Формула этилового спирта, свойства, риски и использование

этиловый спирт, Этанол или спирт - это органическое химическое соединение класса спиртов, содержащееся в алкогольных напитках, которое производится дрожжами или нефтехимическими процессами. Это бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость, которая, помимо того, что она является психоактивным веществом, является дезинфицирующим и антисептическим средством, источником чистого топлива для горения, в промышленности или в качестве химического растворителя..

Химическая формула этилового спирта C₂H₅OH и его расширенная формула является CH₃СН₂ОН. Он также записан как EtOH, а название IUPAC - этанол. Поэтому его химическими компонентами являются углерод, гидрогенный и кислород. Молекула образована цепью из двух атомов углерода (этан), в которой Н замещен гидроксильной группой (-ОН). Его химическая структура представлена ​​на рисунке 1.

Это второй самый простой алкоголь. Все атомы углерода и кислорода имеют sp3, что обеспечивает свободное вращение границ молекул. (Формула этилового спирта, S.F.).

Этанол можно найти в природе широко, потому что он является частью метаболического процесса дрожжей как Saccharomyces cerevisiae, Это также присутствует в зрелых фруктах. Это также произведено некоторыми растениями через анеробиоз. Он также был найден в космосе.

Этанол может быть получен дрожжами с использованием сбраживания сахаров, содержащихся в таких зернах, как кукуруза, сорго и ячмень, а также в кожуре картофеля, риса, сахарного тростника, сахарной свеклы и дворовых добавок; или органическим синтезом.

Органический синтез осуществляют путем гидратации этилена, полученного в нефтехимической промышленности, и с использованием серной или фосфорной кислоты в качестве катализатора при 250-300 ° С:

СН₂= CH₂ + H₂O → CH₃СН₂Огайо

индекс

• 1 Производство этилового спирта
• 2 Физические и химические свойства
• 3 Реактивность и опасности
  • 3.1 Глаза
  • 3.2 Кожа
  • 3.3 Вдыхание
  • 3.4 Проглатывание
• 4 использования
  • 4.1 Медицина
  • 4.2 Для отдыха
  • 4.3 Топливо
  • 4.4 Другое использование
• 5 Биохимия
• 6 Важность гидроксильной группы в спиртах
• 7 ссылок

Производство этилового спирта

Этанол от сбраживания сахаров является основным процессом производства алкогольных напитков и биотоплива. Он используется в основном в таких странах, как Бразилия, где дрожжи используются для биосинтеза сахарного тростника и этанола.

Кукуруза является основным ингредиентом этанола в качестве топлива в Соединенных Штатах. Это связано с его изобилием и низкой ценой. Сахарный тростник и свекла являются наиболее распространенными ингредиентами, используемыми для производства этанола в других частях света..

Поскольку алкоголь создается путем ферментации сахара, сахарные культуры являются наиболее легкими ингредиентами для превращения в алкоголь. Бразилия, второй по величине в мире производитель топливного этанола, производит большую часть своего этанола из сахарного тростника.

Большинство автомобилей в Бразилии способны работать на чистом этаноле или в смеси бензина и этанола.

Физико-химические свойства

Этанол представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом (Royal Society of Chemistry, 2015).

Молярная масса этилового спирта составляет 46,06 г / моль. Его температура плавления и кипения составляет -114 ° C и 78 ° C соответственно. Это летучая жидкость с плотностью 0,789 г / мл. Этиловый спирт также является легковоспламеняющимся и образует голубое пламя без дыма..

Смешивается с водой и большинством органических растворителей, таких как уксусная кислота, ацетон, бензол, четыреххлористый углерод, хлороформ и эфир..

Интересным фактом является то, что этанол также смешивается с алифатическими растворителями, такими как пентан и гексан, но его растворимость зависит от температуры (Национальный центр биотехнологической информации, База данных соединений PubChem, CID = 702, 2017).

