小編整理: 乙醇是一種重要的有機(jī)化合物,也被稱為酒精,其分子式為C2H6O。它的摩爾質(zhì)量為46.07克/摩爾,密度為0.79克/立方厘米。乙醇是一種無(wú)色透明、易揮發(fā)和易燃的液體,具有酒的氣味和刺激的辛辣味,燃燒時(shí)會(huì)出現(xiàn)淡藍(lán)色火焰。
乙醇可以與水、甲醇、乙醚和氯仿等混合,并能與水以任意比例混合。它還具有吸濕性,可以和水混合形成氫鍵。在生物體內(nèi),乙醇是一種重要的伯醇,它可以被氧化為乙醛,進(jìn)一步氧化為乙酸,最后被氧化為二氧化碳和水。
乙醇在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)上,乙醇經(jīng)常被用作消毒劑和麻醉劑。在化工產(chǎn)業(yè)中,乙醇被用作溶劑和燃料。此外,乙醇還可以用于制造許多其他化合物,如乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等。
乙醇 乙醇(英文名稱:Ethanol)是一種重要的有機(jī)物,俗稱酒精,分子式為C 2 H 6 O, 摩爾質(zhì)量 為46.07g/mol,密度為0.79g/cm ,是無(wú)色透明易揮發(fā)和易燃性液體,具有酒的氣味和刺激的辛辣味,燃燒時(shí)出現(xiàn)淡藍(lán)色火焰。乙醇易溶于水、 甲醇 、 乙醚 和 氯仿 等,能與水以任意比例混合,具有吸濕性,能與水混合形成 共沸混合物 。乙醇可通過(guò)發(fā)酵法和 乙烯 水合法進(jìn)行制備。乙醇是重要的基礎(chǔ) 化工原料 ,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和化工等行業(yè),是一種常用溶劑,也用作消毒劑、洗滌劑和燃料等。
歷史 酒精是最古老的人造飲料。從考古資料發(fā)現(xiàn),原始社會(huì)人們就開(kāi)始使用瓜果、谷物發(fā)酵釀酒。4000多年前 夏禹 記載過(guò)釀酒方法,當(dāng)時(shí)人們把飲酒當(dāng)作一種生活樂(lè)趣。而且并非只有人才會(huì)釀酒,明代 李日樺 所著《 紫桃軒?蓬桃夜話 》中曾描述“ 黃山 多猿猱,春夏采花于石注中,醞釀 成湯 ,香氣溢發(fā),聞數(shù)百步”。這就是最古老的“猿猴造酒”的傳說(shuō)?!?/span>漢書(shū)·食貨志 》曾寫道:酒,百藥之長(zhǎng)。《 本草綱目 》也記載過(guò):酒少飲則和血行氣,痛飲則傷神耗血,損胃之精,生痰動(dòng)火?!?/span>圣經(jīng) 》挪亞篇記載過(guò)酒精急性中毒; 希臘 和 印度 也有類似記載。19世紀(jì)醫(yī)學(xué)家用酒精治療 心衰 和 傷寒 等癥。生理學(xué)家和 藥理 學(xué)家開(kāi)始對(duì)酒精的藥理作用進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)酒精能影響鳥(niǎo)的中樞神經(jīng)活動(dòng),抑制蛙和 哺乳動(dòng)物 的心跳,影響狗的胃腸消化吸收功能。 關(guān)于利用木材發(fā)酵生產(chǎn)酒精的歷史非常悠久,十九世紀(jì)30年代 德國(guó) 采用強(qiáng)酸高溫法水解木材,后來(lái)又采用稀酸水解法水解木材,1935年 蘇聯(lián) 建成第一個(gè)木材水解廠(列寧格勤水解廠),第二年便開(kāi)始了木材水解酒精生產(chǎn), 美國(guó) 、 加拿大 也利用木材廢料制造酒精,以上各國(guó)均是采用酸水解法。直到1973年后,酶水解方法的研究得到了較大的發(fā)展。 1878年,A.Mitscherlich首先提出了對(duì) 亞硫酸鹽 廢液中的 糖類 進(jìn)行發(fā)酵以生產(chǎn)酒精的方法并獲專利。1907年在 瑞典 首次對(duì)SSL中糖類的發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行了大規(guī)模的研究。到1940年,瑞典已有21家工廠將這種方法用于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。很快,這種用SSL生產(chǎn)酒精的方法就被其他國(guó)家接受。 1825年,第一次發(fā)表了間接水合法科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 乙烯 用 硫酸 吸收再經(jīng)水解制得乙醇。1930年,美國(guó)聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide Co.)首先采用間接水合法生產(chǎn)乙醇,該法在美國(guó)迅速發(fā)展。從提出該法到實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,中間將近隔了一個(gè)多世紀(jì)。但是由于間接水合法生產(chǎn)乙醇的過(guò)程中硫酸介質(zhì)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕和需要消耗大量硫酸,自1932年起, 美國(guó) 和 蘇聯(lián) 就開(kāi)始了直接水合法的研究。其實(shí)早在1900年左右就發(fā)現(xiàn)了乙醇在 固體催化劑 下脫水生成乙烯;1923年報(bào)道了 乙烯 和水在一定的溫度下(300℃~400℃)通過(guò)催化劑( 氧化鋁 )可以得到乙醇。