Formula, lastnosti, tveganja in uporaba etilnega alkohola



The etilni alkohol, Etanol ali alkohol je organska kemična spojina razreda alkoholov v alkoholnih pijačah in se proizvaja s kvasom ali s petrokemičnimi postopki. Je brezbarvna, vnetljiva tekočina in poleg tega, da je psihoaktivna snov, kot razkužilo in antiseptik, kot vir čistega goriva za zgorevanje, v predelovalni industriji ali kot kemijsko topilo.

Kemijska formula etilnega alkohola je C2H5OH in njegova razširjena formula je CH3CH2OH. Napisan je tudi kot EtOH, ime IUPAC pa je etanol. Zato so njegove kemične komponente ogljik, vodni in kisik. Molekula nastane z verigo dveh ogljikov (etan), v kateri je H zamenjan s hidroksilno skupino (-OH). Njegova kemijska struktura je prikazana na sliki 1.

Je drugi najpreprostejši alkohol. Vsi atomi ogljika in kisika sp3 omogočajo prosto rotacijo meja molekul. (Etilni alkohol Formula, S.F.).

Etanol lahko najdemo široko v naravi, ker je del metabolizma kvasovk kot Saccharomyces cerevisiae, Prisotna je tudi v zrelih sadežih. Nekatere rastline proizvajajo tudi z anerobiozo. Najdeno je bilo tudi v vesolju.

Etanol se lahko proizvaja iz kvasa z uporabo fermentacije sladkorjev v zrnih, kot so koruza, sirek in ječmen, kakor tudi kože krompirja, riža, sladkornega trsa, sladkorne pese in obrezovanja na dvorišču; ali z organsko sintezo.

Organska sinteza se izvaja s hidracijo etilena, pridobljenega v petrokemični industriji, z uporabo žveplove ali fosforne kisline kot katalizatorja pri 250-300 ° C:

CH2= CH2 + H2O → CH3CH2OH

Indeks

  • 1 Proizvodnja etilnega alkohola
  • 2 Fizikalne in kemijske lastnosti
  • 3 Reaktivnost in nevarnosti
    • 3.1 Oči
    • 3.2 Koža
    • 3.3 Vdihavanje
    • 3.4 Zaužitje
  • 4 Uporabe
    • 4.1 Zdravilo
    • 4.2 Rekreacija
    • 4.3 Gorivo
    • 4.4 Druge uporabe
  • 5 Biokemija
  • 6 Pomen hidroksilne skupine v alkoholih
  • 7 Reference

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 sladkornega trsa.

Koruza je glavna sestavina za etanol kot gorivo v Združenih državah. To je zaradi njegove številčnosti in nizke cene. Sladkorni trs in sladkorna pesa sta najpogostejša sestavina za proizvodnjo etanola v drugih delih sveta.

Ker je alkohol ustvarjen s fermentacijo sladkorja, so sladkorne kulture najlažje sestavine za pretvorbo v alkohol. Brazilija, drugi največji svetovni proizvajalec gorivnega etanola, proizvede večino svojega etanola iz sladkornega trsa.

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

Fizikalne in kemijske lastnosti

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

Molska masa etilnega alkohola je 46,06 g / mol. Tališče in vrelišče sta -114 ° C oziroma 78 ° C. Je hlapna tekočina in njegova gostota je 0,789 g / ml. Etilni alkohol je tudi vnetljiv in proizvaja modri plamen brez dima.

Lahko se meša z vodo in v večini organskih topil, kot so ocetna kislina, aceton, benzen, ogljikov tetraklorid, kloroform in eter..

Zanimivo dejstvo je, da se etanol meša tudi v alifatskih topilih, kot so pentan in heksan, vendar je njegova topnost odvisna od temperature (Nacionalni center za biotehnološke informacije, baza podatkov PubChem, CID = 702, 2017).

Etanol je najbolj znani predstavnik alkoholov. V tej molekuli je hidroksilna skupina v končnem ogljiku, kar povzroči visoko polarizacijo molekule.

