ETILNI ALKOHOL: FORMULA, SVOJSTVA, RIZICI I UPORABE - KEMIJA - 2026

Etil alkohol, etanol ili alkohol, je organski kemijski spoj razred alkohola u alkoholu, a proizvodi kvasac ili petrokemijskim procesima. To je bezbojna, zapaljiva tekućina i osim što je psihoaktivna tvar, kao dezinficijens i antiseptik, kao izvor goriva za čisto izgaranje, u prerađivačkoj industriji ili kao kemijsko otapalo.

Etil alkohol je kemijska formula je C ₂ H ₅ OH i njegova proširena formule CH ₃ CH ₂ OH. Također je napisan kao EtOH, a naziv IUPAC je etanol. Stoga su njegove kemijske komponente ugljik, hidrogin i kisik. Molekula se sastoji od dvo-ugljičnog lanca (etana), u kojem je jedan H zamijenjen hidroksilnom skupinom (-OH). Njegova kemijska struktura prikazana je na slici 1.

Slika 1: struktura etanola

To je drugi najjednostavniji alkohol. Svi atomi ugljika i kisika su sp3 koji omogućuju slobodnu rotaciju granica molekule. (Formula etilnog alkohola, SF).

Etanol se može široko naći u prirodi jer je dio metaboličkog procesa kvasca poput Saccharomyces cerevisiae, a prisutan je i u zrelom voću. Također ga proizvode neke biljke kroz anerobiozu. Pronađena je i u svemiru.

Etanol se može proizvesti kvascem fermentacijom šećera koji se nalaze u žitaricama poput kukuruza, sireva i ječma, kao i kože krumpira, riže, šećerne trske, šećerne repe i obrezivanja u dvorištu; ili organskom sintezom.

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

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH ₃ CH ₂ OH

Proizvodnja etilnog alkohola

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

Kukuruz je glavni sastojak goriva u etanolu u Sjedinjenim Državama. To je zbog njegovog obilja i niske cijene. Šećerna trska i repa najčešći su sastojci koji se koriste za dobivanje etanola u drugim dijelovima svijeta.

Budući da se alkohol stvara fermentacijom šećera, usjevi šećera su najlakši sastojci koji se pretvaraju u alkohol. Brazil, drugi najveći svjetski proizvođač gorivog etanola, većinu svog etanola proizvodi iz šećerne trske.

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

Fizička i kemijska svojstva

Etanol je bistra, bezbojna tekućina karakterističnog mirisa i gorućeg okusa (Royal Society of Chemistry, 2015).

Molarna masa etilnog alkohola je 46,06 g / mol. Njegova talište i vrelište su -114 ° C i 78 ° C. To je isparljiva tekućina i gustoća joj je 0,789 g / ml. Etilni alkohol je također zapaljiv i stvara plavi plamen bez dima.

Može se miješati sa vodom i većinom organskih otapala poput octene kiseline, acetona, benzena, tetraklorida ugljika, kloroforma i etera.

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

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

Slijedom toga, etanol može tvoriti snažne interakcije, poput vezanja vodika i interakcije dipola-dipola. U vodi se etanol može miješati, a međudjelovanja između dvije tekućine su toliko velika da mogu nastati smjesa poznata kao azeotrop, s različitim karakteristikama za dvije komponente.

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

Alkilni hipoklori su nasilni eksploziv. Lako se dobivaju reakcijom hipoklonske kiseline i alkohola u vodenoj otopini ili miješanim otopinama vodenog tetraklorida.

Klor plus alkoholi također će proizvesti alkil hipoklorit. Oni se razlažu na hladnoći i eksplodiraju kada su izloženi suncu ili toplini. Tercijarni hipokloriti su manje nestabilni od sekundarnih ili primarnih hipokloritova.

Reakcije izocijanata s alkoholima kataliziranim bazom moraju se provesti u inertnim otapalima. Takve reakcije u nedostatku otapala često se događaju s eksplozivnim nasiljem (DENATURIRAN ALKOHOL, 2016).

Reaktivnost i opasnosti

Etilni alkohol klasificiran je kao stabilan, isparljiv i lako zapaljiv spoj. Lako će se zapaliti vrućina, iskre ili plamen. Pare mogu sa zrakom tvoriti eksplozivne smjese. One mogu putovati do izvora paljenja i natrag.

