Этиловый спирт формула и применение. Этиловый спирт

Рассмотрим формулу такого вещества, как спирт этиловый, кто и когда ее вывел. Американский художник Марк Келлер заметил, что у спирта много лиц. Ведь это и продукт питания, и жидкое топливо, и медицина. Те, кто увлекается наукой об элементах, уже догадались, что речь идёт о самом древнем веществе – этаноле. Считается, что появился этанол или около четырёх тысяч лет назад в давних государствах с высоким уровнем цивилизации – Древний Египет и Вавилон. У него очень много родственников и большая популярность в мире.

Экскурс в прошлое этанола

Предлагаем окунуться в мир химии и узнать больше об одном из известнейших элементов. Вдруг окажется, что вы знаете не так много о нём?

Первым спиртом, который человек открыл и начал использовать, был этанол. К сожалению, история не сохранила для потомков имени этого человека. Легенды говорят о том, что впервые вещество было получено из виноградного сока, а случилось открытие в XI столетии. Позже изобретатели алкоголя были удивлены его чудесными свойствами. Такие качества нового открытия подтолкнули их к мысли назвать вещество «благородный».

С давних времён этанол можно было найти в напитках, лекарствах. В проведении некоторых религиозных обрядов его тоже использовали. В стране пирамид перерабатывали растительные продукты, добывая это вещество. Но так получался только его раствор. Чтобы увеличить его насыщенность, древние китайцы начали перегонять вещество. Открыли этот процесс более девяти тысяч лет тому назад. Около десяти тысяч лет назад открытием этанола на территории стран Востока послужил виноград. Подтверждение этому – надписи на табличках-кирпичиках Междуречья.

В Средние века алкоголь был главной основой в приготовлении различных лекарств. На латыни средневековые учёные-химики называли его «живая вода».

Только в конце XVIII века русскому учёному-химику Ловицу удалось провести химический эксперимент, получив чистый этанол. В начале XIX столетия швейцарский учёный получил химическую формулу этилового спирта, а через пятьдесят лет профессор из Швейцарии предложил его химическое строение и это, безусловно, был большой прорыв в науке.

Формула вещества или немного науки

Химическое название этого вещества – этиловый спирт, а латинское название – этанол.

Общая химическая формула вещества – С 2 H 5 OН.

О чём говорит для непосвященных в этой науке химическая формула?

Его химический состав – три молекулы:

С – углерод и два его атома.

Н – водород и пять атомов.

ОН – гидроксильная группа.

Позже была предложена структурная формула этилового вещества: CH 3 CН 2 OH. Эта химическая формула говорит о том, что этанол – насыщенное вещество.

За физическими качествами этиловый спирт – жидкость без цвета, легко испаряется, имеет характерный запах, палящий вкус.

Химические качества его таковы:

легко загорается, выделяя при этом тепло; при большом количестве воздуха пламя окрашивается в голубоватый цвет;
вступает в реакцию отщепления молекул воды с серной кислотой;
реагирует с классом карбоновых кислот, образуя сложные эфиры;
взаимодействует со щелочными металлами.

Как же получают этанол?

Перечислим основные способы:

брожение продуктов органики, например, винограда. Под действием бактерий получается около 15% этанола;
производство в современной промышленности даёт возможность добыть более 95% этанола. Для такого синтеза используют растения, состав которых крахмал, пшеница, картофель, кукуруза;
также вещество получают из древесины, целлюлозы, используя химическую реакцию их взаимодействия с водой.

Где используют этанол?

Наверное, трудно назвать какую-либо отрасль, где бы ни упоминался химический состав С 2 H 5 OН, ведь это вещество имеет огромный спектр применения. В медицине он просто незаменим, выполняя роль и консерванта, и растворителя. Для уничтожения инфекций это вещество – уникальное средство во время проведения хирургических операций. Некоторые настойки, например, валерьянка, сохраняются длительное время именно благодаря С 2 H 5 OН.

Ракетные двигатели не могут эффективно работать без этилового спирта. Ведь топливом для них служит С 2 H 5 OН.

В промышленности он – химический состав для растворителей, лаков, в некоторых бытовых средствах для чистки сантехники в составе тоже присутствует С 2 H 5 OН.

Как известно, одна из проблем современного человечества – автомобильные выхлопные газы. Так вот в Бразилии эту проблему учёные-химики разрешили таким образом: к автомобильному горючему добавляют этанол. В этой стране почти половина всех автомобилей работает на чистом этаноле, который получают с помощью микроорганизмов из сахарного тростника.

Не обходится и косметика без этилового спирта. В таких косметических средствах, как одеколон, духи, дезодоранты, на этикетках найдётся в химическом составе этиловый спирт.

Этанол – это и различный алкоголь. Но в некоторые напитки, для изготовления которых используют брожение, в . Речь идёт о квасе, кефире, безалкогольном пиве. Содержание алкоголя в них меньше 0,2 %. Находясь долгое время в тёплом месте, состав алкоголя в них возрастает даже до 2%.

Конечно, теперь все знают, что в состав почти всех кондитерских изделий входят консерванты. Эту роль исполняет С 2 H 5 OН.

Этанол для человека: вред или польза?

Спирт, попадая в организм человека через органы пищеварения, быстро всасывается. Через пять минут он распространяется, действуя негативно на все органы человека.

Точный удар по нервам:

В больших количествах может подавлять действие нервной системы.

Хроническое употребление этанола вызывает нехватку так называемого гормона счастья – серотонина.

Действие этилового элемента понижает остроту зрения и слуха, изменяет координацию движений человека, угнетает эмоциональное состояние.

Уничтожение лёгких:

Ярко выраженное токсическое действие. Защитные функции организма уменьшаются, поэтому поражаются лёгкие и развивается лёгочная инфекция.

Возникает патология бронхов, которая может перерасти в воспаление лёгких. Отмечается при этом большая часть смертельных исходов после этих осложнений.

Простой способ избавления от желудка:

Уже через некоторое время после попадания в организм вызывает воспаление слизистой оболочки желудка, похожее происходит и с двенадцатиперстной кишкой. Степень поражения печени напрямую зависит от количества выпитого алкоголя. Его последствия – патологическая жировая дистрофия печени, развитие алкогольного цирроза печени. Международные исследования подтвердили, что алкоголь влечёт за собой образование злокачественных опухолей.

Прямое попадание в сердце:

Особенно чувствительны к влиянию веществам этанола люди с сердечно-сосудистыми болезнями. Такие люди, выпив даже небольшое количество алкоголя, могут умереть. После длительного употребления появляются патологические изменения сердца. Стенки сосудов утолщаются, нарушается питание сердечной мышцы. Многие алкоголики умирают от обширных инфарктов через отмирание сердечной мышцы.

Послушаем мнение экспертов.

Во всём мире давно существует химический способ производства этанола. Это ценное вещество используют во многих сферах жизни. Публикуются тысячи научных работ, в которых речь идёт о пользе и вреде С 2 H 5 OН. С одной стороны, небольшие дозы этанола приносят пользу организму человека: улучшают кровоснабжение, расширяют сосуды. Но только небольшое количество. С другой стороны, можно ещё раз вспомнить о том, что от пьющих родителей рождаются умственно отсталые дети, что тот же спирт – медленная смерть для человека.

Кто-то заметил, что после того, как химик Д. Менделеев разбавил С 2 H 5 OН с водой в определённых пропорциях, многое изменилось. Английский профессор Г.Эдвардс заметил, что алкоголь везде одинаков.

Неважно, какой алкоголь вам нравится: дорогой или дешёвый. Негативный исход зависит от того, какое количество его вы употребили и насколько часто пьёте.

Американские учёные исследовали, что автомобили на этаноле выбрасывают в воздух озон. Это основной ингредиент смога. Чем больше смога в воздухе, тем больше его негативное влияние на здоровье человека.

Эксперт А. Флеминг этиловый спирт остроумно называет «прекрасный яд». Бесспорно, мнения об этаноле разные. Польза или вред любого вещества зависит, для чего и с какой целью оно применяется. Но эксперты подводят к выводу: чем меньше употребляется алкоголя, тем лучше для государства и самого человека.