Posledično lahko etanol tvori močne interakcije, kot so vodikove vezi in dipol-dipolna interakcija. V vodi se etanol meša in interakcije med obema tekočinama so tako visoke, da povzročajo mešanico, znano kot azeotrop, z značilnostmi, ki se razlikujejo od obeh komponent..

Acetil klorid in bromid reagirajo burno z etanolom ali vodo. Zmesi alkoholov s koncentrirano žveplovo kislino in močnim vodikovim peroksidom lahko povzročijo eksplozije. Tudi mešanice etilnega alkohola s koncentriranim vodikovim peroksidom tvorijo močne eksplozive.

Alkil hipokloriti so nasilni eksplozivi. Lahko se pridobijo z reagiranjem hipoklorične kisline in alkoholov v vodni raztopini ali mešanih raztopinah vodnega ogljikovega tetraklorida..

Klor in alkoholi bi prav tako proizvedli alkil hipoklorite. Razpadejo na mrazu in eksplodirajo, ko so izpostavljeni sončni svetlobi ali vročini. Terciarni hipokloriti so manj nestabilni kot sekundarni ali primarni hipokloriti.

Reakcije z izocianatom z bazo kataliziranimi alkoholi je treba izvesti v inertnih topilih. Takšne reakcije v odsotnosti topil se pogosto pojavijo pri eksplozivnem nasilju (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Reaktivnost in nevarnosti

Etilni alkohol je razvrščen kot stabilna, hlapna in lahko vnetljiva spojina. Lahko se vžge z vročino, iskrami ali plameni. Hlapi lahko tvorijo eksplozivne zmesi z zrakom. Ti lahko potujejo do vira vžiga in nazaj.

Večina hlapov je težja od zraka. Širili se bodo po tleh in se bodo zbirali na nizkih ali omejenih območjih (kanalizacija, kleti, cisterne). Obstaja nevarnost parne eksplozije v zaprtih prostorih, na prostem ali v kanalizaciji. Posode lahko eksplodirajo pri segrevanju.

Etanol je strupen, če ga zaužijemo v velikih količinah ali v velikih koncentracijah. Deluje na centralni živčni sistem kot depresiv in diuretik. Draži oči in nos.

Je lahko vnetljiv in burno reagira s peroksidi, acetil kloridom in acetil bromidom. 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, bo to povzročilo rdečino, bolečino ali pekoč občutek. Če ga zaužijejo, povzroči pekoč občutek, glavobol, zmedenost, omotico in nezavest (IPCS, S.F.).

Oči

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

Kožo

Pri stiku s kožo je treba prizadeto območje takoj sprati z obilo vode vsaj 15 minut, pri tem pa odstraniti kontaminirana oblačila in obutev..

Pokrito razdraženo kožo z blažilcem. Pred ponovno uporabo perite perilo in obutev. Če je stik resen, operite z dezinfekcijskim milom in kožo pokrijte z antibakterijsko kremo

Vdihavanje

V primeru vdihavanja je treba žrtev premakniti na hladno mesto. Če ne dihate, se daje umetno dihanje. Če je dihanje oteženo, zagotovite kisik.

Zaužitje

Če zaužijete spojino, ne smete izzvati bruhanja, razen če vam to ne naroči zdravstveno osebje. Zrahljajte tesna oblačila, kot so ovratnik, pas ali kravata.

V vseh primerih je treba nemudoma pridobiti zdravniško pomoč (varnostni list materiala etilni alkohol 200 dokaz, 2013).

Uporabe

Medicina

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 mnogih virusov. Vendar etanol ni učinkovit proti bakterijskim sporam.

Etanol lahko dajemo kot protistrup za zastrupitev z metanolom in etilen glikolom. To je posledica konkurenčne inhibicije encima, ki jih razgradi, imenovane alkoholna dehidrogenaza.

