Formula, proizvodnja in uporaba pitnega alkohola. Formula etilnega alkohola v kemiji. Kemična uporaba alkohola

16.10.2019

(etilni alkohol, vinski alkohol) je organska spojina, predstavnik številnih monohidričnih alkoholov s sestavo C2H5OH (skrajšana EtOH). V normalnih pogojih je brezbarvna, vnetljiva tekočina. Po nacionalnem standardu Ukrajine DSTU 4221: 2003 etanol je strupena snov z narkotičnim učinkom, po stopnji vpliva na človeško telo pa spada v četrti razred nevarnih snovi. Ima rakotvorne lastnosti.

Etanol je glavna aktivna sestavina alkoholnih pijač, ki jih običajno izdelujejo s fermentiranjem ogljikovih hidratov. Za industrijske potrebe se etilni alkohol pogosto sintetizira iz surovin za nafto in plin s katalitično hidracijo etilena. Poleg proizvodnje živil se etanol v velikih količinah uporablja kot gorivo, topilo, antiseptik in kot surovina za proizvodnjo drugih industrijsko pomembnih snovi.

Zgodovina

Etanol človeštvo uporablja že od antičnih časov. Igral je vlogo sestavnega dela pijač, zdravil, kot pomirjevalo in afrodiziak, prav tako pa je sodeloval pri izvajanju verskih obredov.

V starem Egiptu so ga pridobivali s fermentacijo rastlinskih materialov. Na ta način smo dobili le razredčeno alkoholno raztopino. Da bi povečali koncentracijo, so na Kitajskem izumili metodo destilacije. Kot dokazujejo freske na kitajski keramiki, so bile pijače narejene iz fermentirane mešanice riža, sadja in medu že pred 9.000 leti. Približno v istem času je bil na Bližnjem vzhodu alkohol pridobljen iz grozdja in ječmena, kar dokazujejo zapisi na glineni plošči v Mezopotamiji.

V srednjem veku je etilni alkohol igral vlogo podlage za pripravo številnih zdravil in tinktur. Alkimisti so pri svojih delih že od nekdaj uporabljali etanol in mu dali ime lat. Aqua vitae, t.j. žive vode.

Čisti etanol je prvič dobil leta 1796 rusko-nemški kemik Tovij Yegorovich Lovitz. Po opisu vodilnega znanstvenika tistega časa, Antoinea Laurenta Lavoisierja, so preučevali spojino iz kemijskih elementov ogljik, vodik in kisik. Leta 1808 je švicarski biokemik Nicolas Theodore de Saussure vzpostavil kemijsko formulo za etanol, petdeset let pozneje pa je škotski kemik Archibald Scott Cooper predlagal njegovo strukturo.

Prvo sintetično metodo za proizvodnjo etilena sta leta 1826 razvila neodvisno angleški kemik Henry Hennel in francoski farmacevt Georges-Simon Serulle. In leta 1828 je angleški fizik in kemik Michael Faraday pridobil etanol s katalitično hidracijo etena, stranskega produkta predelave nafte in plina. Ta metoda je bila osnova mnogih metod, ki se še danes uporabljajo pri proizvodnji etanola.

zgradba

Oba atoma ogljika v molekuli etanola, vključno z atomom, ki je vezan na hidroksilno skupino, sta v stanju sp3-hibridizacije. Razdalja C-C je 1.512 angstromov.

Glede na položaj hidroksilne skupine glede na drugi del molekule jih ločimo presneto - (fr. Gauche) in trans oblike.Trans oblika označen s položajem O-H vezi hidroksilne skupine v isti ravnini s C-C vezjo in eno od C-H vezi. IN presneto -oblika vodikovega atoma v hidroksilni skupini je obrnjena na stran. Dipolni trenutek za gauche-oblike je 1,68 D, in za trans oblike - 1,44 D.

Porazdelitev v naravi

Etanol je odpadni produkt nekaterih gliv. Med njimi so glavni rodovi Saccharomyces, Schizosaccharomyces, in Kluyveromyces. Eden najbolj znanih predstavnikov teh razredov je vrsta Saccharomyces cerevisiae, ki ima trivialno ime pivski kvas. Druge pogoste vrste vključujejo Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces anamensis, Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis podobno. Nekatere bakterije tvorijo tudi etanol, npr. Zymomonas mobilis.

Leta 1975 so astronomi poročali o ugotovitvi pomembnih koncentracij etanola v plinsko-prašnem oblaku Strelca B2. Po mnenju znanstvenikov število tam na voljo molekul etanola znatno presega količino alkohola, pridobljenega v celotni zgodovini človeštva. Ugotovljeni etanol je imel trans oblika molekule, leta 1996 pa so jo zabeležili v presneto -oblika.

Možne poti za nastanek etanola v medzvezdnem mediju vključujejo zlasti njegovo sintezo iz metana in metil kationov pod vplivom sevanja:

Druga možna pot je interakcija metil kationov s formaldehidom, ki je pogosta tudi v vesolju:

fizične lastnosti

Etanol je brezbarvna tekočina s šibkim "alkoholnim" vonjem. Je hlapna in vnetljiva. V kakršnem koli razmerju se zmeša z vodo, etrom, acetonom, benzenom. Etilni alkohol je dobro topilo za številne organske in anorganske snovi.

Z vodo tvori azeotropno zmes: 95,6% alkohola in 4,4% vode. Brezvodni etanol je rahlo higroskopen: za dosego stabilnosti lahko absorbira 0,3-0,4% vode.

prejemanje

hidracija etilena

Obstajata dva glavna načina pridobivanja etanola iz etilena. V preteklosti je bila prva metoda posredne hidracije, ki jo je leta 1930 izumil Union Carbide. Druga, razvita v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, je bila zasnovana kot metoda brez kislin (odpravljanje uporabe žveplove kisline).

indirektna hidracija

Proizvodnja etanola iz etilena z uporabo žveplove kisline poteka v treh stopnjah. Prvič, etilen absorbira koncentrirana kislina in tvori etre etil sulfat ali dietil sulfat:

Absorpcija poteka s 95-98% kislinsko raztopino pri temperaturi 80 ° C in tlaku 1,3-1,5 MPa. Ta interakcija je eksotermična, zato je treba stene reaktorja ohladiti. Prisotnost etil sulfatne kisline v raztopini lahko znatno poveča hitrost absorpcije, saj je topnost etilena v etil sulfatu veliko večja kot v čisti kislini.

V drugi fazi nastali reakcijski produkti se podvržejo hidrolizi in razpadejo s tvorbo alkohola in kisline. Vendar se interakcija dveh osnovnih estrov izklopi, kar vodi do nastanka tretjega dietila:

Po obdelavi žveplove kisline z absorbiranim etilnim in dietil sulfatom v zadostni količini vode raztopina pridobi koncentracijo približno 50-60%. Produkti hidrolize se pošljejo v stolpce za ločevanje: razredčena kislina ostane na dnu rezervoarja, zmes alkohol-Eterna pa se na vrhu razplini. Ciljno zmes speremo z vodo ali razredčeno raztopino natrijevega hidroksida in nato očistimo z destilacijo.

Končni korak je obnovitev koncentracije razredčene kisline. Ta faza je ena najdražjih v celotni sintezi. S pomočjo sistema uparjalnikov kisline je mogoče dvigniti koncentracijo kisline do 90%. Povečanje tega kazalnika na potrebnih 98% se izvede z mešanjem z olejem (koncentracija 103%).

Resna težava metode posredne hidracije je tvorba ogljikovih snovi v kislini, ki pomembno vplivajo na njeno koncentracijo. Uporaba koncentrirane kisline povzroča tudi korozijo na opremi, zato so nekateri deli opreme izdelani iz silicija, tantalovih zlitin, svinca itd.

neposredna hidracija

Neposredna hidratacijska sinteza poteka s katalizatorji. Tu obstajata dve obliki interakcije:

plinasti reaktanti so v stiku s trdnim ali tekočim katalizatorjem (postopek plinske faze)
tako tekoči kot plinasti reaktanti pridejo v stik s trdnim ali tekočim katalizatorjem (postopek nizke faze).

Etanol se sintetizira predvsem v postopku plinske faze. Izhodni etilen in voda se preneseta preko ogljikovega katalizatorja, nasičenega s fosforno kislino:

Pri običajnih temperaturah je lahko le majhna količina etanola v plinski fazi, zvišanje temperature pa bo povzročilo znižanje njegove koncentracije. Ravnotežje reakcije je mogoče izravnati z uporabo načela Le Chatelier - Brown s povečanjem tlaka v reakcijski mešanici in zmanjšanjem števila molekul v sistemu. Optimalni pogoji za interakcijo so temperatura 250-300 ° C in tlak 6,1-7,1 MPa.

Reakcijski produkt lahko doživi medmolekulsko dehidracijo, kar vodi do tvorbe dietilnega etra:

Če ogljikohidratna surovina vsebuje primesi acetilena, ga hidriramo do etanala:

Prisotnost etanala je nezaželena, saj iz nje nastane krotonaldehid, ki negativno vpliva na kakovost etanola, tudi v delih na milijon:

fermentacija

Ekstrakcija etanola s fermentacijo (fermentacijo) sladkornih snovi je najstarejša. Za njegovo proizvodnjo se lahko uporablja kateri koli izdelek, ki vsebuje sladkor ali snovi, iz katerih je mogoče dobiti (na primer škrob). Kot izdelki, ki vsebujejo sladkor, se uporabljajo sadni in trsni sladkor, sladkorna pesa, melasa, krompir, pšenično zrnje, rž in koruza pa se uporabljajo kot škrobni izdelki. Uporablja se tudi kot surovina celuloza (iz kmetijskih odpadkov, celuloze in papirne industrije itd.).

Izvlečki iz škroba in sladkorja

Za pretvorbo škroba v sladke snovi ga najprej hidroliziramo. V ta namen se surovine (raztresen krompir ali moka) zakuhajo z vročo vodo, da se pospeši otekanje škroba. Prav tako se surovini doda encim, pod vplivom katerega se goji škrob, se pravi pretvori v glukozo.

Kot encim se uporablja diastaza, ki jo vsebujejo vzklila zrna ali druge amilaze glivičnega izvora.

Druga stopnja, ki je podobna proizvodnji alkohola iz sladkorjev, je v anaerobni fermentaciji, to je pretvorba v alkohol in ogljikov dioksid:

Tu reakcija poteka pod vplivom mikroorganizmov: gliv (kvasovk) ali bakterij.

Med kvasovkami, uporabljenimi v postopku, aktivno mesto zasedajo Saccharomyces cerevisiae (tako imenovani pivski kvas). Pri njihovi uporabi sta pomembni kislost medija in temperatura - vplivajo na rast kvasovk, izkoristek etanola, tvorbo stranskih produktov in bakterijsko onesnaženje. Običajno se takšna fermentacija v industrijski proizvodnji izvaja pri pH 4-6. Pri pH, ki je nižji od 5, je rast bakterij v mediju močno zatirana; za rast kvasovk Saccharomyces cerevisiae kislost je treba vzdrževati v območju 2,4-8,6 z optimalno vrednostjo 4,5, proces fermentacije pa ima visoko intenzivnost v območju 3,5-6.

Večina kvasovk, ki se uporabljajo pri proizvodnji etanola, ima optimalno temperaturo za rast približno 39-40 ° C, največjo vrednost pa opazimo v mislih Kluyveromyces marxianus - 49 ° C. Ker je postopek fermentacije eksotermičen (iz 1 g absorbirane glukoze se sprosti 586 J toplote), uporaba kvasa z najvišjo optimalno rastno temperaturo prihrani denar pri hlajenju reakcijskega sistema. Pomembna točka je dobava majhnih količin kisika za sintezo nenasičenih maščobnih kislin in ergosterola s kvasovkami, ki prispevajo k njihovi rasti in dobri prepustnosti celic. Če kisika ne bo, bo pomanjkanje kislin in sterola po nekaj generacijah privedlo do sprememb v fiziologiji kvasa.

Bakterije se uporabljajo tudi pri sintezi etanola, zlasti običajne vrste Zymomonas mobilis, ki imajo visoko stopnjo rasti, visok donos končnega izdelka in niso odvisni od oskrbe s kisikom.

