Formula etilnog alkohola, svojstva, rizici i uporaba

etil alkohol, Etanol ili alkohol je organski kemijski spoj klase alkohola koji se nalazi u alkoholnim pićima i proizvodi se kvascem ili petrokemijskim procesima. To je bezbojna, zapaljiva tekućina i osim što je psihoaktivna tvar, kao dezinficijens i antiseptik, kao izvor čistog goriva za izgaranje, u prerađivačkoj industriji ili kao kemijsko otapalo.

Kemijska formula etilnog alkohola je C₂H₅OH i njegova proširena formula je CH₃CH₂OH. Također se piše kao EtOH, a naziv IUPAC je etanol. Stoga su njegove kemijske komponente ugljični, hidrogeni i kisik. Molekula je formirana lancem od dva ugljika (etan), u kojem je H zamijenjen hidroksilnom skupinom (-OH). Njegova kemijska struktura prikazana je na slici 1.

To je drugi najjednostavniji alkohol. Svi atomi ugljika i kisika sp3 omogućuju slobodnu rotaciju granica molekula. (Formulacija etilnog alkohola, S.F.).

Etanol se može naći široko u prirodi jer je dio metaboličkog procesa kvasca kao Saccharomyces cerevisiae, Prisutna je iu zrelim plodovima. Neke biljke također proizvode anerobiozom. Također je pronađen iu svemiru.

Etanol se može proizvesti kvascem uz upotrebu fermentacije šećera u zrnu, kao što su kukuruz, sirek i ječam, kao i krumpir, riža, šećerna trska, šećerna repa i ukrasi u dvorištu; ili organskom sintezom.

Organska sinteza provodi se hidratacijom etilena dobivenog u petrokemijskoj industriji i korištenjem sumporne ili fosforne kiseline kao katalizatora pri 250-300 ° C:

CH₂= CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH

indeks

• 1 Proizvodnja etilnog alkohola
• 2 Fizikalna i kemijska svojstva
• 3 Reaktivnost i opasnosti
  • 3.1 Oči
  • 3.2 Koža
  • 3.3 Udisanje
  • 3.4 Gutanje
• 4 Upotreba
  • 4.1 Medicina
  • 4.2 Rekreacija
  • 4.3 Gorivo
  • 4.4 Druge namjene
• 5 Biokemija
• 6 Važnost hidroksilne skupine u alkoholima
• 7 Reference

Proizvodnja etilnog alkohola

Etanol iz fermentacije šećera je glavni proces za proizvodnju alkoholnih pića i biogoriva. Koristi se uglavnom u zemljama poput Brazila, gdje se kvasac koristi za biosintezu etanola šećerne trske.

Kukuruz je glavni sastojak etanola kao goriva u SAD-u. To je zbog obilja i niske cijene. Šećerna trska i repa su najčešći sastojci koji se koriste za proizvodnju etanola u drugim dijelovima svijeta.

Budući da se alkoholom stvara fermentacija šećera, kulture šećera najlakši su sastojci za pretvaranje u alkohol. Brazil, drugi najveći proizvođač etanola na svijetu, proizvodi najveći dio svog etanola iz šećerne trske.

Većina automobila u Brazilu može raditi na čistom etanolu ili u mješavini benzina i etanola.

Fizikalna i kemijska svojstva

Etanol je bistra, bezbojna tekućina s karakterističnim mirisom i gorućim okusom (Royal Society of Chemistry, 2015).

Molarna masa etilnog alkohola je 46,06 g / mol. Njegova točka taljenja i vrelišta su -114 ° C, odnosno 78 ° C. To je hlapljiva tekućina i njegova gustoća je 0,789 g / ml. Etilni alkohol je također zapaljiv i proizvodi plavi plamen bez dima.

Može se miješati s vodom i u većini organskih otapala kao što su octena kiselina, aceton, benzen, tetraklorid, kloroform i eter..

Zanimljiva je činjenica da se etanol može miješati u alifatskim otapalima kao što su pentan i heksan, ali njegova topljivost ovisi o temperaturi (Nacionalni centar za biotehnološke informacije, baza podataka PubChem, CID = 702, 2017).

