Формула спирта в химии

Этанол – это вещество, обладающее специфическим ароматом и вкусом, которое впервые было получено при помощи реакции брожения. Для этого метаболического процесса применялись разнообразные продукты: злаки, овощи, ягоды. Впоследствии были освоены дистилляционные процессы и методы получения раствора с более высокой концентрацией спирта.

Этанол (как, собственно, и его аналоги) стал широко востребован из-за ряда своих свойств. Во избежание опасного влияния на организм необходимо выяснить, какими особенностями обладает это вещество и какова специфика его использования.

Этанол – что это такое

Этанол, который также называют винным, или этиловым спиртом, представляет собой одноатомный спирт. Это означает, что в его состав входит один-единственный атом. Название вещества на латыни звучит как Aethanolum. Формула этанола – C₂H₅OH. Данный спирт используется в самых разных областях: косметологической, фармацевтической, косметологической, промышленной. Градус его может варьироваться.

Этиловый спирт лег в основу производства разнообразной алкогольной продукции благодаря способности его молекулы угнетать центральную нервную систему.

По нормативным документам этиловый ректификованный спирт имеет ГОСТ 5962-2013. Необходимо отличать его от технической вариации жидкости, которая получила применение главным образом в промышленной сфере. Производство и хранение спиртосодержащих напитков строго контролируют гос.органы.

Чем вреден и полезен этиловый спирт

Если употреблять этанол в малых дозах, он оказывает полезное влияние на организм человека. Отпускается он исключительно по рецепту врача. Стоимость зависит от объема емкости.

Этиловый спирт оказывает следующее положительное действие:

• является профилактическим средством для борьбы с заболеваниями миокарда;
• разжижает кровь;
• нормализует функционирование желудочно-кишечного тракта;
• улучшает кровоснабжение;
• уменьшает болевые ощущения.

Если регулярно употреблять этиловый спирт, в организме может начаться кислородное голодание. Клетки головного мозга стремительно погибают, в результате чего ухудшается память и концентрация внимания, снижается болевой порог.

Злоупотребление алкогольными напитками чревато сильной интоксикацией и наступлением коматозного состояния. Спирт вызывает не только физическую, но и психическую зависимость. Если не будут приняты необходимые лечебные меры и человек не перестанет употреблять алкогольные напитки, произойдет деградация личности, нарушение полноценных общественных связей.

Свойства

Этиловый спирт является естественным метаболитом за счет своей способности синтезироваться в человеческом организме.

Свойства этанола можно условно разбить на три группы:

В первую группу включено описание внешнего вида и прочих физических параметров. В нормальных условиях винный спирт проявляет летучие свойства, выделяется среди остальных веществ специфическим запахом и жгучим вкусом. Один литр жидкости весит 790 г.

Этанол хорошо растворяет разные органические вещества. Закипает он при температуре 78,39 °C. Этиловый спирт обладает меньшей плотностью, чем вода (согласно измерению ареометром), вследствие этого он легче ее.

Этанол представляет собой горючее, быстровоспламеняющееся вещество. При возгорании пламя имеет синий цвет. Из-за этого химического свойства не составляет труда отличить этиловый спирт от метилового, который является ядом для человека. Пламя метилового спирта при горении обладает зеленым цветом.

Винный спирт – это пожароопасное вещество, поскольку воспламеняется при температуре в 18 °С. По этой причине во время контакта с этанолом нельзя допускать его нагревания.

Чрезмерное употребление этанола губительно для организма, что обусловлено теми механизмами, которые запускает прием какого бы то ни было алкоголя. Смешение воды со спиртом способствует выделению эндорфина, именуемого в простонародье «гормоном счастья».

Из-за этого оказывается седативно-гипнотическое воздействие, иными словами, подавление сознания. Последнее обнаруживается в превалировании процессов торможения, проявляющихся такими признаками, как снижение реакции, замедленность речи и движений.

Историческая справка

Этиловый спирт стали использовать еще в эпоху неолита. Это подтверждают следы спиртосодержащих напитков, разысканные в Китае на керамике, возраст которой насчитывает приблизительно 9 тысяч лет. Винный спирт впервые был получен в 12-м веке в Салерно. Тогда это была водно-спиртовая смесь.