Ekstrakcija iz celuloze

Tako celuloza kot škrob sta polisaharidi, polimeri ogljikovih hidratov, vendar je sinteza etanola iz celuloze veliko težja zaradi majhne nagnjenosti k hidrolizi. Njegova struktura je bolj kristalna, kar otežuje pretrganje vezi znotraj polimera, pri rastlinah pa je zaščiteno pred hidroliznim razpadom s plastjo lignina (po obdelavi celuloze s kislino hidrolizira le 15% celotne mase). Odpadki surovin vsebujejo tudi hemicelulozo, ki jo sestavljajo predvsem pentoze.

Predoperativna obdelava vključuje mletje, namakanje surovin za oteklino. Nato se v avtoklavih segreva z 0,3-0,5% kisline pod tlakom 7-10 atm. Najpogosteje uporabljena kislina je žveplova kislina, redkeje klorovodikova kislina. Na koncu postopka se kislina koncentrira v ločenem rezervoarju in ponovno sprosti v proizvodnjo, lignin pa se odfiltrira in očisti s spiranjem.

Tako dobljen etilni alkohol hidrolizno. Uporablja se samo za tehnične namene, saj vsebuje številne škodljive nečistoče, vključno z metilnim alkoholom, acetonom itd.

Tudi za razliko od kisle hidrolize oz. encimski metoda. Tukaj pride do hidrolize pod vplivom gliv, kot so Trichoderma viride. Predobdelava vključuje odstranitev ligninske lupine z delovanjem topilnega kadeksena (raztopina s 5-7% kadmijevim oksidom in 28% etilendiamina) in visokotlačno obdelavo s tekočim amonijakom, ki vzbuja vlakna v celulozi in olajša prodiranje encimov. V nekaterih primerih je mogoče doseči stoodstotno predelavo celuloze.

druge metode

Hidroliza halogeniranih ogljikovodikov

Etanol nastane s hidrolizo halogeniranega etana. Izvaja se v vodi ali v vodni raztopini alkalij. V prvem primeru je reakcija obratna, v drugem primeru pa lahko pride do izločanja (izločanja) halogenida vodika:

Pretvorba sinteznega plina

Ekstrakcija etanola iz sintetičnega plina je podobna metodi za proizvodnjo metanola po postopku Fischer-Tropsch:

Reakcija poteka pri temperaturi 125-175 ° C in tlaku 1,42 MPa z uporabo katalizatorja, kot je železo v prahu.

Pridobivanje organskih spojin

Redukcija aldehidov in kislin je dokaj pogosta metoda za pridobivanje alkoholov, vključno z etanolom:

Katalitična redukcija se izvaja zaradi zvonječega Raneyjevega niklja, platine; pod laboratorijskimi pogoji zamrzne litijev aluminijev hidrid in natrijev borohidrid.

čiščenje etanola

Sintetizirani etanol je običajno vodno-alkoholna zmes. Čiščenje in dehidracija se začne z destilacijo (rektifikacija), ki lahko doseže koncentracijo 95,6 vol. Nastala zmes je azeotropna in je ni mogoče očistiti z nadaljnjo destilacijo. Za dodatno dehidracijo se uporabljajo benzen, cikloheksan ali heptan. Njihova prisotnost ustvarja nove azeotropne mešanice z nizkim vreliščem, kar omogoča pridobivanje brezvodnega etanola.

V industrijskem obsegu lahko za dehidracijo uporabimo molekularna sita, katerih pore so prepustne za molekule vode, ne pa za etanol. Takšna sita so lahko umetni ali naravni zeoliti (npr. Klinoptilolit). 75% adsorbiranih molekul je voda, preostalih 25% pa etanol, ki se nato vrne v destilacijski sistem.

Uporablja se tudi membranska metoda, ki sestoji iz ločevanja vodno-alkoholne mešanice, segrete na 60 ° C, s polprepustno membrano, ki etanolu ne omogoča prehajanja. Ta operacija se izvaja pod tlakom, manjšim od 1 kPa. Ločitev povzroči etanol s koncentracijo 99,85% in raztopino, ki je šla skozi membrano s koncentracijo 23%. Kondenzirano membransko raztopino lahko ponovno odpravimo.

Razvrstitev v etanol

Dobljeni alkohol je po svoji sestavi konvencionalno razdeljen na štiri razrede:

industrijski etanol (96,5 vol.%) - izdelek za industrijsko in tehnično uporabo: kot topilo, gorivo itd. Da bi preprečili njegovo uporabo, se mu navadno dodajo snovi z neprijetnim vonjem, na primer piridin v količini 0,5-1% (porabiti denaturacija). Za lažjo identifikacijo ima lahko tudi rahlo metilno vijolično barvo;
denaturirani alkohol je tehnični izdelek s koncentracijo etanola 88 vol.%, kar predstavlja veliko količino nečistoč. Ustrezno denaturira in obarva. Uporablja se pri razsvetljavi in \u200b\u200bogrevanju;
visokokakovostni alkohol (96,0-96,5 vol.%) - prečiščen etanol, ki se uporablja za potrebe farmacevtskih izdelkov, pri proizvodnji kozmetike za uživanje hrane;
absolutni etanol (99,7-99,8 vol.%) - zelo čisti etanol, ki se uporablja v farmacevtskih izdelkih, proizvodnja aerosolov.

V Ukrajini blagovne znamke proizvedenega rektificiranega etanola urejajo standard DSTU 4221: 2003 "Prečiščeni etilni alkohol". Glede na stopnjo čiščenja obstajajo štiri sorte: "Pšenična solza", "Lux", "Extra" in "Višje čiščenje".

Norme za stopnje alkohola po GOST 4221: 2003

kazalo	"Pšenična solza"	"Lux"	"Extra"	"Najvišje čiščenje"
Volumenski delež etilnega alkohola pri temperaturi 20 ° C,%, ne manj	96,3	96,3	96,3	96,0
Masna koncentracija aldehidov, pretvorjenih v acetaldehid v brezvodnem alkoholu, mg / dm³, ne več	2,0	2,0	2,0	2,0
Masna koncentracija fuzinskega olja: propilni, izopropilni, butilni, izobutilni in izoamilni alkoholi v smislu mešanice propilnih, izobutilnih in izoamilnih alkoholov (3: 1: 1) v brezvodnem alkoholu, mg / dm³, ne več	2,0	2,0	2,0	2,0
Masna koncentracija fuzinskega olja v smislu mešanice izobutilnih in izoamilnih alkoholov (1: 1) v brezvodnem alkoholu, mg / dm³, ne več	2,0	2,0	2,0	2,0
Masna koncentracija etrov v smislu etil acetata v brezvodnem alkoholu, mg / dm³, ne več	1,5	2,0	3,0	5,0
Prostorninski delež metilnega alkohola v smislu brezvodnega alkohola,%, ne več	0,005	0,01	0,02	0,03
Masna koncentracija prostih kislin (brez CO2) v smislu ocetne kisline v brezvodnem alkoholu, mg / dm³, ne več	8,0	8,0	12,0	15,0

kemijske lastnosti

Etanol je monohidrični primarni alkohol in hidroksilna skupina ima večino kemijskih lastnosti. Torej lahko etanol sodeluje v reakcijah dehidracije - tako znotraj molekularnih kot medmolekulskih:

Pri interakciji z drugimi alkoholi nastane mešanica treh estrov:

Z karboksilnimi kislinami etanol v prisotnosti koncentrirane žveplove kisline tvori estre:

Kot rezultat dodajanja etanola acetilenu se sintetizira viniletil eter:

Dokazuje svoje kisle lastnosti, etanol reagira z alkalijskimi kovinami (na primer natrijem) in alkalijami, da tvori etoksid:

Ta reakcija poteka v brezvodnem okolju, saj se hidroksid tvori hitreje kot etoksid.

Manj aktivne kovine - aluminij in magnezij - tudi medsebojno delujejo z etanolom, vendar le v prisotnosti živega srebra:

Hidroksilno skupino, prisotno v molekuli, lahko nadomestimo s halogenidnimi kislinami, da nastanejo halogenirani derivati \u200b\u200betana:

Etanol oksidira v etanol in nato v ocetno kislino, rezultat popolne oksidacije (na primer zgoreli etanol) sta ogljikov dioksid in voda:

Z obdelavo etanola z amonijakom pri 300 ° C v kislem okolju se amini nadomeščajo: primarne, sekundarne, terciarne ali celo kvaternarne amonijeve soli (odvisno od razmerja reagentov):

Etanol je surovina za sintezo butadiena. Reakcija poteka pri temperaturi 370-390 ° C in v prisotnosti katalizatorjev - MgO-Si02 ali Al 2 O 3-Si02 (s 70% selektivnostjo):

biološko delovanje

presnovo

Skoraj ves zaužit alkohol (90–98%) se v telesu presnovi, le majhen del (2–10%) pa se izloči nespremenjen: z urinom, zrakom, znojem, slino. Uživanje etanola vodi do pretiranega uriniranja: vsakih 10 g alkohola prispeva k izgubi 100 ml tekočine v telesu, ne pomaga pri odstranjevanju alkohola iz telesa. Glavni del etanola, ki vstopi v telo, vstopi v jetra, kjer se podvrže biološki transformaciji v mikrosomih.

V prvi fazi presnove nastaja acetaldehid iz etanola. Do tega pride pod vplivom alkoholne dehidrogenaze (ADH), encima, katerega kofaktor je nikotinamid (NAD). Nato se acetaldehid, tvorjen iz etanola, v mitohondrijih oksidira do acetata z encimom aldehid dehidrogenazo, ki kot koencim uporablja NAD, ki se s pritrditvijo protona reducira na NAD · H. V tej fazi se interakcija zgodi veliko hitreje kot na prejšnji. Acetat vstopi v Krebsov cikel, kjer se uniči do CO 2 in H 2 O. Aldehid dehidrogenazo najdemo ne le v jetrih, ampak tudi v drugih organih, vključno z možgani. Pri odrasli, zdravi osebi ADH na uro uniči približno 10 g alkohola.

Poleg glavnega presnovnega procesa se etanol oksidira še na dva načina. Eden od njih vključuje mikrosomalno oksidazo v kombinaciji z zmanjšanim nikotinamid adenin dinukleotid fosfatom (NADP), drugi pa katalazo v kombinaciji z vodikovim peroksidom. Obe poti vodijo do tvorbe strupenega aldehida, ki ima rakotvorne lastnosti in je desetkrat bolj strupen od etanola.

Učinki na telo

Vstopi v človeško telo skozi požiralnik, etanol se hitro absorbira. Želodec absorbira 20% prvotnega etanola, tanko črevo pa 80%. Po absorpciji po 5 minutah vstopi v krvni obtok, s krvnim obtokom se širi po telesu.

Centralni živčni sistem. Etanol zavira delovanje centralnega živčnega sistema kot druga sredstva za anestezijo. Kljub razširjenemu prepričanju etanol ne spodbuja delovanja živčnega sistema: če se vzbuja vznemirjenje, potem je njihov videz posledica nasprotovanja zaviralnim procesom. V običajnih odmerkih etanol deluje predvsem na aktivirajočo funkcijo retikularne tvorbe možganskega stebla, le veliki odmerki pa neposredno zavirajo delovanje možganske skorje.

Kronična uporaba etanola povzroča pomanjkanje serotonina. Funkcionalno zmanjšanje aktivnosti tega sistema preprečuje razvoj strpnosti in, nasprotno, povečanje njegove aktivnosti, povečanje ravni serotonina pospeši razvoj tolerance na alkohol. Pod vplivom etanola je motena presnova dopamina, ki sodeluje pri sintezi norepinefrina in usklajuje gibe, čustvena in duševna stanja. Etanol negativno vpliva tudi na telesne in duševne sposobnosti: zmanjšuje ostrino vida in sluha, moti koordinacijo mišic in stabilnost mišic, upočasnjuje reakcijski čas na draženje.

Dihalni sistem. Etanol ima izrazit toksičen učinek na dihala. Poškodba pljuč vpliva na razvoj bronhopulmonalne okužbe zaradi zmanjšanja zaščitnih funkcij telesa. Negativni učinki alkohola so povezani z zaviranjem fagocitoze in tvorbo protiteles, s spodbujanjem prodiranja bakterij v dihalne poti in podobno. Bronhopulmonalne patologije se lahko razvijejo v pojav akutne pljučnice, ki ima pomemben odstotek smrti.