Этиловый спирт («этанол» по международной химической классификации) широко используется в медицине, в качестве дезинфицирующего средства, а также в некоторых областях промышленности как растворитель, топливо, компонент антифризов. Кроме того, этанол – главный действующий компонент алкогольных напитков.

Почему структурная формула этанола недостаточно точная

Формула любого химического вещества должна содержать информацию о том, и каких атомов содержится в его . Этиловый спирт состоит из трех элементов: углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О). При этом каждая молекула этанола включает в себя 2 атома углерода, 6 атомов водорода и 1 атом кислорода. Следовательно, эмпирическая (простейшая) этого химического соединения таким образом: С2Н6О. Казалось бы, этого вполне достаточно.

Однако использование одной лишь эмпирической формулы привести к ошибке. Дело в том, что точно такая же формула С2Н6О и к другому веществу – диметиловому эфиру, находящемуся при нормальных в газообразном состоянии, а не в жидком, как этанол. И, разумеется, химические у этого вещества также отличаются от свойств этилового спирта.

Поэтому использовать одну лишь эмпирическую формулу для описания этилового спирта нельзя.

Какова структурная формула этанола

В таких случаях на помощь приходят более точные структурные формулы, которые содержат информацию не только о количестве и виде атомов элементов в молекуле, но и об их расположении, взаимных связях. Структурная формула этанола такова: С2Н5ОН или еще более точно - СН3-СН2-ОН. Эта формула указывает на то, что молекула этанола состоит из двух основных частей: этильного радикала С2Н5 и гидроксильного радикала (его называют гидроксил-группой) ОН.

С помощью структурной формулы можно сделать вывод о химических свойствах вещества, обусловленного наличием в его составе весьма активной гидроксил- , в сторону которой из-за атома кислорода, второго по электроотрицательности (после фтора) элемента, смещена электронная плотность молекулы.

Для сравнения структурная формула упоминавшегося диметилового эфира СН3-О-СН3. То есть, это симметричная молекула.

Формула С2Н5ОН весьма простая и обычно запоминается очень легко, читается она как «Цэ два аш пять о аш».

Не является секретом то, что в качестве основного сырья для производства водочных изделий служит спирт этиловый ректификованный. Это немалозначимый продукт в указанной сфере. Об этом подробнее далее.

Описание материала

Ректификованный собой представляет бесцветную прозрачную жидкость, которая не обладает посторонними запахами и привкусами. данного продукта при 20 °С равняется 0,78927 г/см3. Этанол, или этиловый спирт, впервые был синтезирован в 1855 г. из этилена. Данное вещество является легковоспламеняющейся жидкостью. При его горении образуется вода и диоксид углерода. Пары спирта являются вредными для здоровья. Предельной допустимой нормой его концентрации в воздухе считается 1 мг/дм³. Температура его замерзания составляет -117 °С, а кипения: +78,2 °С.

Этиловый спирт - формула

Это немаловажно знать. Общая химическая формула этилового спирта: С 2 -Н 5 -ОН. Она выражает состав продукта и была установлена еще 1807 году. Но только после того, как удалось синтезировать этиловый спирт, формула была выведена структурная. Она пишется следующим образом: СН 3 СН 2 ОН.

Этанол является насыщенным спиртом и, так как он содержит лишь одну группу ОН, относится к категории одноатомных. Наличие гидроксильной группы определяет химические свойства вещества, а также реакционную слабость данного продукта.

При хранении в негерметичных емкостях происходит испарение этилового спирта, а также поглощается влага из воздуха. Это происходит в результате того, что этанол относится к гигроскопичным веществам. В связи с тем что указанный продукт обладает структурой, близкой к воде, он может смешиваться с ней в любых соотношениях.

Ректификованный, полученный в промышленных условиях, имеет слабокислую реакцию. Это достоверный факт. Он в незначительном количестве содержит органические кислоты. Реакция же химически чистого этилового спирта нейтральная. Это следует помнить.

Требования, которые предъявляются к качеству зерна

Главной задачей, стоящей перед изготовителями алкогольной продукции, является получение этилового спирта высшего качества. Государственными стандартам и другими нормативными документами к этому предъявляются высокие требования, которые затрагивают физико-химические и органолептические показатели. Этиловый спирт получают из различного природного сырья.

Изготовление указанного вещества из сельскохозяйственного сырья является биотехническим производством, которое использует микроорганизмы для превращения крахмала в сбраживаемые сахара, а затем в готовый материал - этанол. Все этапы от приемки зерна до ректификации содержат большое количество химических и механических процессов. Каждый из них сказывается на органолептических показателях этилового спирта. Об этом будет рассказано далее.

Факторы, влияющие на органолептические показатели

В данном случае это:

Санитарное состояние оборудования на производстве (трубопроводов, испарительной камеры, теплообменников, передаточного чана).
Качество сырья (вид зерна, условия его хранения, состояние, запах и др.).
Используемая подготовки сырья (механико-ферментативная, традиционная).
Способ обработки (степень помола, на складе, в производстве).
Используемые виды дрожжей.
Протекание процесса сбраживания (продолжительность, нарастание кислотности).
Используемые вспомогательные материалы (антисептики и дезинфицирующие средства).

Одним из самых главных факторов является качество используемого сырья. Положение с ним достаточно сложное, так как государственных поставок зерна нет. Поэтому основная часть используемого сырья доставляется на предприятия по контрактам. Они заключаются с различными поставщиками по договорным ценам.

На сегодняшний день не существует государственного стандарта или иной нормативно-технической документации, которая бы четко определяла все требования к зерну, используемому для изготовления указанного продукта. Однако некоторые из них закреплены в «Регламенте на производство спирта из крахмалосодержащего сырья». Среди них - содержание различных токсичных примесей (семян, сорняков и т. д.), зараженность вредителями злаков, а также установление сорности.

Применение спиртов в изготовлении алкогольных напитков требует высокого качества получаемого продукта. От состояния используемого зерна напрямую зависят органолептические свойства получаемого из него указанного вещества. Наиболее существенным показателем сырья является его запах. Благодаря капиллярно-пористой структуре зерна и скважистости соответствующей массы оно способно сорбировать (поглощать) различные газы и пары из окружающей среды. То сырье, которое заражено амбарными вредителями, может содержать и продукты их жизнедеятельности. Если в зерне присутствуют клещи, то ухудшается его цвет и вкус, а также образуется специфический неприятный запах. Повреждение оболочки данного сырья создает благоприятные условия для развития микроорганизмов и накоплению микотоксинов. Использовать такое зерно для производства можно. Однако наличие значительного числа насекомых отрицательно сказывается на органолептических показателях полученного спирта.

Для изготовления указанного продукта часто используется некачественное и дефектное зерно, среди которого недозрелое и свежеубранное, поврежденное сушкой, подвергнутое самонагреванию, пораженное спорыньей и головней, а также фузариозом. Это достоверный факт. При переработке свежеубранного зерна без выдержки для дозревания происходит нарушение технологии, которое приводит к затруднению бражки и, как следствие, значительному снижению производительности соответствующего отделения.

Цвет данного сырья, поврежденного сушкой, может измениться от светло-коричневого до черного. Это важно знать. Зерно черного цвета относят к сорной примеси. В результате этого перерабатывают его, только смешивая со здоровым. При этом допустимая норма горелых зерен не должна быть более 10%. Применение спиртов для производства водочной продукции высокого качества при превышении этого показателя недопустимо.

Сырье, зараженное спорыньей и головней, становится токсичным, так как содержит различные алкалоиды (аргонин, эрготамин, кортунин и др). Вредные примеси являются весьма нежелательными, так как они влияют на органолептические показатели спирта и придают ему резкость, горечь и жгучесть. Однако данное сырье можно перерабатывать в смеси со здоровым зерном. При этом его содержание не должно быть более 8-10%.

