ETYLALKOHOL: FORMEL, EGENSKAPER, RISKER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2025

Den etylalkohol , etanol eller alkohol, är en organisk kemisk förening klass av alkoholerna i alkohol och produceras av jäst eller av petrokemiska processer. Det är en färglös, brandfarlig vätska och förutom att den är en psykoaktiv substans, som ett desinfektionsmedel och antiseptiskt, som en källa till bränsle för ren förbränning, i tillverkningsindustrin eller som ett kemiskt lösningsmedel.

Etylalkohol kemiska formel är C ₂ H ₅ OH och dess utsträckta formeln är CH ₃ CH ₂ OH. Det är också skrivet som EtOH och IUPAC-namnet är etanol. Därför är dess kemiska komponenter kol, hydrogyn och syre. Molekylen består av en två-kolkedja (etan), i vilken en H har ersatts av en hydroxylgrupp (-OH). Dess kemiska struktur presenteras i figur 1.

Figur 1: struktur av etanol

Det är den näst enklaste alkoholen. Alla kol- och syreatomer är sp3 som tillåter fri rotation av molekylgränserna. (Etylalkoholformel, SF).

Etanol kan förekomma i naturen eftersom det är en del av den metabola processen för jäst som Saccharomyces cerevisiae, det finns också i mogen frukt. Det produceras också av vissa växter genom anerobios. Det har också hittats i yttre rymden.

Etanol kan produceras genom jäst med användning av jäsning av sockerarter som finns i korn som majs, sorghum och korn, såväl som potatisskinn, ris, sockerrör, sockerbetor och trädgårdsbeslag; eller genom organisk syntes.

Organisk syntes utförs genom hydrering av eten som erhållits i den petrokemiska industrin och med användning av svavelsyra eller fosforsyra som katalysator vid 250-300 ºC:

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH ₃ CH ₂ OH

Etylalkoholproduktion

Etanol från jäsning av socker är den huvudsakliga processen för att producera alkoholhaltiga drycker och biodrivmedel. Det används främst i länder som Brasilien, där jäst används för biosyntes av etanol från sockerrör.

Majs är huvudingrediensen för etanolbränsle i USA. Detta beror på dess överflöd och låga pris. Sockerrör och rödbetor är de vanligaste ingredienserna som används för att tillverka etanol i andra delar av världen.

Eftersom alkohol skapas genom jäsning av socker, är sockergrödor de enklaste ingredienserna att konvertera till alkohol. Brasilien, världens näst största tillverkare av bränsleetanol, producerar det mesta av sin etanol från sockerrör.

De flesta av bilarna i Brasilien kan köras på ren etanol eller på en blandning av bensin och etanol.

Fysiska och kemiska egenskaper

Etanol är en klar, färglös vätska med en karakteristisk lukt och brinnande smak (Royal Society of Chemistry, 2015).

Den molära massan av etylalkohol är 46,06 g / mol. Dess smältpunkt och kokpunkt är -114 ° C respektive 78 ° C. Det är en flyktig vätska och densiteten är 0,789 g / ml. Etylalkohol är också brandfarligt och ger en rökfri blå låga.

Det är blandbart med vatten och de flesta organiska lösningsmedel som ättiksyra, aceton, bensen, koltetraklorid, kloroform och eter.

Ett intressant faktum är att etanol också är blandbar i alifatiska lösningsmedel som pentan och hexan, men dess löslighet beror på temperatur (National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database; CID = 702, 2017).

Etanol är den mest kända representanten för alkoholerna. I denna molekyl finns hydroxylgruppen på ett terminal kol, vilket resulterar i hög polarisering av molekylen.

Följaktligen kan etanol bilda starka interaktioner, såsom vätebindning och dipol-dipolinteraktion. I vatten är etanol blandbar och interaktionen mellan de två vätskorna är så hög att de ger upphov till en blandning känd som azeotrop, med olika egenskaper för de två komponenterna.

Acetylklorid och bromid reagerar våldsamt med etanol eller vatten. Blandningar av alkoholer med koncentrerad svavelsyra och stark väteperoxid kan orsaka explosioner. Även blandningar av etylalkohol med koncentrerad väteperoxid bildar kraftfulla sprängämnen.

Alkylhypokloriter är våldsamma sprängämnen. De erhålls lätt genom att reagera hypoklorsyra och alkoholer i vattenlösning eller blandade lösningar av vattenhaltig koltetraklorid.

Klor plus alkoholer skulle också producera alkylhypokloriter. De sönderdelas i kylan och exploderar när de utsätts för solljus eller värme. Tertiära hypokloriter är mindre instabila än sekundära eller primära hypokloriter.

Reaktionerna av isocyanater med baskatalyserade alkoholer måste genomföras i inerta lösningsmedel. Sådana reaktioner i frånvaro av lösningsmedel uppträder ofta med explosivt våld (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Reaktivitet och faror

Etylalkohol klassificeras som en stabil, flyktig och mycket brandfarlig förening. Det tänds lätt av värme, gnistor eller lågor. Ångor kan bilda explosiva blandningar med luft. Dessa kan resa till antändningskällan och slå tillbaka.