Srčno-žilni sistem. Pod vplivom etanola se raztopijo lipidi celičnih membran, zlasti miokardnih celic. Posledično se poveča prepustnost membrane in motena je izmenjava ionov natrija, kalija, magnezija in kalcija. To oslabi kontraktilnost srčne mišice.

Prebavni sistem. Enkratni odmerek vodi v akutni hemoragični erozivni gastritis; podoben učinek etanola in na sluznico dvanajstnika. V nekaj minutah po vstopu v želodec podgan je etanol povzročil difuzno hiperemijo želodčne sluznice.

Jetra. Stopnja poškodbe jeter z etanolom je neposredno povezana s količino zaužitega alkohola. Kot posledica njegovega delovanja se lahko pojavijo steatoza, fibroza, alkoholni hepatitis in ciroza, ki se pogosto končajo z razvojem hepatocelularnega karcinoma. Tako po navedbah Mednarodne agencije za raziskave raka etanol rakotvorno vpliva.

Eden od rezultatov dolgotrajne izpostavljenosti etanolu je povečanje volumna eritrocitov - makrocitoza, ki jo povzroči strupeni učinek acetaldehida, pomanjkanje folne kisline in hiperlipidemija.

alkoholizem

Etanol je osnova alkoholnih pijač. Njihova dolgotrajna uporaba povzroči pojav alkoholizma.

Alkoholizem je skupek pojavov, ki so značilni za klinično sliko odvisnosti od alkohola (torej izdelkov, ki vsebujejo etanol). Simptomi in manifestacije takšne odvisnosti vključujejo: toleranco telesa na alkohol, fizično odvisnost, odtegnitveni sindrom, ko se poraba ustavi ali zmanjša, nenadzorovano in zamudno čezmerno uživanje.

Obstajajo tri stopnje napredovanja alkoholizma:

oseba nima hrepenenja po alkoholu, pride do izgube nadzora med uživanjem, prehod na sistematično uživanje, povečanje tolerance na alkohol, pojavijo se začetne duševne motnje;
pride do fizične odvisnosti z izgubo mere, nastankom psihopatskega sindroma, kršitvijo telesnih sistemov (kardiovaskularnega, genitourinarnega, dihalnega) in organov (pojav gastritisa, hepatitisa)
odvisnost od alkohola je duševna, obstaja močna fizična privlačnost kot manifestacija odtegnitvenega sindroma, pojav halucinacij, nepopravljiva poškodba notranjih organov (ciroza jeter, srčne bolezni, encefalopatija itd.).

Učinki na nosečnost

Tveganje za nastanek nepravilnosti v razvoju ploda je neposredno sorazmerno s količino zaužitega alkohola med nosečnostjo.

Etanol zlahka prečka placento, zato njegova vsebnost v krvi matere in ploda hitro doseže isto raven. Akumulira se v tkivih ploda, bogatih s fosfolipidi, v možganih, pa tudi v eritrocitih. Odstranjevanje alkohola iz telesa poteka s pomočjo jetrnih encimov, pri nerojenem otroku pa nastane šele v drugi polovici nosečnosti matere. Škodljiv učinek etanola na plod je povezan z nezrelostjo obrambnega mehanizma in povečano vaskularno prepustnostjo in podobno. Še posebej pomembna so kritična obdobja embrionalnega razvoja, ko občutljivost zarodka in ploda na tuje snovi doseže največjo raven. Toksični učinek etanola je vzrok za upočasnitev razvoja ali celo smrt zarodka.

Materino uživanje etanola med nosečnostjo je povezano s plodnimi (plodnimi) teratogenimi učinki. Vpliv alkohola se kaže v kršitvi splošnega razvoja ploda, rojstvu otroka z manj kot normalno telesno težo in višino ter duševni prizadetosti. Zlasti otroci, ki jih je prizadel teratogeni učinek etanola, imajo spremenjene obrazne poteze: ozke očesne rež, tanka zgornja ustnica, pojav mikrocefalije in retrognatije, odsotnost filtra in različne ušesne anomalije. Fizične spremembe dopolnjujejo nerazvitost možganov, nagnjenost k napadom, možganski edem, slaba koordinacija gibov, zmanjšana inteligenca in prirojene srčne napake. Ta učinek etanola se imenuje fetalni alkoholni sindrom, FAS (ali sindrom fetalnega alkohola).

Interakcija z zdravili

Etanol ima sposobnost okrepiti učinek antibiotikov, antihistaminikov, barbituratov, mišičnih relaksantov in povzroči tudi negativno reakcijo v telesu.

Interakcija zdravil z etanolom

razred drog	droga	Vrsta interakcije z etanolom, posledice
analgetiki	aspirin acetaminofen	Aspirin povečuje praznjenje želodca, kar vodi v hitro sorpcijo alkohola v tankem črevesu in lahko upočasni delovanje alkoholne dehidrogenaze v želodcu. Etanol krepi presnovo acetaminofena, katerega produkt so strupene snovi, ki poškodujejo jetra. Povečan srčni utrip, bolečine v trebuhu, razjede na želodcu,
antibiotiki	Eritromicin izoniazid ketokonazol metronidazol	Eritromicin povečuje praznjenje želodca, kar vodi do hitre absorpcije alkohola v tankem črevesju; skupaj z izoniazidom alkohol poveča tveganje za bolezni jeter. Spremljajo ga glavoboli, slabost, nenadne spremembe krvnega tlaka
antihistaminiki	Difenhidramin Klemastin Promethazine	Etanol povečuje učinek zdravil na centralni živčni sistem, povzroča pojav letargije, zmanjšanje gibljivosti, skupni učinek močneje vpliva na starejše.
barbiturati	fenobarbital	Slabost telesa, omotica, nevarnost konvulzivnega napada. Kronično uživanje alkohola poveča hitrost metabolizma citokroma P-450 barbituratov
Spalne tablete (benzodiazepini)	Diazepam Lorazepam Oxazepam	Etanol povečuje učinek zdravil na centralni živčni sistem, kar povzroča težave s spominom, letargijo, zmanjšano motoriko, upočasnitev ali težave z dihanjem;
protivnetna zdravila	Diklofenak Ibuprofen Naproksen	Uživanje etanola poveča tveganje za krvavitve iz želodca, peptične razjede
Blokatorji receptorjev H2	Nizatidin Ranitidin Cimetidin	Zdravila zavirajo učinek alkoholne dehidrogenaze in spodbujajo hiperemijo želodca, kar vodi v povečano vsebnost etanola v krvi.

prijava

Etanol ima široko paleto uporabe, med katerimi so najpomembnejše proizvodnja alkoholnih pijač, uporaba kot topilo, gorivo in sinteza drugih kemikalij.

gorivo

Prvi avtomobil, ki je znal voziti etanol, je leta 1920 zasnoval Henry Ford - Ford T. Vendar ta inovacija zaradi tehničnih in ekonomskih težav ni dobila potrebnega razvoja: ogljikovodikovo gorivo je bilo v določeni meri omejeno - pri nizkih temperaturah, voda, netopna v bencinu, je zamašil rezervoar za gorivo.

Zdaj so tehnologije za proizvodnjo poceni etanola, ki nadomeščajo tradicionalni bencin ali dizelsko gorivo z etanolom ali pa ga uporabljajo kot dodatek, v svetu postale razširjene. Svetovna proizvodnja etanola za potrebe gorivne industrije je leta 2014 znašala 24,75 milijarde galonov.

topilo

Etanol je najpomembnejše topilo po vodi. Njegova glavna uporaba je proizvodnja kozmetike, parfumov, površinsko aktivnih snovi in \u200b\u200brazkužil, farmacevtskih izdelkov in različnih prevlek. V te namene se uporablja etanol sintetičnega in encimskega izvora.

antiseptik

Etanol je najstarejši antiseptik, ki ga človeštvo pozna. Njegovo sposobnost razkuževanja ran je opazil starogrški zdravnik Claudius Galen in kasneje srednjeveški francoski kirurg Guy de Choliak.

Etanol ima baktericidno delovanje v koncentraciji 30% ali več, odvisno od vrste bakterij, vsebnosti vode in trajanja delovanja. Po raziskavah je etanol najučinkovitejši v koncentraciji 60-70%, tako v prisotnosti vode kot v njeni odsotnosti. To je vsebnost etanola, ki ga imajo gospodinjska sredstva za čiščenje rok. Uporaba visoke koncentracije (na primer 90% raztopine) za dezinfekcijo kože je nepraktična, saj pri takšnih koncentracijah etanol kaže svoje porjavitve, medtem ko se antiseptične lastnosti zmanjšujejo.

Načelo delovanja etanola na mikroorganizme je verjetno vpliv na njihove membrane in hitro denaturacijo beljakovin, kar vodi v motenj presnove bakterij in nadaljnje uničenje celic. Etanol kaže visoko biocidno delovanje proti vegetativnim bakterijam (vključno z mikobakterijami), virusi, glivicami, vendar ne spore.

Zaradi pomanjkanja sporicidnega delovanja etanola ni mogoče uporabiti za sterilizacijo, vendar njegove lastnosti zadostujejo za preventivno razkuževanje površin, obdelavo kože in podobno.

Obarjanje nukleinske kisline

Etanol se široko uporablja v molekularni biologiji za obarjanje in koncentracijo DNK in RNK. Uporabljamo ga skupaj z puferskimi raztopinami soli, ki vsebujejo enostavne napolnjene katione (na primer natrijeve katione). Značilna je uporaba 0,3 mol / L natrijevega acetatnega pufra s pH 5,2 (pri 4 ° C) in etanola - absolutnega in 70% (pri -20 ° C).

Za oboritev nukleinskih kislin se njihov vzorec zmeša z pufersko raztopino in absolutnim etanolom in eno uro ohladi pri -20 ° C, nato centrifugira. Ko ločite odvečno tekočino s površine s pipeto, dodajte 70% raztopino etanola in ponovite centrifugiranje in odvajanje tekočine. Ostanek uparimo pri 37 ° C v vodni kopeli in tako dobimo koncentrirano snov.

protistrup

Zaradi svoje sposobnosti tvorjenja etrov med interakcijo z alkoholi se etanol uporablja kot cenovno ugoden protistrup za zastrupitev z metanolom, etilen glikolom in dietilen glikolom. Etanol se v telo vbrizga oralno ali intravensko, odmerek za dajanje pa izračuna na podlagi, da mora njegova koncentracija v krvnem serumu doseči 10–15 mg / l.

Nevarnost uporabe etanola je depresija centralnega živčnega sistema, hipoglikemija (zaradi zmanjšane glukoneogeneze) in slabost. Ob intravenski uporabi se lahko pojavijo flebitis, hipertenzija, hiponatremija. Uporaba takšnega protistrupa zahteva stalno spremljanje serumskega etanola in venske glukoze.

Sinteza drugih snovi

V industriji se etanol uporablja za proizvodnjo etanala, butadiena, dietil etra, etil acetata, etilamina in podobno.

Sorodni videoposnetki

Strukturna formula

Resnična, empirična ali bruto formula: C2H6O

Kemična sestava etanola

Molekularna masa: 46.069

Etanol (metilni alkohol, lesni alkohol, karbinol, metil hidrat, metil hidroksid) - CH3 OH, najpreprostejši monohidrični alkohol, brezbarvna strupena tekočina. Etanol je prvi predstavnik homologne serije monohidričnih alkoholov.
monohidrični alkohol s formulo C 2 H 5 OH (empirična formula C 2 H 6 O), druga možnost: CH3-CH2-OH, drugi predstavnik homologne serije monohidričnih alkoholov, hlapljiva, vnetljiva, brezbarvna prozorna tekočina v standardnih pogojih.
Aktivna sestavina alkoholnih pijač, ki je depresiv, je psihoaktivna snov, ki zavira človeški centralni živčni sistem.
Etilni alkohol se uporablja tudi kot gorivo, kot topilo, kot polnilo v alkoholnih termometrih in kot razkužilo (ali kot njegov sestavni del).

