ETYLALKOHOL: FORMEL, EGENSKAPER, RISIKO OG BRUK - KJEMI - 2024

Den etylalkohol , etanol eller alkohol, er en organisk kjemisk forbindelse klasse av de alkoholer i alkohol, og er produsert av gjær eller ved petrokjemiske prosesser. Det er en fargeløs, brennbar væske og i tillegg til å være et psykoaktivt stoff, som desinfiserende og antiseptisk middel, som kilde til drivstoff for ren forbrenning, i industrien eller som et kjemisk løsningsmiddel.

Etylalkohol kjemiske formel er C ₂ H ₅ OH og dens utvidede formel er CH ₃ CH ₂ OH. Det er også skrevet som EtOH og IUPAC-navnet er etanol. Derfor er dets kjemiske komponenter karbon, hydrogyn og oksygen. Molekylet består av en to-karbonkjede (etan), hvor en H er erstattet av en hydroksylgruppe (-OH). Den kjemiske strukturen er presentert i figur 1.

Figur 1: struktur av etanol

Det er den nest enkleste alkoholen. Alle karbon- og oksygenatomer er sp3 som tillater fri rotasjon av molekylgrensene. (Etylalkoholformel, SF).

Etanol kan finnes mye i naturen fordi det er en del av den metabolske prosessen til gjær som Saccharomyces cerevisiae, den er også til stede i moden frukt. Det er også produsert av noen planter gjennom anerobiosis. Det er også funnet i det ytre rom.

Etanol kan produseres ved gjær ved hjelp av gjæring av sukkerarter som finnes i korn som mais, sorghum og bygg, samt potetskinn, ris, sukkerrør, sukkerroer og tilbehør til hagen; eller ved organisk syntese.

Organisk syntese blir utført ved hydratisering av etylen oppnådd i petrokjemisk industri og ved bruk av svovelsyre eller fosforsyre som katalysator ved 250-300 ºC:

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH _3- CH _2- OH

Produksjon av etylalkohol

Etanol fra gjæring av sukker er hovedprosessen for å produsere alkoholholdige drikker og biodrivstoff. Den brukes hovedsakelig i land som Brasil, der gjær brukes til biosyntese av etanol fra sukkerrør.

Mais er hovedingrediensen for etanolbrensel i USA. Dette skyldes overflod og lav pris. Sukkerrør og rødbeter er de vanligste ingrediensene som brukes til å lage etanol i andre deler av verden.

Fordi alkohol skapes gjennom gjæring av sukker, er sukkerkulturer de enkleste ingrediensene å konvertere til alkohol. Brasil, verdens nest største produsent av drivstoffetanol, produserer mesteparten av sin etanol fra sukkerrør.

De fleste bilene i Brasil er i stand til å kjøre på ren etanol eller på en blanding av bensin og etanol.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Etanol er en klar, fargeløs væske med en karakteristisk lukt og brennende smak (Royal Society of Chemistry, 2015).

Molmassen til etylalkohol er 46,06 g / mol. Smeltepunktet og kokepunktet er henholdsvis -114 ºC og 78 ºC. Det er en flyktig væske og dens densitet er 0,789 g / ml. Etylalkohol er også brannfarlig og gir en røykfri blå flamme.

Det er blandbart med vann og de fleste organiske løsningsmidler som eddiksyre, aceton, benzen, karbontetraklorid, kloroform og eter.

Et interessant faktum er at etanol også er blandbar i alifatiske løsningsmidler som pentan og heksan, men løseligheten avhenger av temperatur (National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database; CID = 702, 2017).

Etanol er den mest kjente representanten for alkoholene. I dette molekylet er hydroksylgruppen på et terminalt karbon, noe som resulterer i høy polarisering av molekylet.

Følgelig kan etanol danne sterke interaksjoner, for eksempel hydrogenbinding og dipol-dipol-interaksjon. I vann er etanol blandbar og interaksjonene mellom de to væskene er så høye at de gir opphav til en blanding kjent som azeotrope, med forskjellige egenskaper til de to komponentene.

