ETILNI ALKOHOL: FORMULA, LASTNOSTI, TVEGANJA IN UPORABE - KEMIJA - 2025

Etilni alkohol , etanol ali alkohol, je organska kemijska spojina razred izmed alkoholov v alkoholu, ki je proizveden s kvasovkami ali petrokemične procese. Je brezbarvna, vnetljiva tekočina in poleg tega, da je psihoaktivna snov, kot razkužilo in antiseptik, kot vir goriva za čisto izgorevanje, v predelovalni industriji ali kot kemično topilo.

Etilni alkohol kemična formula je C ₂ H ₅ OH in njegovi razširjeni formulo CH ₃ CH ₂ OH. Napisana je tudi kot EtOH, ime IUPAC pa etanol. Zato so njegove kemične sestavine ogljik, hidrogin in kisik. Molekula je sestavljena iz dvoogljične verige (etan), v kateri je en H nadomeščen s hidroksilno skupino (-OH). Njegova kemijska struktura je predstavljena na sliki 1.

Slika 1: struktura etanola

Je drugi najpreprostejši alkohol. Vsi atomi ogljika in kisika so sp3, kar omogoča prosto vrtenje meja molekule. (Formula etilnega alkohola, SF).

Etanol najdemo v naravi široko, saj je del presnovnega kvasa, kot je Saccharomyces cerevisiae, prisoten pa je tudi v zrelem sadju. Tudi nekatere rastline ga proizvajajo skozi anerobiozo. Najdeno je bilo tudi v vesolju.

Etanol lahko dobimo s kvasovkami s fermentacijo sladkorjev, ki jih najdemo v zrnih, kot so koruza, sirek in ječmen, pa tudi krompirjeve kože, riž, sladkorni trs, sladkorna pesa in obrezovanja dvorišč; ali z organsko sintezo.

Organska sinteza poteka s hidracijo etilena, dobljenega v petrokemični industriji in z uporabo žveplove ali fosforjeve kisline kot katalizatorja pri 250-300 ° C:

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH ₃ CH ₂ OH

Proizvodnja etilnega alkohola

Etanol iz fermentacije sladkorjev je glavni postopek za proizvodnjo alkoholnih pijač in biogoriv. Uporablja se predvsem v državah, kot je Brazilija, kjer se kvas uporablja za biosintezo etanola iz sladkornega trsa.

Koruza je glavna sestavina etanola v ZDA. To je posledica njegove številčnosti in nizke cene. Sladkorna sladkorna sladkorna pesa in pesa sta najpogostejši sestavini, ki se uporabljajo za izdelavo etanola v drugih delih sveta.

Ker alkohol nastaja s fermentacijo sladkorja, so sladkorne rastline najlažje sestavine, ki jih lahko pretvorimo v alkohol. Brazilija, drugi največji svetovni proizvajalec gorivnega etanola, večino svojega etanola proizvaja iz sladkornega trsa.

Večina avtomobilov v Braziliji lahko vozi na čisti etanol ali na mešanico bencina in etanola.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Etanol je bistra, brezbarvna tekočina z značilnim vonjem in pekočim okusom (Royal Society of Chemistry, 2015).

Molarna masa etilnega alkohola je 46,06 g / mol. Tališče in vrelišče sta -114 ° C in 78 ° C. Je hlapna tekočina in njena gostota je 0,789 g / ml. Etilni alkohol je tudi vnetljiv in povzroča brezdimen modri plamen.

Lahko ga je mešati z vodo in večino organskih topil, kot so ocetna kislina, aceton, benzen, tetrahlorid ogljik, kloroform in eter.

Zanimivo dejstvo je, da se etanol meša tudi v alifatskih topilih, kot sta pentan in heksan, vendar je njegova topnost odvisna od temperature (National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database; CID = 702, 2017).

Etanol je najbolj znan predstavnik alkoholov. V tej molekuli je hidroksilna skupina na končnem ogljiku, kar ima za posledico visoko polarizacijo molekule.

Posledično lahko etanol tvori močne interakcije, kot sta vezanje vodika in interakcija dipol-dipol. V vodi se etanol meša, interakcije med dvema tekočinama pa so tako visoke, da lahko nastane zmes, znana kot azeotrop, z različnimi lastnostmi obeh komponent.