Prejemanje

Obstajata dve glavni metodi za proizvodnjo etanola - mikrobiološka (alkoholna fermentacija) in sintetična (etilen hidracija):

Fermentacija

Metoda pridobivanja etanola, ki je že dolgo znana, je alkoholno vrenje organskih proizvodov, ki vsebujejo ogljikove hidrate (grozdje, sadje itd.) Pod delovanjem encimov kvasovk in bakterij. Predelava škroba, krompirja, riža, koruze izgleda podobno, vir gorivnega alkohola je surovi sladkor, proizveden iz trsa in tako naprej. Ta reakcija je precej zapletena, njeno shemo lahko izrazimo z enačbo: C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2.
Raztopina, dobljena kot posledica fermentacije, ne vsebuje več kot 15% etanola, saj kvas v bolj koncentrirani raztopini ni sposoben preživeti. Tako dobljen etanol je treba očistiti in koncentrirati, običajno z destilacijo.
Za pridobivanje etanola s to metodo se najpogosteje uporabljajo različni sevi kvasovk vrste Saccharomyces cerevisiae, predhodno obdelana žagovina in / ali raztopina, pridobljena iz njih kot hranilnega medija.
Industrijska proizvodnja alkohola iz bioloških surovin
Sodobna industrijska tehnologija za proizvodnjo etilnega alkohola iz prehrambenih surovin vključuje naslednje faze:

Priprava in mlet škrobnih surovin - zrnje (predvsem rž, pšenica), krompir, koruza, jabolka itd.
Fermentacija. V tej fazi se škrob encimsko razgradi na fermentacijske sladkorje. V te namene se uporabljajo rekombinantni alfa-amilazni pripravki, ki jih dobimo z bioinženiringom - glukamilaza, amilosubtilin.
Fermentacija. Zaradi fermentacije sladkorjev s kvasovkami se med pranjem nabira alkohol.
Bragorectifikacija. Izvedeno na pospeševalnih stolpcih.

Odpadki fermentacijske proizvodnje so ogljikov dioksid, vinasse, eter-aldehidna frakcija, lalilni alkohol in lalilna olja.
Alkohol, ki prihaja iz destilacijske enote (BRU), ni brezvoden, vsebnost etanola v njem je do 95,6%. Glede na vsebnost nečistoč v njej se deli na naslednje kategorije:

Alfa
Dodatno
osnova
najvišje čiščenje
1. razred

Produktivnost sodobne destilarne znaša približno 30.000-100.000 litrov alkohola na dan.

Proizvodnja hidrolize

V industrijskem obsegu se etilni alkohol pridobiva iz surovin, ki vsebujejo celulozo (les, slama), ki je predhidrolizirana. Nastala mešanica pentoz in heksoz je podvržena alkoholnemu vrenju. V državah zahodne Evrope in Amerike ta tehnologija ni postala široko razširjena, vendar je v ZSSR (zdaj v Rusiji) razvita industrija krmnega hidroliznega kvasa in hidroliznega etanola.

Hidracija etilena

V industriji se skupaj s prvo metodo uporablja etilena hidracija. Hidratacija se lahko izvaja na dva načina:

kot katalizator se uporablja neposredna hidracija pri temperaturi 300 ° C, tlak 7 MPa, ortofosforna kislina, nanesena na silikagel, aktivno oglje ali azbest: CH2 \u003d CH2 + H 2 O → C 2 H 5 OH.
hidratacijo skozi fazo vmesnega estra žveplove kisline, čemur sledi hidroliza (pri temperaturi 80-90 ° C in tlaku 3,5 MPa): CH2 \u003d CH2 + H2SO4 → CH3-CH2-OSO2OH (etil žveplena kislina).
CH3-CH2-OS02OH + H20 → C2H5OH + H2S04.

Čiščenje etanola

Etanol, pridobljen s hidracijo etilena ali fermentacijo, je vodno-alkoholna zmes, ki vsebuje nečistoče. Za njegovo industrijsko, prehrambeno in farmakopejsko uporabo je čiščenje potrebno. Frakcijska destilacija omogoča pridobivanje etanola s koncentracijo približno 95,6% (mas.); Ta neločljiva azeotropna mešanica vsebuje 4,4% vode (masa) in vrelišče 78,15 ° C. Destilacija osvobaja etanol tako iz hlapnih kot tudi težkih frakcij organskih snovi (še vedno na dnu).

Absolutni alkohol

Absolutni alkohol je etilni alkohol, ki praktično ne vsebuje vode. Zavre pri 78,39 ° C, medtem ko rektificirani alkohol, ki vsebuje vsaj 4,43% vode, vre pri 78,15 ° C. Dobivamo ga z destilacijo vodnega alkohola, ki vsebuje benzen, in z drugimi metodami, na primer, alkohol obdelamo s snovmi, ki reagirajo z vodo ali absorbirajo vodo, kot je hitro ohlapano apno CaO ali kalciniran bakrov sulfat CuSO 4.

Lastnosti

Fizične lastnosti

Videz: v normalnih pogojih je brezbarvna hlapna tekočina z značilnim vonjem in ostrega okusa. Etilni alkohol je lažji od vode. Je dobro topilo za druge organske snovi. Izogibati se je treba priljubljeni napaki: lastnosti 95,57% alkohola in absolutne snovi so pogosto mešane. Njihove lastnosti so skoraj enake, vendar se vrednosti začnejo razlikovati, začenši od 3-4 pomembne številke. Mešanica 95,57% etanola + 4,43% vode je azeotropna, to je, da se med destilacijo ne loči.

Kemijske lastnosti

Tipičen predstavnik monohidričnih alkoholov. Gorljiv. Lahko vnetljivo. Z zadostnim dostopom zraka gori (zaradi kisika) s svetlo modrikastim plamenom in tvori terminalne oksidacijske produkte - ogljikov dioksid in vodo:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H20
Ta reakcija še hitreje poteka v atmosferi čistega kisika.
Pod določenimi pogoji (temperatura, tlak, katalizatorji) je možna nadzorovana oksidacija (tako z elementarnim kisikom kot številnimi drugimi oksidanti) v acetaldehid, ocetno kislino, oksalno kislino in nekatere druge izdelke, na primer:
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
Ima šibko izražene kisle lastnosti, predvsem deluje podobno z alkalnimi kovinami, pa tudi magnezijem, aluminijem in njihovimi hidridi, hkrati pa sprošča vodik in tvori sol podobne etilate, ki so značilni predstavniki alkohola:
2C 2 H 5 OH + 2K → 2C 2 H 5 OK + H 2.
C 2 H 5 OH + NaH → C 2 H 5 ONa + H 2
Reverzibilno reagira z nekaterimi anorganskimi oksigenati in tvori estre:
С 2 Н 5 OH + RCOOH → RCOOS 2 Н 5 + H 2 O
С 2 Н 5 OH + HNO2 → С 2 Н 5 ONO + H 2 O
Z vodikovimi halogenidi (HCl, HBr, HI) začne reverzibilne nukleofilne reakcije substitucije:
C 2 H 5 OH + HX → C 2 H 5 X + H 2 O
Brez katalizatorjev je reakcija s HCl razmeroma počasna; veliko hitreje - v prisotnosti cinkovega klorida in nekaterih drugih Lewisovih kislin.
Namesto vodikovih halogenidov lahko fosforjeve halogenide in halogene okside uporabimo tionilklorid in nekatere druge reagente za nadomestitev hidroksilne skupine s halogenom, na primer:
3C 2 H 5 OH + PCl 3 → 3C 2 H 5 Cl + H 3 PO 3
Tudi etanol ima nukleofilne lastnosti. Še posebej je relativno enostavno povezati več aktiviranih vezi, na primer:
C 2 H 5 OH + CH2 \u003d CHCN → C 2 H 5 OCH 2 CH 2 CN,
reagira z aldehidi in tvori hemiacetale in acetale:
RCHO + C 2 H 5 OH → RCH (OH) O 2 H 5
RCH (OH) O 2 H 5 + C 2 H 5 OH → RCH (OS 2 H 5) 2 + H 2 O
Pri zmerni (ne višji od 120 ° C) segrevanje s koncentrirano žveplovo kislino ali drugimi kislimi dehidracijskimi sredstvi tvori dietileter:
2C 2 H 5 OH → C 2 H 5 -O-C 2 H 5 + H 2 O
Ob močnejšem segrevanju z žveplovo kislino in s prehodom hlapov preko aluminijevega oksida, segretega na 350 ÷ 500 ° C, pride do globlje dehidracije. Tako nastane etilen:
CH3CH2OH → CH2 \u003d CH2 + H20
Pri uporabi katalizatorjev, ki poleg aluminijevega oksida, visoko dispergiranega srebra in drugih komponent, lahko postopek dehidracije kombiniramo z nadzorovano oksidacijo etilena z elementarnim kisikom, zaradi česar je mogoče doseči enostopenjski postopek pridobivanja etilen oksida z zadovoljivim izkoristkom:
2CH 3 CH2OH + O 2 → 2C 2 H 4 O + 2H 2 O
V prisotnosti katalizatorja, ki vsebuje aluminij, silicij, cink in magnezijev oksid, je bil podvržen vrsti zapletenih transformacij, pri čemer je glavni proizvod nastajal butadien (Lebedeva reakcija):
2C 2 H 5 OH → CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 + 2H 2 O + H2
Leta 1932 je bila na podlagi te reakcije v ZSSR organizirana prva obsežna proizvodnja sintetičnega kavčuka na svetu.
V rahlo alkalnem okolju tvori jodform:
C 2 H 5 OH + 4I 2 + 6NaHCO 3 → CHI 3 + HCOONa + 5NaI + 5H 2 O + 6CO 2
Ta reakcija je zelo pomembna za kakovostno in količinsko določanje etanola, če drugih snovi ne povzroči podobne reakcije.

Vnetljive lastnosti

Vnetljiva brezbarvna tekočina; tlak nasičene pare, kPa: log p \u003d 7.81158-1918.508 / (252.125 + t) pri temperaturah od -31 do 78 ° C; toplota zgorevanja - 1408 kJ / mol; toplota tvorbe - 239,4 kJ / mol; plamenišče 13 ° С (v zaprtem lončku), 16 ° С (v odprtem lončku); temperatura vžiga 18 ° C; temperatura samovžiga 400 ° C; mejne koncentracije širjenja plamena 3,6-17,7 vol. temperaturne meje širjenja plamena: spodnja 11 ° С, zgornja 41 ° С; najmanjša koncentracija flegmatiziranja, vol.%: CO 2 - 29,5, H20 - 35,7, N2 - 46; najvišji eksplozijski tlak 682 kPa; najvišja hitrost dviga tlaka 15,8 MPa / s; hitrost zgorevanja 0,037 kg / (m2 s); največja normalna hitrost širjenja plamena - 0,556 m / s; minimalna energija vžiga - 0,246 MJ; minimalna vsebnost kisika v eksplozivnih količinah 11,1 vol.

Uporaba

Gorivo

Prvi, ki je etanol uporabljal kot pogonsko gorivo, je bil Henry Ford, ki je leta 1880 ustvaril prvi avtomobil, ki je poganjal etanol. Možnost uporabe alkoholov kot pogonskega goriva se je pokazala tudi leta 1902, ko so na tekmovanju v Parizu predstavili več kot 70 uplinjačev, ki delujejo na etanol in mešanice etanola z bencinom. Etanol se lahko uporablja kot gorivo, tudi za raketne motorje (75% vodni etanol je bil uporabljen kot gorivo v prvi serijski balistični raketi na svetu - nemških raketah V-2 in zgodnjih sovjetskih projektilih, ki jih je oblikoval Korolev - iz R -1 do R-5), motorji z notranjim zgorevanjem, gospodinjske, taborniške in laboratorijske ogrevalne naprave (tako imenovane "žgane svetilke"), grelne blazinice za turiste in vojaško osebje (katalitska avtooksidacija na platinastem katalizatorju). Omejeno (zaradi svoje higroskopičnosti) se uporablja v mešanici s klasičnimi oljnimi tekočimi gorivi. Uporablja se za proizvodnjo visokokakovostnega goriva in bencinske komponente - etil terc-butil etra, ki je bolj neodvisen od fosilnih organskih snovi kot MTBE.

Kemična industrija

služi kot surovina za proizvodnjo številnih kemikalij, kot so acetaldehid, dietilni eter, tetraetil svinec, ocetna kislina, kloroform, etil acetat, etilen itd .;
se široko uporablja kot topilo (v industriji barv in lakov, pri proizvodnji gospodinjskih kemikalij in na številnih drugih področjih);
je sestavina pralnih sredstev proti zmrzovanju in vetrobranskega stekla;
v kemikalijah za gospodinjstvo se etanol uporablja za čiščenje in detergente, zlasti za nego stekla in sanitarnih izdelkov. Je topilo za repelente.