Этанол является самым известным представителем спиртов. В этой молекуле гидроксильная группа находится в концевом углероде, что приводит к высокой поляризации молекулы.

Следовательно, этанол может образовывать сильные взаимодействия, такие как водородные связи и диполь-дипольное взаимодействие. В воде этанол смешивается, и взаимодействия между двумя жидкостями настолько высоки, что дают смесь, известную как азеотроп, с характеристиками, отличными от двух компонентов.

Ацетилхлорид и бромид бурно реагируют с этанолом или водой. Смеси спиртов с концентрированной серной кислотой и сильной перекисью водорода могут вызвать взрывы. Также смеси этилового спирта с концентрированной перекисью водорода образуют мощные взрывчатые вещества..

Алкильные гипохлориты являются взрывоопасными веществами. Их легко получить путем взаимодействия хлорноватистой кислоты и спиртов в водном растворе или смешанных растворах четыреххлористого углерода..

Хлор плюс спирты также могут образовывать алкильные гипохлориты. Они разлагаются на холоде и взрываются при воздействии солнечного света или тепла. Третичные гипохлориты менее нестабильны, чем вторичные или первичные гипохлориты..

Реакции изоцианата с катализируемыми основанием спиртами следует проводить в инертных растворителях. Такие реакции в отсутствие растворителей часто происходят со взрывным насилием (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Реактивность и опасности

Этиловый спирт классифицируется как стабильное, летучее и легковоспламеняющееся соединение. Он будет легко воспламеняться от жары, искр или пламени. Пары могут образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. Они могут путешествовать к источнику воспламенения и обратно.

Большинство паров тяжелее воздуха. Они будут распространяться по земле и будут собираться в низких или ограниченных областях (канализация, подвалы, резервуары). Существует опасность взрыва пара в помещении, на улице или в канализации. Контейнеры могут взорваться при нагревании.

Этанол токсичен при употреблении в больших количествах или в больших концентрациях. Он действует на центральную нервную систему как депрессант и мочегонное средство. Это также раздражает глаза и нос.

Он легко воспламеняется и бурно реагирует с пероксидами, ацетилхлоридом и ацетилбромидом. При контакте с некоторыми платиновыми катализаторами он может воспламениться.

Симптомы при вдыхании: кашель, головная боль, усталость, сонливость. Это может привести к сухой коже. Если вещество попадет в глаза, оно вызовет покраснение, боль или жжение. При попадании в организм он вызывает жжение, головную боль, спутанность сознания, головокружение и потерю сознания (IPCS, S.F.).

глаза

Если соединение попало в глаза, контактные линзы должны быть проверены и удалены. Глаза следует немедленно промыть большим количеством воды в течение не менее 15 минут холодной водой.

кожа

В случае контакта с кожей пораженный участок следует немедленно промыть большим количеством воды в течение не менее 15 минут при снятии загрязненной одежды и обуви..

Покройте раздраженную кожу смягчающим средством. Стирайте одежду и обувь перед тем, как использовать их снова. Если контакт сильный, промойте дезинфицирующим мылом и покройте кожу, загрязненную антибактериальным кремом.

ингаляция

В случае вдыхания пострадавшего следует перенести в прохладное место. Если вы не дышите, вам дадут искусственное дыхание. Если дыхание затруднено, обеспечьте кислород.

прием пищи

При проглатывании соединения не следует вызывать рвоту, если это не предписано медицинским персоналом. Ослабьте тесную одежду, такую ​​как воротник рубашки, ремень или галстук.

Во всех случаях, медицинская помощь должна быть получена немедленно (паспорт безопасности материала Этиловый спирт 200 Доказательство, 2013).

приложений

медицина

Этанол используется в медицине как антисептик. Этанол убивает организмы, денатурируя их белки и растворяя их липиды, и эффективен против большинства бактерий, грибков и многих вирусов. Однако этанол неэффективен против бактериальных спор.