Acetylklorid og bromid reagerer voldsomt med etanol eller vann. Blandinger av alkoholer med konsentrert svovelsyre og sterkt hydrogenperoksyd kan forårsake eksplosjoner. Også blandinger av etylalkohol med konsentrert hydrogenperoksyd danner kraftige eksplosiver.

Alkylhypokloritter er voldelige eksplosiver. De oppnås lett ved å omsette hypoklorsyre og alkoholer i vandig løsning eller blandede oppløsninger av vandig karbontetraklorid.

Klor pluss alkoholer vil også produsere alkylhypokloritter. De brytes ned i kulden og eksploderer når de blir utsatt for sollys eller varme. Tertiære hypokloritter er mindre ustabile enn sekundære eller primære hypokloritter.

Reaksjonene fra isocyanater med basiskatalyserte alkoholer må utføres i inerte løsningsmidler. Slike reaksjoner i mangel av løsemidler forekommer ofte med eksplosiv vold (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Reaktivitet og farer

Etylalkohol er klassifisert som en stabil, flyktig og svært brannfarlig forbindelse. Det blir lett antent av varme, gnister eller flammer. Damp kan danne eksplosive blandinger med luft. Disse kan reise til kilden til tenning og slå av igjen.

De fleste damper er tyngre enn luft. De vil bli spredt langs bakken og samlet i lave eller avgrensede områder (kloakk, kjellere, stridsvogner). Det er fare for dampeksplosjon innendørs, utendørs eller i kloakk. Beholdere kan eksplodere når de varmes opp.

Etanol er giftig ved inntak i store mengder eller i store konsentrasjoner. Det virker på sentralnervesystemet som en depressiv og vanndrivende. Det er også irriterende for øynene og nesen.

Det er svært brannfarlig og reagerer voldsomt med peroksider, acetylklorid og acetylbromid. Når den er i kontakt med noen platinkatalysatorer kan den antennes.

Symptomer ved innånding er hoste, hodepine, tretthet, døsighet. Det kan produsere tørr hud. Hvis stoffet kommer i kontakt med øynene, vil det føre til rødhet, smerte eller en brennende følelse. Ved inntak gir den en brennende følelse, hodepine, forvirring, svimmelhet og bevisstløshet (IPCS, SF).

øyne

Hvis forbindelsen kommer i kontakt med øynene, bør kontaktlinsene kontrolleres og fjernes. Øynene skal skylles umiddelbart med mye vann i minst 15 minutter med kaldt vann.

Hud

Ved hudkontakt, skal det berørte området skylles øyeblikkelig med rikelig med vann i minst 15 minutter mens kontaminert klær og sko fjernes.

Dekk irritert hud med et mykgjørende stoff. Vask klær og sko før gjenbruk. Hvis kontakten er alvorlig, vask med desinfiserende såpe og dekk den forurensede huden med en antibakteriell krem.

innånding

Ved innånding skal offeret flyttes til et kjølig sted. Hvis du ikke puster, gis kunstig åndedrett. Hvis det er vanskelig å puste, gi oksygen.

Svelging

Hvis forbindelsen er inntatt, skal oppkast ikke induseres med mindre det er pålagt medisinsk personell. Løsne stramme klær som skjortekrage, belte eller slips.

I alle tilfeller bør legehjelp innhentes umiddelbart (Materiell sikkerhetsdatablad Ethyl alcohol 200 Proof, 2013).

applikasjoner

Medisin

Etanol brukes i medisin som antiseptisk middel. Etanol dreper organismer ved å denaturere proteinene deres og løse opp lipidene deres og er effektiv mot de fleste bakterier, sopp og mange virus. Etanol er imidlertid ineffektivt mot bakteriesporer.