Zdravilo

po svojem delovanju lahko etilni alkohol pripišemo antiseptikom;
zunanje kot razkužilo in sušilno sredstvo;
sušilne in strojne lastnosti 96% etilnega alkohola se uporabljajo za zdravljenje operacijskega polja ali v nekaterih tehnikah za zdravljenje rok kirurga;
topilo za zdravila, za pripravo tinktur, izvlečkov iz rastlinskih materialov itd .;
konzervans za tinkture in ekstrakte (najmanjša koncentracija 18%);
pena za dovajanje kisika, umetno prezračevanje pljuč;
pri segrevanju obkladkov;
za fizično hlajenje v primeru vročine (za drgnjenje);
sestavni del splošne anestezije v primeru pomanjkanja zdravil;
kot odplak za pljučni edem v obliki vdihavanja 33% raztopine;
etanol je protistrup za zastrupitev z nekaterimi strupenimi alkoholi, kot sta metanol in etilen glikol. Njegovo delovanje je posledica dejstva, da encim alkohol dehidrogenaza v prisotnosti več substratov (na primer metanola in etanola) izvaja le konkurenčno oksidacijo, zaradi katere se po pravočasnem (skoraj takojšnjem, po metanolu / etilen glikolu) vnosu etanola trenutna koncentracija strupenih presnovkov zmanjša (za metanol - formaldehid in mravljinčna kislina, za etilen glikol - oksalna kislina).

Parfumi in kozmetika

Je univerzalno topilo za različne snovi in \u200b\u200bglavna sestavina parfumov, kolonj, aerosolov itd. Vključuje se v različne izdelke, med drugim kot so: zobne paste, šamponi, izdelki za tuširanje itd.

Prehrambena industrija

Skupaj z vodo je glavna sestavina alkoholnih pijač (vodka, vino, džin, pivo itd.). V majhnih količinah ga najdemo tudi v številnih fermentiranih pijačah, ki niso uvrščene med alkoholne (kefir, kvass, kumis, brezalkoholno pivo itd.). Vsebnost etanola v svežem kefirju je zanemarljiva (0,12%), vendar v dolgotrajnem, zlasti na toplem, lahko doseže 1%. Kumis vsebuje 1-3% etanola (v močnem do 4,5%), v kvassu - od 0,5 do 1,2%.
Topilo za arome za živila. Uporablja se lahko kot konzervans za pekovske izdelke, pa tudi v slaščičarski industriji.
Registriran kot aditiv za živila E1510.
Energijska vrednost etanola je 7,1 kcal / g.

Uporaba etanola kot goriva za vozila

Etanol v gorivu se deli na bioetanol in etanol, pridobljen z drugimi metodami (iz odpadne plastike, sintetizirane iz plina itd.).
Bioetanol je tekoče gorivo, ki vsebuje etanol, ki ga posebne tovarne pridobivajo iz surovin, ki vsebujejo škrob, celulozo ali sladkor, s sistemom kratke destilacije (omogoča pridobitev kakovosti, ki je dovolj za uporabo kot gorivo). Vsebuje metanol in sijalna olja, zaradi česar je popolnoma nedrobljivo. Uporablja se v svoji čisti obliki (natančneje, v obliki azeotropa 96,6%), pogosteje pa v mešanici z bencinom (tako imenovani benzohol) ali dizelskim gorivom. Proizvodnja in uporaba bioetanola se v večini držav sveta povečuje kot bolj zelena in obnovljiva alternativa nafti.
Samo avtomobili z ustreznim motorjem ali z univerzalnim Flex-Fuel (ki lahko porabijo mešanice bencin / etanol v katerem koli razmerju) lahko v celoti uporabljajo bioetanol. Bencinski motor lahko porabi bencin z dodatkom etanola ne več kot 30%, možno je tudi ponovno opremiti običajni bencinski motor, vendar to ni ekonomsko izvedljivo.
Težava je v pomanjkljivosti mešljivosti bencina in dizelskega goriva z etanolom, zaradi česar se slednji pogosto odcedi (vedno pri nizkih temperaturah). Ta težava je še posebej pomembna za Rusijo. Trenutno ni mogoče najti rešitve za to težavo.
Prednost mešanic etanola z drugimi gorivi pred "čistim" etanolom je boljša vnetljivost zaradi nizke vsebnosti vlage, medtem ko je "čisti" etanol (razred E100 s praktično vsebnostjo 96,6% C 2 H 5 OH) neločljiv z destilacijo azeotropa. Ločevanje na druge načine ni dobičkonosno. Ko dodamo etanol bencinu ali dizlu, se voda izloči. V ZDA zakon o energiji, ki ga je predsednik Bush podpisal avgusta 2005, poziva k proizvodnji do leta 2012 30 milijard litrov etanola iz žita in 3,8 milijarde litrov iz celuloze (koruzni pecelj, riževa slama, gozdni odpadki) do leta 2012.
Uvedba proizvodnje biogoriv je drag postopek, vendar gospodarstvu prinaša koristi. Tako na primer gradnja elektrarne v etanolu s 40 milijoni galonov omogoča gospodarstvo (po vzoru ZDA):

142 milijonov USD naložbe med gradnjo;
41 delovnih mest v tovarni in 694 delovnih mest v celotnem gospodarstvu;
Zviša cene lokalnih žit za 5-10 centov na grm;
Letno povečuje dohodek lokalnih gospodinjstev za 19,6 milijona USD;
Prinaša v povprečju 1,2 milijona dolarjev davkov;
Donosnost naložbe znaša 13,3% na leto.

Leta 2006 je industrija etanola gospodarstvu ZDA dala:

160.231 novih delovnih mest v vseh sektorjih, vključno z 20.000 gradbenimi zaposlitvami;
Povečal dohodek gospodinjstev za 6,7 \u200b\u200bmilijarde USD;
Prinesel je 2,7 milijarde ameriških zveznih davkov in 2,3 milijarde ameriških davkov.

Vozni park s pogonom na etanol

Mešanica etanola z bencinom je označena s črko E. Število poleg črke E označuje odstotek etanola. E85 pomeni mešanico 85% etanola in 15% bencina. Mešanice do 20% etanola se lahko uporabljajo v katerem koli vozilu. Vendar nekateri proizvajalci avtomobilov omejujejo garancijo, kadar uporabljajo mešanico, ki vsebuje več kot 10% etanola. Mešanice, ki vsebujejo več kot 20% etanola, bodo v mnogih primerih zahtevale spremembe v sistemu za vžig vozila. Proizvajalci avtomobilov proizvajajo avtomobile, ki lahko poganjajo tako bencin kot E85. Ta vozila se imenujejo Flex-Fuel. V Braziliji te avtomobile imenujejo "hibridni" avtomobili. V ruščini ni imena. Večina sodobnih avtomobilov na tak način uporablja takšno gorivo ali pa po izbiri tudi na zahtevo. Leta 2005 so več kot 5 milijonov vozil v ZDA poganjali hibridni motorji. Konec leta 2006 je v Združenih državah Amerike obratovalo 6 milijonov vozil s tovrstnimi motorji. Skupni vozni park je 230 milijonov vozil. 1200 bencinskih servisov prodaja E85 (maj 2007). V ZDA približno 170.000 bencinskih servisov proda motorno gorivo. V Braziliji približno 29.000 bencinskih servisov proda etanol.

Donosnost

Stroškovna cena brazilskega etanola (približno 0,19 USD na liter v letu 2006) omogoča uporabo ekonomično.

Okoljski vidiki

Bioetanol kot gorivo pogosto imenujemo "nevtralen" kot vir toplogrednih plinov. Ima nič ravnovesja ogljikovega dioksida, saj njegova proizvodnja s fermentacijo in kasnejšim zgorevanjem sprošča enako količino CO 2, kot so jo rastline prej uporabile v atmosferi. Vendar pa je za rektifikacijo etanola potrebna dodatna poraba energije, ustvarjena z eno od "tradicionalnih" metod (vključno z zgorevanjem fosilnih goriv). Leta 2006 je uporaba etanola v ZDA zmanjšala emisije približno 8 milijonov ton toplogrednih plinov (v ekvivalentu CO2), kar je približno enako letnim emisijam 1,21 milijona avtomobilov.

Varnost in regulacija

Etanol je vnetljiva snov, zmes njegovih hlapov z zrakom je eksplozivna.
Sintetični etilni alkohol, tehnična in živila, neprimerna za proizvodnjo alkoholnih pijač, je vključen na seznam strupenih snovi za namene člena 234 in drugih členov Kazenskega zakonika Ruske federacije.
Od leta 2005 je trgovina na drobno z alkoholom v Rusiji prepovedana (z izjemo skrajnega severa).

Vpliv etanola na človeško telo

Glede na odmerek, koncentracijo, način zaužitja in trajanje izpostavljenosti lahko etanol ima tudi narkotične in strupene učinke. Pod narkotičnim učinkom se misli na njegovo sposobnost, da povzroči komo, stupor, neobčutljivost za bolečino, depresijo centralnega živčnega sistema, alkoholno vznemirjenost, zasvojenost, pa tudi njegov anestetični učinek. Pod vplivom etanola se endorfini sprostijo v jedru jedra (Nucleus acumbens), pri alkoholikih pa tudi v orbitofrontalni skorji (polje 10). Vendar s pravnega vidika etilni alkohol ni priznan kot droga, saj ta snov ni vključena na mednarodni seznam nadzorovanih snovi Konvencije ZN iz leta 1988. V določenih odmerkih do telesne teže in koncentracij vodi do akutne zastrupitve in smrti (smrtonosni enkratni odmerek - 4-12 gramov etanola na kilogram telesne teže). Glavni presnovek etanola, acetaldehida, je strupen, mutageni in rakotvorni. V poskusih na živalih obstajajo dokazi o rakotvornosti acetaldehida; poleg tega acetaldehid škoduje DNK. Dolgotrajna uporaba etanola lahko povzroči bolezni, kot so ciroza jeter, gastritis, razjede na želodcu, želodčni rak in rak požiralnika. je rakotvorna, kardiovaskularna bolezen. Uživanje etanola lahko povzroči oksidativne poškodbe nevronov v možganih, pa tudi njihovo smrt zaradi poškodbe krvno-možganske pregrade. Zloraba alkohola lahko privede do klinične depresije in alkoholizma. Etanol se lahko v majhnih količinah sintetizira v lumnu prebavil kot posledica fermentacije ogljikohidratne hrane s strani mikroorganizmov (pogojni endogeni alkohol). Obstoj biokemičnih reakcij s sintezo etanola v tkivih človeškega telesa (resnično endogeni alkohol) velja za možne, vendar do danes ni bil dokazan. Količina endogenega alkohola redko presega 0,18 ppm, kar je na robu občutljivosti najsodobnejših naprav. Običajni dihalni aparat takšnih količin ne more določiti.

Vrste in blagovne znamke etanola

Prečiščeni (natančneje, rektificirani alkohol) je etilni alkohol, očiščen z rektifikacijo, vsebuje 95,57%, kemična formula C 2 H 5 OH. Lahko se proizvaja v skladu z GOST 18300-72 (Gosstandart ZSSR, popravljeni tehnični tehnični pogoji etilnega alkohola) in GOST 5964-82; GOST 5964-93. Tehnično rektificiran etilni alkohol proizvaja blagovna znamka Extra in dva razreda: odvisno od stopnje očiščenja: najvišjega in prvega
Absolutni etilni alkohol - vsebnost alkohola\u003e 99,9%.
Medicinski alkohol - vsebnost alkohola 96,4-96,7%.

Etimologija imen

Za označevanje te snovi se uporablja več imen. Tehnično gledano je najbolj pravilen izraz etanol ali etilni alkohol. Vendar so bila imena alkohol, vinski alkohol ali preprosto alkohol široko uporabljena, čeprav so alkoholi ali alkohol širši razred snovi.

Etimologija izraza "etanol"

Imena etanol in etilni alkohol pomenita, da spojina temelji na etilnem radikalu etana. V tem primeru beseda alkohol (pripona -ol) v imenu označuje vsebnost hidroksilne skupine (-OH), značilne za alkohole.

Etimologija imena "alkohol"

Ime alkohol izvira iz arabščine. الكحل al-Kuhul, kar pomeni fin prah, pridobljen s sublimacijo, antimonov prah, prašek za niansiranje vek. Beseda "alkohol" je prišla v ruski jezik skozi njeno nemško različico. alkohol. Vendar se je v ruskem jeziku ohranil homonim besede "alkohol" v pomenu "fini prah" v obliki arhaizma.

