemické vlastnosti alkoholu . Vyššie sme videli, že etylalkohol reaguje so sodíkom. Keď poznáme štruktúru alkoholu, môžeme túto reakciu vyjadriť rovnicou:
Produkt nahradenia vodíka v alkohole sodíkom sa nazýva etoxid sodný. Môže sa izolovať po reakcii (odparením prebytočného alkoholu) ako tuhá látka.
Keď sa alkohol zapáli na vzduchu, horí modrastým, sotva viditeľným plameňom, pričom uvoľňuje veľa tepla:
Ak zahrejete etylalkohol s kyselinou halogenovodíkovou, napríklad s HBr, v banke s chladničkou (alebo zmesou NaBr a H 2 SO 4, ktorá pri reakcii poskytuje bromovodík), oddestiluje sa olejovitá kvapalina - etylbromid C2H5Br:
Táto reakcia potvrdzuje prítomnosť hydroxylovej skupiny v molekule alkoholu.
Pri zahrievaní s koncentrovanou kyselinou sírovou ako katalyzátorom sa alkohol ľahko dehydratuje, to znamená, že oddeľuje vodu (predpona „de“ označuje oddelenie niečoho):
Táto reakcia sa používa na výrobu etylénu v laboratóriu. Keď sa alkohol zohreje slabšie s kyselinou sírovou (nie viac ako 140°), každá molekula vody sa odštiepi od dvoch molekúl alkoholu, čo vedie k vytvoreniu dietyléteru - prchavej, horľavej kvapaliny:
Dietyléter (niekedy nazývaný éter sírový) sa používa ako rozpúšťadlo (čistenie tkanív) a v medicíne na anestéziu. Patrí do triedy étery - organické látky, ktorých molekuly pozostávajú z dvoch uhľovodíkových radikálov spojených cez atóm kyslíka: R - O - R1
Použitie etylalkoholu . Etylalkohol má veľký praktický význam. Na výrobu syntetického kaučuku metódou akademika S.V. Lebedeva sa spotrebuje veľa etylalkoholu. Prechodom pár etylalkoholu cez špeciálny katalyzátor sa získa divinyl:
ktorý potom môže polymerizovať na gumu.
Z alkoholu sa vyrábajú farbivá, dietyléter, rôzne „ovocné esencie“ a množstvo ďalších organických látok. Alkohol ako rozpúšťadlo sa používa na výrobu parfumov a mnohých liekov. Rozpúšťaním živíc v alkohole sa pripravujú rôzne laky. Vysoká výhrevnosť alkoholu určuje jeho použitie ako paliva (motorové palivo = etanol).
Získanie etylalkoholu . Svetová produkcia alkoholu sa meria v miliónoch ton ročne.
Bežným spôsobom výroby alkoholu je fermentácia cukrových látok v prítomnosti kvasiniek. Tieto nižšie rastlinné organizmy (huby) produkujú špeciálne látky – enzýmy, ktoré slúžia ako biologické katalyzátory fermentačnej reakcie.
Semená obilnín alebo zemiakové hľuzy bohaté na škrob sa používajú ako východiskové suroviny pri výrobe alkoholu. Škrob sa najskôr premení na cukor pomocou sladu obsahujúceho enzým diastázu, ktorý sa následne fermentuje na alkohol.
Vedci tvrdo pracovali na tom, aby potravinové suroviny na výrobu alkoholu nahradili lacnejšími nepotravinovými surovinami. Tieto vyhľadávania boli korunované úspechom.
V poslednej dobe kvôli tomu, že pri krakovaní oleja vzniká veľa etylénu, ocele
Reakciou hydratácie etylénu (v prítomnosti kyseliny sírovej) sa zaoberali A. M. Butlerov a V. Goryainov (1873), ktorí predpovedali aj jeho priemyselný význam. Spôsob priamej hydratácie etylénu jeho prechodom v zmesi s vodnou parou cez tuhé katalyzátory bol tiež vyvinutý a zavedený do priemyslu. Výroba alkoholu z etylénu je veľmi ekonomická, pretože etylén je súčasťou krakovacích plynov ropy a iných priemyselných plynov, a preto je široko dostupnou surovinou.