De flesta ångor är tyngre än luft. De kommer att spridas längs marken och samlas i låga eller trånga områden (avlopp, källare, tankar). Det finns risk för ångaxplosion inomhus, utomhus eller i avlopp. Behållare kan explodera vid uppvärmning.

Etanol är giftigt när det intas i stora mängder eller i stora koncentrationer. Det fungerar på det centrala nervsystemet som ett depressivt och diuretikum. Det är också irriterande för ögon och näsa.

Det är mycket brandfarligt och reagerar våldsamt med peroxider, acetylklorid och acetylbromid. Vid kontakt med vissa platinkatalysatorer kan det antända.

Symtom vid inandning är hosta, huvudvärk, trötthet, dåsighet. Det kan producera torr hud. Om ämnet kommer i kontakt med ögonen kommer det att orsaka rodnad, smärta eller en brännande känsla. Om det intas ger det en brännande känsla, huvudvärk, förvirring, yrsel och medvetslöshet (IPCS, SF).

Ögon

Om föreningen kommer i kontakt med ögonen, bör kontaktlinserna kontrolleras och tas bort. Ögon ska spolas omedelbart med mycket vatten i minst 15 minuter med kallt vatten.

Hud

Vid hudkontakt ska det drabbade området sköljas omedelbart med mycket vatten under minst 15 minuter medan kontaminerade kläder och skor tas bort.

Täck irriterad hud med ett mjukgörande ämne. Tvätta kläder och skor före återanvändning. Om kontakten är allvarlig, tvätta med en desinficerande tvål och täck den förorenade huden med en antibakteriell kräm.

Inandning

Vid inandning ska offret flyttas till ett svalt ställe. Om det inte andas, ges artificiell andning. Om andningen är svår, ge syre.

Förtäring

Om föreningen intas bör kräkningar inte induceras om inte medicinsk personal instruerar det. Lossa hårda kläder som en skjorta krage, bälte eller slips.

I alla fall bör läkare omedelbart fås (Material Safety Data Sheet Ethyl alcohol 200 Proof, 2013).

tillämpningar

Medicin

Etanol används i medicinen som ett antiseptiskt medel. Etanol dödar organismer genom att denaturera sina proteiner och lösa upp lipiderna och är effektiv mot de flesta bakterier, svampar och många virus. Emellertid är etanol ineffektivt mot bakteriesporer.

Etanol kan administreras som en motgift mot metanol och etylenglykolförgiftning. Detta beror på konkurrenshämningen av enzymet som bryter ner dem, kallad alkoholdehydrogenas.

Recreational

Som ett depressivt medel i centrala nervsystemet är etanol en av de mest använda psykoaktiva läkemedlen.

Mängden etanol i kroppen kvantifieras vanligtvis med blodalkoholhalten, som här tas som vikten av etanol per volymenhet blod.

Små etanoldoser ger i allmänhet eufori och avkoppling. Människor som upplever dessa symtom tenderar att vara pratsamma och mindre hämmade och kan visa dåligt omdöme.

Vid högre doser fungerar etanol som ett depressivt medel i centrala nervsystemet, vilket ger gradvis högre doser, nedsatt sensorisk och motorisk funktion, minskad kognition, dumhet, medvetslöshet och möjlig död.

Etanol används ofta som ett fritidsläkemedel, speciellt när man umgås. Du kan också se vilka tecken och symtom på alkoholism?

Bränsle

Etanols huvudsakliga användning är som motorbränsle och bränsletillsats. Att använda etanol kan minska beroendet av olja och minska utsläppen av växthusgaser (EGI).

Användningen av etanolbränsle i USA har ökat dramatiskt, från cirka 1,7 miljarder liter 2001 till cirka 13,9 miljarder 2015 (US Department of Energy, SF).

E10 och E15 är etanol- och bensinblandningar. Siffran efter "E" indikerar volymprocenten etanol.

De flesta bensiner som säljs i USA innehåller upp till 10% etanol, mängden varierar beroende på område. Alla biltillverkare godkänner blandningar upp till E10 i sina bensinbilar.

1908 designade Henry Ford sin Model T, en mycket gammal bil, som körde på en blandning av bensin och alkohol. Ford kallade denna blandning framtidens bränsle.

1919 var etanol förbjudet eftersom det ansågs vara en alkoholhaltig dryck. Det kunde endast säljas när det blandas med olja. Etanol användes som bränsle igen efter att förbudet avslutades 1933 (US Energy Information Administration, SF).

Andra användningsområden

Etanol är en viktig industriell ingrediens. Den har bred användning som föregångare till andra organiska föreningar såsom etylhalogenider, etylestrar, dietyleter, ättiksyra och etylaminer.

Etanol är blandbart med vatten och är ett bra lösningsmedel för allmänt bruk. Det finns i färger, fläckar, markörer och personliga vårdprodukter som munvatten, parfymer och deodoranter.