Etimologija besede "alkohol"

Ime etanolnega vinskega alkohola izvira iz lat. spiritus vini (duh vina). Beseda "alkohol" je v ruski jezik prišla prek njene angleške različice. duha. V angleščini je bila beseda "alkohol" v tem smislu uporabljena že sredi 13. stoletja in šele od leta 1610 so alkemiki začeli uporabljati besedo "alkohol" za označevanje hlapnih snovi, kar ustreza osnovnemu pomenu besede "spiritus" (izhlapevanje) v latinščini. Do leta 1670 se je beseda zožila na "tekočine z visokim odstotkom alkohola", in hlapne tekočine so se imenovale etri.

Etilni alkohol ali vino je razširjen predstavnik alkoholov. Znanih je veliko snovi, ki vsebujejo kisik skupaj z ogljikom in vodikom. Od spojin, ki vsebujejo kisik, me zanima predvsem razred alkoholov.

Etanol

Fizikalne lastnosti alkohola . Etilni alkohol C 2 H 6 O je brezbarvna tekočina s posebnim vonjem, lažja od vode (specifična teža 0,8), vre pri temperaturi 78 ° 3, dobro raztaplja številne anorganske in organske snovi. Alkohol "popravljen" vsebuje 96% etilnega alkohola in 4% vode.

Struktura molekul alkohola .Po valenci elementov dve strukturi ustrezata formuli C 2 H 6 O:

Da bi rešili vprašanje, katera od formul v resnici ustreza alkoholu, se obrnimo na izkušnje.

Košček natrija položite v epruveto z alkoholom. Takoj se začne reakcija, ki jo spremlja sproščanje plina. Ni težko ugotoviti, da je ta plin vodik.

Zdaj postavimo poskus, da bomo lahko določili, koliko vodikovih atomov se med reakcijo sprosti iz vsake molekule alkohola. Če želite to narediti, dodajte določeno količino alkohola, na primer 0,1-gramno molekulo (4,6 grama), kapljico kapljico iz lijaka v bučko z majhnimi koščki natrija (slika 1). Vodik, sproščen iz alkohola, izpodriva vodo iz stekleničke z dvema vratoma v merilni valj. Prostornina izpodrinene vode v jeklenki ustreza volumnu sproščenega vodika.

Slika 1 Kvantitativne izkušnje pridobivanja vodika iz etilnega alkohola.

Ker smo v poskusu odvzeli 0,1 gram molekule alkohola, lahko dobimo vodik (v normalnih pogojih) približno 1,12 litrov. To pomeni, da natrij izpodriva 11.2 liter, tj. pol grama molekule, z drugimi besedami 1 gram atoma vodika. Posledično se iz vsake molekule alkohola iz natrija izpodrine samo en atom vodika.

Očitno je, da je v molekuli alkohola ta vodikov atom v posebnem položaju v primerjavi z drugimi petimi vodikovimi atomi. Formula (1) tega dejstva ne pojasnjuje. Po njenem so vsi atomi vodika enako vezani na ogljikove atome in jih, kot vemo, ne izpodriva kovinski natrij (natrij je shranjen v mešanici ogljikovodikov - v kerozinu). Nasprotno, formula (2) odraža prisotnost enega atoma v posebnem položaju: prek ogljikovega atoma je povezan z ogljikom. Sklepamo lahko, da je atom vodika manj močan na atom kisika; izkaže se, da je bolj gibljiv in ga nadomešča natrijev. Zato je strukturna formula etilnega alkohola:

Kljub večji mobilnosti vodikovega atoma hidroksilne skupine v primerjavi z drugimi vodikovimi atomi etilni alkohol ni elektrolit in se v vodni raztopini ne disociira na ione.

Da poudarim, da molekula alkohola vsebuje hidroksilno skupino - OH v kombinaciji z ogljikovodikovim radikalom, je molekulska formula etilnega alkohola zapisana na naslednji način:

Kemijske lastnosti alkohola . Zgoraj smo videli, da etilni alkohol reagira z natrijem. Poznavanje strukture alkohola lahko to reakcijo izrazimo z enačbo:

Produkt zamenjave vodika v alkoholu z natrijevim se imenuje natrijev etilat. Lahko ga izoliramo po reakciji (z izhlapevanjem presežka alkohola) kot trdno snov.

Ko se vžge v zraku, alkohol gori z modrikastim, komaj opaznim plamenom, ki oddaja veliko toplote:

Če v bučki s hladilnikom etilni alkohol segrejemo s hidrohalično kislino, na primer z HBr (ali mešanico NaBr in H 2 SO 4, ki med reakcijo daje bromid vodik), potem oljno tekočino - etil bromid C 2 H 5 Br oddestiliramo:

Ta reakcija potrjuje prisotnost hidroksilne skupine v molekuli alkohola.

Ko segreje s koncentrirano žveplovo kislino kot katalizatorjem, alkohol zlahka dehidrira, to je, da odcepi vodo (predpona "de" pomeni ločitev nečesa):

Ta reakcija se uporablja za proizvodnjo etilena v laboratoriju. S šibkejšim segrevanjem alkohola z žveplovo kislino (največ 140 °) se vsaka molekula vode odcepi od dveh molekul alkohola, zaradi česar nastane dietilni eter - lahko hlapljiva, vnetljiva tekočina:

Dietilni eter (včasih imenovan eter žveplo) se uporablja kot topilo (čiščenje tkiva) in v medicini za anestezijo. Spada v razred etri - organske snovi, katerih molekule so sestavljene iz dveh ogljikovodikovih radikalov, povezanih z atomom kisika: R - O - R1

Uporaba etilnega alkohola ... Etilni alkohol ima velik praktični pomen. Za proizvodnjo sintetičnega kavčuka po metodi akademika S. V. Lebedeva porabijo veliko etilnega alkohola. Ko par etilnega alkohola speljemo skozi poseben katalizator, dobimo divinil:

ki se lahko nato polimerizira v gumo.

Alkohol se uporablja za proizvodnjo barvil, dietilnega etra, različnih "sadnih esenc" in številnih drugih organskih snovi. Alkohol kot topilo se uporablja za izdelavo parfumerijskih izdelkov in številnih zdravil. Smole raztopite v alkoholu, pripravite različne lake. Visoka kalorična vrednost alkohola določa njegovo uporabo kot gorivo (avtomobilsko gorivo \u003d etanol).

Pridobivanje etilnega alkohola . Svetovna proizvodnja alkohola se meri v milijonih ton na leto.

Pogosta metoda pridobivanja alkohola je fermentacija sladkornih snovi v prisotnosti kvasa. V teh nižjih rastlinskih organizmih (glive) nastajajo posebne snovi - encimi, ki služijo kot biološki katalizatorji fermentacijske reakcije.

Kot izhodiščni material pri proizvodnji alkohola jemljejo semena žit ali krompirjeve gomolje, bogate s škrobom. Škrob se najprej pretvori v sladkor s pomočjo slada, ki vsebuje encim diastazo, ki ga nato fermentira v alkohol.

Znanstveniki so se zelo trudili nadomestiti prehranske surovine za proizvodnjo alkohola s cenejšimi neživilskimi surovinami. To iskanje je kronalo z uspehom.

V zadnjem času zaradi dejstva, da med krekiranjem olja nastaja veliko etilena, jekla

Hidracijsko reakcijo etilena (v prisotnosti žveplove kisline) sta proučevala A.M.Butlerov in V. Goryainov (1873), ki sta tudi napovedovala njegov industrijski pomen. Prav tako je bila razvita metoda neposredne hidracije etilena s prenosom v mešanici z vodno paro preko trdnih katalizatorjev. Proizvodnja alkohola iz etilena je zelo ekonomična, saj je etilen del kreking plinov nafte in drugih industrijskih plinov in je zato široko dostopna surovina.

Druga metoda temelji na uporabi acetilena kot začetnega izdelka. Acetilen je podvržen hidraciji v skladu s Kucherovo reakcijo in dobljeni acetaldehid katalitično reduciramo z vodikom v prisotnosti niklja v etilnem alkoholu. Celoten postopek hidratacije acetilena, ki mu sledi redukcija z vodikom na nikljevem katalizatorju do etilnega alkohola, je lahko predstavljen s shemo.

Homologna serija alkoholov

Poleg etilnega alkohola so znani tudi drugi alkoholi, ki so po zgradbi in lastnostih podobni. Vsi se lahko štejejo za derivate ustreznih nasičenih ogljikovodikov, v molekulah katerih en atom vodika nadomesti hidroksilna skupina:

Tabela

Ogljikovodiki	Alkoholi	Vrelišče alkoholov v ° C
Metan SN 4	Metil CH30H	64,7
Etan C2H6	Etil C 2 H 5 OH ali CH3-CH2-OH	78,3
Propan C 3 H 8	Propil S 4 N 7 ON ali SN 3 - SN 2 - SN 2 - ON	97,8
Butan C 4H10	Butil C 4 H 9 OH ali CH3-CH2-CH2-OH	117

Ker so po kemijskih lastnostih podobni in se medsebojno razlikujejo po molekulski sestavi na skupino atomov CH2, ti alkoholi tvorijo homologni niz. Če primerjamo fizikalne lastnosti alkoholov, v tej seriji, pa tudi v nizu ogljikovodikov, opazujemo prehod količinskih sprememb v kvalitativne spremembe. Splošna formula te serije alkoholov je R - OH (kjer je R ogljikovodikov radikal).

Znani so alkoholi, katerih molekule vključujejo več hidroksilnih skupin, na primer:

Poimenujemo skupine atomov, ki določajo značilne kemijske lastnosti spojin, to je njihovo kemijsko delovanje funkcionalne skupine.

Alkoholi so organske snovi, katerih molekule vsebujejo eno ali več funkcionalnih hidroksilnih skupin, povezanih z ogljikovodikovim radikalom .

Po svoji sestavi se alkoholi razlikujejo od ogljikovodikov po številu ogljikovih atomov po prisotnosti kisika (na primer C 2 H 6 in C 2 H 6 O ali C 2 H 5 OH). Zato lahko alkohole štejemo za produkte delne oksidacije ogljikovodikov.

Genska povezava med ogljikovodiki in alkoholi

Zelo težko je ogljikovodik neposredno oksidirati v alkohol. V praksi je to lažje storiti s halogeniranim ogljikovodikom. Na primer, da dobite etilni alkohol, od etana C2H6, lahko najprej dobite etil bromid z reakcijo:

nato pretvorimo etil bromid v alkohol s segrevanjem z vodo v prisotnosti alkalij:

Alkalij je v tem primeru potreben za nevtralizacijo tvorjenega vodikovega bromida in odpravljanje možnosti njegove reakcije z alkoholom, tj. to povratno reakcijo premaknite v desno.

Na podoben način je mogoče dobiti metilni alkohol po shemi:

Tako so ogljikovodiki, njihovi halogenski derivati \u200b\u200bin alkoholi v genetskem razmerju (odnos po izvoru).

10 300 mg / kg Toksičnost metabolit, slabo strupen

Etanol (etilni alkohol, metilkarbinol, vinski alkohol ali alkohol, pogosto pogovorno preprosto "alkohol") - monohidrični alkohol s formulo 2 5 (empirična formula C 2 H 6 O), druga možnost: CH3-CH2-OH, drugi predstavnik homolognih številni monohidrični alkoholi v standardnih pogojih hlapna, vnetljiva, brezbarvna prozorna tekočina.

Prejemanje

Obstajata dve glavni metodi za proizvodnjo etanola - mikrobiološka (alkoholna fermentacija) in sintetična (etilen hidracija):

Fermentacija

Metoda za proizvodnjo etanola, ki je že dolgo znana, je alkoholno vrenje organskih proizvodov, ki vsebujejo ogljikove hidrate (grozdje, sadje itd.) Pod delovanjem encimov kvasovk in bakterij. Predelava škroba, krompirja, riža, koruze izgleda podobno, vir gorivnega alkohola je surovi sladkor, proizveden iz trsa in tako naprej. Ta reakcija je precej zapletena, njeno shemo lahko izrazimo z enačbo:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

Raztopina, dobljena kot posledica fermentacije, ne vsebuje več kot 15% etanola, saj kvas v bolj koncentrirani raztopini ni sposoben preživeti. Tako dobljen etanol je treba očistiti in koncentrirati, običajno z destilacijo.

