RƯỢU ETYLIC: CÔNG THỨC, ĐẶC TÍNH, RỦI RO VÀ CÁCH SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các ethyl alcohol , ethanol hoặc rượu, là một lớp hợp chất hóa học hữu cơ của các rượu trong rượu và được sản xuất bởi men hoặc bởi các quá trình hóa dầu. Nó là một chất lỏng không màu, dễ cháy và ngoài vai trò là một chất kích thích thần kinh, chất khử trùng và chất khử trùng, là nguồn nhiên liệu để đốt sạch, trong công nghiệp sản xuất hoặc làm dung môi hóa học.

Công thức hóa học của rượu etylic là C ₂ H ₅ OH và công thức mở rộng của nó là CH ₃ CH ₂ OH. Nó cũng được viết là EtOH và tên IUPAC là etanol. Do đó, các thành phần hóa học của nó là carbon, hydrogyne và oxy. Phân tử được tạo thành từ một chuỗi hai cacbon (etan), trong đó một H đã được thay thế bằng một nhóm hydroxyl (-OH). Cấu trúc hóa học của nó được trình bày trong Hình 1.

Hình 1: cấu trúc của etanol

Nó là loại rượu đơn giản thứ hai. Tất cả các nguyên tử cacbon và oxy đều sp3 cho phép quay tự do các ranh giới phân tử. (Công thức rượu etylic, SF).

Ethanol có thể được tìm thấy rộng rãi trong tự nhiên vì nó là một phần của quá trình trao đổi chất của nấm men như Saccharomyces cerevisiae, nó cũng có trong trái cây chín. Nó cũng được sản xuất bởi một số thực vật thông qua hiện tượng sinh bệnh. Nó cũng đã được tìm thấy trong không gian vũ trụ.

Ethanol có thể được sản xuất bằng nấm men bằng cách sử dụng quá trình lên men các loại đường có trong ngũ cốc như ngô, lúa miến và lúa mạch, cũng như vỏ khoai tây, gạo, mía, củ cải đường và thịt vụn sân vườn; hoặc bằng tổng hợp hữu cơ.

Tổng hợp hữu cơ được thực hiện thông qua quá trình hydrat hóa etylen thu được trong công nghiệp hóa dầu và sử dụng axit sunfuric hoặc axit photphoric làm chất xúc tác ở 250-300 ºC:

CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → CH ₃ CH ₂ OH

Sản xuất rượu etylic

Ethanol từ quá trình lên men đường là quá trình chính để sản xuất đồ uống có cồn và nhiên liệu sinh học. Nó được sử dụng chủ yếu ở các nước như Brazil, nơi nấm men được sử dụng để sinh tổng hợp etanol từ đường mía.

Ngô là nguyên liệu chính cho nhiên liệu ethanol tại Hoa Kỳ. Điều này là do sự phong phú và giá rẻ của nó. Mía và củ cải đường là những nguyên liệu phổ biến nhất được sử dụng để sản xuất ethanol ở các nơi khác trên thế giới.

Bởi vì rượu được tạo ra thông qua quá trình lên men đường, cây đường là nguyên liệu dễ chuyển hóa thành rượu nhất. Brazil, nhà sản xuất etanol nhiên liệu lớn thứ hai thế giới, sản xuất hầu hết etanol từ đường mía.

Hầu hết ô tô ở Brazil có khả năng chạy bằng etanol nguyên chất hoặc hỗn hợp xăng và etanol.

Các tính chất vật lý và hóa học

Ethanol là một chất lỏng trong suốt, không màu, có mùi đặc trưng và vị khét (Hiệp hội Hóa học Hoàng gia, 2015).

Khối lượng mol của ancol etylic là 46,06 g / mol. Điểm nóng chảy và điểm sôi của nó lần lượt là -114 ºC và 78 ºC. Nó là một chất lỏng dễ bay hơi và tỷ trọng của nó là 0,789 g / ml. Rượu etylic cũng dễ cháy và tạo ra ngọn lửa không khói màu xanh lam.

Nó có thể trộn lẫn với nước và hầu hết các dung môi hữu cơ như axit axetic, axeton, benzen, cacbon tetraclorua, cloroform và ete.

Một thực tế thú vị là etanol cũng có thể trộn lẫn trong các dung môi béo như pentan và hexan, nhưng khả năng hòa tan của nó phụ thuộc vào nhiệt độ (Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. Cơ sở dữ liệu Hợp chất PubChem; CID = 702, 2017).

Ethanol là đại diện được biết đến nhiều nhất trong số các loại rượu. Trong phân tử này, nhóm hydroxyl nằm trên một carbon đầu cuối, dẫn đến phân cực phân tử cao.