Acetil klorid in bromid silovito reagirata z etanolom ali vodo. Mešanice alkoholov s koncentrirano žveplovo kislino in močnim vodikovim peroksidom lahko povzročijo eksplozije. Tudi mešanice etilnega alkohola s koncentriranim vodikovim peroksidom tvorijo močna eksploziva.

Alkilni hipokloriti so silovito razstrelivo. Zlahka jih dobimo z reakcijo hipoklorne kisline in alkoholov v vodni raztopini ali mešanih raztopinah vodnega tetraklorida.

S klorom in alkoholi bi nastali tudi alkilni hipokloriti. Na mrazu razpadejo in eksplodirajo, ko so izpostavljeni sončni svetlobi ali vročini. Terciarni hipokloriti so manj nestabilni kot sekundarni ali primarni hipokloriti.

Reakcije izocijanatov z baznimi kataliziranimi alkoholi morajo potekati v inertnih topilih. Takšne reakcije v odsotnosti topil se pogosto pojavijo z eksplozivnim nasiljem (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Reaktivnost in nevarnosti

Etilni alkohol je razvrščen kot stabilna, hlapna in lahko vnetljiva snov. Z lahkoto ga bodo vžgali vročina, iskre ali plameni. Hlapi lahko tvorijo eksplozivne zmesi z zrakom. Te lahko potujejo do vžiga in izklopijo.

Večina hlapov je težja od zraka. Razširili se bodo po tleh in se zbirali v nizkih ali zaprtih območjih (kanalizacija, kleti, rezervoarji). Obstaja nevarnost eksplozije hlapov v zaprtih prostorih, na prostem ali v kanalizaciji. Pri segrevanju lahko posode eksplodirajo.

Etanol je strupen, če ga zaužijemo v večjih količinah ali v velikih koncentracijah. Na centralni živčni sistem deluje kot depresivno in diuretično. Draži tudi oči in nos.

Je lahko vnetljiv in burno reagira s peroksidi, acetil kloridom in acetil bromidom. Ko je v stiku z nekaterimi platinskimi katalizatorji, se lahko vname.

Simptomi v primeru vdihavanja so kašelj, glavobol, utrujenost, zaspanost. Lahko povzroči suho kožo. Če snov pride v stik z očmi, lahko povzroči pordelost, bolečino ali pekoč občutek. Če ga zaužijemo, povzroča pekoč občutek, glavobol, zmedenost, omotičnost in nezavest (IPCS, SF).

Oči

Če pride spojina z očmi v stik z očmi, je treba preveriti in odstraniti kontaktne leče. Oči je treba takoj splakniti z obilo vode vsaj 15 minut s hladno vodo.

Koža

V primeru stika s kožo je treba prizadeto mesto takoj izprati z obilo vode vsaj 15 minut, pri tem pa odstraniti onesnaženo oblačilo in obutev.

Razdraženo kožo prekrijte s pomirjevalnim sredstvom. Pred ponovno uporabo operite oblačila in čevlje. Če je stik močan, umijte z milom za razkuževanje in onesnaženo kožo prekrite z antibakterijsko kremo.

Vdihavanje

V primeru vdihavanja je treba žrtev prestaviti v hladen prostor. Če ne dihamo, dajemo umetno dihanje. Če je dihanje težko, dajte kisik.

Zaužitje

Če spojino zaužijete, bruhanja ne smete izzvati, razen če to naroči medicinsko osebje. Sprostite tesna oblačila, kot so ovratnik srajce, pas ali kravata.

V vseh primerih je treba takoj poiskati zdravniško pomoč (Varnostni list materiala Etilni alkohol 200 Proof, 2013).

Prijave

Zdravilo

Etanol se v medicini uporablja kot antiseptik. Etanol ubija organizme z denaturiranjem njihovih beljakovin in raztapljanjem njihovih lipidov ter je učinkovit proti večini bakterij, gliv in številnih virusov. Vendar je etanol neučinkovit proti bakterijskim sporam.

Etanol se lahko daje kot protistrup za zastrupitev z metanolom in etilen glikolom. To je posledica konkurenčne inhibicije encima, ki jih razgrajuje, imenovanega alkohol dehidrogenaza.