Чистый продукт получил в 1976 году русский ученый Товий Егорович Ловиц. В качестве фильтрационного средства он применил активированный уголь. В течение многих лет это был единственный метод получения спирта.

Затем формулу этилового спирта вычислил швейцарский ученый Николо-Теодор де Соссюр. Описал вещество в качестве углеродного соединения французский химик Антуан Лоран Лавуазье. В 19-20 веках проводилось скрупулезное исследование этанола и было дано подробное описание его свойств. За счет последних он стал широко применяться в самых разных областях человеческой жизни.

Чем опасен этанол

Винный спирт принадлежит к той группе веществ, незнание свойств которых может обернуться отрицательными последствиями. По этой причине прежде, чем применять этанол, необходимо выяснить, чем он может быть опасен.

Этиловый спирт: можно ли его пить

Употреблять этанол в составе спиртосодержащей продукции можно только с соблюдением важного условия – делать это редко и в маленьких дозировках.

Если употреблять алкогольную продукцию в больших количествах (когда концентрация этилового спирта равна 12 г. на 1 кг. веса человека), это вызовет сильнейшее отравление организма, которое при неоказании срочной медицинской помощи может привести даже к смерти.

Какие болезни вызывает винный спирт

При употреблении этилового спирта особенно опасны продукты его распада в организме. К одним из таких ядовитых веществ, вызывающих наследственные изменения – мутации, принадлежит ацетальдегид.

Чем чревато бесконтрольное употребление винного спирта:

1. погибают клетки головного мозга;
2. развиваются печеночные (цирроз) и почечные заболевания;
3. ухудшается память;
4. деградирует личность;
5. расстраивается работа желудочно-кишечного тракта (язва двенадцатиперстной кишки, гастрит);
6. нарушается функционирование сердечно-сосудистой системы (инфаркт, инсульт);
7. происходят необратимые процессы в центральной нервной системе.

Применение этанола

Богатый спектр воздействия винного спирта позволяет применять его в различных сферах. Самое широкое распространение он получил в следующих областях:

• В качестве автомобильного топлива

Применение этанола как моторного топлива связано с именем американского промышленника Генри Форда. В 1880 году он изобрел первый автомобиль, работающий на этиловом спирте. Впоследствии это вещество начали применять для работы ракетных двигателей, разнообразных нагревательных приборов, грелок для туристов и военнослужащих.

Сейчас также активно используется бензин Е85 и Е95 на основе биоэтанола, что способствует уменьшению потребления нефтепродуктов, выброса парниковых газов и применения ископаемого топлива.

Таким образом, благодаря использованию автомобильного топлива с полным сгоранием (биоэтанол и его смеси) улучшается экологическая ситуация, поскольку воздух мегаполисов загрязняют преимущественно транспортные выхлопы.

В состав продуктов сгорания бензина входит огромное количество веществ, представляющих опасность для здоровья.

• Фармакологическое производство

В этой отрасли этанол используется по-разному. Дезинфицирующие свойства медицинского спирта допускают его применение для обработки операционного поля, рук врача-хирурга. Благодаря использованию этанола удается уменьшить проявления лихорадки, изготавливать основы для настоек и компрессы.

Винный спирт принадлежит к противоядиям, помогающим при интоксикации этиленгликолем и метанолом. Он также применяется как пеногаситель при подаче кислорода либо искусственной вентиляции легких.

Так что этиловый спирт является незаменимым веществом в медицине как для наружного применения, так и для использования в качестве питьевой жидкости.

• Химическая отрасль

Используя этанол, получают другие вещества, к примеру, этилен. Поскольку винный спирт является превосходным растворителем, он получил применение в производстве лакокрасочной продукции, средств бытовой химии.

• Пищевая индустрия

Этанол служит основным компонентом алкогольных напитков. Он входит в состав продуктов, полученных посредством процессов брожения. Этиловый спирт применяют в качестве растворителя всевозможных ароматизаторов и консерванта при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий. Он также служит пищевой добавкой Е1510.