Этанол можно вводить в качестве противоядия от отравления метанолом и этиленгликолем. Это связано с конкурентным ингибированием фермента, который расщепляет их, называемого алкогольдегидрогеназой..

развлекающий

Как депрессор центральной нервной системы, этанол является одним из наиболее потребляемых психоактивных веществ.

Количество этанола в организме, как правило, определяется количественно содержанием алкоголя в крови, которое принимается здесь как вес этанола на единицу объема крови..

Небольшие дозы этанола, как правило, вызывают эйфорию и расслабление. Люди, которые испытывают эти симптомы, имеют тенденцию быть разговорчивыми и менее подавленными, и могут показать плохое суждение.

В более высоких дозах этанол действует как депрессант центральной нервной системы, производя все более высокие дозы, ослабляя сенсорную и моторную функцию, снижая познавательную способность, одурение, потерю сознания и возможную смерть.

Этанол обычно употребляется в качестве рекреационного наркотика, особенно при общении. Вы также можете увидеть, каковы признаки и симптомы алкоголизма?

топливо

Наибольшее использование этанола в качестве моторного топлива и топливных присадок. Использование этанола может снизить зависимость от выбросов нефти и парниковых газов (EGI).

Использование этанолового топлива в Соединенных Штатах резко возросло - с 1700 миллионов галлонов в 2001 году до 13 900 миллионов в 2015 году (Министерство энергетики США, S.F.).

Е10 и Е15 представляют собой смеси этанола и бензина. Число после «Е» обозначает процентное содержание этанола по объему.

Большая часть бензина, продаваемого в Соединенных Штатах, содержит до 10% этанола, количество зависит от зоны. Все производители автомобилей одобряют смеси до E10 в своих бензиновых автомобилях..

В 1908 году Генри Форд разработал свою модель T, очень старый автомобиль, который работал на смеси бензина и спирта. Форд назвал эту смесь топливом будущего.

В 1919 году этанол был запрещен, поскольку считался алкогольным напитком. Это может быть продано только в смеси с маслом. Этанол снова использовался в качестве топлива после прекращения действия запрета в 1933 году (Управление энергетической информации США, S.F.).

Другое использование

Этанол является важным промышленным ингредиентом. Он широко используется в качестве предшественника других органических соединений, таких как этилгалогениды, этиловые эфиры, диэтиловый эфир, уксусная кислота и этиламины..

Этанол смешивается с водой и является хорошим растворителем для общего применения. Содержится в красках, красителях, маркерах и средствах личной гигиены, таких как полоскания рта, духи и дезодоранты..

Однако полисахариды осаждаются из водного раствора в присутствии спирта, и по этой причине при очистке ДНК и РНК используется осаждение этанолом..

Из-за своей низкой температуры плавления (-114,14 ° C) и низкой токсичности этанол иногда используется в лабораториях (с сухим льдом или другими хладагентами) в качестве охлаждающей ванны для поддержания контейнеров при температуре ниже точки Замерзание воды По той же причине он также используется в качестве активной жидкости в спиртовых термометрах..

биохимия

Окисление этанола в организме производит количество энергии 7 ккал / моль, промежуточное между углеводами и жирными кислотами. Этанол производит пустые калории, что означает, что он не обеспечивает питательными веществами любого типа..

После перорального приема этанол быстро всасывается в кровь из желудка и тонкой кишки и распределяется в общей воде организма..

Поскольку всасывание происходит из тонкой кишки быстрее, чем из желудка, задержки в опорожнении желудка задерживают всасывание этанола. Отсюда и концепция не пить на голодный желудок.

Более 90% поступающего в организм этанола полностью окисляется до ацетальдегида. Остальная часть этанола выводится через пот, мочу и дыхание (дыхание).

