Етанол

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Властивості
Загальні
Хімічна назва Етиловий спирт
CH3-CH2-OH
Хімічна формула C2H6O
Молярна маса 46.07
Синоніми Етанол, Винний спирт
Фізичні властивості
Температура плавлення −114.3 °C
Температура кипіння 78.4 °C
Критична температура 241 °C
6.3 МПа
Густина d420 0.789 г/см3
Кислотно-основні властивості
pKa 15.9
Вогненебезпека
Температура спалаху 13 °C (в закритій судині)
Температура самозаймання 425 °C
Вибухонебезпечна концентрація 3.5-15%

Це стаття про етиловий спирт, інші значення слова спирт див. у статті спирт (значення)

Етиловий спирт або етанол, більш відомий як винний спирт чи просто спирт, можна назвати одним з найстарійших харчових виробів людини. Етиловий спирт - головна дієва складова алкогольних напоїв, які зазвичай виготовляються збродженням вуглеводів що здатні до ферментації. Пиво вживали ще у прадавньому Вавілоні, а виготовлення вина відомо з третього тисячоліття до р.Х. Можливе отримання вільного етанолу дистиляцією вперше було задокументовано арабськими алхіміками приблизно у 10-му сторіччі.

Залежно від вмісту води, способу отримання та мети використання існує багато різних етанолвмісних продуктів. Найбільш широкого вжитку набула суміш 95,6 мас% етанолу та 4,4 мас% води, такий вміст етилового спирту максимально можливий за звичайної фракційної перегонки бо це співвідношення утворює азеотропну суміш з температурою кипіння 78,15°C.

Крім харчових продуктів етиловий спирт у великій кількости споживається як пальне, розчинник та як сировина в різноманітних промислових процесах. Для промислових потреб етиловий спирт часто виробляють з нафтової та газової сировини каталітичною гідратацією етилену.

Зміст

[ред.] Фізичні властивості і будова

Етиловий спирт — безбарвна рідина із слабким «алкогольним» запахом. Густина його 0,789 г/см3. Температура кипіння 78,3°С. З водою змішується в будь-яких відношеннях. Етиловий спирт є добрим розчинником для багатьох органічних, а також неорганічних речовин.

Молекулярна формула етилового спирту C2H6O, або C2H5—OH. Структурна формула:

[ред.] Способи одержання

Етиловий спирт добувають трьома способами: спиртовим бродінням цукристих речовин, гідролізом целюлози і синтетичним способом.

[ред.] Бродіння цукристих речовин

Спосіб бродіння цукристих речовин є найстарішим. Вихідною речовиною для цього способу служать природні продукти, багаті на крохмаль: картопля, зерна пшениці, жита, кукурудзи тощо, а також целюлоза.

Для перетворення крохмалю в цукристі речовини його спочатку піддають гідролізу. З цією метою розтерту картоплю або борошно заварюють гарячою водою, щоб прискорити набухання крохмалю, а потім додають солод, тобто розтерті з водою пророслі зерна ячменю. В солоді міститься особливий фермент (органічна речовина, що відіграє роль каталізатора), під впливом якого відбувається оцукровування (гідроліз) крохмалю, тобто перетворення його в глюкозу. Цей процес сумарно зображають таким рівнянням:

  • (C6Н10О5)n + nН2O = nС6Н12O6

Після закінчення процесу гідролізу до суміші додають дріжджі, під впливом яких глюкоза піддається бродінню, тобто перетворюється на спирт і діоксид вуглецю:

  • C6H12O6 = 2C2H5—OH + 2CO2

По закінченню бродіння рідину піддають перегонці і одержують спирт-сирець, який містить близько 90% етилового спирту і різні побічні продукти — пропіловий спирт C3H7—OH, ізобутиловий C4H9—OH і ізоаміловий C5H11—OH (так звані сивушні масла), які надають сирцю неприємного запаху і роблять його отруйним.

Спирт-сирець ректифікують (очищають) розгонкою на спеціальних ректифікаційних колонках і одержують спирт ректифікат (очищений), який містить близько 96% етилового спирту і 4% води. При такому співвідношенні спирт і вода утворюють нероздільно киплячу суміш (азеотроп). Тому методом перегонки не можна одержати 100%-ного спирту. Безводний, або так званий абсолютний, спирт одержують лише для спеціальних цілей обробкою спирту безводним сульфатом міді CuSO4, що поглинає залишки води і перетворюється в мідний купорос CuSO4 • 5H2O, який потім відділяють. У наш час використовують більш сучасні методи. Найпростійший - це осушка над активованими молекулярними ситами (3 чи 4 Анстрем). Найкращий - спочатку обробка металічним натрієм (переважно з ним реагує вода з утворенням NaOH та водню), потім ректифікація. Остаточно зберегають над молекулярними ситами.

[ред.] Гідроліз целюлози

Картопля і зерно, на переробці яких основується виробництво етилового спирту за попереднім способом, — досить цінні харчові продукти. Тому їх намагаються замінити нехарчовою сировиною. В зв'язку з цим тепер уже знайшов широке застосування спосіб одержання спирту з целюлози, яка за своїм хімічним складом близька до крохмалю.

Цей спосіб основується на здатності целюлози (клітковини) піддаватися гідролізу під впливом кислот з утворенням глюкози, яку потім зброджують на спирт з допомогою дріжджів. З цією метою відходи дерева (ошурки, стружку тощо) нагрівають в автоклавах з 0,3—0,5%-ною сульфатною кислотою під тиском 7—10 атм. Целюлоза при цьому, подібно до крохмалю, гідролізує:

  • (C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6

По закінченні процесу кислоту нейтралізують крейдою:

  • H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 ↓ + CO2

Малорозчинний сульфат кальцію відфільтровують, а розчин піддають бродінню, додавши дріжджі. Потім розчин направляють на ректифікаційні колонки для відгонки спирту.

Одержаний таким способом етиловий спирт називають гідролізним. Його застосовують лише для технічних цілей, бо в ньому міститься цілий ряд шкідливих домішок, зокрема метиловий спирт, ацетон тощо.

З одної тонни деревини можна одержати до 200 дм3 спирту. Це означає, що 1 т деревини може замінити 1 т картоплі або 300 кг зерна.

[ред.] Добування синтетичного спирту

Цей спосіб основується на здатності етилену при певних умовах до реакції гідратації, тобто приєднання води з утворенням етилового спирту. Процес проводять у спеціальному контактному апараті під тиском понад 50 атм і температурі 280—300°С в присутності фосфатної кислоти як каталізатора.

[ред.] Джерела

  • Ф. А. Деркач "Хімія" Л. 1968