Etüülalkoholi valem, omadused, riskid ja kasutusalad

The etüülalkohol, Etanool või alkohol on alkohoolsete jookide klassi kuuluvate alkoholide orgaaniline keemiline ühend, mis on toodetud pärmi või naftakeemiaprotsesside abil. See on värvitu, tuleohtlik vedelik ja lisaks psühhoaktiivne aine, desinfitseerimisvahend ja antiseptik, puhta põlemiskütuse allikana, töötlevas tööstuses või keemilise lahustina.

Etüülalkoholi keemiline valem on C₂H₅OH ja selle laiendatud valem on CH₃CH₂OH. Samuti on see kirjutatud kui EtOH ja nimi IUPAC on etanool. Seetõttu on selle keemilised komponendid süsinik, hüdrogeens ja hapnik. Molekuli moodustab kahe süsiniku ahel (etaan), milles H on asendatud hüdroksüülrühmaga (-OH). Selle keemiline struktuur on esitatud joonisel 1.

See on teine ​​lihtsaim alkohol. Kõik süsinikuaatomid ja hapniku aatomid on sp3, mis võimaldavad molekulide piiride vaba pöörlemist. (Etüülalkoholi valem, S.F.).

Etanooli võib leida looduses laialdaselt, sest see on osa pärmi ainevahetusprotsessist Saccharomyces cerevisiae, See on olemas ka küpsetes puuviljades. Seda toodavad ka mõned taimed anerobioosi kaudu. Seda on leitud ka kosmoses.

Etanooli võib valmistada pärmi abil, kasutades sellistes terades, nagu mais, sorgo ja oder, leiduvaid suhkruid, samuti kartuli, riisi, suhkruroo, suhkrupeedi ja õue kaunistusi; või orgaanilise sünteesi teel.

Orgaaniline süntees viiakse läbi naftakeemiatööstuses saadud etüleeni hüdreerimise teel ja kasutades katalüsaatorina väävel- või fosforhapet 250-300 ° C juures:

CH₂= CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH

Indeks

• 1 Etüülalkoholi tootmine
• 2 Füüsikalised ja keemilised omadused
• 3 Reaktiivsus ja ohud
  • 3.1 Silmad
  • 3.2 Nahk
  • 3.3 Sissehingamine
  • 3.4 Allaneelamine
• 4 Kasutamine
  • 4.1 Meditsiin
  • 4.2 Meelelahutus
  • 4.3 Kütus
  • 4.4 Muud kasutusalad
• 5 Biokeemia
• 6 Hüdroksüülrühma tähtsus alkoholides
• 7 Viited

Etüülalkoholi tootmine

Alkohoolsete jookide ja biokütuste tootmiseks on peamine protsess suhkrute kääritamisel saadud etanool. Seda kasutatakse peamiselt sellistes riikides nagu Brasiilia, kus pärmi kasutatakse suhkruroo etanooli biosünteesiks.

Ameerika Ühendriikides on kütusena etanooli peamine koostisosa mais. Selle põhjuseks on tema arvukus ja madal hind. Suhkruroo ja suhkrupeedid on kõige tavalisemad koostisosad, mida kasutatakse etanooli valmistamiseks mujal maailmas.

Kuna alkohol on loodud suhkru kääritamise teel, on suhkrukultuurid kõige lihtsamad koostisosad alkoholi muundamiseks. Brasiilia, maailma suuruselt teine ​​kütuseetanooli tootja, toodab suurema osa oma etanoolist suhkruroogist.

Enamik Brasiilia autosid on võimelised töötama puhtal etanoolil või bensiini ja etanooli segus.

Füüsikalised ja keemilised omadused

Etanool on selge, värvitu vedelik iseloomuliku lõhna ja põletava maitsega (Royal Society of Chemistry, 2015).

Etüülalkoholi molaarmass on 46,06 g / mol. Selle sulamis- ja keemispunkt on vastavalt -114 ° C ja 78 ° C. See on lenduv vedelik ja selle tihedus on 0,789 g / ml. Etüülalkohol on samuti tuleohtlik ja tekitab suitsuta sinise leegi.

See seguneb veega ja enamikes orgaanilistes lahustites nagu äädikhape, atsetoon, benseen, tetrakloorsüsinik, kloroform ja eeter..

Huvitav on see, et etanool seguneb ka alifaatsete lahustitega nagu pentaan ja heksaan, kuid selle lahustuvus sõltub temperatuurist (riiklik biotehnoloogia teabe keskus, PubChem Compound Database, CID = 702, 2017).