Etanol je najpoznatiji predstavnik alkohola. U ovoj molekuli, hidroksilna skupina je u terminalnom ugljiku, što rezultira visokom polarizacijom molekule.

Prema tome, etanol može stvoriti jake interakcije, kao što su vodikove veze i dipol-dipolna interakcija. U vodi se etanol može miješati, a interakcije između te dvije tekućine su tako visoke, da dovode do smjese poznate kao azeotrop, s karakteristikama koje se razlikuju od dvije komponente.

Acetil klorid i bromid burno reagiraju s etanolom ili vodom. Smjese alkohola s koncentriranom sumpornom kiselinom i jakim vodikovim peroksidom mogu uzrokovati eksplozije. Također smjese etilnog alkohola s koncentriranim vodikovim peroksidom tvore snažne eksplozive.

Alkil hipokloriti su nasilni eksplozivi. Lako se dobivaju reakcijom hipoklorne kiseline i alkohola u vodenoj otopini ili miješanim otopinama vodenog ugljikovog tetraklorida.

Klor i alkoholi također bi proizvodili alkil hipoklorite. Raspadaju se na hladnom i eksplodiraju kada su izloženi suncu ili toplini. Tercijarni hipokloriti su manje nestabilni od sekundarnih ili primarnih hipoklorita.

Reakcije izocijanata s alkoholima kataliziranim bazom trebaju se provoditi u inertnim otapalima. Takve reakcije u odsutnosti otapala često se javljaju s eksplozivnim nasiljem (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Reaktivnost i opasnosti

Etilni alkohol je klasificiran kao stabilan, hlapljiv i vrlo zapaljiv spoj. Lako će se zapaliti toplinom, iskrama ili plamenom. Pare mogu stvoriti eksplozivne smjese s zrakom. One mogu putovati do izvora paljenja i natrag.

Većina pare je teža od zraka. Rasprostirat će se uz tlo i skupljat će se u niskim ili zatvorenim područjima (kanalizacija, podrumi, spremnici). Postoji opasnost od eksplozije pare u zatvorenom prostoru, na otvorenom ili u kanalizaciji. Spremnici mogu eksplodirati kad se zagriju.

Etanol je otrovan kada se proguta u velikim količinama ili u velikim koncentracijama. Djeluje na središnji živčani sustav kao depresiv i diuretik. Također iritira oči i nos.

Vrlo je zapaljiv i burno reagira s peroksidima, acetil kloridom i acetil bromidom. U kontaktu s nekim platinastim katalizatorima može se zapaliti.

Simptomi u slučaju udisanja su kašalj, glavobolja, umor, pospanost. Može proizvesti suhu kožu. Ako tvar dođe u kontakt s očima, ona će proizvesti crvenilo, bol ili osjećaj pečenja. Ako se proguta, izaziva peckanje, glavobolju, zbunjenost, vrtoglavicu i nesvjesticu (IPCS, S.F.).

oči

Ako spoj dođe u kontakt s očima, kontaktne leće treba provjeriti i ukloniti. Oči treba odmah oprati s puno vode najmanje 15 minuta hladnom vodom.

koža

U slučaju dodira s kožom, zahvaćeno područje treba odmah isprati s puno vode najmanje 15 minuta dok se uklanjaju kontaminirana odjeća i obuća..

Nadraženu kožu prekrijte omekšivačem. Operite odjeću i obuću prije no što ih ponovno upotrijebite. Ako je kontakt jak, operite ga sapunom za dezinfekciju i pokrijte kožu kontaminiranom antibakterijskom kremom

inhalacija

U slučaju udisanja, žrtvu treba premjestiti na hladno mjesto. Ako ne dišete, daje se umjetno disanje. Ako je disanje otežano, osigurajte kisik.

uzimanje hrane

Ako se spoj proguta, povraćanje ne smije biti izazvano ako ga ne preporuči medicinsko osoblje. Otpustite uske odjeće poput ovratnika košulje, remena ili kravate.

U svim slučajevima potrebno je odmah dobiti medicinsku pomoć (Sigurnosno-tehnički list za materijal Etil alkohol 200 Proof, 2013).

aplikacije

medicina

Etanol se u medicini koristi kao antiseptik. Etanol ubija organizme denaturiranjem njihovih proteina i otapanjem njihovih lipida i djeluje protiv većine bakterija, gljivica i mnogih virusa. Međutim, etanol ne djeluje protiv bakterijskih spora.

