إيثيل الكحول الفورمولا ، خصائص ، المخاطر والاستخدامات

ال الكحول الإيثيلي, الإيثانول أو الكحول ، هو مركب كيميائي عضوي من فئة الكحول الموجود في المشروبات الكحولية ويتم إنتاجه بواسطة الخميرة أو عن طريق عمليات البتروكيماويات. إنه سائل عديم اللون ، قابل للاشتعال ، إلى جانب كونه مادة ذات تأثير نفساني ، كمطهر ومطهر ، كمصدر لوقود الاحتراق النظيف ، في الصناعة التحويلية أو كمذيب كيميائي.

الصيغة الكيميائية للكحول الإيثيلي هي C₂H₅OH وصيغته الموسعة هي CH₃CH₂OH. مكتوب أيضًا باسم EtOH واسم IUPAC هو الإيثانول. لذلك ، مكوناته الكيميائية هي الكربون والهيدروجين والأكسجين. يتكون الجزيء من سلسلة من كاربوني (إيثان) ، حيث تم استبدال H بمجموعة الهيدروكسيل (-OH). ويرد هيكلها الكيميائي في الشكل 1.

هذا هو ثاني أبسط الكحول. جميع ذرات الكربون والأكسجين sp3 تسمح بالتناوب الحر لحدود الجزيئات. (إيثيل الكحول الفورمولا ، S.F.).

يمكن العثور على الإيثانول على نطاق واسع في الطبيعة لأنه جزء من عملية التمثيل الغذائي للخميرة مثل الخبايا, كما أنه موجود في الفاكهة الناضجة. وينتج أيضا من قبل بعض النباتات من خلال اللاهوائية. كما تم العثور عليها في الفضاء الخارجي.

يمكن إنتاج الإيثانول بواسطة الخميرة باستخدام تخمير السكريات الموجودة في الحبوب مثل الذرة والذرة الرفيعة والشعير ، وكذلك جلود البطاطس والأرز وقصب السكر وبنجر السكر وزركشة الفناء ؛ أو عن طريق التخليق العضوي.

يتم التخليق العضوي من خلال ترطيب الإيثيلين الناتج في صناعة البتروكيماويات واستخدام حمض الكبريتيك أو الفوسفوريك كمحفز عند درجة حرارة 250-300 درجة مئوية:

CH₂= CH₂ + H₂يا → CH₃CH₂OH

مؤشر

• 1 إنتاج الكحول الإيثيلي
• 2 الخصائص الفيزيائية والكيميائية
• 3 التفاعل والمخاطر
  • 3.1 عيون
  • 3.2 الجلد
  • 3.3 الاستنشاق
  • 3.4 الابتلاع
• 4 الاستخدامات
  • 4.1 الطب
  • 4.2 الترفيهية
  • 4.3 الوقود
  • 4.4 استخدامات أخرى
• 5 الكيمياء الحيوية
• 6 أهمية مجموعة الهيدروكسيل في الكحول
• 7 المراجع

إنتاج الكحول الإيثيلي

الإيثانول الناتج عن تخمير السكريات هو العملية الرئيسية لإنتاج المشروبات الكحولية والوقود الحيوي. يستخدم بشكل أساسي في بلدان مثل البرازيل ، حيث يتم استخدام الخميرة في التخليق الحيوي لإيثانول قصب السكر.

الذرة هي المكون الرئيسي للإيثانول كوقود في الولايات المتحدة. هذا بسبب وفرة وسعر منخفض. يعتبر قصب السكر والبنجر من المكونات الأكثر شيوعًا المستخدمة في صناعة الإيثانول في أجزاء أخرى من العالم.

نظرًا لأن الكحول ينتج عن تخمير السكر ، فإن ثقافات السكر هي أسهل المكونات لتحويلها إلى كحول. تنتج البرازيل ، ثاني أكبر منتج لإيثانول الوقود في العالم ، معظم إيثانولها من قصب السكر.

معظم السيارات في البرازيل قادرة على العمل على الإيثانول النقي أو في مزيج من البنزين والإيثانول.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الإيثانول هو سائل واضح عديم اللون ذو رائحة مميزة وطعم حارق (الجمعية الملكية للكيمياء ، 2015).