Зерно, которое используется для производства спирта, состоит из крахмала (65 - 68% на абсолютно сухое вещество), а также белка, жиров, свободных сахаров, минеральных элементов, полисахаридов, декстрина. Все перечисленные соединения на разных стадиях осуществления технологического процесса участвуют в различных биохимических реакциях.

Еще одним фактором, который влияет на органолептические свойства готовой продукции, является солод и ферментные препараты микроорганизменных культур (осахаривающие материалы). Это следует также учесть. Достаточно часто на производстве могут использоваться инфицированные указанные препараты. Также бывает, что они поступают с недостаточной ферментативной активностью. В таком случае происходит инфицированный процесс сбраживания. В результате этого происходит накапливание нежелательных продуктов жизнедеятельности дрожжей. Поэтому окисляемость спирта снижается. Из-за этого ухудшается его запах и вкус.

Качество получаемого спирта непосредственно зависит от различных используемых типов дрожжей. Их правильный выбор, а также грамотное определение параметров их сбраживания позволяет получить указанный продукт, обладающий низким содержанием основных примесей.

Также важным компонентом при производстве спирта является вода. От ее чистоты (количества присутствующих микроорганизмов, а также различных растворенных в ней химических веществ) зависит качество производимого продукта. Лучше всего использовать воду, поступающую из артезианских источников.

Также следует учесть, что после очистки в указанном продукте остаются различные токсичные примеси. Высшие эфиры, иногда присутствующие в произведенном спирте, могут придавать легкий, едва заметный фруктовый запах. Это достоверный факт. А вот наличие диэтилового эфира придает указанному продукту горечь и гнилостный запах.

На качество данного вещества и его органолептические показатели также влияют различные нетипичные примеси, микробные и иные токсины, пестициды и др.

Технология получения спирта

Данный пункт рассмотрим подробнее. Спирт этиловый ректификованный можно изготовить тремя способами: химическим, синтетическим и биохимическим (ферментативным). Их выбор зависит от индивидуального подхода.

Пищевой спирт этиловый ректификованный получают исключительно из соответствующего сырья. В основном для этого служат зерно, патока и картофель. Спирт этиловый ректификованный технический получают из этого же сырья. Однако он может содержать различные примеси, которые непозволительны для пищевой промышленности.

Производство этилового спирта осуществляют в 3 этапа

Одним из лучших видов растительного сырья, которое используется для производства указанного продукта, является картофель. Для этого используются такие его сорта, которые обладают высокой крахмалистостью, а также весьма устойчивы при хранении. Это является важным условием при производстве.

Также следует знать, что зерно используют не только как сырье, но и для получения солода, который является источником ферментов, расщепляющих крахмал до сбраживающих сахаров. Это зависит от индивидуального желания. На некоторых заводах вместо солода используются ферментативные препараты микробного происхождения. Получают их из плесневых грибов. Препараты ферментные могут являться полной заменой солоду либо использоваться совместно с ним в различных соотношениях.

Свойства спиртов определяют технологию производства. В сырце содержится ряд примесей, которые различаются по температуре кипения. Они являются побочными продуктами при брожении. Их остаточное количество и состав влияют на качество получаемого спирта и производимых ликероводочных изделий. Это существенный факт.

Необходимое оборудование

Для получения указанного продукта из спирта-сырца используют многоколонные установки. Их применение является немаловажным. Каждая колонна указанной установки осуществляет конкретную функцию разделения соответствующей смеси при различных температурах и давлении. Реакции спиртов и их физико-химические свойства позволяют избавиться от различных примесей. Это имеет большое значение в данном случае. Они недопустимы при производстве пищевого спирта. В настоящее время существуют несколько новых запатентованных технологических схем очистки и производства сырья, которые позволяют значительно повысить аналитические и органолептические показатели указанного продукта. Производительность брагоректификации при этом повышается на 15%. Выход же окончательного продукта приближается к 98,5%. На сегодняшний день на производстве указанного вещества применяют брагоректификационные установки непрерывного действия, которые могут содержать до пяти колонн. Они бывают различными и, в соответствии со своим назначением, подразделяются на:

Глубокая очистка

Ректификация - это своеобразная многоступенчатая перегонка. Она осуществляется в колоннах при помощи пара и многоколпачковых тарелок. На этих установках получают указанное вещество, а также легколетучие компоненты и сивушное масло, которое является смесью высших спиртов. В соответствии с процессом ректификации эти примеси подразделяются на:

Хвостовые. К ним принято относить те элементы, температура кипения которых выше, чем у этилового спирта. Это а также другие вещества. Например, фурфурол, ацетали и др.
Головные. К ним относят примеси, которые кипят при температуре меньшей, чем этиловый спирт. В данном случае это эфиры и альдегиды.
Промежуточные примеси и предельные спирты. Они являются наиболее трудноотделимыми группами соединений. В зависимости от различных условий осуществления перегонки они могут быть как хвостовыми, так и головными.

Разновидности

В зависимости от степени очистки указанный продукт подразделяется на:

1 сорт. Этот этиловый спирт применение нашел в медицине. Однако для производства алкогольных напитков он не используется.
«Люкс».
«Экстра».
«Базис».
«Альфа».

Для изготовления водочной продукции, которая по качеству будет соответствовать всем современным требованиям, нужно использовать спирт с отсутствием примесей токсичного характера. Он должен отвечать требованиям, указанным в ГОСТ Р 51652—2000.

Этиловый спирт - применение

В этом плане все довольно просто и понятно. Применение спиртов весьма разнообразно. Однако чаще всего их используют в медицинских целях, для производства алкогольной продукции, а также в промышленности.

Особенности изготовления

Разные виды указанного вещества получают из различного сырья. А именно:

Спирт «Альфа» производят из пшеницы или ржи. Либо в данном случае применяют их смесь.
Спирт «Люкс» и «Экстра» получают из разных видов зерновых культур, а также из их смеси или картофеля. Это зависит от индивидуального подбора сырья. Спирт «Экстра» получают исключительно из здорового зерна. Он предназначен для производства водки, которая идет на экспорт.
Спирт 1-го сорта производят из смеси картофеля и зерна или просто по отдельности. Также в этом случае может быть использована сахарная свекла и меласса. Применение спиртов в промышленности способствует производству данного сорта спирта.

Расчеты указанного продукта осуществляются при помощи определения объема и температуры вещества в мернике. Специальным прибором (спиртометром) определяют плотность данного вещества. Она соответствует определенной крепости. При помощи специальных таблиц по полученным показаниям и температуре определяют крепость в % (оборот этилового спирта). Также здесь устанавливается соответствующий множитель. Он является немаловажным показателем. При умножении на него объема указанного вещества проводят вычисление количества безводного спирта, который в нем содержится.

В ГОСТе закреплены шесть основных физико-химических параметров безопасности. Установление предельных значений концентраций токсичных элементов изложено в СанПиНе. Наличие фурфурола не допускается вовсе. спирта неограничен. Однако при этом необходимо соблюдать все определенные условия.

Маркировка, упаковка и хранение

Указанный продукт разливается в специально оборудованные резервуары, канистры, бочки, бутылки или цистерны. Они должны герметично закрываться крышками или пробками. Тара опломбируется или опечатывается. Бутылки упаковываются в специализированные корзинки или ящики. Запрещено в данном случае использование стальной оцинкованной тары.

Этиловый спирт питьевой 95% разливается в стеклянные бутылки различного объема, которые герметично закрываются корковой или полиэтиленовой пробкой. Сверху надевается алюминиевый колпачок, на который наносится штамп предприятия-изготовителя. Также там указывается объемная доля спирта.

Непосредственно на бутылку наклеивается этикетка, на которой имеется название продукта, наименование и местонахождение производителя, торговая марка, страна происхождения товара, крепость, объем и дата розлива. Обязательно здесь же должна присутствовать информация о сертификации. Также на данную этикетку наносятся обозначения технической или нормативной документации, в соответствии с которой может быть идентифицирован продукт.