Rekreacijsko

Kot depresiv centralnega živčnega sistema je etanol eden najbolj uživalcev psihoaktivnih zdravil.

Količino etanola v telesu običajno količinsko opredeli z vsebnostjo alkohola v krvi, ki se tukaj upošteva kot masa etanola na enoto volumna krvi..

Majhni odmerki etanola na splošno povzročajo evforijo in sprostitev. Ljudje, ki so doživeli te simptome, so nagnjeni in manj zavrti in lahko kažejo slabo presojo.

Pri večjih odmerkih deluje etanol kot depresiv osrednjega živčnega sistema, ki proizvaja postopno večje odmerke, okvarjeno senzorično in motorično funkcijo, zmanjšano kognicijo, stupefakcijo, nezavest in možno smrt..

Etanol se običajno uživa kot rekreativno zdravilo, zlasti med druženjem. Prav tako lahko vidite, kakšni so znaki in simptomi alkoholizma?

Gorivo

Največja poraba etanola je kot pogonsko gorivo in aditiv za gorivo. Uporaba etanola lahko zmanjša odvisnost od nafte in emisij toplogrednih plinov (EGI) \ t.

Uporaba etanolnega goriva v Združenih državah se je dramatično povečala, in sicer s približno 1.700 milijonov galon leta 2001 na približno 13.900 milijonov v letu 2015 (ameriški oddelek za energijo, S.F.).

E10 in E15 sta zmesi etanola in bencina. Število po "E" označuje odstotek etanola po prostornini.

Večina bencina, ki se prodaja v Združenih državah, vsebuje do 10% etanola, količina pa je odvisna od območja. Vsi avtomobilski proizvajalci odobrijo mešanice do E10 v svojih bencinskih avtomobilih.

Leta 1908 je Henry Ford oblikoval svoj model T, zelo star avto, ki je delal z mešanico bencina in alkohola. Ford je to mešanico imenoval za gorivo prihodnosti.

Leta 1919 je bil etanol prepovedan, ker je veljal za alkoholno pijačo. Lahko se prodaja le, če je zmešan z oljem. Etanol je bil uporabljen kot gorivo po tem, ko je bila prepoved končana leta 1933 (U.S. uprava za energetske informacije, S.F.).

Druge uporabe

Etanol je pomembna industrijska sestavina. Ima široko uporabo kot predhodnik drugih organskih spojin, kot so etil halogenidi, etil estri, dietil eter, ocetna kislina in etil amini..

Etanol se meša z vodo in je dobro topilo za splošno uporabo. Najdemo ga v barvah, barvilih, markerjih in izdelkih za osebno nego, kot so izpiranje z usti, parfumi in dezodoranti.

Vendar se polisaharidi oborijo iz vodne raztopine v prisotnosti alkohola in obarjanje z etanolom se uporablja za ta namen pri prečiščevanju DNA in RNA.

Zaradi nizkega tališča (-114,14 ° C) in nizke toksičnosti se etanol včasih uporablja v laboratorijih (s suhim ledom ali drugimi hladilnimi sredstvi) kot hladilna kopel, da se vsebniki zadržujejo pri temperaturah 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, vmes med ogljikovimi hidrati in maščobnimi kislinami. Etanol proizvaja prazne kalorije, kar pomeni, da ne zagotavlja nobene hranilne snovi.

Po peroralnem dajanju se etanol hitro absorbira v krvni obtok iz želodca in tankega črevesa in se porazdeli po celotni telesni vodi..

Ker se absorpcija pojavlja hitreje iz tankega črevesa kot iz želodca, zamude pri praznjenju želodca zavirajo absorpcijo etanola. Zato je koncept ne piti na prazen želodec.

Več kot 90% etanola, ki vstopa v telo, je popolnoma oksidirano v acetaldehid. Preostali del etanola se izloča z znojem, urinom in dihanjem..