الكتلة المولية للكحول الإيثيلي هي 46.06 جم / مول. درجة انصهاره وغليانه هي -114 درجة مئوية و 78 درجة مئوية ، على التوالي. سائل متقلب وكثافته 0.789 جم / مل. كما أن الكحول الإيثيلي قابل للاشتعال وينتج لهب أزرق بدون دخان.

وهو قابل للامتزاج بالماء وفي معظم المذيبات العضوية مثل حمض الأسيتيك والأسيتون والبنزين ورابع كلوريد الكربون والكلوروفورم والإيثر..

هناك حقيقة مثيرة للاهتمام وهي أن الإيثانول قابل للاختلاط في المذيبات الأليفاتية مثل البنتان والهكسان ، لكن قابلية ذوبانه تعتمد على درجة الحرارة (المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ، قاعدة بيانات PubChem Compound ، CID = 702 ، 2017).

الإيثانول هو أفضل ممثل معروف للكحول. في هذا الجزيء ، توجد مجموعة الهيدروكسيل في كربون طرفي ، مما يؤدي إلى استقطاب عالٍ للجزيء.

وبالتالي ، يمكن أن يشكل الإيثانول تفاعلات قوية ، مثل روابط الهيدروجين وتفاعل ثنائي القطب. في الماء ، يكون الإيثانول قابلاً للخلط والتفاعلات بين السائلين مرتفعة للغاية ، مما يؤدي إلى خليط يعرف باسم أزيوتروب ، بخصائص مختلفة عن المكونين.

يتفاعل كلوريد الأسيتيل وبروميد بعنف مع الإيثانول أو الماء. يمكن أن تسبب خلطات الكحول مع حمض الكبريتيك المركز وبيروكسيد الهيدروجين القوي. كما تشكل خلائط كحول الإيثيل مع بيروكسيد الهيدروجين المركز متفجرات قوية.

هيبوكلوريت ألكيل عبارة عن متفجرات عنيفة. يتم الحصول عليها بسهولة عن طريق تفاعل حمض الهيدروكلوريك والكحول في محلول مائي أو محاليل مختلطة من رابع كلوريد الكربون المائي.

ينتج الكلور زائد الكحول أيضًا ألكيل هيبوكلوريت. تتحلل في البرد وتنفجر عندما تتعرض لأشعة الشمس أو الحرارة. هيبوكلوريت ثالثي أقل استقرارًا من هيبوكلوريت ثانوي أو أولي.

يجب إجراء تفاعلات الإيزوسيانات مع كحول محفز بالقاعدة في مذيبات خاملة. غالبًا ما تحدث ردود الفعل هذه في غياب المذيبات بعنف متفجر (DENATURED ALCOHOL، 2016).

التفاعل والمخاطر

يصنف الكحول الإيثيلي كمركب ثابت ومتقلب وقابل للاشتعال بشدة. سيتم إشعالها بسهولة بسبب الحرارة أو الشرر أو اللهب. قد تشكل الأبخرة مخاليط متفجرة بالهواء. يمكن لهذه السفر إلى مصدر الاشتعال والنسخ الاحتياطي.

معظم الأبخرة أثقل من الهواء. سوف تنتشر على طول الأرض وسيتم جمعها في المناطق المنخفضة أو المحصورة (المجاري ، الأقبية ، الخزانات). هناك خطر انفجار البخار في الداخل أو في الهواء الطلق أو في المجاري. يمكن للحاويات أن تنفجر عند تسخينها.

يكون الإيثانول سامًا عند تناوله بكميات كبيرة أو بتركيزات كبيرة. وهو يعمل على الجهاز العصبي المركزي كاكتئاب ومدر للبول. كما أنها مزعجة للعينين والأنف.

وهو شديد الاشتعال ويتفاعل بعنف مع البيروكسيدات ، وكلوريد الأسيتيل وبروميد الأسيتيل. عندما تكون على اتصال مع بعض المحفزات البلاتينية يمكن أن تشتعل.