Затем бутылки укладывают в деревянные ящики. На них несмываемой краской в обязательном порядке должна быть нанесена следующая информация: название предприятия - изготовителя, наименование спирта, обозначение стандарта. Здесь же указывается масса брутто, количество бутылок и их вместимость. Также должны присутствовать надписи «Осторожно! Стекло!», «Огнеопасно», «Верх».

Этиловый спирт ректификованный, расфасованный в цистерны и резервуары, хранится вне производственных помещений предприятия. Данный продукт в бочках, канистрах и бутылях хранится в специализированном хранилище. Этиловый спирт представляет собой легковоспламеняющуюся летучую жидкость. Она по степени воздействия на человека относится к 4 классу. Поэтому к условиям его хранения предъявляются особые требования. В спиртохранилище бутыли и канистры должны быть размещены в один ряд, а вот бочки - не больше двух по высоте и ширине штабеля. Для того чтобы избежать взрыва, необходимо осуществлять защиту оборудования, резервуаров от статического электричества. Срок хранения в данном случае неограничен.

Итог

Ознакомившись с вышеуказанным, в полной мере можно узнать о том, как именно производится спирт этиловый, цена которого, в зависимости от вида продукции и литража тары, в которой он находится, составляет от 11 до 1500 руб.

(этиловый спирт, винный спирт) — органическое соединение, представитель ряда одноатомных спиртов состава С 2 Н 5 ОН (сокращенно EtOH). При обычных условиях представляет собой бесцветную, легковоспламеняющейся жидкостью. Согласно Национального стандарта Украины ДСТУ 4221: 2003 этанол — это токсичное вещество наркотическим действием, по степени воздействия на организм человека относится к четвертому классу опасных веществ. Обладает канцерогенными свойствами.

Этанол является главным действующим составляющей спиртных напитков, которые обычно изготавливаются ферментацией углеводов. Для промышленных нужд этиловый спирт часто синтезируют с нефтяной и газовой сырья каталитической гидратацией этилена. Кроме изготовления пищевых продуктов этанол применяется в большом количестве в качестве горючего, растворителя, антисептика и как сырье для получения других промышленно важных веществ.

История

Этанол использовался человечеством еще с древних времен. Он играл роль составной части напитков, лекарств, как успокоительное и афродизиак, а также имел место в проведении религиозных обрядов.

В Древнем Египте его добывали ферментацией растительного сырья. Таким способом получали только разбавленный раствор спирта. С целью увеличения концентрации в Китае изобрели способ перегонки. Как свидетельствуют росписи на китайской керамике, напитки из ферментированной смеси риса, фруктов и меда изготавливали еще 9000 назад. Примерно в это же время на Ближнем Востоке спирт получали из винограда и ячменя, о чем свидетельствуют записи на глиняных табличка в Междуречье.

В Средневековье этиловый спирт играл роль основы для приготовления многочисленных лекарств и настоек. Алхимики всегда использовали этанол в своих работах, дав ему название лат. Aqua vitae, то есть живая вода.

Чистый этанол впервые получил в 1796 году российско-немецкий химик Товий Егорович Ловиц. Согласно описанию ведущего ученого того времени Антуана Лорана Лавуазье, исследуемая соединение состояла из химических элементов углерода, водорода и кислорода. В 1808 году швейцарский биохимик Николя Теодор де Соссюр установил химическую формулу этанола, а пятьдесят лет спустя шотландский химик Арчибальд Скотт Купер предложил его структуру.

Первый синтетический метод получения этилена разработали независимо друг от друга английский химик Генри Геннель и французский фармацевт Жорж-Симон Серюлла в 1826 году. А в 1828 английский физик и химик Майкл Фарадей получил этанол путем каталитической гидратации этен, побочного продукта переработки нефти и газа. Этот способ лег в основу многих методов, которые применяются в производстве этанола и по сей день.

структура

Оба атома углерода в молекуле этанола, в том числе и атом, который связан с гидроксильной группой, находятся в состоянии sp 3 -гибридизации. Расстояние C-C составляет 1,512 ангстрем.

В зависимости от положения гидроксильной группы по отношению к другой части молекулы, различают гош — (фр. Gauche) и транс-формы. Транс-форма характеризуется положением связи O-H гидроксильной группы в одной плоскости со связью C-C и одним из C-H связей. В гош -форме атом водорода в гидроксильной группе обращен в сторону. Дипольный момент для гош-формы составляет 1,68 D, а для транс-формы — 1,44 D.

Распространение в природе

Этанол является продуктом жизнедеятельности некоторых грибов. Среди них основными являются рода Saccharomyces, Schizosaccharomyces, а также Kluyveromyces. Одним из наиболее известных представителей этих классов является вид Saccharomyces cerevisiae, который имеет тривиальное название пивные дрожжи. К другим распространенным видам относятся Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces anamensis, Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis тому подобное. Также этанол образуют некоторые бактерии, например, Zymomonas mobilis.

В 1975 году астрономы сообщили о нахождении значительных скоплений этанола в газо-пылевом облаке Стрелец B2. По подсчетам ученых количество имеющихся там молекул этанола значительно превышает количество спирта, полученного за всю историю человечества. Найденный этанол имел транс-форму молекул, а в 1996 году он был зафиксирован и в гош -форме.

Среди возможных путей образования этанола в межзвездной среде приводится, в частности, его синтез из метана и метил-катиона под действием излучения:

Другим потенциальным способом является взаимодействие метил-катиона с формальдегидом, который также распространен в космосе:

физические свойства

Этанол — бесцветная жидкость со слабым «алкогольным» запахом. Он летучим и легковоспламеняющимся. Смешивается в любых пропорциях с водой, эфирами, ацетоном, бензол. Этиловый спирт является хорошим растворителем для многих органических, а также неорганических веществ.

С водой образует азеотропную смесь: 95,6% спирта и 4,4% воды. Безводный этанол незначительно гигроскопичен: для достижения стабильности он способен поглотить 0,3-0,4% воды.

получение

гидратация этилена

Для получения этанола из этилена есть два основных пути. Исторически первым стал метод непрямой гидратации, изобретенный в 1930 году компанией «Union Carbide». Другой, разработанный в 1970-х годах, был спроектирован как бескислотный метод (отказ от использования серной кислоты).

косвенная гидратация

Получение этанола из этилена с использованием серной кислоты происходит в три стадии. Сначала этилен поглощается концентрированной кислотой, образуя эфиры етилсульфат или диэтил сульфат:

Поглощение проводится 95-98% раствором кислоты при температуре 80 ° C и давлении 1,3-1,5 МПа. Данное взаимодействие экзотермической, поэтому стенки реактора должны иметь охлаждения. Присутствие в растворе кислоты етилсульфату позволяет существенно увеличить скорость поглощения, поскольку растворимость этилена в етилсульфати значительно выше, чем в чистой кислоте.

На второй стадии полученные продукты реакции испытывают гидролиза и разлагаются с образованием спирта и кислоты. Однако выключенной является взаимодействие двух базовых эфиров, которая ведет к образованию третьего, диэтилового:

После обработки серной кислоты с абсорбированы этил- и диэтилсульфат в достаточном количестве воды, раствор приобретает концентрации около 50-60%. Продукты гидролиза направляются на колонны для разделения: разведенная кислота оставаться внизу резервуара, а газовать спиртово-Этерна смесь — наверху. Целевую смесь промывают водой или разбавленным раствором гидроксида натрия, а затем очищают перегонкой.

Заключительным этапом является восстановление концентрации разбавленной кислоты. Этот этап является одним из самых дорогостоящих во всем синтезе. С помощью системы кислотных испарителей удается поднять концентрацию кислоты до 90%. Увеличение этого показателя до необходимых 98% проводится смешиванием с олеумом (концентрации 103%).

Серьезной проблемой для метода непрямой гидратации является образование в кислоте углеродистых веществ, которые оказывают существенное влияние на ее концентрацию. Использование концентрированной кислоты также вызывает появление коррозии на оборудовании, поэтому некоторые части оборудования производятся из кремния, сплавов тантала, свинца и т.