Etanol se može primijeniti kao protuotrov za trovanje metanolom i etilen glikolom. To je zbog kompetitivne inhibicije enzima koji ih degradira pod nazivom alkoholna dehidrogenaza.

okrepljujući

Kao depresant središnjeg živčanog sustava, etanol je jedan od najčešće konzumiranih psihoaktivnih lijekova.

Količina etanola u tijelu obično se određuje količinom alkohola u krvi, koja se ovdje uzima kao težina etanola po jedinici volumena krvi..

Male doze etanola, općenito, proizvode euforiju i opuštanje. Ljudi koji imaju te simptome imaju tendenciju da budu pričljivi i manje zabranjeni, i mogu pokazati lošu prosudbu.

Pri višim dozama, etanol djeluje kao depresant središnjeg živčanog sustava, stvarajući progresivno veće doze, oslabljenu osjetilnu i motoričku funkciju, smanjenu spoznaju, omamljenost, nesvjesticu i moguću smrt.

Etanol se najčešće konzumira kao rekreativni lijek, osobito tijekom druženja. Također možete vidjeti koji su znakovi i simptomi alkoholizma?

gorivo

Najveća upotreba etanola je motorno gorivo i aditiv za gorivo. Uporaba etanola može smanjiti ovisnost o nafti i emisijama stakleničkih plinova (EGI).

Uporaba etanola u SAD-u dramatično se povećala, s oko 1.700 milijuna galona u 2001. na oko 13.900 milijuna u 2015. (američki odjel za energiju, S.F.).

E10 i E15 su smjese etanola i benzina. Broj nakon "E" označava postotak etanola po volumenu.

Većina benzina prodanih u Sjedinjenim Američkim Državama sadrži do 10% etanola, a količina varira ovisno o zoni. Svi proizvođači automobila u svojim benzinskim automobilima odobravaju smjese do E10.

Godine 1908. Henry Ford je dizajnirao svoj model T, vrlo stari automobil, koji je radio s mješavinom benzina i alkohola. Ford je tu smjesu nazvao gorivom budućnosti.

Godine 1919. etanol je zabranjen jer se smatra alkoholnim pićem. Može se prodavati samo kad se pomiješa s uljem. Etanol je ponovno korišten kao gorivo nakon što je zabrana završila 1933. (U. S. administracija energetskih informacija, S.F.).

Druge namjene

Etanol je važan industrijski sastojak. Široko se koristi kao prekursor drugih organskih spojeva kao što su etil halidi, etil esteri, dietil eter, octena kiselina i etil amini.

Etanol se miješa s vodom i dobro je otapalo za opću uporabu. Nalazi se u bojama, bojama, markerima i proizvodima za osobnu njegu kao što su sredstva za ispiranje usta, parfemi i dezodoransi.

Međutim, polisaharidi se talože iz vodene otopine u prisutnosti alkohola, a taloženje s etanolom se upotrebljava iz tog razloga u pročišćavanju DNA i RNA.

Zbog niske točke taljenja (-114,14 ° C) i niske toksičnosti, etanol se ponekad koristi u laboratorijima (sa suhim ledom ili drugim rashladnim sredstvima) kao rashladna kupka za održavanje spremnika na temperaturama ispod točke Zamrzavanje vode Iz istog razloga koristi se i kao aktivna tekućina u alkoholnim termometrima.

biokemija

Oksidacija etanola u tijelu daje količinu energije od 7 kcal / mol, međuprodukt između ugljikohidrata i masnih kiselina. Etanol proizvodi prazne kalorije, što znači da ne daje nikakvu hranjivu tvar.

Nakon oralne primjene, etanol se brzo apsorbira u krvotok iz želuca i tankog crijeva i distribuira se u ukupnoj tjelesnoj vodi..

Budući da se apsorpcija događa brže iz tankog crijeva nego iz želuca, kašnjenje u pražnjenju želuca odgađa apsorpciju etanola. Otuda i koncept ne pijenja na prazan želudac.