Rekreacijski

Kot depresiv osrednjega živčnega sistema je etanol eno najpogosteje uporabljanih psihoaktivnih zdravil.

Količino etanola v telesu običajno količinsko določimo z vsebnostjo alkohola v krvi, ki se tukaj šteje kot teža etanola na enoto volumna krvi.

Majhni odmerki etanola praviloma povzročajo evforijo in sprostitev. Ljudje, ki se srečujejo s temi simptomi, so ponavadi zgovorni in manj zavirani in lahko kažejo slabo presojo.

V večjih odmerkih etanol deluje kot zaviralec osrednjega živčnega sistema, povzroča postopno višje odmerke, oslabljeno senzorično in motorično delovanje, zmanjšano kognicijo, zastoj, nezavest in možno smrt.

Etanol se pogosto uporablja kot rekreativno zdravilo, zlasti med druženjem. Lahko tudi vidite, kakšni so znaki in simptomi alkoholizma?

Gorivo

Glavna uporaba etanola je motorno gorivo in dodatek gorivu. Uporaba etanola lahko zmanjša odvisnost od nafte in zmanjša emisije toplogrednih plinov (EGI).

Uporaba etanola v ZDA se je močno povečala, s približno 1,7 milijarde galonov leta 2001 na približno 13,9 milijarde leta 2015 (ameriški oddelek za energetiko, SF).

E10 in E15 sta mešanica etanola in bencina. Število za "E" označuje volumenski odstotek etanola.

Večina bencina, ki se prodaja v ZDA, vsebuje do 10% etanola, količina se razlikuje glede na površino. Vsi proizvajalci avtomobilov odobrijo mešanice do E10 v svojih bencinskih avtomobilih.

Henry Ford je leta 1908 oblikoval svoj Model T, zelo star avtomobil, ki je vozil na mešanici bencina in alkohola. Ford je to mešanico poimenoval gorivo prihodnosti.

Leta 1919 so etanol prepovedali, ker je veljal za alkoholno pijačo. Prodati bi ga bilo mogoče le v mešanici z oljem. Po končani prepovedi leta 1933 (ameriška uprava za informacije o energiji, SF) je bil etanol ponovno uporabljen kot gorivo.

Druge uporabe

Etanol je pomembna industrijska sestavina. Kot predhodnik ima druge organske spojine, kot so etil halogenidi, etilni estri, dietilni eter, ocetna kislina in etil amini.

Etanol se meša z vodo in je dobro splošno splošno topilo. Najdemo ga v barvah, madežih, markerjih in izdelkih za osebno nego, kot so vodice za usta, parfumi in deodoranti.

Vendar se polisaharidi oborijo iz vodne raztopine v prisotnosti alkohola, zato se zaradi čiščenja DNK in RNK zaradi tega uporabi oborina etanola.

Zaradi nizke tališča (-114,14 ° C) in nizke strupenosti se etanol včasih uporablja v laboratorijih (s suhim ledom ali drugimi hladilnimi sredstvi) kot hladilna kopel, da se posode ohranijo pri temperaturi pod točko zamrzovanje vode. Iz istega razloga se uporablja tudi kot aktivna tekočina v alkoholnih termometrih.

Biokemija

Oksidacija etanola v telesu proizvede količino energije 7 kcal / mol, vmesno med ogljikovimi hidrati in maščobnimi kislinami. Etanol proizvaja prazne kalorije, kar pomeni, da ne zagotavlja nobene vrste hranil.

Po peroralni uporabi se etanol iz želodca in tankega črevesa hitro absorbira v krvni obtok in porazdeli v celotno telesno vodo.

Ker se absorpcija hitreje pojavi iz tankega črevesa kot iz želodca, zamude pri praznjenju želodca upočasnijo absorpcijo etanola. Od tod tudi koncept, da ne pijete na prazen želodec.

Več kot 90% etanola, ki vstopi v telo, je v celoti oksidirano v acetaldehid. Preostanek etanola se izloči skozi znoj, urin in dihanje (vdih).