الأعراض في حالة الاستنشاق هي السعال والصداع والتعب والنعاس. يمكن أن تنتج الجلد الجاف. في حالة ملامسة المادة للعينين ، فستنتج احمرارًا أو ألمًا أو إحساسًا حارقًا. إذا تم تناوله ، فإنه ينتج إحساسًا حارقًا وصداعًا وارتباكًا ودوارًا وفقدان الوعي (IPCS، S.F).

عيون

في حالة ملامسة العين للعين ، يجب فحص العدسات اللاصقة وإزالتها. يجب غسل العينين على الفور بكمية كبيرة من الماء لمدة 15 دقيقة على الأقل بالماء البارد.

بشرة

في حالة ملامسة الجلد ، يجب شطف المنطقة المصابة على الفور بالكثير من الماء لمدة 15 دقيقة على الأقل أثناء إزالة الملابس والأحذية الملوثة..

تغطية الجلد المتهيج مع المطريات. اغسل الملابس والأحذية قبل إعادة استخدامها. إذا كانت الملامسة شديدة ، اغسلها بصابون معقم وقم بتغطية الجلد الملوث بكريم مضاد للبكتيريا

استنشاق

في حالة الاستنشاق ، يجب نقل الضحية إلى مكان بارد. إذا كنت لا تتنفس ، يتم إعطاء التنفس الاصطناعي. إذا كان التنفس صعبًا ، فقم بتوفير الأكسجين.

استيعاب

إذا تم ابتلاع المركب ، فلا يجب أن يتسبب القيء إلا إذا وجهه العاملون الطبيون. تخفيف الملابس الضيقة مثل قميص طوق ، حزام أو ربطة عنق.

في جميع الحالات ، يجب الحصول على العناية الطبية على الفور (ورقة بيانات سلامة المواد Ethyl alcohol 200 Proof، 2013).

تطبيقات

دواء

يستخدم الإيثانول في الطب كمطهر. يقتل الإيثانول الكائنات الحية عن طريق تغيير البروتينات وحل الدهون ، وهو فعال ضد معظم البكتيريا والفطريات والعديد من الفيروسات. ومع ذلك ، فإن الإيثانول غير فعال ضد الجراثيم البكتيرية.

يمكن إعطاء الإيثانول كترياق للتسمم بالميثانول والإيثيلين غليكول. ويرجع ذلك إلى تثبيط إنزيم التنافسي الذي يحطهم ويسمى الكحول ديهيدروجينيز.

منعش

باعتباره مثبطًا للجهاز العصبي المركزي ، فإن الإيثانول هو أحد أكثر العقاقير ذات التأثير النفساني.

عادة ما يتم قياس كمية الإيثانول في الجسم عن طريق محتوى الكحول في الدم ، والتي يتم أخذها هنا كوزن الإيثانول لكل وحدة حجم الدم.

جرعات صغيرة من الإيثانول ، بشكل عام ، تنتج النشوة والاسترخاء. يميل الأشخاص الذين يعانون من هذه الأعراض إلى أن يكونوا ثرثارة وأقل إعاقة ، وقد يظهرون سوء التقدير.

عند تناول جرعات أعلى ، يعمل الإيثانول كمثبط للجهاز العصبي المركزي ، مما ينتج عنه جرعات أعلى تدريجية ، وضعف الوظيفة الحسية والحركية ، انخفاض الإدراك ، الغباء ، فقدان الوعي واحتمال الوفاة..

عادة ما يتم استهلاك الإيثانول كدواء ترفيهي ، خاصة أثناء التواصل الاجتماعي. يمكنك أيضًا رؤية علامات وأعراض إدمان الكحول?

وقود

أكبر استخدام للإيثانول هو كوقود للمحرك والمواد المضافة للوقود. يمكن أن يقلل استخدام الإيثانول من الاعتماد على انبعاثات غازات الدفيئة والنفط (EGI).

زاد استخدام وقود الإيثانول في الولايات المتحدة بشكل كبير ، من حوالي 1700 مليون جالون في عام 2001 إلى حوالي 13900 مليون في عام 2015 (وزارة الطاقة بالولايات المتحدة ، S.F).

E10 و E15 هي مزيج من الإيثانول والبنزين. يشير الرقم بعد "E" إلى نسبة الإيثانول حسب الحجم.