Ďalší spôsob je založený na použití acetylénu ako východiskového produktu. Acetylén podlieha hydratácii podľa Kucherovovej reakcie a výsledný acetaldehyd sa katalyticky redukuje vodíkom v prítomnosti niklu na etylalkohol. Celý proces hydratácie acetylénu nasledovaný redukciou vodíkom na niklovom katalyzátore na etylalkohol môže byť znázornený diagramom.
Homológna séria alkoholov
Okrem etylalkoholu sú známe aj iné alkoholy, ktoré sú mu podobné štruktúrou a vlastnosťami. Všetky z nich možno považovať za deriváty zodpovedajúcich nasýtených uhľovodíkov, v molekulách ktorých je jeden atóm vodíka nahradený hydroxylovou skupinou:
Tabuľka
|
Uhľovodíky |
Alkoholy |
Teplota varu alkoholov v °C |
| Metán CH 4 | Metyl CH30H | 64,7 |
| Etán C2H6 | Etyl C2H5OH alebo CH3-CH2-OH | 78,3 |
| Propán C3H8 | Propyl C4H7OH alebo CH3-CH2-CH2-OH | 97,8 |
| Bután C4H10 | Butyl C4H9OH alebo CH3-CH2-CH2-OH | 117 |
Tieto alkoholy, ktoré sú podobné v chemických vlastnostiach a líšia sa od seba v zložení molekúl skupinou atómov CH2, tvoria tieto alkoholy homologickú sériu. Porovnaním fyzikálnych vlastností alkoholov v tomto rade, ako aj v rade uhľovodíkov sledujeme prechod kvantitatívnych zmien na zmeny kvalitatívne. Všeobecný vzorec alkoholov v tejto sérii je R - OH (kde R je uhľovodíkový radikál).
Známe sú alkoholy, ktorých molekuly obsahujú niekoľko hydroxylových skupín, napr.
Skupiny atómov, ktoré určujú charakteristické chemické vlastnosti zlúčenín, teda ich chemickú funkciu, sa nazývajú funkčné skupiny.
Alkoholy sú organické látky, ktorých molekuly obsahujú jednu alebo viac funkčných hydroxylových skupín spojených s uhľovodíkovým radikálom .
Alkoholy sa svojim zložením líšia od im zodpovedajúcich uhľovodíkov počtom atómov uhlíka prítomnosťou kyslíka (napríklad C2H6 a C2H60 alebo C2H5OH). Preto možno alkoholy považovať za produkty čiastočnej oxidácie uhľovodíkov.
Genetický vzťah medzi uhľovodíkmi a alkoholmi
Je dosť ťažké priamo oxidovať uhľovodíky na alkohol. V praxi je to jednoduchšie urobiť pomocou halogénového derivátu uhľovodíka. Napríklad, ak chcete získať etylalkohol vychádzajúci z etánu C2H6, môžete najskôr získať etylbromid reakciou:
a potom premeniť etylbromid na alkohol zahrievaním s vodou v prítomnosti zásady:
V tomto prípade je potrebná zásada na neutralizáciu vzniknutého bromovodíka a vylúčenie možnosti jeho reakcie s alkoholom, t.j. posuňte túto reverzibilnú reakciu doprava.
Podobným spôsobom je možné získať metylalkohol podľa nasledujúcej schémy:
Uhľovodíky, ich halogénderiváty a alkoholy sú teda vo vzájomnom genetickom spojení (vzťah podľa pôvodu).