прямая гидратация

Синтез по схеме прямой гидратации проводится с использованием катализаторов. Здесь существует две формы взаимодействия:

с твердым или жидким катализатором контактируют газообразные реагенты (газофазной процесс)
с твердым или жидким катализатором контактируют как жидкие, так и газообразные реагенты (змишанофазний процесс).

Этанол синтезируют преимущественно за газофазным процессом. Выходной этилен и воду пропускают над угольным катализатором, насыщенный ортофосфорная кислота:

При обычных температурах лишь незначительное количество этанола может находиться в газовой фазе, а увеличение температуры приведет к уменьшению его концентрации. Выровнять равновесие реакции можно, применив принцип Ле Шателье — Брауна, — увеличив давление в реакционной смеси и уменьшив количество молекул в системе. Оптимальными условиями для проведения взаимодействия является темепратура 250-300 ° C и давление 6,1-7,1 МПа.

Продукт реакции может подвергаться межмолекулярного дегидратации, что ведет к образованию диэтилового эфира:

В случае, если в углеводном сырье содержится примесь ацетилена, она гидратируется к этаналя:

Присутствие этаналя нежелательна, поскольку из него образуется кротоновой альдегид, который негативно влияет на качество этанола, даже в количестве миллионных частей:

получение ферментацией

Добыча этанола путем ферментации (брожения) сахаристых веществ является старейшим. Для его производства может применяться любой продукт, содержащий сахар или вещества, из которых его можно получить (например, крахмал). В качестве сахаросодержащих продуктов используют фруктовый и тростниковый сахар, сахарную свеклу, патоку, а крахмалосодержащие является картофель, зерна пшеницы, ржи, кукурузы. Также используется в качестве сырья целлюлоза (из отходов сельского хозяйства, целлюлозно-бумажной промышленности и т.п.).

Извлечения из крахмала и сахара

Для превращения крахмала в сахаристые вещества его сначала подвергают гидролизу. С этой целью сырье (растертую картофель или муку) заваривают горячей водой, чтобы ускорить набухание крахмала. Также к сырью добавляют фермент, под воздействием которого происходит оцукровування крахмала, то есть превращение его в глюкозу.

В качестве фермента используют диастаза, содержащаяся в проросших зернах, или другие амилазы грибкового происхождения.

Вторая стадия, которое аналогична и для получения спирта из сахаров, заключается в анаэробном брожении, то есть превращении в спирт и диоксид углерода:

Здесь реакция происходит под действием микроорганизмов: грибов (дрожжей) или бактерий.

Среди применяемых в процессе дрожжей действующее место занимают Saccharomyces cerevisiae (так называемые пивные дрожжи). При их использования важное значение имеют кислотность среды и температура — они влияют на рост дрожжей, выход этанола, формирование побочных продуктов и загрязнения бактериями. Обычно такое брожение в промышленном производстве проводится по pH 4-6. При значении pH менее 5 рост бактерий в среде сильно подавлен; для роста дрожжей Saccharomyces cerevisiae кислотность должна поддерживаться в промежутке 2,4-8,6 с оптимальным значением 4,5, а процесс брожения имеет большую интенсивность в диапазоне 3,5-6.

Большинство дрожжей, используемых в производстве этанола, имеют оптимальную температуру для роста около 39-40 ° C, а максимальное значение наблюдается в виду Kluyveromyces marxianus — 49 ° C. Поскольку процесс брожения является экзотермическим (с 1 г поглощенной глюкозы выделяется 586 Дж тепла), использование дрожжей с высшим оптимальной температурой роста позволяет сэкономить средства на охлаждении реакционной системы. Важным моментом является подача незначительных количеств кислорода для синтеза дрожжами ненасыщенных жирных кислот и эргостерола, которые способствуют их росту и хорошей проницаемости клеток. При отсутствии кислорода нехватка кислот и стерола повлечет изменения в физиологии дрожжей уже через несколько поколений.

Также в синтезе этанола применяют бактерии, в частности, распространенный вид Zymomonas mobilis, которые имеют большую скорость роста, высокий выход конечного продукта и не зависят от подачи кислорода.

Извлечения из целлюлозы

Как целлюлоза, так и крахмал является полисахаридами, полимерами углеводов, но синтез этанола из целлюлозы значительно тяжелее из-за ее малую склонность к гидролизу. Ее структура более подобна кристаллической, что усложняет разрыв связей внутри полимера, а в растениях ее защищает от гидролитического распада слой лигнина (после обработки целлюлозы кислотой гидролизуется лишь 15% всей массы). В отходах сырья также содержится гемицеллюлоза, которая состоит в основном из пентоз.

Предоперационная обработка включает в себя размола, замачивания исходного сырья для набухания. Впоследствии ее нагревают в автоклавах с 0,3-0,5% -ной кислотой под давлением 7-10 атм. В качестве кислоты чаще всего используется серная, реже — соляная. По окончании процесса кислоту концентрируют в отдельном резервуаре и снова пускают в производство, а лигнин отфильтровывают и очищают промывкой.

Полученный таким способом этиловый спирт называют гидролизным. Его применяют только для технических целей, потому что в нем содержится целый ряд вредных примесей, в том числе метиловый спирт, ацетон и др.

Также, в отличие от кислотной гидролиза, применяется энзиматический метод. Здесь гидролиз происходит под действием грибов вроде Trichoderma viride. Предварительная обработка включает в себя устранение лигнинового оболочки действием растворителе кадоксену (раствор с 5-7% содержанием оксида кадмия и 28% Этилендиамин) и обработку жидким аммиаком под высоким давлением, который будоражит волокна в целлюлозе, облегчая проникновение энзимов. В некоторых случаях удается достичь стопроцентной переработки целлюлозы.

другие способы

Гидролиз галогенпроизводных углеводородов

Этанол образуется при гидролизе галогенозамищеного этана. Его проводят в воде или в водном растворе щелочей. В первом случае реакция является обратной, а во втором может происходить элиминирования (отщепления) гидрогенгалогениду:

Конверсия синтез-газа

Добыча этанола из синтез-газа аналогичен методу получения метанола за процессом Фишера — Тропша:

Реакция происходит при температуре 125-175 ° C и давлении 1,42 МПа, используя катализатор типа порошкообразного железа.

Восстановление органических соединений

Восстановление альдегидов и кислот является довольно распространенным методом получения спиртов, в том числе и этанола:

Каталитическое восстановление зазвичать проводят над никелем Ренея, платиной; в лабораторных условиях застосовуетьcя алюмогидрид лития и борогидрид натрия.

очистка этанола

Синтезированный этанол обычно водно-спиртовой смесью. Его очистки и обезвоживания начинается с перегонки (ректификации), которой можно достичь концентрации 95,6% об. Образована смесь является азеотропной и не может быть очищена последующей перегонкой. Для дополнительной дегидратации используют бензол, циклогексан или гептан. Их присутствие создает новые азеотропные смеси с низкой температурой кипения, что позволяет получить безводный этанол.

В промышленных масштабах для обезвоживания могут использоваться молекулярные сита, чьи поры проницаемы для молекул воды, но не для этанола. Такие сита могут быть искусственными или цеолитов природного происхождения (например, клиноптилолита). 75% адсорбированных молекул является водой, остальные 25% — этанол, который затем снова возвращается в перегонных систему.

Также применяется мембранный метод, который заключается в разделении подогретой до 60 ° C водно-спиртовой смеси полупроницаемой мембраной, которая не пропускает этанол. Данная операция выполняется под действием давления менее 1 кПа. В результате разделения образуется этанол с концентрацией 99,85% и раствор, прошедший через мембрану, с концентрацией 23%. Конденсированный мембранный раствор может быть снова ректификованный.