Do đó, etanol có thể hình thành các tương tác mạnh, chẳng hạn như liên kết hydro và tương tác lưỡng cực-lưỡng cực. Trong nước, etanol có thể trộn lẫn với nhau và sự tương tác giữa hai chất lỏng cao đến mức chúng tạo ra một hỗn hợp được gọi là azeotrope, với các đặc tính khác nhau của hai thành phần.

Axetyl clorua và bromua phản ứng mạnh với etanol hoặc nước. Hỗn hợp rượu với axit sunfuric đặc và hydro peroxit mạnh có thể gây nổ. Ngoài ra, hỗn hợp của rượu etylic với hydrogen peroxide đậm đặc tạo thành chất nổ mạnh.

Hypoclorit alkyl là chất nổ mạnh. Chúng dễ dàng thu được bằng cách cho axit hypoclorơ và rượu phản ứng trong dung dịch nước hoặc dung dịch hỗn hợp của cacbon tetraclorua trong nước.

Clo cộng với rượu cũng sẽ tạo ra alkyl hypoclorit. Chúng bị phân hủy trong giá lạnh và phát nổ khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc nhiệt. Các hypoclorit bậc ba ít không ổn định hơn các hypoclorit thứ cấp hoặc sơ cấp.

Các phản ứng của isocyanat với rượu xúc tác bazơ phải được thực hiện trong dung môi trơ. Những phản ứng như vậy khi không có dung môi thường xảy ra với bạo lực bùng nổ (DENATURED ALCOHOL, 2016).

Khả năng phản ứng và nguy cơ

Rượu etylic được phân loại là một hợp chất ổn định, dễ bay hơi và rất dễ cháy. Nó sẽ dễ bị bắt lửa bởi nhiệt, tia lửa hoặc ngọn lửa. Hơi có thể tạo thành hỗn hợp nổ với không khí. Những thứ này có thể di chuyển đến nguồn gây cháy và quay trở lại.

Phần lớn hơi nặng hơn không khí. Chúng sẽ được rải dọc theo mặt đất và được thu gom ở những khu vực thấp hoặc hạn chế (cống rãnh, tầng hầm, bể chứa). Có nguy cơ nổ hơi trong nhà, ngoài trời hoặc trong cống rãnh. Container có thể phát nổ khi đun nóng.

Ethanol rất độc khi uống một lượng lớn hoặc ở nồng độ lớn. Nó hoạt động trên hệ thống thần kinh trung ương như một chất trầm cảm và lợi tiểu. Nó cũng gây khó chịu cho mắt và mũi.

Nó rất dễ cháy và phản ứng dữ dội với peroxit, axetyl clorua và axetyl bromua. Khi tiếp xúc với một số chất xúc tác platin, nó có thể bốc cháy.

Các triệu chứng khi hít phải là ho, nhức đầu, mệt mỏi, buồn ngủ. Nó có thể tạo ra da khô. Nếu chất này tiếp xúc với mắt, nó sẽ gây đỏ, đau hoặc cảm giác nóng. Nếu ăn phải nó sẽ tạo ra cảm giác nóng, nhức đầu, lú lẫn, chóng mặt và bất tỉnh (IPCS, SF).

Đôi mắt

Nếu hợp chất tiếp xúc với mắt, kính áp tròng phải được kiểm tra và loại bỏ. Cần rửa mắt ngay với nhiều nước trong ít nhất 15 phút bằng nước lạnh.

Da

Trong trường hợp tiếp xúc với da, khu vực bị ảnh hưởng phải được rửa sạch ngay lập tức với nhiều nước trong ít nhất 15 phút trong khi loại bỏ quần áo và giày bị nhiễm bẩn.

Che vùng da bị kích ứng bằng chất làm mềm. Giặt quần áo và giày trước khi sử dụng lại. Nếu vết tiếp xúc nghiêm trọng, hãy rửa bằng xà phòng khử trùng và bôi kem kháng khuẩn lên vùng da bị nhiễm độc.

Hít vào

Trong trường hợp hít phải, nạn nhân cần được chuyển đến nơi thoáng mát. Nếu không thở được thì hô hấp nhân tạo. Nếu việc thở gặp khó khăn, hãy lấy thêm khí oxi.

Nuốt phải

Nếu ăn phải hợp chất, không được gây nôn trừ khi có chỉ dẫn của nhân viên y tế. Nới lỏng quần áo chật như cổ áo sơ mi, thắt lưng hoặc cà vạt.

Trong mọi trường hợp, cần được chăm sóc y tế ngay lập tức (Bảng Dữ liệu An toàn Vật liệu Ethyl alcohol 200 Proof, 2013).

Các ứng dụng

Thuốc

Ethanol được sử dụng trong y tế như một chất khử trùng. Ethanol giết chết các sinh vật bằng cách làm biến tính protein và hòa tan lipid của chúng và có hiệu quả chống lại hầu hết vi khuẩn, nấm và nhiều loại vi rút. Tuy nhiên, etanol không có hiệu quả đối với bào tử vi khuẩn.