13.12.2017 Doktorka Evgenia Aleksandrovna Miroshnikova 0
Etanol: vlastnosti a aplikácie
Etanol je látka s charakteristickým zápachom a chuťou. Prvýkrát bol získaný ako výsledok fermentačnej reakcie. Na tento účel sa použili rôzne produkty: obilniny, zelenina, bobule. Potom ľudia zvládli destilačné procesy a spôsoby, ako získať koncentrovanejší alkoholový roztok. Etanol (podobne ako jeho analógy) sa stal rozšíreným vďaka svojmu komplexu vlastností. Aby ste sa vyhli nebezpečným účinkom na telo, mali by ste poznať vlastnosti látky a špecifiká jej použitia.
Etanol (nazývaný aj vínny alkohol) je jednosýtny alkohol, to znamená, že obsahuje iba jeden atóm. Latinský názov - Aethanolum. Vzorec - C2H5OH. Tento alkohol sa používa v rôznych priemyselných odvetviach: priemysel, kozmetológia, stomatológia, farmácia.
Etanol sa stal základom pre výrobu rôznych alkoholických nápojov. To bolo možné vďaka schopnosti jeho molekuly potláčať centrálny nervový systém. Podľa regulačných dokumentov má rektifikovaný etylalkohol GOST 5962-2013. Malo by sa odlíšiť od technickej verzie kvapaliny, ktorá sa používa predovšetkým na priemyselné účely. Výroba a skladovanie alkoholických nápojov prebieha pod kontrolou vládnych agentúr.
Výhody a poškodenie látky
Etylalkohol, ak sa konzumuje v prísne obmedzených dávkach, je pre telo prospešný. Môžete si ho kúpiť v lekárni iba na lekársky predpis. Cena sa pohybuje v závislosti od objemu nádoby. Výhody etanolu sa prejavujú v:
- normalizácia fungovania tráviaceho traktu;
- prevencia ochorení myokardu;
- normalizácia krvného obehu;
- zriedenie krvi;
- zníženie bolestivého syndrómu.
V dôsledku pravidelného užívania látky dochádza v tele k hladovaniu kyslíkom. V dôsledku rýchlej smrti mozgových buniek sa pamäť zhoršuje a citlivosť na bolesť klesá. Negatívny vplyv na vnútorné orgány sa prejavuje vo vývoji rôznych sprievodných ochorení. Nadmerná konzumácia alkoholu môže viesť k ťažkej otrave a kóme.
Alkoholizmus je charakterizovaný rozvojom fyzickej aj psychickej závislosti. Pri absencii liečby a ukončení užívania látok s obsahom alkoholu dochádza k degradácii osobnosti a k narušeniu plnohodnotných sociálnych väzieb.
Vlastnosti
Etanol je prirodzený metabolit. To spočíva v jeho schopnosti syntetizovať sa v ľudskom tele.
Skupinu vlastností vínneho alkoholu možno rozdeliť do troch kategórií:
- fyzické;
- chemický;
- nebezpečenstvo požiaru.
Vzorec etanolu Prvá kategória obsahuje popis vzhľadu a ďalších fyzikálnych parametrov. Za normálnych podmienok je etanol prchavý a od ostatných látok sa líši jedinečnou arómou a štipľavou chuťou. Hmotnosť jedného litra tekutiny je 790 gramov.
Dobre rozpúšťa rôzne organické látky. Teplota varu je 78,39 °C. Etanol má nižšiu hustotu (meranú hustomerom) ako voda, vďaka čomu je ľahší.
Etylalkohol je horľavý a môže sa rýchlo vznietiť. Pri horení má plameň modrú farbu. Vďaka tejto chemickej vlastnosti možno etanol ľahko odlíšiť od metylalkoholu, ktorý je pre človeka jedovatý. Ten má pri zapálení zelený plameň.
Ak chcete identifikovať vodku vyrobenú s metanolom doma, musíte zahriať medený drôt a ponoriť ho do vodky (stačí jedna lyžica). Vôňa hnilých jabĺk je znakom etylalkoholu, vôňa formaldehydu naznačuje prítomnosť metanolu.
Etanol predstavuje nebezpečenstvo požiaru, pretože jeho teplota vznietenia je iba 18 °C. Preto by sa pri kontakte s látkou malo zabrániť jej zahrievaniu.
