Etilspirta formula, īpašības, riski un lietošanas veidi



The etilspirts, Etanols vai spirts ir organisko ķīmiskais savienojums, kas ir alkoholisko dzērienu klases alkohols un kas ražots ar raugiem vai naftas ķīmijas procesiem. Tas ir bezkrāsains, uzliesmojošs šķidrums, turklāt kā psihoaktīva viela kā dezinfekcijas līdzeklis un antiseptisks līdzeklis kā tīras sadedzināšanas degvielas avots apstrādes rūpniecībā vai kā ķīmisks šķīdinātājs.

Etilspirta ķīmiskā formula ir C2H5OH un tā paplašinātā formula ir CH3CH2OH. To raksta arī kā EtOH, un nosaukums IUPAC ir etanols. Tāpēc tās ķīmiskie komponenti ir ogleklis, hidrogēnais un skābeklis. Molekulu veido divu ogļu (etāns) ķēde, kurā H ir aizvietots ar hidroksilgrupu (-OH). Tās ķīmiskā struktūra ir parādīta 1. attēlā.

Tas ir otrais vienkāršākais alkohols. Visi oglekļa un skābekļa atomi ir sp3, kas ļauj brīvi rotēt molekulu robežas. (Etilspirts Formula, S.F.).

Etanolu var atrast plaši dabā, jo tas ir daļa no rauga vielmaiņas procesa Saccharomyces cerevisiae, Tas ir arī gatavos augļos. To ražo arī daži augi, izmantojot anerobiozi. Tas ir atrodams arī kosmosā.

Etanolu var ražot, izmantojot raugu, izmantojot fermentu fermentus tādos graudos kā kukurūza, sorgo un miežos, kā arī kartupeļu, rīsu, cukurniedru, cukurbiešu un pagalmu rotājumu ādas; vai ar organisko sintēzi.

Organiskā sintēze tiek veikta hidrolizējot naftas ķīmijas rūpniecībā iegūto etilēnu un izmantojot katalizatoru ar sērskābi vai fosforskābi 250-300 ° C temperatūrā:

CH2= CH2 + H2O → CH3CH2OH

Indekss

  • 1 Etilspirta ražošana
  • 2 Fizikālās un ķīmiskās īpašības
  • 3 Reaktivitāte un bīstamība
    • 3.1 Acis
    • 3.2 Āda
    • 3.3 Ieelpošana
    • 3.4 Norīšana
  • 4 Lietojumi
    • 4.1 Medicīna
    • 4.2. Atpūta
    • 4.3 Degviela
    • 4.4 Citi izmantošanas veidi
  • 5 Bioķīmija
  • 6 Hidroksilgrupas nozīme alkoholos
  • 7 Atsauces

Etilspirta ražošana

Etanols no cukuru fermentācijas ir galvenais process alkoholisko dzērienu un biodegvielu ražošanai. To lieto galvenokārt tādās valstīs kā Brazīlija, kur raugu lieto cukurniedru etanola biosintēzei.

Kukurūza ir galvenā etanola sastāvdaļa kā degviela Amerikas Savienotajās Valstīs. Tas ir saistīts ar tā pārpilnību un zemo cenu. Cukurukrāsa un cukurbietes ir visizplatītākās sastāvdaļas, ko izmanto etanola ražošanai citur pasaulē.

Tā kā alkoholu rada cukura fermentācija, cukura kultūras ir vieglākās sastāvdaļas, ko var pārveidot par alkoholu. Brazīlija, pasaulē otrais lielākais degvielas etanola ražotājs, ražo lielāko daļu etanola no cukurniedru.

Lielākā daļa automašīnu Brazīlijā spēj darboties ar tīru etanolu vai benzīna un etanola maisījumu.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Etanols ir dzidrs, bezkrāsains šķidrums ar raksturīgu smaržu un degošu garšu (Royal Society of Chemistry, 2015).

Etilspirta molārā masa ir 46,06 g / mol. Tās kušanas un viršanas temperatūra ir attiecīgi -114 ° C un 78 ° C. Tas ir gaistošs šķidrums un tā blīvums ir 0,789 g / ml. Etilspirts ir arī uzliesmojošs, un tas rada zilu liesmu bez dūmiem.

Tas ir sajaucams ar ūdeni un lielākajā daļā organisko šķīdinātāju, piemēram, etiķskābes, acetona, benzola, oglekļa tetrahlorīda, hloroforma un ētera..

Interesants fakts ir tāds, ka etanols ir arī sajaucams ar alifātiskajiem šķīdinātājiem, piemēram, pentānu un heksānu, bet tā šķīdība ir atkarīga no temperatūras (Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs, PubChem Compound Database, CID = 702, 2017).