Emellertid fälls polysackarider från vattenlösning i närvaro av alkohol, och etanolutfällning används av detta skäl vid rening av DNA och RNA.

På grund av dess låga smältpunkt (-114,14 ° C) och låg toxicitet används etanol ibland i laboratorier (med torris eller andra kylmedel) som ett kylbad för att hålla behållare vid temperaturer under punkten för frysning av vatten. Av samma anledning används den också som en aktiv vätska i alkoholtermometrar.

Biokemi

Oxidationen av etanol i kroppen producerar en mängd energi på 7 kcal / mol, mellanprodukter mellan kolhydrater och fettsyror. Etanol producerar tomma kalorier, vilket innebär att den inte ger någon typ av näringsämnen.

Efter oral administrering absorberas etanol snabbt i blodomloppet från magen och tunntarmen och fördelas i totalt kroppsvatten.

Eftersom absorption sker snabbare från tunntarmen än från magen, fördröjer förseningar i magtömning absorptionen av etanol. Därför konceptet att inte dricka på tom mage.

Mer än 90% av etanolen som kommer in i kroppen oxideras fullständigt till acetaldehyd. Resten av etanolen utsöndras genom svett, urin och genom andning (andetag).

Det finns tre sätt på vilka kroppen metaboliserar alkohol. Huvudvägen är genom enzymet alkohol dehydrogenas (ADH). ADH är beläget i cellens cytoplasma. Det finns främst i levern, även om det också finns i mag-tarmkanalen, njurarna, nässlemhinnan, testiklarna och livmodern.

Detta enzym är beroende av det oxiderade koenzymet NAD. Det är det viktigaste vid oxidation av etanol, eftersom det metaboliserar mellan 80 och 100% av den intagna etanolen i levern. Dess funktion är att oxidera alkohol till acetaldehyd enligt reaktionen:

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

Ett annat sätt att metabolisera alkohol är genom enzymkatalaset, som använder väteperoxid för att oxidera alkohol till acetaldehyd på sättet:

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

Denna väg är begränsad av de låga hastigheter av H ₂ O ₂ generation som tillverkas under cellulära betingelser genom enzymerna xantinoxidas eller NADPH-oxidas.

Det tredje sättet att metabolisera alkohol är genom det mikrosomala etanoloxidationssystemet (SMOE). Det är ett system för eliminering av giftiga ämnen från organismen som finns i levern, bestående av oxidasenzymer med blandad funktion av cytokrom P450.

Oxideringar modifierar läkemedel och främmande föreningar (xenobiotika) genom hydroxylering, vilket gör dem giftiga. I det specifika fallet med etanol är reaktionen:

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

När etanol omvandlas till acetaldehyd av dessa tre enzymer, oxideras den till acetat genom verkan av enzymet aldehyddehydrogenas (ALDH). Detta enzym är beroende av det oxiderade koenzym NAD och reaktionen är:

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

Acetat aktiveras med koenzym A för att producera acetyl CoA. Detta kommer in i Krebs-cykeln för energiproduktion (US National Library of Medicine, 2012).

Betydelsen av hydroxylgruppen i alkoholer

Hydroxylgruppen är en molekyl som består av en syreatom och en väteatom.

Detta resulterar i en vattenliknande molekyl med en negativ nettoladdning som binder till kolkedjan.

Denna molekyl gör kolkedjan till en alkohol. Vidare tillhandahåller det vissa generella egenskaper för den resulterande molekylen.

I motsats till alkaner, som är icke-polära molekyler på grund av deras kol- och vätekedjor, när en hydroxylgrupp vidhäftar sig till kedjan får den förmågan att vara löslig i vatten på grund av OH-molekylens likhet med vatten.

Denna egenskap varierar emellertid beroende på molekylens storlek och hydroxylgruppens position på kolkedjan.

Fysisk-kemiska egenskaper förändras beroende på molekylens storlek och hydroxylgruppens fördelning, men i allmänhet är alkoholer vanligtvis flytande med en karakteristisk lukt.

referenser

1. DENATURERAD SPRIT. (2016). Återställdes från cameochemicals.noaa.gov.
2. Etylalkoholformel. (SF). Återställs från softschools.com.
3. (SF). ETANOL (ANHYDROUS). Återställd från inchem.org.
4. Materialsäkerhetsdatablad Etylalkohol 200 bevis. (2013, 21 maj). Återställs från sciencelab.com.
5. National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database; CID = 702. (2017, 18 mars). PubChem Compound Database; CID = 702. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Royal Society of Chemistry. (2015). Etanol. Återställs från chemspider.com
7. S. avdelning för energi. (SF). Etanol. Återställs från fueleconomy.gov.
8. S. energiinformation. (SF). Etanol. Återställdes från eia.gov.
9. S. National Library of Medicine. (2012, 20 december). HSDB: ETANOL. Återställdes från toxnet.nlm.nih.gov.