Классификация этанола

Получаемый спирт по своему составу условно разделяют на четыре класса:

промышленный этанол (96,5% об.) — продукт для промышленного и технического использования: в качестве растворителя, топливо и т. Для предотвращения его применению обычно в него добавляют вещества с неприятным запахом, например, пиридин в количестве 0,5-1% (проводят денатурацию). Также для более легкого определения ему могут оказывать слабого окраска метиловым фиолетовым;
денатурированный спирт — технический продукт с концентрацией этанола 88% об., что значительное количество примесей. Он денатурируется и окрашивается соответствующим образом. Используется в освещении и обогреве;
качественный алкоголь (96,0-96,5% об.) — очищенный этанол, применяется для нужд фармацевтики, в изготовлении косметических средств для пищевого потребления;
абсолютный этанол (99,7-99,8% об.) — очень чистый этанол, применяется в фармацевтике, изготовлении аэрозолей.

В Украине марки получаемого ректификованного этанола регламентируются стандартом ДСТУ 4221: 2003 «Спирт этиловый ректификованный». В зависимости от степени очистки выделяется четыре сорта: «Пшеничная слеза», «Люкс», «Экстра» и «Высшей очистки».

Нормы для сортов спирта по ГОСТ 4221: 2003

показатель	«Пшеничная слеза»	«Люкс»	«Экстра»	«Высшей очистки»
Объемная доля этилового спирта, при температуре 20 ° C,%, не менее	96,3	96,3	96,3	96,0
Массовая концентрация альдегидов, пересчете на уксусный альдегид в безводном спирте, мг / дм³, не более	2,0	2,0	2,0	2,0
Массовая концентрация сивушного масла: пропиловый, изопропиловый, бутиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты в пересчете на смесь пропилового, изобутилового и изоамилового спиртов (3: 1: 1) в безводном спирте, мг / дм³, не более	2,0	2,0	2,0	2,0
Массовая концентрация сивушного масла в пересчете на смесь изобутилового и изоамилового спиртов (1: 1) в безводном спирте, мг / дм³, не более	2,0	2,0	2,0	2,0
Массовая концентрация эфиров, в пересчете на уксусноэтиловый эфир в безводном спирте, мг / дм³, не более	1,5	2,0	3,0	5,0
Объемная доля метилового спирта в пересчете на безводный спирт,%, не более	0,005	0,01	0,02	0,03
Массовая концентрация свободных кислот (без СО2), в пересчете на уксусную кислоту в безводном спирте, мг / дм³, не более	8,0	8,0	12,0	15,0

химические свойства

Этанол является одноатомный первичным спиртом и гидроксильная группа приводит большинство его химических свойств. Так, этанол может брать часть в реакциях дегидратации — как внитришньомолекулярнои, так и межмолекулярного:

При взаимодействии с другими спиртами образуется смесь трех эфиров:

С карбоновыми кислотами этанол в присутствии концентрированной серной кислоты образует эфиры:

В результате присоединения этанола до ацетилена синтезируется винилетиловий эфир:

Проявляя свои кислотные свойства, этанол реагирует с щелочными металлами (например, натрием) и щелочами с образованием этоксид:

Эта реакция проводится в безводной среде, поскольку гидроксид образуется быстрее, чем этоксид.

Менее активные металлы — алюминий и магний — также взаимодействуют с этанолом, но только в присутствии катализатора ртути:

Имеющаяся в молекуле гидроксильная группа может замещаться галогенидных кислотами с образованием галогенпроизводных этана:

Этанол окисляется до этаналя, а затем — в уксусной кислоты результатом полного окисления (например, сжигание этанола) является диоксид углерода и вода:

Обрабатывая этанол аммиаком при 300 ° C в кислой среде, образуются замещены амины: первичные, вторичные, третичные или даже четвертичные аммониевые соли (в зависимости от соотношения реагентов):

Этанол является сырьем для синтеза бутадиена. Реакция проводится при температуре 370-390 ° C и в присутствии катализаторов — MgO-SiO 2 или Al 2 O 3 -SiO 2 (с селективностью 70%):

биологическое действие

метаболизм

Почти весь потребленный спирт (90-98%) метаболизируется организмом и лишь небольшая его часть (2-10%) выводится в неизмененном виде: с мочой, воздухом, потом, слюной. Потребление этанола приводит к чрезмерному мочеиспускания: каждые 10 г алкоголя способствуют потере организмом 100 мл жидкости, не способствует удалению спирта из организма. Основная часть этанола, поступившей в организм, попадает в печень, где в микросомах испытывает биологического преобразования.

На первой стадии метаболизма из этанола образуется ацетальдегид. Это происходит под действием алкогольдегидрогеназы (АДГ) — фермента, кофактором которого является никотинамид (НАД). Впоследствии ацетальдегид, образующийся из этанола, окисляется в ацетат в митохондриях ферментом альдегиддегидрогеназа, которая как кофермент использует НАД, который, присоединяя протон, восстанавливается до НАД · Н. На этой стадии взаимодействие происходит гораздо быстрее, чем на предыдущей. Ацетат поступает в цикл Кребса, где разрушается до СО 2 и Н 2 О. Альдегиддегидрогеназу обнаруживают не только в печени, но и в других органах, включая головной мозг. У взрослого, здорового человека АДГ разрушает около 10 г спирта в час.

Кроме основного метаболического процесса, этанол окисляется также и двумя другими путями. Один из них происходит с участием микросомальное оксидазы в сочетании с восстановленным никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ), в то время как другой — с участием каталазы в сочетании с пероксидом водорода. Оба пути ведут к образованию токсичного альдегида, который обладает канцерогенными свойствами и в десятки раз токсичнее по сравнению с этанолом.

Воздействие на организм

Попадая в тело человека через пищевод, этанол быстро всасывается. В желудке поглощается 20% первоначального этанола, а в тонком кишечнике — 80%. После поглощения он попадает в кровь уже через 5 минут, распространяясь с кровотоком по всему организму.

Центральная нервная система. Этанол угнетает функции ЦНС подобно другим анестезирующих веществ. Несмотря на распространенное мнение, этанол не стимулирует действие нервной системы: если возбуждение и возникают, то их появление обусловлено противодействием тормозным процессам. В обычных дозах этанол действует в основном на активирующее функцию ретикулярной формации стволовой части мозга и только большие дозы непосредственно подавляют функцию коры головного мозга.

Хроническое употребление этанола вызывает дефицит серотонина. Функциональное снижение активности этой системы препятствует развитию толерантности и, наоборот, увеличение ее активности, повышение уровня серотонина ускоряют развитие толерантности к алкоголю. Под действием этанола нарушается обмен дофамина, который участвует в синтезе норадреналина и координирует движения, эмоциональный и психический состояния. Также этанол оказывает отрицательное влияние на физические и психические возможности: он снижает остроту зрения и слуха, нарушает мышечную координацию и устойчивость, замедляет время реакции на раздражение.

Дыхательная система. Этанол имеет ярко выраженное токсическое действие на органы дыхания. Поражение легких сказывается развитием бронхолегочной инфекции вследствие уменьшения защитных функций организма. Негативное воздействие алкоголя связано с угнетением фагоцитоза и образования антител, содействием проникновению бактерий в дыхательные пути и тому подобное. Бронхолегочные патологии могут перерасти в появлении острой пневмонии, которая имеет значительный процент летальных случаев.

Сердечно-сосудистая система. Под действием этанола растворяются липиды клеточных мембран, в частности, клеток миокарда. В результате увеличивается проницаемость мембран и нарушается обмен ионов натрия, калия, магния и кальция. Это ослабляет сократительную способность сердечной мышцы.

Пищеварительная система. Однократный прием приводит острый геморрагический эрозивный гастрит; аналогичная действие этанола и на слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки. Уже через минуту после попадания в желудок крыс этанол вызывал диффузную гиперемию слизистой желудка.

Печень. Степень повреждения печени этанолом напрямую зависит от количества употребленного алкоголя. В результате его действия могут появляться стеатоз, фиброз, алкогольный гепатит и цирроз, нередко заканчивается развитием гепатоклеточная карциномы. Так, по данным Международного агентства по исследованию рака этанол обладает канцерогенным действием.

Одним из результатов длительного воздействия на организм этанола является увеличение объема эритроцитов — макроцитоз, вызванный токсическим действием ацетальдегида, дефицитом фолиевой кислоты и гиперлипидемией.