Keď sa etanol zneužíva, má škodlivé účinky na telo. Je to spôsobené mechanizmami, ktoré sa spúšťajú príjmom akéhokoľvek alkoholu. Zmes vody a alkoholu vyvoláva uvoľňovanie hormónu endorfínu.
To prispieva k sedatívno-hypnotickému účinku, to znamená k potlačeniu vedomia. Ten sa prejavuje v prevahe inhibičných procesov, čo sa prejavuje takými príznakmi, ako je znížená reakcia, inhibícia pohybov a reči. Predávkovanie etanolom je na začiatku charakterizované objavením sa excitácie, ktorá je potom nahradená inhibičnými procesmi.
Krátky príbeh
Etanol sa používa už od neolitu. Dôkazom toho sú stopy alkoholických nápojov nájdené v Číne na keramike starej asi 9000 rokov. Etanol bol prvýkrát vyrobený v 12. storočí v Salerne. Bola to zmes vody a alkoholu.
Čistý produkt získal v roku 1796 Johann Tobias Lowitz. Vedec použil na filtráciu aktívne uhlie. Dlhé roky bol tento spôsob výroby alkoholu jediný.
Následne Nicolò-Theodore de Saussure vypočítal vzorec etanolu. Antoine Lavoisier opísal látku ako uhlíkovú zlúčeninu. 19. a 20. storočie je charakterizované ako obdobie starostlivého štúdia etanolu, kedy boli podrobne opísané jeho vlastnosti. Vďaka tomu sa stal široko používaný v rôznych odvetviach ľudského života.
Aké sú nebezpečenstvá etanolu?
Etanol je jednou z tých látok, ku ktorým môže viesť neznalosť vlastností negatívne dôsledky. Preto by ste sa pred jeho použitím mali oboznámiť s nebezpečenstvom vínneho alkoholu.
Je možné piť?
Použitie alkoholu v alkoholických nápojoch je prípustné pod jednou podmienkou: piť zriedkavo a v malých dávkach. Keď dôjde k zneužívaniu, vzniká fyzická a psychická závislosť, teda alkoholizmus.
Nekontrolované používanie nápojov obsahujúcich alkohol (keď je koncentrácia etanolu 12 gramov na 1 kilogram telesnej hmotnosti) spôsobuje ťažkú intoxikáciu tela, ktorá v neprítomnosti včas zdravotná starostlivosť môže spôsobiť smrť.
Nemôžete piť etanol v jeho čistej forme.
Aké choroby spôsobuje?
Pri konzumácii etanolu predstavujú produkty jeho rozkladu v organizme veľké nebezpečenstvo. Jedným z nich je acetaldehyd, ktorý patrí medzi toxické a mutagénne látky. Karcinogénne vlastnosti spôsobujú vývoj onkologických patológií.
Nadmerná konzumácia etylalkoholu je nebezpečná:
- zhoršenie pamäti;
- smrť mozgových buniek;
- narušenie fungovania tráviaceho traktu (gastritída, dvanástnikový vred);
- vývoj ochorení pečene (cirhóza), obličiek;
- narušenie fungovania myokardu a krvných ciev (mŕtvica, srdcový infarkt);
- osobná degradácia;
- nezvratné procesy v centrálnom nervovom systéme.
Aplikácia
Široká škála vlastností etanolu zabezpečila jeho využitie v rôznych smeroch. Najpopulárnejšie z nich sú nasledujúce:
- Ako palivo pre autá. Používanie etylalkoholu ako motorového paliva sa spája s menom Henryho Forda. V roku 1880 vytvoril prvé auto, ktoré poháňalo etanol. Potom sa látka začala používať na prevádzku raketových motorov a rôznych vykurovacích zariadení.
- Chemický priemysel. Etanol sa používa na výrobu iných látok, napríklad etylénu. Ako vynikajúce rozpúšťadlo sa etylalkohol používa pri výrobe lakov, farieb a chemikálií pre domácnosť.
