ALCOOL ETILIC: FORMULĂ, PROPRIETĂȚI, RISCURI ȘI UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Alcoolul etilic , etanolul sau alcoolul, este o clasă organică compus chimic a alcoolilor din alcoolul și este produs de drojdie sau prin procedee petrochimice. Este un lichid incolor, inflamabil și pe lângă faptul că este o substanță psihoactivă, ca dezinfectant și antiseptic, ca sursă de combustibil pentru arderea curată, în industria de fabricație sau ca solvent chimic.

Formula chimică alcool etilic este C ₂ H ₅ OH și formula sa extinsă este CH ₃ CH ₂ OH. De asemenea, este scris ca EtOH, iar numele IUPAC este etanol. Prin urmare, componentele sale chimice sunt carbonul, hidrogena și oxigenul. Molecula este formată dintr-un lanț cu două carbonuri (etan), în care unul H a fost înlocuit cu o grupare hidroxil (-OH). Structura chimică este prezentată în figura 1.

Figura 1: structura etanolului

Este al doilea cel mai simplu alcool. Toți atomii de carbon și oxigen sunt sp3 permițând rotirea liberă a limitelor moleculei. (Formula alcoolului etilic, SF).

Etanolul poate fi găsit pe scară largă în natură, deoarece face parte din procesul metabolic al drojdiei precum Saccharomyces cerevisiae, este prezent și în fructele coapte. Este produs și de unele plante prin anerobioză. A fost găsit și în spațiul exterior.

Etanolul poate fi produs prin drojdie folosind fermentarea zaharurilor care se găsesc în boabe precum porumb, sorg și orz, precum și piei de cartofi, orez, trestie de zahăr, sfeclă de zahăr și garnituri de curte; sau prin sinteză organică.

Sinteza organică se realizează prin hidratarea etilenei obținute în industria petrochimică și folosind acidul sulfuric sau fosforic ca catalizator la 250-300 ºC:

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH ₃ CH ₂ OH

Producția de alcool etilic

Etanolul provenit din fermentația zaharurilor este principalul proces de producere a băuturilor alcoolice și a biocombustibililor. Este utilizat mai ales în țări precum Brazilia, unde drojdia este folosită pentru biosinteza etanolului din trestia de zahăr.

Porumbul este ingredientul principal pentru combustibilul cu etanol din Statele Unite. Acest lucru se datorează abundenței și prețului scăzut. Zaharul și sfecla sunt cele mai frecvente ingrediente folosite pentru fabricarea etanolului în alte părți ale lumii.

Deoarece alcoolul este creat prin fermentarea zahărului, culturile de zahăr sunt cele mai ușoare ingrediente pentru a converti în alcool. Brazilia, al doilea cel mai mare producător mondial de etanol combustibil, produce cea mai mare parte a etanolului din trestie de zahăr.

Majoritatea mașinilor din Brazilia sunt capabile să funcționeze pe etanol pur sau pe un amestec de benzină și etanol.

Proprietati fizice si chimice

Etanolul este un lichid clar, incolor, cu miros caracteristic și gust arzător (Royal Society of Chemistry, 2015).

Masa molară a alcoolului etilic este de 46,06 g / mol. Punctul său de topire și punctul de fierbere sunt de -114 ºC, respectiv 78 ºC. Este un lichid volatil și densitatea sa este de 0,789 g / ml. Alcoolul etilic este de asemenea inflamabil și produce o flacără albastră fără fum.

Este miscibil cu apa și cu majoritatea solvenților organici, cum ar fi acidul acetic, acetona, benzenul, tetraclorura de carbon, cloroformul și eterul.

Un fapt interesant este faptul că etanolul este de asemenea miscibil în solvenții alifatici precum pentanul și hexanul, dar solubilitatea sa depinde de temperatură (Centrul Național pentru Informații Biotehnologice. Baza de date compuse PubChem; CID = 702, 2017).

Etanolul este cel mai cunoscut reprezentant al alcoolilor. În această moleculă, grupa hidroxil se află pe un carbon terminal, rezultând o polarizare ridicată a moleculei.