Obstajajo trije načini, kako telo presnavlja alkohol. Glavna pot je skozi encim alkohol dehidrogenazo (ADH). ADH se nahaja v citoplazmi celic. Najdemo ga predvsem v jetrih, čeprav ga najdemo tudi v prebavilih, ledvicah, nosni sluznici, testisih in maternici.

Ta encim je odvisen od oksidiranega koencima NAD. Najpomembnejši je pri oksidaciji etanola, saj presnavlja med 80 in 100% zaužitega etanola v jetrih. Njegova funkcija je oksidacija alkohola v acetaldehid glede na reakcijo:

CH ₃ CH ₂ OH + NAD ⁺ → CH ₃ CHO + NADH + H ⁺

Drug način presnove alkohola je z encim katalazo, ki vodikov peroksid za oksidacijo alkohola v acetaldehid na način:

CH ₃ CH ₂ OH + H ₂ O ₂ → CH ₃ CHO + 2H ₂ O

To pot omejujejo nizke stopnje generacije H ₂ O _2, ki jih v celičnih pogojih proizvajata encima ksantin oksidaza ali NADPH-oksidaza.

Tretji način presnove alkohola je prek mikrosomalnega oksidacijskega sistema etanola (SMOE). Gre za sistem za izločanje strupenih snovi iz organizma, ki se nahaja v jetrih, sestavljen iz encimov oksidaze mešane funkcije citokroma P450.

Oksidacije spremenijo zdravila in tuje spojine (ksenobiotike) s hidroksilacijo, zaradi česar so nestrupene. V specifičnem primeru etanola je reakcija:

CH ₃ CH ₂ OH + NADPH + H ⁺ + O ₂ → CH ₃ CHO + NADP ⁺ + 2H ₂ O

Ko se etanol s temi tremi encimi pretvori v acetaldehid, se oksidira v acetat z delovanjem encima aldehid dehidrogenaza (ALDH). Ta encim je odvisen od oksidiranega koencima NAD in reakcija je:

CH ₃ CHO + NAD + + H ₂ O → CH ₃ COOH + NADH + H ⁺

Acetat se aktivira s koencimom A, da nastane acetil CoA. To vstopi v Krebsov cikel za proizvodnjo energije (Ameriška nacionalna medicinska knjižnica, 2012).

Pomen hidroksilne skupine v alkoholih

Hidroksilna skupina je molekula, ki jo sestavljata atom kisika in atom vodika.

To ima za posledico vodno molekulo z neto negativnim nabojem, ki se veže na ogljikovo verigo.

Ta molekula naredi ogljikovo verigo alkohol. Poleg tega daje določene splošne značilnosti dobljeni molekuli.

V nasprotju z alkani, ki so zaradi ogljikovih in vodikovih verig nepolarne molekule, ko se hidroksilna skupina oprime verige, zaradi podobnosti molekule OH na vodi pridobi sposobnost topnosti v vodi.

Vendar se ta lastnost razlikuje glede na velikost molekule in položaj hidroksilne skupine na ogljikovi verigi.

Fizikalno-kemijske lastnosti se spreminjajo glede na velikost molekule in razporeditev hidroksilne skupine, vendar so običajno alkoholi tekoči z značilnim vonjem.

Reference

1. DENATURIRANI ALKOHOL. (2016). Pridobljeno od cameochemicals.noaa.gov.
2. Formula etilnega alkohola. (SF). Pridobljeno od softschools.com.
3. (SF). ETANOL (ANHIDROZ). Pridobljeno z inchem.org.
4. Podatki o varnosti materiala Etilni alkohol 200 Dokaz. (2013, 21. maja). Pridobljeno od sciencelab.com.
5. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. Podatkovna baza PubChem; CID = 702. (2017, 18. marec). Podatkovna baza PubChem; CID = 702. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Royal Society of Chemistry. (2015). Etanol. Pridobljeno s strani chemspider.com
7. S. oddelek za energetiko. (SF). Etanol. Pridobljeno iz fueleconomy.gov.
8. S. uprava informacij o energiji. (SF). Etanol. Pridobljeno iz eia.gov.
9. S. Nacionalna medicinska knjižnica. (2012, 20. decembra). HSDB: ETANOL. Obnovljeno iz toxnet.nlm.nih.gov.