- Farmakologický priemysel. Etanol sa v tejto oblasti používa rôznymi spôsobmi. Dezinfekčné vlastnosti lekárskeho liehu umožňujú jeho použitie na ošetrenie operačného poľa a rúk chirurga. Používa sa na zmiernenie prejavov horúčky, ako základ obkladov a tinktúr. Etanol je protijed, ktorý pomáha pri otravách metanolom a etylénglykolom. Našiel uplatnenie ako odpeňovacie činidlo pri podávaní kyslíka alebo mechanickej ventilácii.
- Kozmetický priemysel. Výrobcovia kozmetiky a parfumov zaraďujú etanol do rôznych kolínskych vôd, toaletných vôd, aerosólov, šampónov a iných produktov starostlivosti o pleť a telo.
- Potravinársky priemysel. Etylalkohol sa používa ako hlavná zložka alkoholických nápojov. Nachádza sa vo výrobkoch, ktoré boli získané fermentačnými procesmi. Používa sa ako rozpúšťadlo rôznych dochucovadiel a konzervačná látka pri výrobe chleba, buchiet a cukroviniek. Etylalkohol je potravinárska prídavná látka E1510.
- Iné smery. Pri práci s biologickými prípravkami sa používa vínny lieh.
Interakcia s inými látkami
Podľa návodu na použitie môže etanol, ak sa používa súčasne, zvýšiť účinok liekov, ktoré tlmia centrálny nervový systém, obehové procesy a dýchacie centrum.
Interakcie s niektorými látkami sú uvedené v tabuľke.
Etanol, v závislosti od jeho použitia, môže byť buď prospešný alebo škodlivý. Pri pravidelnej konzumácii alkoholu s obsahom etylalkoholu vzniká závislosť. Preto by sa používanie silných nápojov ako antidepresív nemalo stať zvykom.
sacharidy Pivo sa konzumovalo už v starovekom Babylone a výroba vína je známa už od piateho tisícročia pred Kristom. e) Možná výroba voľného etanolu destiláciou bola prvýkrát zdokumentovaná arabskými alchymistmi okolo 10. storočia [ ].V závislosti od obsahu vody, spôsobu výroby a zamýšľaného použitia existuje veľa rôznych etanolových produktov. Najviac spotrebovanou zmesou bolo 95,6 hm. % etanolu a 4,4 hmotn. % vody, tento obsah etylalkoholu je maximálny možný pri konvenčnej frakčnej destilácii, pretože tento pomer tvorí azeotropickú zmes s bodom varu 78,15 C.
Okrem potravinárskych výrobkov sa etylalkohol vo veľkých množstvách spotrebuje ako palivo, rozpúšťadlo a ako surovina v rôznych priemyselných procesoch. Na priemyselné účely sa etylalkohol často vyrába z ropy a plynu katalytickou hydratáciou etylénu.
1. Fyzikálne vlastnosti a štruktúra
Etylalkohol je bezfarebná kvapalina so slabým „alkoholickým“ zápachom. Jeho hustota je 0,789 g/cm3.Teplota varu je 78,3 C. Môže sa miešať s vodou v akomkoľvek pomere. Etylalkohol je dobrým rozpúšťadlom pre mnohé organické aj anorganické látky.
Molekulový vzorec etylalkoholu je C2H60 alebo C2H5-OH. Štrukturálny vzorec:
2. Priemyselné metódy ťažby
V priemyselnom meradle sa etylalkohol vyrába tromi spôsobmi: alkoholovou fermentáciou cukrových látok, hydrolýzou celulózy a synteticky.
2.1. Fermentácia cukrových látok
Spôsob kvasenia cukrových látok je najstarší. Východiskovým materiálom pre túto metódu sú prírodné produkty bohaté na škrob: zemiaky, zrná pšenice, raže, kukurice atď., Ako aj celulóza.