يحتوي معظم البنزين المباع في الولايات المتحدة على ما يصل إلى 10٪ من الإيثانول ، وتتفاوت الكمية حسب المنطقة. جميع شركات صناعة السيارات توافق على خلطات حتى E10 في سياراتهم التي تعمل بالبنزين.

في عام 1908 ، صمم هنري فورد موديله T ، وهي سيارة قديمة للغاية ، عملت مع خليط من البنزين والكحول. دعا فورد هذا المزيج وقود المستقبل.

في عام 1919 ، تم حظر الإيثانول لأنه كان يعتبر المشروبات الكحولية. لا يمكن بيعها إلا عند خلطها بالزيت. تم استخدام الإيثانول كوقود مرة أخرى بعد انتهاء الحظر عام 1933 (إدارة معلومات الطاقة الأمريكية ، S.F).

استخدامات أخرى

الإيثانول هو عنصر صناعي مهم. يستخدم على نطاق واسع كسلائف للمركبات العضوية الأخرى مثل إيثيل هاليدات وإسترات إيثيل وإيثر إيثيل وحمض الخليك وأمين إيثيل.

الإيثانول قابل للامتزاج بالماء وهو مذيب جيد للاستخدام العام. وجدت في الدهانات والأصباغ وعلامات ومنتجات العناية الشخصية مثل شطف الفم والعطور ومزيلات العرق.

ومع ذلك ، تترسب السكريات من المحلول المائي في وجود الكحول ، ويتم استخدام هطول الأمطار مع الإيثانول لهذا السبب في تنقية الحمض النووي والحمض النووي الريبي.

بسبب انخفاض درجة انصهاره (-114.14 درجة مئوية) وسمية منخفضة ، يستخدم الإيثانول في بعض الأحيان في المختبرات (مع الثلج الجاف أو غيرها من المبردات) كحمام تبريد للحفاظ على الحاويات عند درجات حرارة أقل من نقطة تجميد الماء لنفس السبب ، يتم استخدامه أيضًا كسائل نشط في مقاييس حرارة الكحول.

كيمياء حيوية

تنتج أكسدة الإيثانول في الجسم كمية من الطاقة تبلغ 7 كيلو كالوري / مول ، وسيطة بين الكربوهيدرات والأحماض الدهنية. ينتج الإيثانول سعرات حرارية فارغة ، مما يعني أنه لا يوفر أي نوع من المغذيات.

بعد تناوله عن طريق الفم ، يمتص الإيثانول بسرعة في مجرى الدم من المعدة والأمعاء الدقيقة ويتم توزيعه في إجمالي ماء الجسم.

لأن الامتصاص يحدث بسرعة أكبر من الأمعاء الدقيقة أكثر من المعدة ، التأخير في إفراغ المعدة يؤخر امتصاص الإيثانول. ومن هنا جاء مفهوم عدم شرب معدة فارغة.

أكثر من 90٪ من الإيثانول الذي يدخل الجسم يتأكسد بالكامل إلى الأسيتالديهيد. يتم إخراج ما تبقى من الإيثانول من خلال العرق والبول والتنفس (التنفس).

هناك ثلاث طرق يقوم بها الجسم باستقلاب الكحول. الطريق الرئيسي هو من خلال إنزيم كحول ديهيدروجينيز (ADH). يقع ADH في السيتوبلازم من الخلايا. يوجد بشكل أساسي في الكبد ، على الرغم من وجوده أيضًا في الجهاز الهضمي والكلى والغشاء المخاطي للأنف والخصيتين والرحم..

هذا الانزيم يعتمد على أنزيم مؤكسد NAD. وهو الأكثر أهمية في أكسدة الإيثانول ، لأنه يستقلب ما بين 80 و 100 ٪ من الإيثانول المبتلع ، في الكبد. وتتمثل مهمتها في أكسدة الكحول إلى الأسيتالديهايد وفقا للتفاعل:

CH₃CH₂OH + NAD⁺ → CH₃CHO + NADH + H⁺

هناك طريقة أخرى لاستقلاب الكحول وهي من خلال إنزيم الكاتلاز ، الذي يستخدم بيروكسيد الهيدروجين في أكسدة الكحول إلى الأسيتالديهيد بالطريقة التالية:

CH₃CH₂OH + H₂O₂ → CH₃CHO + 2H₂O

يقتصر هذا المسار بسبب انخفاض معدلات الجيل H₂O₂ التي تنتج في ظل الظروف الخلوية بواسطة إنزيمات أوكسيديز الزانثين أو أوكسيديز NADPH.