Više od 90% etanola koji ulazi u tijelo je potpuno oksidirano u acetaldehid. Ostatak etanola izlučuje se kroz znoj, urin i dah (dah).

Postoje tri načina na koji tijelo metabolizira alkohol. Glavni je put putem enzima alkohol dehidrogenaze (ADH). ADH se nalazi u citoplazmi stanica. Nalazi se uglavnom u jetri, iako se također nalazi u gastrointestinalnom traktu, bubrezima, sluznici nosa, testisima i maternici..

Ovaj enzim ovisi o oksidiranom koenzimu NAD. To je najvažnije u oksidaciji etanola, jer metabolizira između 80 i 100% unesenog etanola u jetru. Njegova je funkcija oksidiranje alkohola u acetaldehid prema reakciji:

CH₃CH₂OH + NAD⁺ → CH₃CHO + NADH + H⁺

Drugi način metaboliziranja alkohola je preko enzima katalaze, koji koristi vodikov peroksid za oksidaciju alkohola u acetaldehid na sljedeći način:

CH₃CH₂OH + H₂O₂ → CH₃CHO + 2H₂O

Ovaj put je ograničen niskim stopama nastanka H₂O₂ koji se proizvode u staničnim uvjetima enzimima ksantin oksidazom ili NADPH-oksidazom.

Treći način metaboliziranja alkohola je mikrosomalni sustav oksidacije etanola (SMOE). To je sustav eliminacije otrovnih tvari organizma smještenih u jetri, a čine ga enzimi oksidaze miješane funkcije citokroma P450..

Oksidacije modificiraju lijekove i strane spojeve (ksenobiotike) hidroksilacijom, što ih čini netoksičnim. U specifičnom slučaju etanola reakcija je:

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

Kada se etanol pretvori u acetaldehid pomoću ova tri enzima, on se oksidira u acetat djelovanjem enzima aldehid dehidrogenaze (ALDH). Ovaj enzim ovisi o oksidiranom koenzimu NAD i reakcija je:

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

Acetat se aktivira sa koenzimom A da se dobije acetil CoA. To ulazi u Krebsov ciklus za proizvodnju energije (američka Nacionalna medicinska knjižnica, 2012).

Važnost hidroksilne skupine u alkoholima

Hidroksilna skupina je molekula sastavljena od atoma kisika i vodikovog atoma.

To rezultira molekulom sličnom vodi s negativnim neto nabojem koja se veže za lanac ugljika.

Ova molekula čini lanac ugljika alkoholom. Osim toga, daje određene opće karakteristike dobivenoj molekuli.

Za razliku od alkana, koji su nepolarne molekule zbog svojih ugljikovih i vodikovih lanaca, kada se hidroksilna grupa prianja na lanac, ona dobiva sposobnost da bude topljiva u vodi, zbog sličnosti OH molekule s vodom..

Međutim, ovo svojstvo varira ovisno o veličini molekule i položaju hidroksilne skupine u lancu ugljika.

Fizičko-kemijska svojstva mijenjaju se ovisno o veličini molekule i distribuciji hidroksilne skupine, ali općenito su alkoholi obično tekući s karakterističnim mirisom..

reference

1. DENATURED ALCOHOL. (2016). Preuzeto iz cameochemicals.noaa.gov.
2. Formula etilnog alkohola. (S.F.). Oporavio se od softschools.com.
3. (S.F.). ETANOL (ANHIDRO). Oporavio se od inchem.org.
4. Podaci o sigurnosti materijala Etil alkohol 200 Dokaz. (2013., 21. svibnja). Oporavio se od sciencelab.com.
5. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. PubChem Compound Database; CID = 702. (2017., 18. ožujka). PubChem Compound Database; CID = 702. Preuzeto s pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Kraljevsko kemijsko društvo. (2015). etanol. Preuzeto s chemspider.com
7. S. odjel energije. (S.F.). etanol. Oporavio se od fueleconomy.gov.
8. S. Upravljanje informacijama o energiji. (S.F.). etanol. Oporavio se od eia.gov.
9. S. Nacionalna medicinska knjižnica. (2012., 20. prosinca). HSDB: ETANOL. Dobavljeno iz toxnet.nlm.nih.gov.