Etanols ir pazīstamākais spirtu pārstāvis. Šajā molekulā hidroksilgrupa ir terminālā oglekĜa grupā, izraisot molekulas augstu polarizāciju.

Līdz ar to etanols var veidot spēcīgas mijiedarbības, piemēram, ūdeņraža saites un dipola-dipola mijiedarbību. Ūdenī etanols ir sajaucams un mijiedarbība starp abiem šķidrumiem ir tik augsta, ka tie rada maisījumu, kas pazīstams kā azeotrops, un īpašības atšķiras no abām sastāvdaļām..

Acetilhlorīds un bromīds spēcīgi reaģē ar etanolu vai ūdeni. Alkoholu maisījumi ar koncentrētu sērskābi un spēcīgu ūdeņraža peroksīdu var izraisīt eksploziju. Arī etilspirta maisījumi ar koncentrētu ūdeņraža peroksīdu veido spēcīgas sprāgstvielas.

Alkilhipoklorīti ir vardarbīgas sprāgstvielas. Tie ir viegli iegūstami, reaģējot ar hlorhlorīdu un spirtiem ūdens tetraklorīda ūdens šķīdumā vai jauktos šķīdumos..

Hlora plus spirti arī ražotu alkilhipoklorītus. Tie sadalās aukstumā un eksplodē, ja tie ir pakļauti saules gaismas vai siltuma iedarbībai. Terciārie hipohlorīti ir mazāk nestabili nekā sekundārie vai primārie hipohlorīti.

Izocianāta reakcijas ar bāzes katalizētiem spirtiem jāveic inertos šķīdinātājos. Šādas reakcijas, ja nav šķīdinātāju, bieži rodas ar sprādzienbīstamu vardarbību (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Reaktivitāte un apdraudējumi

Etilspirts ir klasificēts kā stabils, gaistošs un viegli uzliesmojošs savienojums. To viegli aizdegs karstums, dzirksteles vai liesmas. Tvaiki var veidot sprādzienbīstamus maisījumus ar gaisu. Tie var pārvietoties uz aizdegšanās avotu un dublēt.

Lielākā daļa tvaiku ir smagāki par gaisu. Tie izplatīsies pa zemi un tiks savākti zemās vai slēgtās vietās (kanalizācijā, pagrabos, tvertnēs). Iekštelpās, ārā vai kanalizācijā pastāv tvaika eksplozijas draudi. Karsējot, konteineri var eksplodēt.

Etanols ir toksisks, ja tas tiek uzņemts lielos daudzumos vai lielā koncentrācijā. Tā iedarbojas uz centrālo nervu sistēmu kā depresantu un diurētisku līdzekli. Tas arī kairina acis un degunu.

Tas ir viegli uzliesmojošs un smagi reaģē ar peroksīdiem, acetilhlorīdu un acetilbromīdu. Saskaroties ar dažiem platīna katalizatoriem, tas var aizdegties.

Simptomi ieelpošanas gadījumā ir klepus, galvassāpes, nogurums, miegainība. Tas var radīt sausu ādu. Ja viela nonāk saskarē ar acīm, tā radīs apsārtumu, sāpes vai dedzinošu sajūtu. Ja norīts, tas rada dedzinošu sajūtu, galvassāpes, apjukumu, reiboni un bezsamaņu (IPCS, S.F.)..

Acis

Ja savienojums nonāk saskarē ar acīm, kontaktlēcas jāpārbauda un jānoņem. Acis nekavējoties jānomazgā ar lielu daudzumu ūdens vismaz 15 minūtes ar aukstu ūdeni.

Āda

Ja nonāk saskarē ar ādu, skarto zonu nekavējoties skalot ar lielu daudzumu ūdens vismaz 15 minūtes, vienlaikus noņemot piesārņoto apģērbu un apavus..

Uzklājiet kairinātu ādu ar mīkstinošu līdzekli. Pirms atkārtotas lietošanas izmazgājiet drēbes un apavus. Ja saskare ir smaga, nomazgājiet to ar dezinfekcijas līdzekļa ziepēm un uzklājiet ādu, kas ir piesārņota ar antibakteriālu krēmu

Ieelpošana

Ieelpošanas gadījumā cietušais jānovieto vēsā vietā. Ja neieelpojat, tiek dota mākslīga elpināšana. Ja elpošana ir sarežģīta, nodrošina skābekli.

Norīšana

Ja savienojums ir norīts, vemšanu nevajadzētu izraisīt, ja vien to nav norādījis medicīnas personāls. Atbrīvojiet saspringto apģērbu, piemēram, kreklu apkakli, jostu vai kaklasaiti.

Jebkurā gadījumā nekavējoties jāsaņem medicīniskā palīdzība (Materiāla drošības datu lapa Etilspirts 200 pierādījums, 2013).