Etanool on alkoholi kõige tuntum esindaja. Selles molekulis on hüdroksüülrühm terminaalses süsinikus, mille tulemuseks on molekuli kõrge polarisatsioon.

Järelikult võib etanool moodustada tugevaid koostoimeid, nagu vesiniksidemed ja dipool-dipooli koostoime. Vees seguneb etanool ja nende kahe vedeliku vahelised koostoimed on nii suured, et need põhjustavad aseotroopse segu, mille omadused erinevad kahe komponendi omadustest..

Atsetüülkloriid ja bromiid reageerivad ägedalt etanooli või veega. Alkoholide segud kontsentreeritud väävelhappega ja tugeva vesinikperoksiidiga võivad põhjustada plahvatusi. Samuti moodustavad etüülalkoholi segud kontsentreeritud vesinikperoksiidiga tugevad lõhkeained.

Alküülhüpokloritid on vägivaldsed lõhkeained. Need on kergesti saadavad hüdrokloorhappe ja alkoholide reageerimisel vesilahuses või vesinikkloriidtetrakloriidi segatud lahustes..

Kloor ja alkoholid toodavad samuti alküülhüpoklorite. Nad lagunevad külmas ja plahvatavad päikesevalguse või kuumuse korral. Tertsiaarsed hüpokloritid on vähem ebastabiilsed kui sekundaarsed või primaarsed hüpokloriidid.

Isotsüanaatreaktsioonid aluskatalüüsitud alkoholidega tuleks läbi viia inertsetes lahustites. Sellised reaktsioonid lahustite puudumisel tekivad sageli plahvatusohtliku vägivalla korral (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Reaktiivsus ja ohud

Etüülalkohol klassifitseeritakse stabiilseks, lenduvaks ja kergesti süttivaks ühendiks. See süttib kergesti kuumuse, sädemete või leekide poolt. Aurud võivad õhuga moodustada plahvatusohtlikke segusid. Need võivad liikuda süüteallikasse ja varundada.

Enamik aurudest on õhust raskemad. Need levivad piki maapinda ja neid kogutakse madalal või piiratud alal (kanalisatsioon, keldrid, mahutid). Siseruumides, õues või kanalisatsioonis võib tekkida auru plahvatuse oht. Konteinerid võivad kuumutamisel plahvatada.

Etanool on suurtes kogustes või suurtes kontsentratsioonides allaneelamisel mürgine. See mõjutab kesknärvisüsteemi depressiooni ja diureetikumina. Samuti ärritab see silmi ja nina.

See on väga tuleohtlik ja reageerib ägedalt peroksiidide, atsetüülkloriidi ja atsetüülbromiidiga. Mõne plaatina katalüsaatoriga kokkupuutel võib see süttida.

Sissehingamise sümptomid on köha, peavalu, väsimus, uimasus. See võib tekitada kuiva nahka. Kui aine satub silma, tekitab see punetust, valu või põletustunnet. Allaneelamisel tekib põletustunne, peavalu, segasus, pearinglus ja teadvusetus (IPCS, S.F.).

Silmad

Kui ühend satub silma, tuleb kontaktläätsed kontrollida ja eemaldada. Silmi tuleb pesta kohe rohke veega vähemalt 15 minutit külma veega.

Nahk

Nahaga kokkupuute korral tuleb kahjustatud piirkonda viivitamatult rohke veega vähemalt 15 minutit loputada, eemaldades saastunud riided ja jalatsid..

Katke ärritunud nahk pehmendava ainega. Peske riided ja jalatsid enne nende korduskasutamist. Kui kokkupuude on tõsine, peske seda desinfitseerimisvahendiga ja katke nahale antibakteriaalse kreemiga saastunud nahk

Sissehingamine

Sissehingamise korral tuleb kannatanu viia jahedasse kohta. Kui te ei hingata, antakse kunstlik hingamine. Kui hingamine on raske, anna hapnik.

Allaneelamine

Kui ühendit alla neelatakse, ei tohiks oksendamist põhjustada ainult meditsiinipersonali juhised. Vabastage pingul riietus, näiteks särgikael, vöö või lips.

Kõikidel juhtudel tuleb viivitamatult arsti poole pöörduda (materjali ohutuskaart etüülalkohol 200 tõend, 2013).