• Косметическая промышленность

Производители косметических и парфюмерных средств используют этанол для изготовления туалетной воды, духов, шампуней, одеколонов, спреев и другой продукции.

• Иные направления

Этиловый спирт применяется для работы с препаратами, имеющими биологическую природу.

Как взаимодействует с другими веществами

В инструкции по применению указано, что винный спирт при совместном использовании способствует усилению действия лекарственных препаратов, угнетающих дыхательный центр, процессы кровоснабжения, центральную нервную систему.

О взаимодействии этанола с некоторыми веществами можно узнать из таблицы, приведенной ниже.

В зависимости от применения этиловый спирт может приносить как пользу, так и вред. В результате употребления спиртосодержащей продукции вырабатывается алкогольная зависимость. Вследствие этого использование горячительных напитков в качестве средства для борьбы с депрессией не должно входить в привычку.

© 2018 – 2019, Буната Дмитрий. Все права защищены.

Спирты — органические соединения, в состав молекул которых входит одна или несколько гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.

По числу гидроксильных групп в молекуле спирты делятся на одноатомные, двухатомные трехатомные и т. д.

Одноатомные спирты:		Двухатомный спирт:	Трехатомный спирт:
CH3—OH метанол (метиловый спирт)	CH3CH2—OH этанол (этиловый спирт)	HO—CH2—CH2—OH этандиол-1,2 (этиленгликоль)	пропантриол-1,2,3 (глицерин)

Общая формула одноатомных спиртов — R—OH.

По типу углеводородного радикала спирты делятся на предельные, непредельные и ароматические.

Общая формула предельных одноатомных спиртов — C_nN_2n+1—OH.

Органические вещества, содержащие в молекуле гидроксильные группы, непосредственно связанные с атомами углерода бензольного кольца называются фенолами. Например, C₆H₅—OH — гидроксобензол (фенол).

По типу атома углерода, с которым связана гидроксильная группа, различают первичные (R—CH₂—OH), вторичные (R—CHOH—R’) и третичные (RR’R»C—OH) спирты.

Первичный спирт:	Вторичный спирт:	Третичный спирт:
CH3CH2CH2CH2—OH бутанол-1 (бутиловый сприт)	бутанол-2 (втор-бутиловый спирт)	2-метилпропанол-2 (трет-бутиловый спирт)

C_nN_2n+2O — общая формула и предельных одноатомных спиртов, и простых эфиров.

Предельные одноатомные спирты изомерны простым эфирам — соединениям с общей формулой R—O—R’.

Изомеры и гомологи

и

Для спиртов характерна структурная изомерия (изомерия углеродного скелета, изомерия положения заместителя или гидроксильной группы), а также межклассовая изомерия.

Алгоритм составления названий одноатомных спиртов

1. Найдите главную углеродную цепь — это самая длинная цепь атомов углерода, с одним из которых связана функциональная группа.
2. Пронумеруйте атомы углерода в главной цепи, начиная с того конца, к которому ближе функциональная группа.
3. Назовите соединение по алгоритму для углеводородов.
4. В конце названия допишите суффикс -ол и укажите номер атома углерода, с которым связана функциональная группа.

Физические свойства спиртов во многом определяются наличием между молекулами этих веществ водородных связей:

С этим же связана и хорошая растворимость в воде низших спиртов.

Простейшие спирты — жидкости с характерными запахами. С увеличением числа атомов углерода температура кипения возрастает, а растворимость в воде падает. Температура кипения у первичных спиртов больше, чем у вторичных спиртов, а у вторичных — больше, чем у третичных. Метанол крайне ядовит.

Химические свойства спиртов

Реакции с щелочными и щелочноземельными металлами ("кислотные" свойства):
Атомы водорода гидроксильных групп молекул спиртов, также как и атомы водорода в молекулах воды, могут восстанавливаться атомами щелочных и щелочноземельных металлов ("замещаться" на них).

Атомы натрия легче восстанавливают те атомы водорода, у которых больше положительный частичный заряд (+). И в молекулах воды, и в молекулах спиртов этот заряд образуется за счет смещения в сторону атома кислорода, обладающего большой электроотрицательностью, электронных облаков (электронный пар) ковалентных связей.