Za pridobivanje etanola s to metodo se najpogosteje uporabljajo različni sevi kvasovk vrste Saccharomyces cerevisiae, predhodno obdelana žagovina in / ali raztopina, pridobljena iz njih kot hranilnega medija.

Industrijska proizvodnja alkohola iz bioloških surovin

Sodobna industrijska tehnologija za proizvodnjo etilnega alkohola iz prehrambenih surovin vključuje naslednje faze:

Priprava in mlet škrobnih surovin - zrnje (predvsem rž, pšenica), krompir, koruza itd.
Fermentacija. V tej fazi se škrob encimsko razgradi na fermentacijske sladkorje. V te namene se uporabljajo rekombinantni alfa-amilazni pripravki, ki jih dobimo z bioinženiringom - glukamilaza, amilosubtilin.
Fermentacija. Zaradi fermentacije sladkorjev s kvasovkami se med pranjem nabira alkohol.
Bragorectifikacija. Izvedeno na pospeševalnih stolpcih.

Alkohol, ki prihaja iz destilacijske enote (BRU), ni brezvoden, vsebnost etanola v njem je do 95,6%. Glede na vsebnost nečistoč v njej se deli na naslednje kategorije:

Alfa
Dodatno
osnova
najvišje čiščenje
1. razred

Produktivnost sodobne destilarne je približno 30.000-100.000 litrov alkohol na dan.

Proizvodnja hidrolize

Hidracija etilena

V industriji se skupaj s prvo metodo uporablja etilena hidracija. Hidratacija se lahko izvaja na dva načina:

se kot katalizator uporablja neposredna hidracija pri temperaturi 300 ° C, tlak 7 MPa, ortofosforna kislina, nanesena na silikagel, aktivno oglje ali azbest:

CH2 \u003d CH2 + H20 → C2H5OH.

hidratacijo skozi fazo vmesnega estra žveplove kisline, čemur sledi hidroliza (pri temperaturi 80-90 ° C in tlaku 3,5 MPa):

CH2 \u003d CH2 + H2SO4 → CH3-CH2OSOzH (etil žveplova kislina). CH3-CH2-OS02OH + H20 → C2H5OH + H2S04.

Ta reakcija je zapletena s tvorbo dietil etra.

Čiščenje etanola

Destilacija osvobaja etanol tako iz hlapnih kot tudi težkih frakcij organskih snovi (še vedno na dnu).

Absolutni alkohol

Absolutni alkohol je etilni alkohol, ki praktično ne vsebuje vode. Zavre pri 78,39 ° C, medtem ko rektificirani alkohol, ki vsebuje vsaj 4,43% vode, vre pri 78,15 ° C. Dobivamo ga z destilacijo vodnega alkohola, ki vsebuje benzen, in druge metode, na primer alkohol obdelujemo s snovmi, ki reagirajo z vodo ali absorbirajo vodo, kot je hitro ohlapano apno CaO ali kalciniran bakrov sulfat CuSO 4.

Lastnosti

Fizične lastnosti

Fizikalne lastnosti etanola:

Molekularna masa	46.069 a. jesti.
Temperatura taljenja	–114,15 ° C
Temperatura vrelišča	78,39 ° C
Kritična točka	241 ° C (pri tlaku 6,3 MPa)
Topnost	mešljivo z benzenom, vodo, glicerinom, dietilnim etrom, acetonom, metanolom, ocetno kislino, kloroformom
Lomni količnik	1,3611 (temperaturni koeficient indeksa loma 4.010 -4, velja v temperaturnem območju 10-30 ° C)
Standardna entalpija tvorbe Δ H	–234,8 kJ / mol (g) (pri 298 K)
Standardna entropija izobraževanja S	281,38 J / mol K (g) (pri 298 K)
Standardna molarna toplotna kapaciteta C str	1,197 J / mol K (g) (pri 298 K)
Enttalpija taljenja Δ H pl	4,81 kJ / mol
Vrelna entalpija Δ H bale	839,3 kJ / mol

Mešanica 95,57% etanola + 4,43% vode je azeotropna, to je, da se med destilacijo ne loči.

Kemijske lastnosti

2C 2 H 5 OH + 2K \u003d 2C 2 H 5 OK + H 2. RCOOH + HOCH 2 CH 3 → RCOOCH 2 CH 3 + H 2 O 2 CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + H 2 O

Vstopi v reakcijo dehidracije v prisotnosti žveplove kisline pri temperaturah nad 120 ° C s tvorbo nenasičenega ogljikovodika

CH 3 CH 2 OH → CH 2 CH 2 + H 2 O C 2 H 5 OH + 3 O 2 → 2 CO 2 + 3 H 2 O CH 3 CH 2 OH + HCl → CH 3 CH 2 Cl + H 2 O

Vnetljive lastnosti

Vnetljiva brezbarvna tekočina; tlak nasičene pare lg p \u003d 7.81158-1918.508 / (252.125 + t) pri temperaturah od -31 do 78 ° C; toplota zgorevanja - 1408 kJ / mol; toplota tvorbe 239,4 kJ / mol; plamenišče 13 ° С (v zaprtem lončku), 16 ° С (v odprtem lončku); temperatura vžiga 18 ° C; temperatura samovžiga 400 ° C; mejne koncentracije širjenja plamena 3,6 - 17,7% prostornine; temperaturne meje širjenja plamena: spodnja 11 ° С, zgornja 41 ° С; najmanjša koncentracija flegmatiziranja,% prostornine: CO 2 - 29,5, H20 - 35,7, N 2 - 46; najvišji eksplozijski tlak 682 kPa; najvišja hitrost dviga tlaka 15,8 MPa / s; hitrost izgorevanja 0,037 kg / (m 2 s); največja normalna hitrost širjenja plamena je 0,556 m / s; minimalna energija vžiga - 0,246 MJ; Najmanjša vsebnost eksplozivnega kisika je 11,1 vol.

Uporaba

Gorivo

Etanol se lahko uporablja kot gorivo, tudi za raketne motorje (etanol je bil na primer uporabljen kot gorivo v prvi serijski balistični raketi na svetu - nemški V-2), čisti motorji z notranjim zgorevanjem. Zaradi svoje higroskopnosti (pilinga) se v omejenem obsegu uporablja v mešanici s klasičnimi naftnimi tekočimi gorivi. Uporablja se za proizvodnjo visokokakovostnega goriva in bencinske komponente - etil terc.-butil etra, ki je bolj neodvisen od fosilnih organskih snovi kot MTBE.

Kemična industrija

služi kot surovina za proizvodnjo številnih kemikalij, kot so acetaldehid, dietilni eter, tetraetil svinec, ocetna kislina, kloroform, etil acetat, etilen itd .;
Široko se uporablja kot topilo (v industriji lakov in barv, v proizvodnji gospodinjskih kemikalij in na številnih drugih področjih);
je sestavina pralnih sredstev proti zmrzovanju in vetrobranskega stekla;
v kemikalijah za gospodinjstvo se etanol uporablja za čiščenje in detergente, zlasti za nego stekla in sanitarnih izdelkov. Je topilo za repelente.

Zdravilo

Parfumi in kozmetika

Je univerzalno topilo za različne snovi in \u200b\u200bglavna sestavina parfumov, kolonjskih vod, aerosolov itd. Vključuje se v različne izdelke, med drugim celo v zobne paste, šampone, izdelke za tuširanje itd.

Prehrambena industrija

Skupaj z vodo je glavna sestavina alkoholnih pijač (vodka, viski, džin, pivo itd.). V majhnih količinah ga vsebujejo tudi številne fermentirane pijače, ki niso uvrščene med alkoholne (kefir, kvass, kumis, brezalkoholno pivo itd.). Vsebnost etanola v svežem kefirju je zanemarljiva (0,12%), vendar v dolgotrajnem, zlasti na toplem, lahko doseže 1%. Kumis vsebuje 1-3% etanola (v močnem do 4,5%), v kvassu - od 0,5 do 1,2%.

Registriran kot aditiv za živila E1510 .

Država	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010est
ZDA	13 362	16 117	19 946	24 565	34 776	40 068	45 360
Brazilija	15 078	15 978	16 977	18 972,58	24 464,9
Evropska unija	-	-	-	2 155,73	2 773
Kitajska	3 643	3 795	3 845	1 837,08	1 897,18
Indija	1 746	1 697	1 897	199,58	249,48
Francija	827	907	948	-	-
Nemčija	268	430	764	-	-
Rusija	760	860	608	609	536	517	700
Južna Afrika	415	389	387	-	-
Velika Britanija	400	351	279	-	-
Španija	298	298	463	-	-
Tajska	279	298	352	299,37	339,4
Kolumbija	-	-	279	283,12	299,37
Ves svet:	40 710	45 927	50 989	49 524,42	65 527,05

Uporaba etanola kot goriva za vozila

V različnih državah delujejo naslednji vladni programi za uporabo etanola v prometu:

Država	Zahteve
Brazilija	24% zmes etanol / bencin, 2% vsebnost etanola v dizelskem gorivu
ZDA	do leta 2012 proizvede 28 milijard litrov etanola, 85% etanol / bencin (E85)
Venezuela	10% mešanica z bencinom
Evropska unija	2% v letu 2005, 5,75% biogoriv do leta 2010 (etanol + biodizel)
Kitajska	do leta 2010 proizvedejo 3 milijone ton letno
Argentina	5% mešanica do leta 2010
Tajska	Bangkok ima od leta 2007 10% mešanice, 5% mešanice po vsej državi
Kolumbija	10% mešanice v velikih mestih do septembra 2005
Manitoba, Kanada	10% mešanice do konca leta 2005
Kanada	5% mešanice od septembra 2010
Japonska	dovoljena 3% vsebnost etanola v bencinu
Indija	20% biogoriv do leta 2017 (etanol + biodizel)
Avstralija	10% vsebnost etanola v bencinu
Nova Zelandija	5% biogoriv do leta 2008 (etanol + biodizel)
Indonezija	10% biogoriv do leta 2010 (etanol + biodizel)
Filipini	5% mešanica z bencinom do leta 2008, 10% zmes do leta 2010
Irska	5,75% biogoriv do leta 2009 (etanol + biodizel). 10% biogoriv do leta 2020
Danska	10% biogoriv do leta 2020
Čile	dovoljena 2% vsebnost motornega goriva
Mehika	3,2% biogoriv (etanol + biodizel) v avtomobilskem gorivu do leta 2012

142 milijonov USD naložbe med gradnjo;
41 delovnih mest v tovarni in 694 delovnih mest v celotnem gospodarstvu;
Zviša cene lokalnih žit za 5-10 centov na grm;
Letno povečuje dohodek lokalnih gospodinjstev za 19,6 milijona USD;
Prinaša v povprečju 1,2 milijona dolarjev davkov;
Donosnost naložbe 13,3% na leto;

160.231 novih delovnih mest v vseh sektorjih, vključno z 20.000 gradbenimi zaposlitvami;
Povečal dohodek gospodinjstev za 6,7 \u200b\u200bmilijarde USD;
Prinesel 2,7 milijarde ameriških zveznih davkov in 2,3 milijarde dolarjev lokalnih davkov;

Etanol se dobro meša z vodo, za razliko od bencina. Problem razločitve mešanice bencina in etanola še ni rešen.

Vozni park s pogonom na etanol

Mešanica etanola z bencinom je označena s črko E. Število poleg črke E označuje odstotek etanola. E85 - pomeni mešanico 85% etanola in 15% bencina.

Mešanice do 20% etanola se lahko uporabljajo v katerem koli vozilu. Vendar nekateri proizvajalci avtomobilov omejujejo garancijo, kadar uporabljajo mešanico, ki vsebuje več kot 10% etanola. Mešanice, ki vsebujejo več kot 20% etanola, bodo v mnogih primerih zahtevale spremembe v sistemu za vžig vozila.

Proizvajalci avtomobilov proizvajajo avtomobile, ki lahko poganjajo tako bencin kot E85. Ta vozila se imenujejo "Flex-Fuel". V Braziliji te avtomobile imenujejo "hibridni" avtomobili. V ruščini ni imena. Večina sodobnih avtomobilov na tak način uporablja takšno gorivo ali pa po izbiri tudi na zahtevo.