În consecință, etanolul poate forma interacțiuni puternice, cum ar fi legarea de hidrogen și interacțiunea dipol-dipol. În apă, etanolul este miscibil și interacțiunile dintre cele două lichide sunt atât de mari încât dau naștere unui amestec cunoscut sub numele de azeotrop, cu caracteristici diferite pentru cele două componente.

Clorura de acetil și bromura reacționează violent cu etanol sau apă. Amestecurile de alcooli cu acid sulfuric concentrat și peroxid de hidrogen puternic pot provoca explozii. De asemenea, amestecurile de alcool etilic cu peroxid de hidrogen concentrat formează explozivi puternici.

Hipocloritele alchilice sunt explozibili violenți. Se obțin cu ușurință prin reacția acidului hipocloros și a alcoolilor într-o soluție apoasă sau soluții amestecate de tetraclorură apoasă de carbon.

Clorul plus alcoolii ar produce, de asemenea, hipoclorite alchil. Se descompun în frig și explodează când sunt expuși la lumina soarelui sau la căldură. Hipocloritele terțiare sunt mai puțin instabile decât hipocloritele secundare sau primare.

Reacțiile izocianatelor cu alcooli catalizați de bază trebuie să fie efectuate în solvenți inerți. Astfel de reacții în absența solvenților apar adesea cu violență explozivă (ALCOOL DENATURAT, 2016).

Reactivitate și pericole

Alcoolul etilic este clasificat ca un compus stabil, volatil și foarte inflamabil. Acesta va fi ușor aprins de căldură, scântei sau flăcări. Vaporii pot forma amestecuri explozive cu aerul. Acestea pot călători la sursa de aprindere și de a reveni.

Majoritatea vaporilor sunt mai grele decât aerul. Acestea vor fi răspândite de-a lungul solului și colectate în zone joase sau limitate (canalizări, subsoluri, rezervoare). Există un pericol de explozie de vapori în interior, în aer liber sau în canalizare. Containerele pot exploda atunci când sunt încălzite.

Etanolul este toxic atunci când este ingerat în cantități mari sau în concentrații mari. Acționează asupra sistemului nervos central ca un depresiv și diuretic. De asemenea, este iritant pentru ochi și nas.

Este foarte inflamabil și reacționează violent cu peroxizi, clorură de acetil și bromură de acetil. Când este în contact cu unii catalizatori de platină, acesta se poate aprinde.

Simptomele în caz de inhalare sunt tuse, dureri de cap, oboseală, somnolență. Poate produce pielea uscată. Dacă substanța intră în contact cu ochii, va provoca roșeață, durere sau senzație de arsură. Dacă este ingerat, produce senzație de arsură, cefalee, confuzie, amețeli și inconștiență (IPCS, SF).

Ochi

Dacă compusul intră în contact cu ochii, lentilele de contact trebuie verificate și îndepărtate. Ochii trebuie spălați imediat cu multă apă timp de cel puțin 15 minute cu apă rece.

Piele

În caz de contact cu pielea, zona afectată trebuie clătită imediat cu multă apă timp de cel puțin 15 minute, în timp ce îndepărtați hainele și încălțămintea contaminate.

Acoperiți pielea iritată cu un emolient. Spălați hainele și încălțămintea înainte de refolosire. Dacă contactul este sever, spălați cu un săpun dezinfectant și acoperiți pielea contaminată cu o cremă antibacteriană.

Inhalare

În caz de inhalare, victima trebuie deplasată într-un loc răcoros. Dacă nu respirație, se administrează respirație artificială. Dacă respirația este dificilă, dați oxigen.

ingerare

Dacă compusul este ingerat, vărsăturile nu trebuie induse decât dacă este recomandat de personalul medical. Slăbiți hainele strânse, cum ar fi gulerul de cămașă, centura sau cravata.

În toate cazurile, atenția medicală trebuie obținută imediat (Fișa cu date de securitate a materialului Alcool etilic 200 Dovadă, 2013).