الطريقة الثالثة لاستقلاب الكحول هي من خلال النظام الميكروسومي لأكسدة الإيثانول (SMOE). وهو عبارة عن نظام للتخلص من المواد السامة للكائن الحي الموجود في الكبد ، يتكون من إنزيمات الأكسيداز ذات الوظيفة المختلطة لسيتوكروم P450.

تعمل الأكسدة على تعديل العقاقير والمركبات الأجنبية (xenobiotics) بواسطة الهيدروكسيل ، مما يجعلها غير سامة. في حالة الإيثانول المحددة ، يكون التفاعل:

CH₃CH₂OH + NADPH + H⁺ + O₂ → CH₃CHO + NADP⁺ + 2H₂O

عندما يتم تحويل الإيثانول إلى أسيتالديهيد بواسطة هذه الإنزيمات الثلاثة ، فإنه يتأكسد ليصبح خلات من خلال عمل إنزيم ألدهيد ديهيدروجينيز (ALDH). يعتمد هذا الإنزيم على الإنزيم المساعد المؤكسد NAD ويكون التفاعل هو:

CH₃CHO + NAD + + H₂يا → CH₃COOH + NADH + H⁺

يتم تنشيط خلات مع أنزيم A لإنتاج أسيتيل CoA. هذا يدخل دورة كريبس لإنتاج الطاقة (مكتبة الولايات المتحدة الوطنية للطب ، 2012).

أهمية مجموعة الهيدروكسيل في الكحول

مجموعة الهيدروكسيل عبارة عن جزيء يتكون من ذرة الأكسجين وذرة الهيدروجين.

ينتج عن هذا جزيء مشابه للماء ذو ​​شباك سالبة تربط سلسلة الكربون.

هذا الجزيء يجعل سلسلة الكربون الكحول. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يوفر بعض الخصائص العامة للجزيء الناتج.

على عكس الألكانات ، وهي جزيئات غير قطبية بسبب سلاسل الكربون والهيدروجين ، عندما تلتزم مجموعة الهيدروكسيل بالسلسلة ، فإنها تكتسب القدرة على الذوبان في الماء ، بسبب تشابه جزيء OH بالماء.

ومع ذلك ، تختلف هذه الخاصية حسب حجم الجزيء وموقع مجموعة الهيدروكسيل في سلسلة الكربون.

تتغير الخواص الفيزيائية والكيميائية اعتمادًا على حجم الجزيء وتوزيع مجموعة الهيدروكسيل ، ولكن بصفة عامة تكون الكحوليات سائلة ذات رائحة مميزة.

مراجع

1. خفف من الكحول. (2016). تم الاسترجاع من cameochemicals.noaa.gov.
2. الكحول الإيثيلي الفورمولا. (وس. ف.). تعافى من softschools.com.
3. (وس. ف.). الإيثانول. تعافى من inchem.org.
4. ورقة بيانات سلامة المواد الكحول الإيثيلي 200 دليل. (2013 ، 21 مايو). تعافى من sciencelab.com.
5. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. قاعدة بيانات PubChem المركبة ؛ إدارة البحث الجنائي = 702. (2017 ، 18 مارس). قاعدة بيانات PubChem المركبة ؛ إدارة البحث الجنائي = 702. تم الاسترجاع من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. الجمعية الملكية للكيمياء. (2015). الإيثانول. تم الاسترجاع من chemspider.com
7. S. قسم الطاقة. (وس. ف.). الإيثانول. تعافى من الوقود.
8. إدارة معلومات الطاقة. (وس. ف.). الإيثانول. تعافى من eia.gov.
9. مكتبة S. الوطنية للطب. (2012 ، 20 ديسمبر). HSDB: الإيثانول. تم الاسترجاع من toxnet.nlm.nih.gov.