Okoljski vidiki

Bioetanol je gorivo, ki je nevtralen kot vir toplogrednih plinov. Ima nič ravnovesja ogljikovega dioksida, saj njegova proizvodnja s fermentacijo in kasnejšim zgorevanjem sprošča enako količino CO 2, kot so jo rastline prej uporabile v atmosferi.

Varnost in regulacija

Za obdavčitev pitja alkohola glej Alkoholne pijače - trošarine

Vpliv etanola na človeško telo

V odvisnosti od odmerka, koncentracije, načina zaužitja in trajanja izpostavljenosti lahko etanol ima opojne in strupene učinke. Pod narkotičnim učinkom se misli na njegovo sposobnost, da povzroči komo, stupor, neobčutljivost za bolečino, depresijo centralnega živčnega sistema, alkoholno vznemirjenost, zasvojenost, pa tudi njegov anestetični učinek. Pod vplivom etanola se endorfini sproščajo v jedru jedra (Nucleus acumbens), pri alkoholikih pa tudi v orbitofrontalni skorji (polje 10). Vendar s pravnega vidika etilni alkohol ni priznan kot droga, saj ta snov ni vključena na mednarodni seznam nadzorovanih snovi Konvencije ZN iz leta 1988. V določenih odmerkih do telesne teže in koncentracij vodi do akutne zastrupitve in smrti (smrtonosni enkratni odmerek - 4-12 gramov etanola na kilogram telesne teže).

Dolgotrajna uporaba etanola lahko povzroči bolezni, kot so ciroza jeter, gastritis, želodčne razjede, rak želodca in požiralnika ter bolezni srca in ožilja.

Kljub najbolj izrazitemu povečanju pojavnosti onkoloških bolezni z uporabo odmerkov nad 25 g etanola na dan, opažamo povečanje pogostnosti takšnih bolezni v primerjavi z abstinenti tudi pri skupini "zmernih uporabnikov".

Zloraba alkohola lahko privede do klinične depresije in alkoholizma.

Etanol je naravni presnovek človeškega telesa in se proizvaja v majhnih količinah.

Vrste in blagovne znamke etanola

Prečiščeni (natančneje, rektificirani alkohol) je etilni alkohol, očiščen z rektifikacijo, vsebuje 95,57%, kemična formula C 2 H 5 OH. Lahko se proizvaja v skladu z GOST 18300-72 (Gosstandart ZSSR, popravljeni tehnični tehnični pogoji etilnega alkohola) in GOST 5964-82; GOST 5964-93. Tehnično rektificiran etilni alkohol proizvaja blagovna znamka Extra in dva razreda: odvisno od stopnje očiščenja: najvišjega in prvega

Absolutni etilni alkohol - vsebnost alkohola\u003e 99,9%.

Medicinski alkohol.

Etimologija imen

Za označevanje te snovi se uporablja več imen. Tehnično gledano je najbolj pravilen izraz etanol ali etanol... Vendar pa imena alkohol, vinski alkohol ali preprosto alkoholčeprav so alkoholi ali alkohol širši razred snovi.

Etimologija izraza "etanol"

Imena etanol in etil alkohol pomeni, da ta spojina vsebuje v svoji osnovi etilni ostanek etana. Beseda alkohol (pripona -ol) v imenu označuje vsebnost hidroksilne skupine (-OH), značilne za alkohole.

Etimologija imena "alkohol"

Ime alkohol prihaja iz arabščine. الكحل al-Kuhulpomen fini prah, pridobljen s sublimacijo , prah antimona , puder za toniranje vek. .

Beseda "alkohol" je prišla v ruski jezik skozi njeno nemško različico. alkohol... Vendar se je v ruskem jeziku ohranil homonim besede "alkohol" v pomenu "fini prah" v obliki arhaizma. ...

Etimologija besede "alkohol"

Ime etanola vinski alkohol prihaja iz lat. spiritus vini (duh vina). Beseda "alkohol" je v ruski jezik prišla prek njene angleške različice. duha.

V angleščini je bila beseda "alkohol" v tem pomenu uporabljena že sredi 13. stoletja, šele od leta 1610 pa so alkemiki začeli uporabljati besedo "alkohol" za označevanje hlapnih snovi, kar ustreza osnovnemu pomenu besede "spiritus" (izhlapevanje) v latinskem jeziku K V 1670-ih se je beseda zožila na "tekočine z visokim odstotkom alkohola." in hlapne tekočine imenujemo etri.

Opombe

Chastain G (2006). Alkohol, nevrotransmiterji in vedenje. Časopis za splošno psihologijo 133 (4). DOI: 10.3200 / GENP.133.4.329-335. PMID 17128954.
Članek "Absolutni alkohol" v TSB.
Pridobitev absolutnega alkohola
Etilni alkohol: kemijske in fizikalne lastnosti
Zdravila, ki vplivajo na centralni živčni sistem
Flomenbaum, Goldfrank in sod. Goldfrankova toksikološka nujna stanja 8. izdaja - McGraw Hill, 2006. - P. 1465. - 2170 str. - ISBN 0071437630
Zvezna agencija za tehnično ureditev in meroslovje. GOST R 52409-2005 (celotno besedilo)
Russell, Nicholas J. ... - New York: Kluwer Academic / Plenum Publishers, 2003. - P. 198. - ISBN 0-306-47736-X
E1510 - Etilni alkohol
2008 Proizvodnja etanola presega 9 milijard galonov
Statistika svetovne proizvodnje etanola
Kljub pomislekom Ottawa, da pritisne etanol
Indija do leta 2017 določa cilj 20% biogoriv
Ivan Castano Mehiško srečanje z mehiškimi biogorivi je v letu 2012, 2. maja 2011, doseglo cilj 3% mešanja
Uredba vlade Ruske federacije z dne 29. decembra 2007 N 964, Moskva "O odobritvi seznamov močnih in strupenih snovi za namene člena 234 in drugih členov Kazenskega zakonika Ruske federacije, pa tudi velike velikosti močnih snovi za namene člena 234 Kazenskega zakonika Ruske federacije"
26. člen zveznega zakona z dne 22. 11. 1995 N 171-FZ (kakor je bil spremenjen 05.04.2010) (svetovalec +)
Nacionalni znanstveni center za narkologijo Roszdrav Federal Federal Institution. Mehanizmi strupenega delovanja etanola
Leksikon izrazov alkohola in drog, ki ga je objavila Svetovna zdravstvena organizacija. Arhivirano
Etilni alkohol v Veliki sovjetski enciklopediji. Arhivirano iz izvirnika 3. februarja 2012. Pridobljeno 21. avgusta 2011.
Ed. Morozova G.V., Rozhnova V.E., Babayana E.A. Alkoholizem. - Moskva: Medicina, 1983. - S. 161-162. - 432 str. - 80.000 izvodov
Gayevy M.D., Petrov V.I., Gaevaya L.M. Farmakologija. Učbenik za študente. - 2008 .-- S. 21–30.
Poraba alkohola povzroči sproščanje endogenih opioidov v človeški orbitofrontalni skorji in nukleusu - Mitchell et al. Doi: 10.1126 / scitranslmed.3002902, Sci Transl Med, 11. januarja 2012
Seznam predhodnih sestavin in kemikalij, ki se pogosto uporabljajo pri nedovoljeni proizvodnji prepovedanih drog in psihotropnih snovi pod mednarodnim nadzorom. Arhivirano iz izvirnika 3. februarja 2012. Pridobljeno 21. avgusta 2011.
Fisher Scientific jedrnati etanol MSDS. Fscimage.fishersci.com. Arhivirano iz izvirnika 14. oktobra 2012. Pridobljeno 31. maja 2011.
Chavez, Pollyanna R .; Wang, Xiang-Dong; Meyer, Jean Živalski modeli za karcinogenezo in kemoprevencijo, povzetek # C42: Učinki vnosa kroničnega etanola na ravni ciklina D1 in spremenjene koncentracije pri podganah, ki jih sproži dietilnitrosamin (PDF). USDA. Arhivirano iz izvirnika 14. oktobra 2012. Pridobljeno 24. oktobra 2007.
Poškodba DNK in kromosomov, ki jo in vitro povzroči acetaldehid v človeških limfocitih
Kemični povzetek za Acetaldehid, ameriška agencija za varstvo okolja
Sadovnikova I. I. Ciroza jeter. Vprašanja etiologije, patogeneze, klinike, diagnoze, zdravljenja // "Ruski medicinski časopis." - 2003. - T. 5. - št. 2.
Park CW, Kim A, Cha SW, Jung SH, Yang HW, Lee YJ, Lee HIe, Kim SH, Kim YH Primer flegmonskega gastritisa, povezanega z izrazito želodčno distenzijo (angleščina) // PMID: 20981225... - Oddelek za gastroenterologijo, Oddelek za interno medicino, Univerzitetna bolnišnica Eulji, Medicinski fakultet Univerze Eulji, Daejeon, Koreja., 2010. - ISSN.
Murakami K, Okimoto T, Kodama M, Tanahashi J, Mizukami K, Shuto M, Abe H, Arita T, Fujioka T. Primerjava učinkovitosti irzogladin maleata in famotidina za zdravljenje želodčnih razjed po terapiji za izkoreninjenje Helicobacter pylori: randomizirana, kontrolirana, prospektivna študija (angleščina) // PMID: 21073372... - Oddelek za gastroenterologijo Medicinske fakultete Univerze Oita, Oita, Japonska, 2010 .-- ISSN.
Ott JJ, Ullrich A, Mascarenhas M, Stevens GA.

V sodobnem svetu je etil na prvem mestu med proizvodi organske sinteze. uspešno se uporablja ne le za izdelavo alkoholnih pijač, nepogrešljiv je tudi v panogah, kot so kozmetologija, medicina. V zvezi s tem spada v kategorijo ekonomsko močnih, kar je še posebej pomembno pri izbiri proizvodnega načina. Vsi vedo iz šole alkoholna formula - C2H5OH, kako pa jo dobiš?

Obstajata 2 načina priprave alkohola - s fermentacijo in sintetična metoda (etilen hidracija).

Alkoholna fermentacija je metoda, ki je znana že od antičnih časov. Organska hrana, ki vsebuje ogljikove hidrate, kot so grozdje, različno sadje, fermentira kvasovke in bakterije. Škrob, krompir, riž in koruza se obdelujejo na podoben način. V raztopini, dobljeni po fermentaciji, opazimo nizko vsebnost etanola - do 15%, saj kvas umre v bolj koncentrirani raztopini. Zato se etanol nato očisti in koncentrira z destilacijo.

Sodobna proizvodnja alkohola od prehrambenih surovin ima več stopenj:
- surovine, ki vsebujejo škrob, in to so zrna rži, pšenice, krompirja, koruze, se meljejo;
- fermentacija - v tej fazi se škrob razgradi na sladkorje;
- fermentacija - s pomočjo kvasa se fermentira sladkor, zaradi česar se v pivu nabira alkohol;

- rektifikacija - filtracija in čiščenje nastale raztopine.
Po zaključku vseh faz proizvodnje vsebnost etanola v raztopini doseže 95,6%.
Glede na stopnjo čiščenja iz različnih nečistoč je etilni alkohol razdeljen na kategorije: prvi razred, alkohol najvišjega čiščenja, osnova, Extra, Lux in Alpha (cm).

V industriji se etilni alkohol pridobiva iz lesa, slame - to je surovin, ki vsebujejo celulozo. Celuloza je podvržena postopku hidrolize, to je razpadu sestavin raztopine s pomočjo vode s ciljem novih tvorb. Tole je alkoholna formuladobljeno s hidracijo: CH2 \u003d CH2 + H2O → C2H5OH.

Takoj po predelavi surovin etanol vsebuje različne nečistoče. Za nadaljnjo industrijsko, prehrambeno in farmacevtsko uporabo je čiščenje potrebno. Etilni alkohol je bistra tekočina brez tujih delcev. Vsaka vrsta alkohola ima poseben okus in vonj, odvisno od tega, iz katere surovine je narejena. Boljše kot je čiščenje alkohola, višja je njegova kakovost in s tem večja njegova trdnost. Prečiščeni alkohol, ki je prestal vse stopnje čiščenja, razredčimo z mehčano vodo, pri čemer dosežemo moč 95% - ta raztopina pije pitni etilni alkohol.

Podobni članki