Većina para su teže od zraka. Oni će se širiti po zemlji i sakupljati u niskim ili zatvorenim područjima (kanalizacija, podrumi, rezervoari). Opasnost od eksplozije pare postoji u zatvorenom, na otvorenom ili u kanalizaciji. Posude se mogu eksplodirati.

Etanol je toksičan ako se guta u velikim količinama ili u velikim koncentracijama. Djeluje na središnji živčani sustav kao depresiv i diuretik. Nadražujuće je i za oči i nos.

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

Simptomi u slučaju udisanja su kašalj, glavobolja, umor, pospanost. Može proizvesti suhu kožu. Ako tvar dođe u dodir s očima, uzrokovat će crvenilo, bol ili peckanje. Ako ga progutate, stvara osjećaj pečenja, glavobolju, zbunjenost, vrtoglavicu i nesvjesticu (IPCS, SF).

Oči

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

Koža

U slučaju dodira s kožom, zahvaćeno područje treba odmah isprati s puno vode najmanje 15 minuta, uklanjajući onečišćenu odjeću i obuću.

Nadraženu kožu prekrijte emolijentom. Operite odjeću i obuću prije ponovne upotrebe. Ako je kontakt jak, operite sapunom za dezinfekciju i prekrijte kontaminiranu kožu antibakterijskom kremom.

Udisanje

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

uzimanje hrane

Ako se spoj guta, povraćanje ne bi trebalo izazvati ako to ne naloži medicinsko osoblje. Otpustite usku odjeću poput ovratnika košulje, pojasa ili kravate.

U svim slučajevima treba odmah potražiti medicinsku pomoć (List s podacima o sigurnosti etilnog alkohola 200 Proof, 2013).

Prijave

Lijek

Etanol se koristi u medicini kao antiseptik. Etanol ubija organizme denaturiranjem njihovih proteina i otapanjem njihovih lipida te je učinkovit protiv većine bakterija, gljivica i mnogih virusa. Međutim, etanol nije učinkovit u odnosu na bakterijske spore.

Etanol se može primijeniti kao antidot trovanju metanolom i etilen glikolom. To je zbog konkurentne inhibicije enzima koji ih razgrađuje, a naziva se alkohol-dehidrogenaza.

Rekreativno

Kao depresiv središnjeg živčanog sustava, etanol je jedan od najčešće korištenih psihoaktivnih lijekova.

Količinu etanola u tijelu obično se kvantificira sadržajem alkohola u krvi, koji se ovdje uzima kao težina etanola po jedinici volumena krvi.

Male doze etanola općenito proizvode euforiju i opuštanje. Ljudi koji imaju ove simptome imaju tendenciju da su razgovorljivi i manje inhibirani, te mogu pokazati lošu prosudbu.

U višim dozama etanol djeluje kao depresiv središnjeg živčanog sustava, stvarajući progresivno veće doze, oslabljenu senzornu i motoričku funkciju, smanjenu spoznaju, zastoj u nesvjesnosti i moguću smrt.

Etanol se obično koristi kao rekreativni lijek, posebno tijekom druženja. Također možete vidjeti koji su znakovi i simptomi alkoholizma?

Gorivo

Glavna upotreba etanola je kao motorno gorivo i dodatak gorivima. Korištenje etanola može smanjiti ovisnost o nafti i smanjiti emisiju stakleničkih plinova (EGI).

Potrošnja etanolnog goriva u Sjedinjenim Državama dramatično je porasla, s oko 1,7 milijardi galona 2001. godine na oko 13,9 milijardi u 2015. godini (američki odjel za energetiku, SF).

E10 i E15 su smjese etanola i benzina. Broj iza "E" ukazuje na volumenski postotak etanola.

Većina benzina koji se prodaju u Sjedinjenim Državama sadrži do 10% etanola, količina se razlikuje ovisno o regiji. Svi proizvođači automobila odobravaju mješavine do E10 u svojim automobilima na benzin.

Henry Ford je 1908. godine dizajnirao svoj Model T, vrlo stari automobil, koji je trčao mješavinu benzina i alkohola. Ford je ovu mješavinu nazvao gorivom budućnosti.

1919. etanol je bio zabranjen jer se smatrao alkoholnim pićem. Mogla se prodati samo kad se pomiješa s uljem. Etanol je ponovno korišten kao gorivo nakon završetka zabrane 1933. (američka administracija za informiranje o energiji, SF).