Aby sa škrob premenil na cukornaté látky, najprv sa podrobí hydrolýze. Za týmto účelom sa zemiaková kaša alebo múka zavaria horúcou vodou, aby sa urýchlilo napučiavanie škrobu, a potom sa pridá slad, t.j. naklíčené zrná jačmeňa rozomleté s vodou. Slad obsahuje špeciálny enzým (organická látka, ktorá hrá úlohu katalyzátora), pod vplyvom ktorého sa škrob čistí (hydrolyzuje), t.j. premieňať ju na glukózu. Tento proces je zhrnutý do nasledujúcej rovnice:
- nC6H1005 + nH20 = nC6H1206
Po dokončení procesu hydrolýzy sa do zmesi pridajú kvasinky, pod vplyvom ktorých glukóza prechádza fermentáciou, to znamená, že sa mení na alkohol a oxid uhličitý:
- C6H1206 = 2C2H5-OH + 2C02
Na konci fermentácie sa kvapalina oddestiluje a získa sa surový alkohol obsahujúci asi 90 % etylalkoholu a rôzne vedľajšie produkty - propylalkohol C 3 H 7-OH, izobutylalkohol C 4 H 9-OH a izoamylalkohol C 5 H 11-OH (tzv. fuselové oleje), ktoré dávajú surovine nepríjemný zápach a robia ju jedovatou.
Surový lieh sa rektifikuje (prečistí) destiláciou na špeciálnych destilačných kolónach a získa sa rektifikovaný lieh (prečistený), ktorý obsahuje 96 % etylalkoholu a 4 % vody. V tomto pomere tvorí alkohol a voda neoddeliteľne vriacu zmes (azeotrop). Preto sa 100% alkohol dá získať destiláciou. Bezvodý, alebo takzvaný absolútny alkohol sa získava len na špeciálne účely úpravou alkoholu bezvodým síranom meďnatým CuSO 4, ktorý absorbuje zvyšnú vodu a mení sa na síran meďnatý CuSO 4 5H 2 O, ktorý sa potom oddelí. V súčasnosti sa používajú modernejšie metódy. Najjednoduchšie je sušenie nad aktivovanými molekulovými sitami (3 alebo 4 Anstrom). Najlepšia je najprv úprava kovovým sodíkom (reaguje s ním hlavne voda za vzniku NaOH a vodíka), potom rektifikácia. Nakoniec uložený cez molekulové sitá.
2.2. Hydrolýza celulózy
Zemiaky a obilie, na ktorých spracovaní je založená výroba etylalkoholu pomocou predchádzajúcej metódy, sú pomerne cenné potravinové výrobky. Preto sa ich snažia nahradiť nepotravinovými surovinami. V tomto ohľade sa teraz široko používa spôsob výroby alkoholu z celulózy, ktorý sa svojím chemickým zložením blíži škrobu.
Táto metóda je založená na schopnosti celulózy (vlákna) pod vplyvom kyselín hydrolýzou vytvárať glukózu, ktorá je následne pomocou kvasníc fermentovaná na alkohol. Na tento účel sa drevný odpad (piliny, hobliny) zahrieva v autoklávoch s 0,3-0,5% kyselinou sírovou pod tlakom 7-10 atm. Celulóza, podobne ako škrob, hydrolyzuje:
- (C6H1005) n + nH20 = nC6H1206
Na konci procesu sa kyselina neutralizuje kriedou:
- H2S04 + CaC03 = CaS04 ↓ + CO2
Mierne rozpustný síran vápenatý sa odfiltruje a roztok sa fermentuje pridaním kvasiniek. Potom sa roztok pošle do destilačných kolón, aby sa oddestiloval alkohol.
Etylalkohol získaný týmto spôsobom sa nazýva hydrolytický. Používa sa len na technické účely, pretože obsahuje množstvo škodlivých nečistôt, najmä metylalkohol, acetón atď.