Молекулу спирта можно рассматривать как молекулу воды, в которой один из атомов водорода замещен углеводородным радикалом. А такой радикал, богатый электронными парами, легче, чем атом водорода, позволяет атому кислорода оттягивать на себя электронную пару связи RO.

Атом кислорода как бы "насыщается", и за счет этого связь O—H оказывается менее поляризованной, чем в молекуле воды (+ на атоме водорода меньше, чем в молекуле воды).

В результате атомы натрия труднее восстанавливают атомы водорода в молекулах спиртов, чем в молекулах воды, и реакция идет намного медленнее.

Иногда, основываясь на этом, говорят, что кислотные свойства спиртов выражены слабее, чем кислотные свойства воды.

Из-за влияния радикала кислотные свойства спиртов убывают в ряду

С твердыми щелочами и с их растворами спирты не реагируют.

Реакции с галогеноводородами:

1. Щелочной гидролиз галогеналканов (лабораторный способ): C₂H₅Cl + NaOH C₂H₅OH + NaCl.
2. Гидратация алкенов: C₂H₄ + H₂O C₂H₅OH.
3. Брожение глюкозы : C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH + 2CO₂.
4. Синтез метанола: CO + 2H₂CH₃OH

Примерами многоатомных спиртов является двухатомный спирт этандиол (этиленгликоль) и трехатомный спирт пропантриол-1,2,3 (глицерин)

Это бесцветные сиропообразные жидкости, сладкие на вкус, хорошо растворимы в воде. Этиленгликоль ядовит.

Химические свойства многоатомных спиртов по большей части сходны с химическими свойствами одноатомных спиртов, но кислотные свойства из-за влияния гидроксильных групп друг на друга выражены сильнее.

Качественной реакцией на многоатомные спирты является их реакция с гидроксидом меди(II) в щелочной среде, при этом образуется ярко-синие растворы сложных по строению веществ. Например, для глицерина состав этого соединения выражается формулой Na₂[Cu(C₃H₆O₃)₂].

Важнейшим представителем фенолов является фенол (гидроксобензол, старые названия — гидроксибензол, оксибензол) C₆H₅—OH.

Физические свойства фенола: твердое бесцветное вещество с резким запахом; ядовит; при комнатной температуре заметно растворим в воде, водный раствор фенола называют карболовой кислотой.

Кислотные свойства. Кислотные свойства фенола выражены сильнее, чем у воды и предельных спиртов, что связано с большей полярностью O—H связи и с большей устойчивостью образующегося при ее разрыве фенолят-иона. В отличие от спиртов, фенолы реагируют не только с щелочными и щелочноземельными металлами, но и с растворами щелочей, образуя феноляты:

2C6H5OH + 2Na	2C6H5ONa	+ H2
фенолят натрия

Однако кислотные свойства фенола выражены слабее, чем у карбоновых кислот и, тем более, у сильных неорганических.

Замещение в бензольном кольце. Наличие гидроксильной группы в качестве заместителя в молекуле бензола приводит к перераспределению электронной плотности в сопряженной -системе бензольного кольца, при этом увеличивается электронная плотность у 2-го, 4-го и 6-го атомов углерода (орто— и пара-положения) и уменьшается у 3-го и 5-го атомов углерода (мета-положение).

а) Реакция с бромной водой (качественная реакция):

+ 3Br2

+ 3HBr

Образуется 2,4,6-трибромфенол — осадок белого цвета.

б) Нитрование (при комнатной температуре):

+ 3HNO3(конц.) 3H2O +

По вторй реакции образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота).

Поликонденсация фенола с формальдегидом (по этой реакции происходит образование фенолформальдегидной смолы:

Органическая химия

Спирты.

Спирты – это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами (ОН).

Так метиловый спирт СН₃-ОН представляет собой гидроксильное производное метана СН₄, этиловый спирт С₂Н₅-ОН – производное этана.

Название спиртов образуется добавлением окончания «-ол» к названию соответствующего углеводорода (метанол, этанол и т.д)

Название спирта

Формула спирта

Формула углеводорода

Производные ароматических углеводородов с группой ОН в бензольном ядре называются фенолами.