Lietojumi

Medicīna

Etanolu lieto medicīnā kā antiseptisku līdzekli. Etanols nogalina organismus, denaturējot olbaltumvielas un izšķīdinot lipīdus, un ir efektīvs pret lielāko baktēriju, sēnīšu un daudzu vīrusu iedarbību. Tomēr etanols ir neefektīvs pret baktēriju sporām.

Etanolu var ievadīt kā pretlīdzekli pret metanolu un etilēnglikola saindēšanos. Tas ir saistīts ar konkurētspējīgu fermenta inhibīciju, kas tos pazemina kā alkohola dehidrogenāzi.

Atpūta

Kā centrālās nervu sistēmas nomācošs, etanols ir viena no visvairāk patērētajām psihoaktīvajām zālēm.

Etanola daudzums organismā parasti ir kvantitatīvi izteikts ar alkohola saturu asinīs, kas tiek ņemts vērā kā etanola svars asins tilpuma vienībā..

Mazās etanola devas parasti rada euforiju un relaksāciju. Cilvēki, kuriem ir šie simptomi, mēdz būt runīgi un mazāk nomākti, un tie var izrādīties slikti.

Lielākām devām etanols darbojas kā centrālās nervu sistēmas nomācošs, izraisot pakāpeniski lielākas devas, traucētu jutīgu un motorisku funkciju, pazeminātu izziņu, stupefaction, bezsamaņu un iespējamu nāvi..

Etanols parasti tiek patērēts kā izklaides līdzeklis, it sevišķi socializējoties. Jūs varat arī redzēt, kādas ir alkoholisma pazīmes un simptomi?

Degviela

Vislielākais etanola izmantojums ir dzinēja degviela un degvielas piedeva. Etanola izmantošana var samazināt atkarību no naftas un siltumnīcefekta gāzu emisijām (EGI)..

Etanola degvielas izmantošana Amerikas Savienotajās Valstīs ir ievērojami palielinājusies - no aptuveni 1700 miljoniem galonu 2001. gadā līdz aptuveni 13 900 miljoniem 2015. gadā (ASV Enerģētikas departaments, S.F.)..

E10 un E15 ir etanola un benzīna maisījumi. Numurs pēc "E" norāda etanola procentuālo tilpumu.

Lielākā daļa Amerikas Savienotajās Valstīs pārdoto benzīnu satur līdz 10% etanola, daudzums ir atkarīgs no zonas. Visi automobiļu ražotāji apstiprina maisījumus līdz E10 benzīna automobiļos.

1908. gadā Henry Ford izstrādāja savu modeli T, ļoti vecu automašīnu, kas strādāja ar benzīna un spirta maisījumu. Ford šo maisījumu sauca par nākotnes degvielu.

1919. gadā etanols tika aizliegts, jo to uzskatīja par alkoholisko dzērienu. To var pārdot tikai tad, ja to sajauc ar eļļu. Pēc aizlieguma, kas beidzās 1933. gadā, kā degvielu atkal tika izmantots etanols (ASV enerģijas informācijas administrācija, S.F.)..

Citi izmantošanas veidi

Etanols ir svarīga rūpniecības sastāvdaļa. Tas ir plaši izmantots kā citu organisko savienojumu, piemēram, etilhalogenīdu, etilesteru, dietilētera, etiķskābes un etilamīnu, priekštecis..

Etanols ir sajaucams ar ūdeni un ir labs šķīdinātājs vispārējai lietošanai. Atrasts krāsās, krāsās, marķieros un personīgās higiēnas līdzekļos, piemēram, mutes skalošanā, smaržās un dezodorantos.

Tomēr polisaharīdi no ūdens šķīduma nogulsnējas alkohola klātbūtnē, un šī iemesla dēļ DNS un RNS attīrīšanā lieto nogulsnes ar etanolu..

Sakarā ar zemo kušanas temperatūru (-114,14 ° C) un zemu toksicitāti, dažkārt laboratorijās (ar sausu ledu vai citām dzesēšanas vielām) etanolu izmanto kā dzesēšanas vannu, lai uzglabātu konteinerus temperatūrā, kas zemāka par Ūdens iesaldēšana Šī paša iemesla dēļ to izmanto arī kā aktīvo šķidrumu spirta termometros.

Bioķīmija

Etanola oksidācija organismā rada enerģiju 7 kcal / mol, starpposma starp ogļhidrātiem un taukskābēm. Etanols ražo tukšas kalorijas, kas nozīmē, ka tā nesniedz nekādu barības vielu.

Pēc iekšķīgas lietošanas etanols ātri uzsūcas asinīs no kuņģa un tievās zarnas, un tas izdalās kopējā ķermeņa ūdenī..