Z jednej tony dreva možno získať až 200 dm 3 liehu. To znamená, že 1 tona dreva môže nahradiť 1 tonu zemiakov alebo 300 kg obilia.
2.3. Extrakcia syntetického alkoholu
Táto metóda je založená na schopnosti etylénu za určitých podmienok podstúpiť hydratačnú reakciu, t.j. pridanie vody za vzniku etylalkoholu. Proces sa uskutočňuje v špeciálnej kontaktnej aparatúre pri tlaku viac ako 50 atm a teplote 280-300 C v prítomnosti kyseliny fosforečnej ako katalyzátora.
3. Laboratórne metódy výroby etanolu
Existuje tiež niekoľko laboratórnych metód na výrobu etanolu.
3.1. Hydrolýza halogénovaných uhľovodíkov
Etanol vzniká hydrolýzou halogénovaného etánu. Pretože reakcia môže prebiehať oboma smermi, uskutočňuje sa v prítomnosti alkálií alebo uhličitanov, aby sa rovnováha posunula doprava.
3.2. Etylénová hydratácia
Reakcia sa uskutočňuje podobne ako pri priemyselnom spôsobe výroby syntetického etanolu.
3.3. Redukcia karbonylových zlúčenín
Redukcia karbonylovej skupiny na hydroxylovú skupinu je pomerne bežnou laboratórnou metódou získania
Etylalkohol („etanol“ podľa medzinárodnej chemickej klasifikácie) je široko používaný v medicíne ako dezinfekčný prostriedok a tiež v niektorých oblastiach priemyslu ako rozpúšťadlo, palivo a nemrznúca zložka. Okrem toho je etanol hlavnou aktívnou zložkou alkoholických nápojov.
Prečo štruktúrny vzorec etanolu nie je dostatočne presný?
Vzorec akejkoľvek chemickej látky musí obsahovať informácie o tom, ktoré atómy sú v nej obsiahnuté. Etylalkohol sa skladá z troch prvkov: uhlíka (C), vodíka (H) a kyslíka (O). Okrem toho každá molekula etanolu obsahuje 2 atómy uhlíka, 6 atómov vodíka a 1 atóm kyslíka. Empirická (najjednoduchšia) chemická zlúčenina je teda: C2H6O. Zdalo by sa, že je to celkom dosť.
Použitie iba jedného empirického vzorca však povedie k chybe. Faktom je, že presne ten istý vzorec je C2H6O pre inú látku - dimetyléter, ktorý je za normálnych podmienok v plynnom stave a nie v kvapaline ako etanol. A samozrejme, chemické vlastnosti tejto látky sa tiež líšia od vlastností etylalkoholu.
Preto nie je možné použiť iba jeden empirický vzorec na opis etylalkoholu.
Aký je štruktúrny vzorec etanolu
V takýchto prípadoch prichádzajú na pomoc presnejšie štruktúrne vzorce, ktoré obsahujú informácie nielen o počte a type atómov prvkov v molekule, ale aj o ich umiestnení a vzájomných súvislostiach. Štruktúrny vzorec etanolu je: C2H5OH alebo ešte presnejšie - CH3-CH2-OH. Tento vzorec naznačuje, že molekula etanolu pozostáva z dvoch hlavných častí: etylového radikálu C2H5 a hydroxylového radikálu (nazývaného hydroxylová skupina) OH.
Pomocou štruktúrneho vzorca je možné vyvodiť záver o chemických vlastnostiach látky v dôsledku prítomnosti veľmi aktívneho hydroxylu v jeho zložení, ku ktorému je elektrónová hustota molekuly posunutá v dôsledku atómu kyslíka, čo je druhá najčastejšia elektronegatívny prvok (po fluóre).
Pre porovnanie, štruktúrny vzorec uvedeného dimetyléteru je CH3-0-CH3. To znamená, že ide o symetrickú molekulu.
Vzorec C2H5OH je veľmi jednoduchý a zvyčajne je veľmi ľahko zapamätateľný; znie ako „Tse dva popol päť popol“.