Kasutamine

Meditsiin

Etanooli kasutatakse meditsiinis antiseptikuna. Etanool tapab organisme valkude denatureerimisega ja nende lipiidide lahustamisega ning on efektiivne enamiku bakterite, seente ja paljude viiruste vastu. Siiski on etanool bakteriaalsete spooride suhtes ebaefektiivne.

Etanooli võib manustada metanooli ja etüleenglükooli mürgistuse vastandina. See on tingitud ensüümi konkureerivast inhibeerimisest, mis lagundab neid alkoholi dehüdrogenaasiks.

Meelelahutus

Kesknärvisüsteemi depressantina on etanool üks enim tarbitud psühhoaktiivseid ravimeid.

Etanooli kogus kehas on tavaliselt kvantifitseeritud alkoholisisalduse järgi veres, mida võetakse siin etanooli massina vereühiku kohta..

Etanooli väikesed annused tekitavad üldiselt eufooriat ja lõõgastust. Inimesed, kellel on need sümptomid, kipuvad olema jutukad ja vähem pärsitud ning võivad osutuda halvaks.

Suuremate annuste korral toimib etanool kesknärvisüsteemi depressantina, põhjustades järk-järgult suuremaid annuseid, häiritud sensoorset ja motoorset funktsiooni, vähenenud kognitsiooni, uimastamist, teadvusetust ja võimalikku surma..

Etanooli tarbitakse tavaliselt meelelahutusravimina, eriti suhtlemisel. Samuti näete, millised on alkoholismi tunnused ja sümptomid?

Kütus

Etanooli suurim kasutamine on mootorikütuse ja kütuselisandina. Etanooli kasutamine võib vähendada sõltuvust nafta- ja kasvuhoonegaaside heitkogustest (EGI).

Etanoolkütuse kasutamine Ameerika Ühendriikides on dramaatiliselt suurenenud: umbes 1700 miljonilt gallonilt 2001. aastal kuni 13 900 miljoni euroni 2015. aastal (USA energiaministeerium, S.F.)..

E10 ja E15 on etanooli ja bensiini segud. "E" järel olev number näitab etanooli protsenti mahust.

Enamik Ameerika Ühendriikides müüdavatest bensiinidest sisaldab kuni 10% etanooli. Kõik autotootjad kinnitavad oma bensiinimootorites segusid kuni E10.

1908. aastal kavandas Henry Ford oma T-mudeli, väga vana auto, mis töötas bensiini ja alkoholi seguga. Ford nimetas seda segu tuleviku kütuseks.

1919. aastal keelati etanool, sest seda peeti alkohoolseks joogiks. Seda võib müüa ainult õli segamisel. Pärast keeldu, mis lõppes 1933. aastal, kasutati uuesti kütusena etanooli (USA energiainformatsiooni manustamine, S.F.)..

Muud kasutusalad

Etanool on oluline tööstuslik koostisosa. See on laialdaselt kasutatav teiste orgaaniliste ühendite, näiteks etüülhalogeniidide, etüülestri, dietüüleetri, äädikhappe ja etüülamiinide prekursorina..

Etanool seguneb veega ja on hea üldiseks kasutamiseks. Leitud värvides, värvainetes, markerites ja isikliku hügieeni toodetes, näiteks suu loputamises, parfüümides ja deodorantides.

Kuid polüsahhariidid sadestuvad vesilahusest alkoholi juuresolekul ja sel põhjusel kasutatakse DNA ja RNA puhastamisel sadestamist etanooliga..

Madala sulamistemperatuuri (-114,14 ° C) ja madala toksilisuse tõttu kasutatakse etanooli mõnikord laborites (kuiva jääga või muude külmutusagensitega) jahutusvannina, et hoida mahuteid madalamal temperatuuril kui Vee külmutamine Samal põhjusel kasutatakse seda ka aktiivse vedelikuna alkoholitermomeetrites.

Biokeemia

Etanooli oksüdeerumine organismis annab energiaga 7 kcal / mol, süsivesikute ja rasvhapete vaheühendi. Etanool toodab tühje kaloreid, mis tähendab, et see ei anna mingit toitaineid.

Pärast suukaudset manustamist imendub etanool kiiresti maos ja peensooles vereringesse ning jaotub kogu keha vees..

Kuna imendumine toimub peensoolest kiiremini kui maost, põhjustab mao tühjenemise viivitamine etanooli imendumist. Seega on mõiste, et ei joo tühja kõhuga.

Rohkem kui 90% kehasse sisenevast etanoolist oksüdeerub täielikult atsetaldehüüdiks. Ülejäänud etanool eritub higi, uriini ja hingamise kaudu (hingeõhk)..