алкоголизм

Этанол является основой спиртных напитков. Их длительное применение вызывает появление алкоголизма.

Алкоголизм представляет собой совокупность явлений, характеризующих клиническую картину зависимости от алкоголя (то есть этанолсодержащими продуктов). Среди симптомов и проявлений такой зависимости стостеригаються: толерантность организма к алкоголю, физическая зависимость, синдром отмены при прекращении или уменьшении потребления, неконтролируемое и время чрезмерное потребление.

Выделяют три стадии прогресса алкоголизма:

у человека отсутствует влечение к алкоголю, наблюдается потеря контроля при потреблении, переход к систематическому потреблению, увеличение толерантности к алкоголю, присутствуют начальные расстройства в психической сфере;
имеется физическая зависимость с потерей меры, формирования психопатоподобной синдрома, нарушения деятельности систем организма (сердечно-сосудистой, мочеполовой, дыхательной) и органов (появление гастрита, гепатита)
зависимость от алкоголя является психической, присутствует сильное физическое влечение как проявление синдрома отмены, появление галлюцинаций, необратимые повреждения внутренних органов (цирроз печени, сердечные болезни, энцефалопатия и т.д.).

Влияние на беременность

Риск возникновения отклонений в развитии плода является прямо пропорциональна количеству потребленного во время беременности алкоголя.

Этанол легко проникает через плаценту, поэтому его содержание в крови матери и плода быстро достигает одинакового уровня. Он накапливается в тканях плода, богатых фосфолипиды, в головном мозге, а также эритроцитах. Выведения алкоголя из организма осуществляется с помощью ферментов печени, а у будущего ребенка она формируется только во второй половине беременности матери. Вредное воздействие этанола на плод связан с незрелостью защитного механизма и повышенной проницаемостью сосудов и тому подобное. Особое значение имеют критические периоды эмбрионального развития, когда чувствительность эмбриона и плода к чужеродным веществам достигает максимального уровня. Токсическое действие этанола является причиной замедления развития или даже гибели эмбриона.

Потребление матерью этанола во время беременности связано с появлением фетальных (плодотворных) тератогенных эффектов. Влияние алкоголя проявляется в нарушении общего развития плода, рождении ребенка с меньшими, чем в норме, массой тела и ростом, психической неполноценностью. В частности, пораженные тератогенным действием этанола дети имеют видоизмененные черты лица: узкие глазные щели, тонкую верхнюю губу, появление микроцефалии и ретрогнатия, отсутствие фильтруют и различные ушные аномалии. Физические видоизменения дополняются недоразвитостью головного мозга, склонностью к судорожным припадкам, отеков головного мозга, плохой координацией движений, снижением интеллекта и врожденными пороками сердца. Такое действие этанола назван фетальный алкогольный синдром, ФАС (или алкогольный синдром плода).

Взаимодействие с медицинскими препаратами

Этанол обладает способностью усиливать действие антибиотиков, антигистаминных препаратов, барбитуратов, миорелаксантов, а также вызвать негативную реакцию организма.

Взаимодействие медицинских препаратов с этанолом

класс препаратов	препарат	Тип взаимодействия с этанолом, последствия
анальгетики	аспирин Ацетаминофен	Аспирин увеличивает опорожнения желудка, что ведет к быстрой сорбции спирта в тонком кишечнике, может замедлять в желудке действие алкогольдегидрогеназы. Этанол усиливает метаболизм ацетаминофена, продуктом которого является токсичные вещества, которые повреждают печень. Возможно появление усиленного сердцебиения, болей в животе, язв желудка,
антибиотики	Эритромицин Изониазид Кетоконазол метронидазол	Эритромицин увеличивает опорожнения желудка, что ведет к быстрой сорбции спирта в тонком кишечнике; совместно с изониазидом алкоголь повышает риск появления болезней печени. Сопровождается головными болями, тошнотой, резкими изменениями артериального давления
антигистаминные препараты	Димедрол Клемастин Прометазин	Этанол усиливает влияние препаратов на ЦНС, вызывая появление вялости, снижение моторики совместное действие сильнее сказывается на пожилых людях.
барбитураты	фенобарбитал	Слабость организма, головокружение, риск судорожного приступа. Хроническое употребление алкоголя повышает уровень метаболизма барбитуратов цитохрома Р-450
Снотворные средства (бензодиазепины)	Диазепам лоразепам Оксазепам	Этанол усиливает влияние препаратов на ЦНС, вызывая появление проблем с памятью, вялости, снижение моторики, замедление или затруднение дыхания;
противовоспалительные препараты	Диклофенак Ибупрофен Напроксен	Потребление этанола увеличивает риск появления желудочного кровотечения, пептических язв
Блокаторы H2-рецепторов	Низатидин Ранитидин Циметидин	Препараты подавляют действие алкогольдегидрогеназы и способствуют випирожненню желудка, приводящее к повышенному содержанию этанола в крови.

применение

Этанол имеет широкий спектр применений, среди которых наиболее значимыми являются производство спиртных напитков, использование в качестве растворителя, топлива, а также синтез других химических веществ.

топливо

Первый автомобиль, который был способен ездить на этаноле, спроектировал Генри Форд в 1920 году — модель Ford T. Однако тогда эта инновация это не получила необходимого развития через технические и экономические проблемы: производство чистого этанола было слишком дорогим, а использование недоочищенных спирта в смеси с углеводородным топливом было в определенной степени ограниченным — при низких температурах нерастворимая в бензине вода замерзала, закорковуючы топливный бак.

Сейчас, имея технологии для производства дешевого этанола, замена традиционного бензинового или дизельного топлива этанолом, или использование его в качестве добавки, приобрела в мире широкое распространение. Мировое производство этанола для нужд топливной промышленности в 2014 году составил 24750000000. Галлонов.

растворитель

Этанол является наиболее важным растворителем после воды. Его основной применением является производство косметики, парфюмерии, поверхностно-активных веществ и дезинфектантов, фармацевтических препаратов, различных покрытий. Для этих целей применяется этанол как синтетического, так и ферментативного происхождения.

антисептик

Этанол является древнейшим антисептиком, известным человечеству. Его способность обеззараживать ранения была отмечена древнегреческим врачом Клавдием Галеном, а позднее и средневековым французским хирургом Ги де Шолиак.

Этанол проявляет бактерицидные действия при концентрации 30% и выше, в зависимости от типа бактерий, содержания воды и времени действия. Согласно исследованиям наиболее эффективна действие этанола при его концентрации 60-70% — как в присутствии воды, так и при ее отсутствии. Именно такое содержание этанола имеют бытовые антисептики для рук. Использование высокой концентрации (например, 90% раствора) для дезинфекции кожи нецелесообразно, поскольку при таких концентрациях этанол проявляет свои дубильные свойства, в то время как антисептические свойства падают.

Принцип действия этанола на микроорганизмы, вероятно, заключается в воздействии на их мембраны и быстрой денатурации белков, что приводит к нарушению метаболизма бактерий и дальнейшего разрушения клеток. Этанол демонстрирует высокую биоцидную действие против вегетативных бактерий (включая микобактериями), вирусов, грибов, но не спор.

Из-за отсутствия спороцидные действия этанол не может быть использован для стерилизации, однако его свойств достаточно для профилактического обеззараживания поверхностей, обработки кожи и тому подобное.

Преципитация нуклеиновых кислот

Этанол широко применяется в молекулярной биологии для осаждения и концентрирования ДНК и РНК. Его используют совместно с буферными растворами солей, содержащих простые однозарядные катионы (например, катионы натрия). Типичным является использование буфера ацетата натрия концентрации 0,3 моль / л с pH 5,2 (при 4 ° C) и этанола — абсолютного и 70-процентного (при -20 ° C).

Для осаждения нуклеиновых кислот их образец смешивают с буферным раствором и абсолютным этанолом и охлаждают при -20 ° C в течение часа, после чего центрифугируют. Отделив пипеткой лишнюю жидкость с поверхности, добавляют 70% раствор этанола и повторяют центрифугирования и отделения жидкости. Остаток выпаривают при температуре 37 ° C на водяной бане и таким образом получают сконцентрирована вещество.