Ostale uporabe

Etanol je važan industrijski sastojak. Široko se koristi kao prekursor za druge organske spojeve poput etil halogenida, etil estera, dietil etera, octene kiseline i etil amina.

Etanol se može miješati s vodom i dobro je otapalo opće namjene. Nalazi se u bojama, mrljama, markerima i proizvodima za osobnu njegu kao što su ispiranje usta, parfemi i dezodoransi.

Međutim, polisaharidi se talože iz vodene otopine u prisustvu alkohola, a talog etanola koristi se iz tog razloga u pročišćavanju DNK i RNA.

Zbog niske talište (-114,14 ° C) i male toksičnosti, etanol se ponekad koristi u laboratorijama (sa suhim ledom ili drugim rashladnim sredstvima) kao kupelj za hlađenje kako bi se spremnici držali na temperaturama nižim od točke smrzavanje vode. Iz istog se razloga koristi i kao aktivna tekućina u termometrima s alkoholom.

Biokemija

Oksidacijom etanola u tijelu nastaje količina energije od 7 kcal / mol, koja je posredna između ugljikohidrata i masnih kiselina. Etanol proizvodi prazne kalorije, što znači da ne daje nijednu vrstu hranjivih sastojaka.

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

Budući da se apsorpcija brže događa iz tankog crijeva nego iz želuca, kašnjenje pražnjenja želuca odgađa apsorpciju etanola. Otuda i koncept da se ne pije na prazan stomak.

Više od 90% etanola koji ulazi u tijelo potpuno je oksidirano u acetaldehid. Ostatak etanola izlučuje se znojem, mokraćom i disanjem (dahom).

Postoje tri načina na koja tijelo metabolizira alkohol. Glavni put je kroz enzim alkohol dehidrogenazu (ADH). ADH se nalazi u citoplazmi stanica. Nalazi se prvenstveno u jetri, iako se nalazi i u gastrointestinalnom traktu, bubrezima, sluznici nosa, testisima i maternici.

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

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

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

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

Ovaj put je ograničena niskim stopama H ₂ O ₂ generacije koji su proizvedeni u uvjetima u stanici od strane enzima ksantin oksidaza ili NADPH-oksidaze.

Treći način metaboliziranja alkohola je kroz mikrosomalni sustav oksidacije etanola (SMOE). To je sustav za uklanjanje otrovnih tvari iz organizma koji se nalazi u jetri, a sastoji se od enzima oksidaze mješovite funkcije citokroma P450.

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

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

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

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

Acetat se aktivira s koenzimom A kako bi se dobio acetil CoA. To ulazi u Krebsov ciklus proizvodnje energije (Američka nacionalna medicinska knjižnica, 2012).

Važnost hidroksilne skupine u alkoholima

Hidroksilna skupina je molekula koju čine atom kisika i atom vodika.

To rezultira vodom sličnom molekulom s neto negativnim nabojem koji se veže na lanac ugljika.

Ova molekula čini ugljikov lanac alkoholom. Nadalje, daje određene opće karakteristike dobivenoj molekuli.

Suprotno alkanima, koji su nepolarne molekule zbog svojih ugljikovih i vodikovih lanaca, kada se hidroksilna skupina prilijepi za lanac, stječe sposobnost topljivosti u vodi, zbog sličnosti molekule OH-a i vode.

Međutim, ovo svojstvo varira ovisno o veličini molekule i položaju hidroksilne skupine na ugljikovom lancu.

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

Reference

1. DENATURIRANI ALKOHOL. (2016). Oporavak od cameochemicals.noaa.gov.
2. Formula etilnog alkohola. (SF). Oporavilo od softschools.com.
3. (SF). ETANOL (ANHIDROZ). Oporavak od inchem.org.
4. Podaci o sigurnosti materijala Etilni alkohol 200 Dokaz. (2013., 21. svibnja). Oporavilo od sciencelab.com.
5. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. PubChem baza podataka; CID = 702. (2017., 18. ožujka). PubChem baza podataka; CID = 702. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Kraljevsko društvo za kemiju. (2015). Etanol. Oporavak od chemspider.com
7. S. odjel energetike. (SF). Etanol. Oporavili od fueleconomy.gov.
8. S. uprava energetskih informacija. (SF). Etanol. Oporavak s eia.gov.
9. S. Nacionalna medicinska biblioteka. (2012., 20. prosinca). HSDB: ETANOL. Oporavak od toxnet.nlm.nih.gov.