Tā kā uzsūkšanās notiek ātrāk no tievās zarnas nekā no kuņģa, kavēšanās kuņģa iztukšošanā aizkavē etanola uzsūkšanos. Līdz ar to jēdziens nedzert tukšā dūšā.

Vairāk nekā 90% no ķermeņa nonākošā etanola ir pilnīgi oksidēts uz acetaldehīdu. Pārējais etanols izdalās ar sviedriem, urīnu un elpu (elpa)..

Ir trīs veidi, kā organisms metabolizē alkoholu. Galvenais ceļš ir alkohola dehidrogenāzes enzīms (ADH). ADH atrodas šūnu citoplazmā. To konstatē galvenokārt aknās, lai gan tas ir atrodams arī kuņģa-zarnu traktā, nierēs, deguna gļotādā, sēkliniekos un dzemdē..

Šis enzīms ir atkarīgs no oksidētā koenzīma NAD. Tas ir vissvarīgākais etanola oksidēšanā, jo tas metabolizē starp 80 un 100% no uzņemamā etanola aknās. Tās funkcija ir oksidēt alkoholu uz acetaldehīdu atbilstoši reakcijai:

CH3CH2OH + NAD+ → CH3CHO + NADH + H+

Vēl viens veids, kā metabolizēt alkoholu, ir katalāzes enzīms, kas izmanto ūdeņraža peroksīdu, lai oksidētu alkoholu uz acetaldehīdu šādā veidā:

CH3CH2OH + H2O2 → CH3CHO + 2H2O

Šis ceļš ir ierobežots ar zemo H paaudzes ātrumu2O2 ko ražo šūnu apstākļos ar ksantīna oksidāzes vai NADPH-oksidāzes enzīmiem.

Trešais veids, kā metabolizēt alkoholu, ir caur etanola oksidēšanas mikrosomālo sistēmu (SMOE). Tā ir sistēma, kas iznīcina aknās esošās organisma toksiskās vielas, ko veido citohroma P450 jauktas funkcijas oksidāzes enzīmi..

Oksidācijas modificē zāles un svešķermeņus (ksenobiotiku) ar hidroksilāciju, padarot tos netoksiskus. Konkrētā etanola gadījumā reakcija ir:

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

Kad šie trīs fermenti pārvērš etanolu acetaldehīdā, fermentu aldehīda dehidrogenāze (ALDH) iedarbojas uz acetātu. Šis enzīms ir atkarīgs no oksidētā koenzīma NAD un reakcija ir:

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

Acetāts tiek aktivēts ar koenzīma A, lai iegūtu acetil CoA. Tas nonāk Krebsa ciklā enerģijas ražošanai (ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka, 2012).

Hidroksilgrupas nozīme alkoholos

Hidroksilgrupa ir molekula, kas sastāv no skābekļa atoma un ūdeņraža atoma.

Tā rezultātā molekula ir līdzīga ūdenim ar negatīvu neto uzlādi, kas saistās ar oglekļa ķēdi.

Šī molekula padara oglekļa ķēdi par spirtu. Turklāt tā nodrošina zināmas vispārējas īpašības iegūtajai molekulai.

Pretēji alkāniem, kas ir ne polārie molekulas to oglekļa un ūdeņraža ķēžu dēļ, ja hidroksilgrupa pievienojas ķēdei, tā iegūst spēju šķīst ūdenī, jo OH molekula ir līdzīga ar ūdeni..

Tomēr šī īpašība mainās atkarībā no molekulas lieluma un hidroksilgrupas stāvokļa oglekļa ķēdē.

Fizikāli ķīmiskās īpašības mainās atkarībā no molekulas lieluma un hidroksilgrupas sadalījuma, bet vispārīgi spirti parasti ir šķidri ar raksturīgu smaržu..

Atsauces

  1. DATURĒTS ALKOHOLS. (2016). Izgūti no cameochemicals.noaa.gov.
  2. Etilspirta formula. (S.F.). Atgūts no softschools.com.
  3. (S.F.). ETANOLS (ANHYDROUS). Atgūts no inchem.org.
  4. Materiāla drošības datu lapa Etilspirts 200 Pierādījums. (2013. gada 21. maijs). Atgūts no sciencelab.com.
  5. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. PubChem Compound datu bāze; CID = 702. (2017. gada 18. marts). PubChem Compound datu bāze; CID = 702. Izgūti no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Karaliskā ķīmijas biedrība. (2015). Etanols. Izgūti no chemspider.com
  7. S. Enerģijas departaments. (S.F.). Etanols. Atgūts no fueleconomy.gov.
  8. S. enerģijas informācijas pārvaldība. (S.F.). Etanols. Atgūts no eia.gov.
  9. S. Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2012, 20. decembris). HSDB: ETANOL. Izgūti no toksnet.nlm.nih.gov.