антидот

Благодаря своей способности образовывать эфиры при взаимодействии со спиртами, этанол используется как доступный антидот при отравлениях метанолом, этиленгликолем и диэтиленгликоля. В организм этанол вводят внутрь или внутривенно, а доза для введения рассчитывается из соображений, что в сыворотке крови его концентрация должна достигать 10-15 мг / л.

Риск в применении этанола заключается в угнетении деятельности центральной нервной системы, появлению гипогликемии (из-за снижения глюконеогенеза) и тошноты. При введении внутривенно возможно появление флебита, гипертонии, гипонатриемии. Применение такого антидота требует постоянного мониторинга содержания этанола в сыворотке и уровня глюкозы в венозной крови.

Синтез других веществ

В промышленности этанол используют для получения этаналя, бутадиена, диэтилового эфира, этилацетата, этиламина и тому подобное.

Видео по теме

Этиловый спирт является одним из наиболее древних веществ, появившийся около 4 тысяч лет назад в Вавилоне и Древнем Египте. Художник Марк Келлер говорил о том, что этанол многолик, поскольку его употребляют в пищу, используют в медицине и в качестве жидкого топлива. И это действительно так. Поэтому стоит подробнее остановиться на химической структуре этого вещества и рассмотреть его влияние на человеческий организм.

Исторические факты

Этанол был первым видом спирта, который открыли люди и начали использовать в быту. По легенде, впервые этиловый спирт был получен из сока винограда в 11 веке. Уже позднее начали вскрываться удивительные свойства этого вещества, что подтолкнуло изобретателей называть его «благородным веществом». Действительно, этанол издавна использовался в лекарственных средствах и всевозможных напитках, его применяли в религиозных обрядах.

В Древнем Египте спирт добывали путем переработки различной растительной пищи, однако таким образом можно было выделить только раствор этанола. Для усиления концентрации в Китае было придумано подвергать раствор этилового спирта перегонке, которую изобрели около 9 тысяч лет назад.

Долгое время этиловый спирт был частью всевозможных лекарств, поэтому латинским названием этанола было слово, означающее в переводе «живую воду». И только в 18 веке русскому химику Ловицу удалось выделить чистый этиловый спирт из раствора.Уже в 19 веке один швейцарский ученый смог получить химическую формулу вещества, а другой, спустя 50 лет, вывел химическое строение этанола.

Химический состав

Этиловый спирт – это химическое название полученного вещества, а этанол – его латинское обозначение. В формуле этилового спирта имеются три молекулы – 2 атома углерода, 5 атомов водорода и гидроксильная группа ОН. Химическая формула этилового спирта выглядит следующим образом – С2Н5ОН, а его структурная формула – СН3СН2ОН, что говорит о насыщенности этанола. К физическим качествам этилового спирта относится бесцветность, жидкая структура, легкая испаряемость, характерный запах и обжигающий вкус.

К основным химическим качествам вещества можно отнести следующие:

легковоспламеняемость с выделением теплоты;
окрашивание пламени при возгорании на открытом воздухе в голубой цвет;
вступает в реакцию с серной кислотой, отщепляя молекулы воды;
вместе с классом карбоновых кислот образует сложные эфиры;
вступает во взаимодействие с щелочными металлами.

К основным способам получения этилового спирта в химии относят:

процесс брожения органических продуктов, в результате которого возможно получить до 15% чистого этанола;
промышленное производство с использованием растительного сырья на сегодняшний день дает около 95% этилового спирта;
химическую реакцию, в которую вступает целлюлоза (древесина) и вода.

Область использования вещества

Молекулярная формула этилового спирта широко применяется в медицине, топливно-энергетическом комплексе, промышленности, косметологии и пищевой отрасли. Этиловый спирт – отличный уничтожитель многих бактерий и инфекций, он способен выполнять функцию консерванта и растворителя. Топливо для ракетных двигателей производится на базе формулы этилового спирта. В промышленности этанол применяется повсеместно, его вводят в состав большинства растворителей, лаков, красок, средств бытовой химии. В Бразилии для решения проблемы выхлопа газов в автомобильное топливо стали добавлять этанол, получаемый из сахарного тростника. Химическая формула этилового спирта присутствует во многих видах косметики, например, духах, одеколонах, лосьонах и тониках. Ну а в пищевой промышленности главное место для этанола отведено алкогольным изделиям, однако, в качестве консерванта его применяют и для производства большинства кондитерских изделий.

Препарат "Алкобарьер"

Воздействие на человеческий организм

Этиловый спирт, попадая в человеческий организм, начинает активно всасываться и распространяться по всем системам, негативно воздействуя на здоровье. Токсическое свойство спирта может проявляться в виде тошноты, головокружений, потери памяти, сердцебиения, рвоты, похмельного синдрома.

При частых употреблениях алкоголя нарушаются обменные процессы в организме, страдает функция печени и почек, сердечно-сосудистая система. Однако, наиболее остро страдает центральная нервная система, поскольку регулярное употребление алкогольных напитков подавляет ее и приводит к угнетенным функциям слуха, зрения, ухудшению настроения, длительным депрессиям, нарушению координации движений. При длительном этанол способен полностью остановить выработку серотонина, который отвечает за эмоциональное состояние человека.

Химическая формула этанола способна оказать выраженное токсическое воздействие на легкие человека. При употреблении спиртного угасают защитные функции организма, в результате чего происходит поражение легких и возникает легочная инфекция. Данная инфекция может привести к пневмонии, которая нередко заканчивается летальным исходом.

Первым под удар этилового спирта и его токсического воздействия всегда попадает желудочно-кишечный тракт, где поражается слизистая желудка и двенадцатиперстной кишки. Печень страдает при частом и обильном употреблении алкоголя, развивается цирроз, который также может закончиться смертельным исходом. К тому же, согласно многочисленным медицинским исследованиям, злоупотребление алкогольными напитками приводит к возникновению онкологических заболеваний.

При существующих проблемах с сердечно-сосудистой системой человеку категорически противопоказаны спиртосодержащие напитки. Это чревато мгновенным ухудшением состояния здоровья, возникновением инфарктов и инсультов, и даже смертью. Но и тогда, когда проблем с сосудами человек не испытывает, нагрузка от этанола на них все равно ложится не маленькая. Длительное потребление спиртного приводит к необратимым изменениям – утолщаются сосудистые стенки, нарушается питание сердечной мышцы.

Для быстрого и надежного избавления от алкоголизма наши читатели советуют Препарат "Алкобарьер" . Это натуральное средство, которое блокирует тягу к спиртному, вызывая стойкое отвращение к алкоголю. Кроме того, Алкобарьер запускает восстановительные процессы в органах, которые начал разрушать спирт. Средство не имеет противопоказаний, эффективность и безопасность препарата доказана клиническими исследованиями в НИИ Наркологии.

В мировом производстве этанол получают химическим путем. Его применяют во всех отраслях народного хозяйства, но до сих пор не утихают споры о том, насколько полезен или вреден этиловый спирт. Для здоровья человека в малых дозах это вещество способно принести пользу – расширить сосуды, улучшить кровообращение, помочь при различных болезнях в виде лекарственных настоек, однако, если этанол применять регулярно, он вызывает привыкание и начинает отравлять организм.

Злоупотребление алкоголем вредно в любом случае, не важно, пьет ли человек дешевую водку или дорогой коньяк. Быстрое распространение по кровеносной системе помогает этиловому спирту проникать во все уголки органов, нарушая их функцию. Вот почему очень важным является умение правильно рассчитывать ту дозу спиртных напитков, которая не приводит к негативным последствиям. Поскольку алкоголь вызывает зависимость, сделать это способен не каждый. Лучше совсем не употреблять этанол в виде спиртного, а применять его в тех областях, где без изобретения этого вещества многих вещей не получилось бы добиться.