Ethanol có thể được sử dụng như một loại thuốc giải độc khi ngộ độc methanol và ethylene glycol. Điều này là do sự ức chế cạnh tranh của enzym phân hủy chúng được gọi là alcohol dehydrogenase.

Giải trí

Là một chất ức chế hệ thần kinh trung ương, ethanol là một trong những loại thuốc thần kinh được sử dụng rộng rãi nhất.

Lượng ethanol trong cơ thể thường được định lượng bằng nồng độ cồn trong máu, được lấy ở đây là trọng lượng của ethanol trên một đơn vị thể tích máu.

Liều lượng nhỏ ethanol thường tạo ra sự hưng phấn và thư giãn. Những người gặp phải các triệu chứng này có xu hướng nói nhiều và ít bị ức chế, và có thể thể hiện khả năng phán đoán kém.

Ở liều cao hơn, ethanol hoạt động như một chất gây suy nhược hệ thần kinh trung ương, sản xuất liều cao hơn dần dần, suy giảm chức năng cảm giác và vận động, giảm nhận thức, choáng váng, bất tỉnh và có thể tử vong.

Ethanol thường được sử dụng như một loại thuốc tiêu khiển, đặc biệt là trong khi giao lưu. Bạn cũng có thể xem những dấu hiệu và triệu chứng của nghiện rượu là gì?

Nhiên liệu

Ứng dụng chính của Ethanol là làm nhiên liệu động cơ và phụ gia nhiên liệu. Sử dụng ethanol có thể giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ và giảm phát thải khí nhà kính (EGI).

Việc sử dụng nhiên liệu ethanol ở Hoa Kỳ đã tăng đáng kể, từ khoảng 1,7 tỷ gallon vào năm 2001 lên khoảng 13,9 tỷ vào năm 2015 (Bộ năng lượng Hoa Kỳ, SF).

E10 và E15 là hỗn hợp ethanol và xăng. Số sau chữ "E" cho biết phần trăm thể tích của etanol.

Hầu hết xăng được bán ở Hoa Kỳ chứa tới 10% ethanol, số lượng thay đổi tùy theo khu vực. Tất cả các nhà sản xuất ô tô đều chấp thuận pha trộn đến E10 trong ô tô chạy xăng của họ.

Năm 1908, Henry Ford đã thiết kế Model T của mình, một chiếc ô tô rất cũ, chạy bằng hỗn hợp xăng và cồn. Ford gọi hỗn hợp này là nhiên liệu của tương lai.

Năm 1919, ethanol bị cấm vì nó được coi là đồ uống có cồn. Nó chỉ có thể được bán khi trộn với dầu. Ethanol lại được sử dụng làm nhiên liệu sau khi Lệnh cấm kết thúc vào năm 1933 (Cơ quan quản lý thông tin năng lượng Hoa Kỳ, SF).

Sử dụng khác

Ethanol là một thành phần công nghiệp quan trọng. Nó được sử dụng rộng rãi như một tiền chất của các hợp chất hữu cơ khác như etyl halogenua, este etylic, dietyl ete, axit axetic và etyl amin.

Ethanol có thể hòa tan với nước và là một dung môi đa dụng tốt. Nó được tìm thấy trong sơn, vết bẩn, bút đánh dấu và các sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước súc miệng, nước hoa và chất khử mùi.

Tuy nhiên, polysaccharid kết tủa từ dung dịch nước khi có rượu, và kết tủa etanol được sử dụng vì lý do này trong quá trình tinh chế DNA và RNA.

Do điểm nóng chảy thấp (-114,14 ° C) và độc tính thấp, etanol đôi khi được sử dụng trong các phòng thí nghiệm (với đá khô hoặc các chất làm lạnh khác) như một bể làm mát để giữ cho các vật chứa ở nhiệt độ dưới điểm nước đóng băng. Vì lý do tương tự, nó cũng được sử dụng như một chất lỏng hoạt động trong nhiệt kế rượu.

Hóa sinh

Quá trình oxy hóa ethanol trong cơ thể tạo ra một lượng năng lượng 7 kcal / mol, là chất trung gian giữa carbohydrate và axit béo. Ethanol tạo ra calo rỗng, có nghĩa là nó không cung cấp bất kỳ loại chất dinh dưỡng nào.

Sau khi uống, etanol nhanh chóng được hấp thu vào máu từ dạ dày và ruột non và được phân phối trong tổng lượng nước của cơ thể.

Bởi vì sự hấp thu xảy ra nhanh hơn từ ruột non so với từ dạ dày, sự chậm trễ trong việc làm rỗng dạ dày sẽ làm chậm quá trình hấp thụ ethanol. Do đó có khái niệm không uống khi bụng đói.