Etanol kan administreres som en motgift mot metanol og etylenglykolforgiftning. Dette skyldes konkurransehemming av enzymet som bryter dem ned kalt alkoholdehydrogenase.

Rekreasjons

Som et depressivt middel i sentralnervesystemet er etanol et av de mest brukte psykoaktive medikamentene.

Mengden etanol i kroppen blir typisk kvantifisert med blodalkoholinnholdet, som her blir tatt som vekten av etanol per volumenhet blod.

Små doser etanol gir vanligvis eufori og avslapning. Personer som opplever disse symptomene har en tendens til å være snakkesalige og mindre hemmet, og kan vise til dårlig dømmekraft.

Ved høyere doser fungerer etanol som et depressivt middel i sentralnervesystemet, og produserer gradvis høyere doser, nedsatt sensorisk og motorisk funksjon, nedsatt erkjennelse, dumhet, bevisstløshet og mulig død.

Etanol blir ofte brukt som et rekreasjonsmedisin, spesielt mens det er sosialt samvær. Du kan også se hva som er tegn og symptomer på alkoholisme?

Brensel

Etanols viktigste bruk er som motordrivstoff og drivstofftilsetningsstoff. Bruk av etanol kan redusere avhengighet av olje og redusere klimagassutslipp (EGI).

Bruken av etanolbrensel i USA har økt dramatisk, fra rundt 1,7 milliarder gallons i 2001 til rundt 13,9 milliarder i 2015 (US Department of Energy, SF).

E10 og E15 er etanol og bensinblandinger. Tallet etter "E" indikerer volumprosenten etanol.

Det meste av bensin som selges i USA inneholder opptil 10% etanol, mengden varierer etter område. Alle bilprodusenter godkjenner blandinger opp til E10 i sine bensinbiler.

I 1908 designet Henry Ford sin Model T, en veldig gammel bil, som kjørte på en blanding av bensin og alkohol. Ford kalte denne blandingen fremtidens drivstoff.

I 1919 ble etanol forbudt fordi det ble ansett som en alkoholholdig drikk. Den kunne bare selges når den er blandet med olje. Etanol ble brukt som drivstoff igjen etter at forbudet ble avsluttet i 1933 (US energy information administration, SF).

Andre bruksområder

Etanol er en viktig industriell ingrediens. Den har bred bruk som forløper for andre organiske forbindelser som etylhalogenider, etylestere, dietyleter, eddiksyre og etylaminer.

Etanol er blandbar med vann og er et godt løsningsmiddel til generell bruk. Det finnes i maling, flekker, markører og personlig pleieprodukter som munnskyll, parfyme og deodoranter.

Imidlertid utfeller polysakkarider fra vandig løsning i nærvær av alkohol, og etanolutfelling brukes av denne grunn i rensing av DNA og RNA.

På grunn av det lave smeltepunktet (-114,14 ° C) og den lave toksisiteten, blir etanol noen ganger brukt i laboratorier (med tørris eller andre kjølemedier) som et kjølebad for å holde beholderne ved temperaturer under punktet for vannfrysing. Av samme grunn blir den også brukt som en aktiv væske i alkoholtermometre.

biokjemi

Oksidasjon av etanol i kroppen produserer en mengde energi på 7 kcal / mol, mellomprodukt mellom karbohydrater og fettsyrer. Etanol produserer tomme kalorier, noe som betyr at den ikke gir noen type næringsstoffer.

Etter oral administrering blir etanol raskt absorbert i blodomløpet fra magesekken og tynntarmen og distribuert i total kroppsvann.

Fordi absorpsjon skjer raskere fra tynntarmen enn fra magesekken, forsinker forsinkelsen i tømming av magen absorpsjonen av etanol. Derav begrepet å ikke drikke på tom mage.

Mer enn 90% av etanolen som kommer inn i kroppen er oksidert fullstendig til acetaldehyd. Resten av etanolen skilles ut gjennom svette, urin og gjennom respirasjon (pust).