Есть три способа, которыми организм усваивает алкоголь. Основной путь пролегает через фермент алкогольдегидрогеназу (АДГ). АДГ находится в цитоплазме клеток. Он обнаруживается в основном в печени, хотя также в желудочно-кишечном тракте, почках, слизистой оболочке носа, яичках и матке..

Этот фермент зависит от окисленного кофермента NAD. Это наиболее важно при окислении этанола, так как он метаболизирует от 80 до 100% принятого этанола в печени. Его функция заключается в окислении спирта до ацетальдегида в соответствии с реакцией:

СН₃СН₂ОН + НАД⁺ → CH₃CHO + NADH + H⁺

Другой способ метаболизировать алкоголь через фермент каталазы, который использует перекись водорода для окисления алкоголя в ацетальдегид следующим образом:

СН₃СН₂ОН + Н₂О₂ → CH₃СНО + 2Н₂О

Этот путь ограничен низкой скоростью образования H₂О₂ которые вырабатываются в клеточных условиях ферментами ксантиноксидаза или NADPH-оксидаза.

Третий способ метаболизировать алкоголь через микросомальную систему окисления этанола (SMOE). Это система выведения токсических веществ из организма, находящихся в печени, состоящая из оксидазных ферментов смешанной функции цитохрома P450.

Окисления модифицируют лекарства и чужеродные соединения (ксенобиотики) путем гидроксилирования, делая их нетоксичными. В конкретном случае этанола реакция такова:

СН₃СН₂ОН + НАДФН + Н⁺ + О₂ → CH₃СНО + НАДП⁺ + 2H₂О

Когда эти три фермента превращают этанол в ацетальдегид, он окисляется до ацетата под действием фермента альдегиддегидрогеназы (ALDH). Этот фермент зависит от окисленного кофермента NAD и реакция:

СН₃CHO + NAD + + H₂O → CH₃COOH + NADH + H⁺

Ацетат активируется коэнзимом А для получения ацетил-КоА. Это входит в цикл Кребса для производства энергии (Национальная медицинская библиотека США, 2012).

Важность гидроксильной группы в спиртах

Гидроксильная группа представляет собой молекулу, состоящую из атома кислорода и атома водорода.

Это приводит к молекуле, похожей на воду с отрицательным чистым зарядом, которая связывается с углеродной цепью.

Эта молекула превращает углеродную цепь в спирт. Кроме того, он обеспечивает определенные общие характеристики получаемой молекулы.

В отличие от алканов, которые являются неполярными молекулами из-за их углеродных и водородных цепей, когда гидроксильная группа прилипает к цепи, она приобретает способность быть растворимой в воде благодаря сходству молекулы ОН с водой.

Однако это свойство варьируется в зависимости от размера молекулы и положения гидроксильной группы в углеродной цепи..

Физико-химические свойства изменяются в зависимости от размера молекулы и распределения гидроксильной группы, но обычно спирты обычно представляют собой жидкость с характерным запахом..

ссылки

1. Денатурированный спирт. (2016). Получено с сайта cameochemicals.noaa.gov.
2. Формула этилового спирта. (S.F.). Восстановлено от softschools.com.
3. (S.F.). ЭТАНОЛ (БЕЗВОДНЫЙ). Восстановлено с inchem.org.
4. Паспорт безопасности материала Этиловый спирт 200 Доказательство. (2013, 21 мая). Восстановлено от sciencelab.com.
5. Национальный центр биотехнологической информации. База данных PubChem Compound; CID = 702. (2017, 18 марта). База данных PubChem Compound; CID = 702. Получено из pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Королевское химическое общество. (2015). этиловый спирт. Получено с chemspider.com
7. С. Кафедра энергетики. (S.F.). этиловый спирт. Восстановлено от fueleconomy.gov.
8. С. Энергоинформационное управление. (S.F.). этиловый спирт. Восстановлено от eia.gov.
9. С. Национальная медицинская библиотека. (2012 г., 20 декабря). HSDB: ЭТАНОЛ. Получено с toxnet.nlm.nih.gov.