Aplicații

Medicament

Etanolul este utilizat în medicină ca antiseptic. Etanolul ucide organismele prin denaturarea proteinelor și dizolvarea lipidelor și este eficient împotriva majorității bacteriilor, ciupercilor și a multor viruși. Cu toate acestea, etanolul este ineficient împotriva sporilor bacterieni.

Etanolul poate fi administrat ca antidot la intoxicații cu metanol și etilenglicol. Acest lucru se datorează inhibării concurențiale a enzimei care le descompune numite alcool dehidrogenază.

agrement

Ca un depresor al sistemului nervos central, etanolul este unul dintre cele mai utilizate medicamente psihoactive.

Cantitatea de etanol din corp este de obicei cuantificată de conținutul de alcool din sânge, care este luat aici ca greutate de etanol pe unitatea de volum de sânge.

Dozele mici de etanol produc, în general, euforie și relaxare. Persoanele care prezintă aceste simptome tind să fie vorbitoare și mai puțin inhibate și pot arăta o judecată slabă.

La doze mai mari, etanolul acționează ca un deprimant al sistemului nervos central, producând doze progresiv mai mari, afectarea funcției senzoriale și motorii, scăderea cogniției, stupefacția, inconștiența și moartea posibilă.

Etanolul este utilizat în mod obișnuit ca medicament de agrement, în special în timp de socializare. De asemenea, puteți vedea care sunt semnele și simptomele alcoolismului?

Combustibil

Utilizarea majoră a etanolului este ca aditiv pentru motor și combustibil. Utilizarea etanolului poate reduce dependența de petrol și reduce emisiile de gaze cu efect de seră (EGI).

Utilizarea combustibilului cu etanol în Statele Unite a crescut dramatic, de la aproximativ 1,7 miliarde de galoane în 2001 la aproximativ 13,9 miliarde în 2015 (departamentul de energie american, SF).

E10 și E15 sunt amestecuri de etanol și benzină. Numărul de după „E” indică procentul de etanol în volum.

Cea mai mare parte a benzinei vândute în Statele Unite conține până la 10% etanol, cantitatea variază în funcție de zonă. Toți producătorii de mașini acceptă amestecuri până la E10 în mașinile pe benzină.

În 1908, Henry Ford a proiectat modelul său T, un automobil foarte vechi, care circula pe un amestec de benzină și alcool. Ford a numit acest amestec combustibilul viitorului.

În 1919, etanolul a fost interzis deoarece a fost considerată o băutură alcoolică. Nu putea fi vândut decât atunci când este amestecat cu ulei. Etanolul a fost folosit din nou ca combustibil după ce Prohibiția s-a încheiat în 1933 (administrarea informațiilor energetice din SUA, SF).

Alte utilizări

Etanolul este un ingredient industrial important. Are o largă utilizare ca precursor al altor compuși organici, cum ar fi halogenuri de etil, esteri etilici, eter dietilic, acid acetic și amine etilice.

Etanolul este miscibil cu apa și este un solvent cu scop general. Se găsește în vopsele, pete, markere și produse de îngrijire personală, cum ar fi spălarea gurilor, parfumuri și deodorante.

Cu toate acestea, polizaharidele precipită dintr-o soluție apoasă în prezența alcoolului, iar precipitația cu etanol este utilizată din acest motiv în purificarea ADN-ului și ARN-ului.

Datorită punctului său de topire scăzut (-114,14 ° C) și toxicității scăzute, etanolul este uneori utilizat în laboratoare (cu gheață uscată sau alți agenți frigorifici) ca baie de răcire pentru a menține recipientele la temperaturi sub punctul de înghețarea apei. Din același motiv, este utilizat și ca fluid activ în termometrele cu alcool.

Biochimie

Oxidarea etanolului din organism produce o cantitate de energie de 7 kcal / mol, intermediară între carbohidrați și acizi grași. Etanolul produce calorii goale, ceea ce înseamnă că nu oferă niciun tip de nutrienți.

După administrarea orală, etanolul este absorbit rapid în fluxul sanguin din stomac și intestinul subțire și distribuit în apa totală a corpului.

Deoarece absorbția are loc mai rapid din intestinul subțire decât din stomac, întârzierile la golirea gastrică întârzie absorbția etanolului. De aici conceptul de a nu bea pe stomacul gol.