Det er tre måter kroppen metaboliserer alkohol på. Hovedveien er gjennom enzymet alkohol dehydrogenase (ADH). ADH er lokalisert i cytoplasma av celler. Det finnes først og fremst i leveren, selv om det også finnes i mage-tarmkanalen, nyrene, neseslimhinnen, testiklene og livmoren.

Dette enzymet er avhengig av det oksyderte koenzymet NAD. Det er det viktigste i oksidasjon av etanol, siden det metaboliserer mellom 80 og 100% av inntatt etanol i leveren. Dens funksjon er å oksidere alkohol til acetaldehyd i henhold til reaksjonen:

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

En annen måte å metabolisere alkohol er gjennom enzymet katalase, som bruker hydrogenperoksyd for å oksidere alkohol til acetaldehyd på måten:

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

Denne reaksjonsvei er begrenset av lave priser av H ₂ O ₂ generasjon som er fremstilt under cellulære betingelser med enzymene som er xantinoksydase eller NADPH-oksidase.

Den tredje måten å metabolisere alkohol er gjennom det mikrosomale etanoloksidasjonssystemet (SMOE). Det er et system for eliminering av giftige stoffer fra organismen som er lokalisert i leveren, og består av oksidaseenzymer med blandet funksjon av cytokrom P450.

Oksidasjoner modifiserer medisiner og fremmede forbindelser (xenobiotika) ved hydroksylering, noe som gjør dem ikke-giftige. I det spesifikke tilfellet av etanol er reaksjonen:

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

Når etanol omdannes til acetaldehyd av disse tre enzymene, oksideres det til acetat ved virkning av enzymet aldehyddehydrogenase (ALDH). Dette enzymet er avhengig av oksidert koenzym NAD og reaksjonen er:

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

Acetat aktiveres med koenzym A for å produsere acetyl CoA. Dette går inn i Krebs-syklusen for energiproduksjon (US National Library of Medicine, 2012).

Betydningen av hydroksylgruppen i alkoholer

Hydroksylgruppen er et molekyl som består av et oksygenatom og et hydrogenatom.

Dette resulterer i et vannlignende molekyl med en netto negativ ladning som binder seg til karbonkjeden.

Dette molekylet gjør karbonkjeden til en alkohol. Videre gir det visse generelle egenskaper til det resulterende molekylet.

I motsetning til alkaner, som er ikke-polare molekyler på grunn av deres karbon- og hydrogenkjeder, når en hydroksylgruppe fester seg til kjeden, får den evnen til å være løselig i vann, på grunn av likheten mellom OH-molekylet og vann.

Imidlertid varierer denne egenskapen avhengig av molekylets størrelse og hydroksylgruppens posisjon på karbonkjeden.

Fysisk-kjemiske egenskaper endres avhengig av molekylets størrelse og fordelingen av hydroksylgruppen, men generelt er alkoholer vanligvis flytende med en karakteristisk lukt.

referanser

1. DENATURERT ALKOHOL. (2016). Gjenopprettet fra cameochemicals.noaa.gov.
2. Etylalkoholformel. (SF). Gjenopprettet fra softschools.com.
3. (SF). ETANOL (ANHYDROUS). Gjenopprettet fra inchem.org.
4. Sikkerhetsdatablad Etylalkohol 200 bevis. (2013, 21. mai). Gjenopprettet fra sciencelab.com.
5. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. PubChem Compound Database; CID = 702. (2017, 18. mars). PubChem Compound Database; CID = 702. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Royal Society of Chemistry. (2015). Etanol. Gjenopprettet fra chemspider.com
7. S. avdeling for energi. (SF). Etanol. Gjenopprettet fra fueleconomy.gov.
8. S. energiinformasjonsadministrasjon. (SF). Etanol. Gjenopprettet fra eia.gov.
9. S. National Library of Medicine. (2012, 20. desember). HSDB: ETANOL. Gjenopprettet fra toxnet.nlm.nih.gov.