Obstajajo trije načini, s katerimi telo presnavlja alkohol. Glavna pot je skozi encimsko alkoholno dehidrogenazo (ADH). ADH se nahaja v citoplazmi celic. Najdemo ga predvsem v jetrih, čeprav ga najdemo tudi v prebavnem traktu, ledvicah, nosni sluznici, testisih in maternici..

Ta encim je odvisen od oksidiranega koencima NAD. Je najpomembnejša pri oksidaciji etanola, saj presnavlja med 80 in 100% zaužitega etanola v jetrih. Njegova naloga je, da v skladu z reakcijo oksidira alkohol v acetaldehid:

CH3CH2OH + NAD+ → CH3CHO + NADH + H+

Drug način za presnovo alkohola je encim katalaze, ki uporablja vodikov peroksid za oksidacijo alkohola v acetaldehid na naslednji način:

CH3CH2OH + H2O2 → CH3CHO + 2H2O

Ta pot omejuje nizka stopnja nastajanja H2O2 ki nastanejo v celičnih pogojih z encimi ksantin oksidazo ali NADPH-oksidazo.

Tretji način za presnovo alkohola je mikrosomski sistem oksidacije etanola (SMOE). Gre za sistem za odstranjevanje strupenih snovi organizma iz jeter, ki ga tvorijo encimi oksidaze mešane funkcije citokroma P450..

Oksidacije spreminjajo zdravila in tuje spojine (ksenobiotike) s hidroksilacijo, zaradi česar so netoksični. V posebnem primeru etanola je reakcija: \ t

CH3CH2OH + NADPH + H+ + O2 → CH3CHO + NADP+ + 2H2O

Ko ti trije encimi pretvorijo etanol v acetaldehid, ga oksidira v acetat z delovanjem encima aldehid dehidrogenaze (ALDH). Ta encim je odvisen od oksidiranega koencima NAD in reakcija je:

CH3CHO + NAD + + H2O → CH3COOH + NADH + H+

Acetat se aktivira s koencimom A, da nastane acetil CoA. To vstopi v Krebsov cikel za proizvodnjo energije (U.S. National Library of Medicine, 2012).

Pomen hidroksilne skupine v alkoholih

Hidroksilna skupina je molekula, sestavljena iz kisikovega atoma in vodikovega atoma.

Posledica tega je, da je molekula podobna vodi z negativnim čistim nabojem, ki se veže na ogljikovo verigo.

Ta molekula naredi ogljikovo verigo alkohol. Poleg tega zagotavlja določene splošne značilnosti nastali molekuli.

V nasprotju z alkani, ki so nepolarne molekule zaradi svojih ogljikovih in vodikovih verig, ko hidroksilna skupina prilepi na verigo, pridobi sposobnost, da je topna v vodi zaradi podobnosti OH molekule z vodo..

Vendar pa je ta lastnost odvisna od velikosti molekule in položaja hidroksilne skupine v ogljikovi verigi.

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

Reference

  1. DENATURED ALCOHOL. (2016). Vzpostavljeno iz cameochemicals.noaa.gov.
  2. Etilni alkohol Formula. (S.F.). Izterjano iz softschools.com.
  3. (S.F.). ETANOL (ANHIDROS). Izterjano iz inchem.org.
  4. Varnostni list za material Etilni alkohol 200 Dokaz. (2013, 21. maj). Izterjano iz sciencelab.com.
  5. Nacionalni center za biotehnološke informacije. PubChem Compound Database; CID = 702. (2017, 18. marec). PubChem Compound Database; CID = 702. Vzpostavljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Royal Society of Chemistry. (2015). Etanol. Vzpostavljeno iz chemspider.com
  7. S. oddelek za energijo. (S.F.). Etanol. Izterjal iz fueleconomy.gov.
  8. S. upravljanje informacij o energiji. (S.F.). Etanol. Izterjal od eia.gov.
  9. S. National Library of Medicine. (2012, 20. december). HSDB: ETHANOL. Vzpostavljeno iz toxnet.nlm.nih.gov.