Mai mult de 90% din etanol care intră în organism este oxidat complet la acetaldehidă. Restul etanolului este excretat prin transpirație, urină și prin respirație (respirație).

Există trei moduri în care organismul metabolizează alcoolul. Principala cale este prin enzima alcool dehidrogenază (ADH). ADH este localizat în citoplasma celulelor. Se găsește în principal în ficat, deși se găsește și în tractul gastro-intestinal, rinichi, mucoasa nazală, testicule și uter.

Această enzimă depinde de coenzima oxidată NAD. Este cel mai important în oxidarea etanolului, deoarece metabolizează între 80 și 100% din etanol ingerat în ficat. Funcția sa este de a oxida alcoolul în acetaldehidă în funcție de reacție:

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

Un alt mod de a metaboliza alcoolul este prin enzima catalază, care utilizează peroxid de hidrogen pentru oxidarea alcoolului la acetaldehidă în felul următor:

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

Aceasta cale este limitată de ratele scăzute ale H ₂ O ₂ generație , care sunt produse în condiții celulare prin oxidaza enzimele xantină sau NADPH-oxidaza.

Al treilea mod de metabolizare a alcoolului este prin sistemul de oxidare a etanolului microsomal (SMOE). Este un sistem pentru eliminarea substanțelor toxice din organismul localizat în ficat, constând din enzime cu funcție mixtă oxidază a citocromului P450.

Oxidările modifică medicamentele și compușii străini (xenobiotice) prin hidroxilare, ceea ce îi face netoxici. În cazul specific al etanolului reacția este:

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

Când etanolul este transformat în acetaldehidă de către aceste trei enzime, acesta este oxidat la acetat prin acțiunea enzimei aldehidă dehidrogenază (ALDH). Această enzimă depinde de coenzima oxidată NAD și reacția este:

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

Acetatul este activat cu coenzima A pentru a produce acetil CoA. Aceasta intră în ciclul Krebs pentru producția de energie (Biblioteca Națională de Medicină din SUA, 2012).

Importanța grupării hidroxil în alcooli

Grupa hidroxil este o moleculă formată dintr-un atom de oxigen și un atom de hidrogen.

Rezultă o moleculă asemănătoare apei, cu o sarcină negativă netă care se leagă la lanțul de carbon.

Această moleculă face din lanțul de carbon un alcool. Mai mult, oferă anumite caracteristici generale moleculei rezultate.

Spre deosebire de alcani, care sunt molecule nepolare datorită lanțurilor lor de carbon și hidrogen, atunci când o grupare hidroxil aderă la lanț, dobândește capacitatea de a fi solubil în apă, datorită asemănării moleculei OH cu apă.

Cu toate acestea, această proprietate variază în funcție de dimensiunea moleculei și de poziția grupării hidroxil pe lanțul de carbon.

Proprietățile fizico-chimice se schimbă în funcție de mărimea moleculei și de distribuția grupării hidroxil, dar, în general, alcoolii sunt de obicei lichizi cu un miros caracteristic.

Referințe

1. ALCOOL DENATURAT. (2016). Recuperat din cameochemicals.noaa.gov.
2. Alcool etilic Formula. (SF). Recuperat de pe softschools.com.
3. (SF). ETANOL (ANHIDROUS). Recuperat de la inchem.org.
4. Fișa cu date de securitate a materialului Alcool etilic 200 Dovadă. (2013, 21 mai). Recuperat de la sciencelab.com.
5. Centrul Național de Informații Biotehnologice. Baza de date compuse PubChem; CID = 702. (2017, 18 martie). Baza de date compuse PubChem; CID = 702. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Societatea Regală de Chimie. (2015). Etanol. Recuperat de la chemspider.com
7. S. departamentul de energie. (SF). Etanol. Recuperat din economia de combustibil.gov.
8. S. administrarea informațiilor energetice. (SF). Etanol. Recuperat de la eia.gov.
9. S. Biblioteca Națională de Medicină. (2012, 20 decembrie). HSDB: ETANOL. Recuperat din toxnet.nlm.nih.gov.