Свойства спиртов.

Подобно молекулам воды, молекулы низших спиртов связываются между собой водородными связями. По этой причине температура кипения спиртов выше, чем температура кипения соответствующих углеводородов.

Общим свойством спиртов и фенолов является подвижность водорода гидроксильной группы. При действии на спирт щелочного метала этот водород вытесняется металом и получаются твёрдые, растворимые в спирте соединения, называемые алкоголятами.

Спирты взаимодействуют с кислотами, образуя сложные эфиры.

Спирты значительно легче окисляются, чем соответствующие углеводороды. При этом образуются альдегиды и кетоны.

Спирты практически не являются электролитами, т.е. не прводят электрический ток.

Метиловый спирт.

Метиловый спирт (метанол) СН₃ОН – бесцветная жидкость. Весьма ядовит: приём небольших его доз вутрь вызывает слепоту, а больших – смерть.

Метиловый спирт получают в больших количествах синтезом из окиси углерода и водорода при высоком давлении (200-300 атм.) и высокой температуре (400 град С) в присутствии катализатора.

Метиловый спирт образуется при сухой перегонке дерева; поэтому его также называют древесным спиртом.

Он применяется как растворитель, а также для получения других органических веществ.

Этиловый спирт.

Этиловый спирт (этанол) С₂Н₅ОН – одно из важнейших исходных веществ в современной промышленности органического синтеза.

Для получения его издавна пользуются различными сахаристыми веществами, которые путём брожения превращаются в этиловый спирт. Брожение вызывается действием ферментов (энзимов), вырабатываемых дрожжевыми грибками.

В качестве сахаристых веществ используют виноградный сахар или глюкозу :

Глюкоза в свободном виде содержится, например, в виноградном соке, при брожении которого получается виноградное вино с содержанием спирта от 8 до 16%.

Исходным продуктом для получения спирта может служить полисахарид крахмалл, cодержащийся, например в клубнях картофеля, зерна ржи, пшеницы, кукурузы. Для превращения в сахаристые вещества (глюкозу) крахмал предварительно подвергают гидролизу.

В настоящее время осахариванию подвергается также другой полисахарид – целюлозу (клетчатку), образующую главную массу древесины. Целюлозу (например, древесные опилки) также предварительно подвергают гидролизу в присутствии кислот. Полученный таким образом продукт также содержит глюкозу и сбраживается на спирт при помощи дрожжей.

Наконец, этиловый спирт может быть получен синтетическим путём из этилена. Суммарная реакция заключается в присоединении воды к этилену.

Реакция протекает в присутствии катализаторов.

Многоатомные спирты.

До сих пор мы рассматривали спирты с одной гидроксильной группой (ОН). Такие спирты называются алкоголями.

Но также известны спирты, молекулы которых содержат несколько гидроксильных групп. Такие спирты называются многоатомными.

Примерами таких спиртов могут служить двухатомный спирт этиленгликоль и трёхатомный спирт глицерин:

Этиленгликоль и глицерин – жидкости сладковатого вкуса, смешивающиеся с водой в любых соотношениях.

Использование многоатомных спиртов.

Этиленгликоль применяется в качестве составной части, так называемых антифризов, т.е. веществ с низкой температурой замерзания, заменяющих воду в радиаторах автомобильных и авиационных моторов в зимнее время.

Также, этиленгликоль используют в производстве целлофана, полиуретанов и ряда других полимеров, как растворитель красящих веществ, в органическом синтезе.

Область применения глицерина разнообразна: пищевая промышленность, табачное производство, медицинская промышленность, производство моющих и косметических средств, сельское хозяйство, текстильная, бумажная и кожевенная отрасли промышленности, производство пластмасс, лакокрасочная промышленность, электротехника и радиотехника.

Глицерин относится к группе стабилизаторов. При этом, он обладает свойствами сохранять и увеличивать степень вязкости различных продуктов, и таким образом менять их консистенцию. Зарегистрирован как пищевая добавка Е422, и используется в качестве эмульгатора, при помощи которого смешиваются различные несмешиваемые смеси.