Hơn 90% ethanol khi đi vào cơ thể sẽ bị oxy hóa hoàn toàn thành acetaldehyde. Phần còn lại của etanol được bài tiết qua mồ hôi, nước tiểu và qua hô hấp (hơi thở).

Có ba cách để cơ thể chuyển hóa rượu. Con đường chính là thông qua enzyme alcohol dehydrogenase (ADH). ADH nằm trong tế bào chất của tế bào. Nó được tìm thấy chủ yếu ở gan, mặc dù nó cũng được tìm thấy trong đường tiêu hóa, thận, niêm mạc mũi, tinh hoàn và tử cung.

Enzyme này phụ thuộc vào coenzyme NAD bị oxy hóa. Đây là chất quan trọng nhất trong quá trình oxy hóa etanol, vì nó chuyển hóa từ 80 đến 100% etanol ăn vào trong gan. Chức năng của nó là oxy hóa rượu thành acetaldehyde theo phản ứng:

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

Một cách khác để chuyển hóa rượu là thông qua enzyme catalase, sử dụng hydrogen peroxide để oxy hóa rượu thành acetaldehyde theo cách:

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

Con đường này bị giới hạn bởi tỷ lệ thấp của quá trình tạo H ₂ O ₂ được tạo ra trong điều kiện tế bào bởi các enzym xanthine oxidase hoặc NADPH-oxidase.

Cách thứ ba để chuyển hóa rượu là thông qua hệ thống oxy hóa etanol microomal (SMOE). Nó là một hệ thống để loại bỏ các chất độc hại từ cơ quan nằm trong gan, bao gồm các enzym oxydase có chức năng hỗn hợp của cytochrom P450.

Quá trình oxy hóa làm thay đổi thuốc và các hợp chất lạ (xenobiotics) bằng cách hydroxyl hóa, làm cho chúng không độc hại. Trong trường hợp cụ thể của etanol, phản ứng là:

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

Khi ethanol được chuyển thành acetaldehyde bởi ba loại enzyme này, nó sẽ bị oxy hóa thành acetate do tác dụng của enzyme aldehyde dehydrogenase (ALDH). Enzyme này phụ thuộc vào coenzyme NAD bị oxy hóa và phản ứng là:

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

Acetate được hoạt hóa với coenzyme A để tạo ra acetyl CoA. Điều này đi vào chu trình Krebs để sản xuất năng lượng (Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ, 2012).

Tầm quan trọng của nhóm hydroxyl trong rượu

Nhóm hydroxyl là một phân tử được tạo thành từ một nguyên tử oxy và một nguyên tử hydro.

Điều này dẫn đến một phân tử giống nước với điện tích âm thuần liên kết với chuỗi cacbon.

Phân tử này làm cho chuỗi cacbon trở thành một rượu. Hơn nữa, nó cung cấp các đặc điểm chung nhất định cho phân tử tạo thành.

Trái ngược với ankan, là những phân tử không phân cực do có chuỗi cacbon và hydro của chúng, khi một nhóm hydroxyl bám vào chuỗi, nó có khả năng hòa tan trong nước, do sự giống của phân tử OH với nước.

Tuy nhiên, tính chất này thay đổi tùy thuộc vào kích thước của phân tử và vị trí của nhóm hydroxyl trên mạch cacbon.

Tính chất lý hóa thay đổi tùy thuộc vào kích thước của phân tử và sự phân bố của nhóm hydroxyl, nhưng nói chung rượu thường ở thể lỏng, có mùi đặc trưng.

Người giới thiệu

1. RƯỢU NHÂN TẠO. (2016). Được phục hồi từ cameochemicals.noaa.gov.
2. Công thức rượu etylic. (SF). Được khôi phục từ softschools.com.
3. (SF). ETHANOL (ANHYDROUS). Được khôi phục từ inchem.org.
4. Bảng dữ liệu an toàn vật liệu Rượu etylic 200 Bằng chứng. (2013, ngày 21 tháng 5). Khôi phục từ sciencelab.com.
5. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. Cơ sở dữ liệu tổng hợp PubChem; CID = 702. (2017, ngày 18 tháng 3). Cơ sở dữ liệu tổng hợp PubChem; CID = 702. Đã khôi phục từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. (2015). Etanol. Phục hồi từ chemspider.com
7. S. bộ ​​phận năng lượng. (SF). Etanol. Đã khôi phục từ fueleconomy.gov.
8. S. quản lý thông tin năng lượng. (SF). Etanol. Đã khôi phục từ eia.gov.
9. S. Thư viện Y học Quốc gia. (2012, ngày 20 tháng 12). HSDB: ETHANOL. Đã khôi phục từ toxnet.nlm.nih.gov.