Keha metaboliseerib alkoholi kolmel viisil. Peamine tee on läbi alkoholi dehüdrogenaasi (ADH) ensüümi. ADH asub rakkude tsütoplasmas. Seda leitakse peamiselt maksas, kuigi seda leidub ka seedetraktis, neerudes, nina limaskestas, munandites ja emakas..

See ensüüm sõltub oksüdeeritud koensüümi NAD-st. See on kõige olulisem etanooli oksüdeerimisel, kuna see metaboliseerib maksas 80 kuni 100% tarbitud etanoolist. Selle funktsiooniks on alkoholi oksüdeerimine atseetaldehüüdiks vastavalt reaktsioonile:

CH₃CH₂OH + NAD⁺ → CH₃CHO + NADH + H⁺

Teine võimalus alkoholi metaboliseerimiseks on katalaasi ensüümi kaudu, mis kasutab alkoholi oksüdeerimiseks atsetaldehüüdiks vesinikperoksiidi järgmisel viisil:

CH₃CH₂OH + H₂O₂ → CH₃CHO + 2H₂O

Seda rada piiravad madalad H-põlvkonna kiirused₂O₂ mis on toodetud rakulistes tingimustes ksantiini oksüdaasi või NADPH-oksüdaasi ensüümide poolt.

Kolmas viis alkoholi metaboliseerimiseks on läbi etanooli oksüdeerimissüsteemi (SMOE). See on süsteem, mis kõrvaldab maksas leiduvate organismi toksilised ained, mis koosnevad tsütokroom P450 segatud funktsiooniga oksüdaaside ensüümidest..

Oksüdatsioonid muudavad ravimeid ja võõrühendeid (ksenobiootikume) hüdroksüülimise teel, muutes need mittetoksilisteks. Etanooli konkreetsel juhul on reaktsioon:

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

Kui need kolm ensüümi muundatakse etanooliks atsetaldehüüdiks, oksüdeeritakse see atsetaadiks aldehüüdi dehüdrogenaasi (ALDH) ensüümi toimel. See ensüüm sõltub oksüdeeritud koensüümi NAD-st ja reaktsioon on:

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

Atsetaat aktiveeritakse koensüümiga A, et saada atsetüül-CoA. See jõuab Krebsi energiatootmise tsüklisse (USA riiklik meditsiiniraamat, 2012).

Hüdroksüülrühma tähtsus alkoholides

Hüdroksüülrühm on hapnikuaatomist ja vesinikuaatomist koosnev molekul.

Selle tulemuseks on molekul, mis on sarnane veega, millel on negatiivne netolaeng, mis seondub süsinikahelaga.

See molekul muudab süsinikuahela alkoholiks. Lisaks annab see tulemuseks saadud molekulile teatud üldised omadused.

Vastupidiselt alkaanidele, mis on süsinikuaatomite ja vesinikuahelate tõttu mittepolaarsed molekulid, kui hüdroksüülrühm on ahelaga seotud, omandab ta vees lahustuva võime, kuna OH-molekul on sarnane veega.

Kuid see omadus varieerub sõltuvalt molekuli suurusest ja hüdroksüülrühma asendist süsinikahelas.

Füüsikalis-keemilised omadused muutuvad sõltuvalt molekuli suurusest ja hüdroksüülrühma jaotusest, kuid üldiselt on alkoholid iseloomuliku lõhnaga vedelad..

Viited

1. KEELATUD ALKOHOL. (2016). Välja otsitud cameochemicals.noaa.gov.
2. Etüülalkoholi valem. (S.F.). Taastatud softschools.com.
3. (S.F.). ETANOL (ANHYDROUS). Taastati inchem.org-st.
4. Materjali ohutuskaart Etüülalkohol 200 Tõend. (2013, 21. mai). Taastatud sciencelab.com.
5. Riiklik biotehnoloogia teabekeskus. PubChem Compound andmebaas; CID = 702. (2017, 18. märts). PubChem Compound andmebaas; CID = 702. Välja otsitud aadressilt pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Royal Society of Chemistry. (2015). Etanool. Välja otsitud chemspider.com-lt
7. S. energiaosakond. (S.F.). Etanool. Taaskasutatud kütusekeskkonnast.
8. S. energiainfo haldamine. (S.F.). Etanool. Taastatud eia.gov.
9. S. Riiklik meditsiiniraamatukogu. (2012, 20. detsember). HSDB: ETANOL. Välja otsitud toxnet.nlm.nih.gov.