其實(shí)乙烯直接水合制乙醇關(guān)鍵問(wèn)題是尋找有實(shí)用價(jià)值的催化劑,有不少研究者 花費(fèi)大量時(shí)間去研究選取催化劑和相平衡關(guān)系的研究,但都未取得滿意的成果。蘇聯(lián)1939年建立中試并進(jìn)行中間試驗(yàn),同時(shí)開(kāi)展催化劑篩選和水合工藝的研究。確定了工藝條件和以磷酸-合成 硅酸鋁 為催化劑,于1957年在 隆拉托夫 、 格羅茲內(nèi)依 、 烏法 、 古比雪夫 、 巴庫(kù) 等地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。到了 六十年代中期,他們又對(duì)水合催化劑進(jìn)行改進(jìn)和提高,最后確定為磷酸-硅藻土催化劑。約在1945年,美國(guó)殼牌(Shell)化學(xué)公司發(fā)現(xiàn)了磷酸本身可以作為直接水合的催化劑,并將 磷酸鹽 載在硅藻土載體上,制成了 固體催化劑 ,從而使該公司于1948年在 休斯敦 ( Houston )實(shí)現(xiàn)了直接水合法工業(yè)化生產(chǎn)。
生理作用 人喝下去的乙醇,其中90%以上由胃腸吸收進(jìn)血液,隨著血液循環(huán)到肝臟,并在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)化為 乙醛 。乙醛比乙醇更具有毒性,乙醛很快被轉(zhuǎn)化成 醋酸 ,而 醋酸 可被任何細(xì)胞所利用,最后氧化成水和 二氧化碳 排出體外。另有不到10%的乙醇由尿液、汗液、唾液、呼吸等途徑排出。
結(jié)構(gòu)
乙醇中, 羥基 上的氧是sp 雜化,兩對(duì) 孤對(duì)電子 分別占據(jù)兩條sp 雜化軌道,另外兩條sp 雜化軌道一條與氫形成 鍵,一條與碳的sp 雜化軌道形成 鍵。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì) 乙醇是一種無(wú)色透明易揮發(fā)和易燃的液體, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 為CH 3 CH 2 OH,密度為0.79g/cm , 摩爾質(zhì)量 為46.07g/mol,熔點(diǎn)為-114℃,沸點(diǎn)為78℃,閃點(diǎn)為12.78℃,易溶于水、 甲醇 、 乙醚 和 氯仿 等,能與水以任意比例混合,還是一種良好的有機(jī)溶劑,具有吸濕性,能與水混合形成 共沸混合物 。
化學(xué)性質(zhì) 氧化反應(yīng)
乙醇燃燒時(shí)發(fā)出不易見(jiàn)的淡藍(lán)色火焰,放出熱量,燃燒后生成 二氧化碳 和水。其化學(xué)反應(yīng)方程式如下: 工業(yè)上常用此法檢查蒸餾液中有無(wú)酒精的存在。如果有酒精的存在,溶液將變?yōu)榫G色,酒精含量越大,綠色越深。用比色法可測(cè)得蒸餾廢液中酒精含量的多少。
乙醇在加熱和催化劑(銅或銀)存在的條件下,能被空氣氧化而生成乙醛。工業(yè)上采用這個(gè)方法生產(chǎn)乙醛。
還原反應(yīng)
乙醇能與堿金屬作用放出 氫氣 。乙醇與金屬 鈉 反應(yīng)方程式如下: 脫水反應(yīng)
乙醇和 濃硫酸 混合共熱時(shí),發(fā)生脫水反應(yīng),脫水產(chǎn)物因反應(yīng)條件不同而不同。在170℃左右時(shí)乙醇分子內(nèi)脫水,生成 乙烯 ;如控制溫度在140℃左右,則乙醇會(huì)發(fā)生 分子間脫水 ,生成 乙醚 。 消去反應(yīng)(分子內(nèi)脫水):
分子間脫水:
酯化反應(yīng)
乙醇與 有機(jī)酸 作用生成酯,是一種只由 羥基 中的氫所參與的反應(yīng)類型,該反應(yīng)是可逆的。 脫氫反應(yīng)
乙醇蒸氣在200℃~300℃的溫度下,用 銅 作為催化劑時(shí),一步脫氫得到 乙醛 。 酸堿反應(yīng)
乙醇的解離:
乙醇是比水還弱的酸,根據(jù)酸堿定義,較弱的酸失去 氫離子 后就成較強(qiáng)的堿,所以 乙醇鈉 是比 氫氧化鈉 更強(qiáng)的堿。 鹵化反應(yīng)
其他
乙醇與 濃硝酸 反應(yīng),生成 硝酸乙酯 。硝酸乙酯受熱分解,會(huì)發(fā)生猛烈爆炸,因此可作為炸藥原料。
乙醇能使蛋白質(zhì)凝固變性,因此具有殺菌能力,75%乙醇?xì)⒕芰ψ顝?qiáng)。少量的乙醇對(duì)人的大腦有興奮作用。
制備方法
發(fā)酵法 糧食發(fā)酵法
糧食發(fā)酵法是最早發(fā)明生產(chǎn)乙醇的方法,該方法至今還在使用,特別是在飲用酒的生產(chǎn)上。工業(yè)上先將谷物淀粉在淀粉糖化酶的作用下預(yù)先進(jìn)行糖化:
發(fā)酵過(guò)程中,雙糖(即麥芽糖)水解生成 葡萄糖 :
最后葡萄糖酒化:
淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精主要設(shè)備流程圖 木材水解發(fā)酵法
木材是由 纖維 、半纖維(戊糖、 己糖 )及木素組成,還有無(wú)機(jī)物(灰分)、樹(shù)脂、油脂、 單寧 等物質(zhì)。木材中大約有一半是纖維。
木材發(fā)酵法制備乙醇,首先用硫酸或 鹽酸 水解木材,將纖維變成葡萄糖: 然后進(jìn)入制醇的發(fā)酵階段。
亞硫酸鹽 廢堿液制取乙醇法
在用纖維造紙的企業(yè)中,有大量的廢亞硫酸鹽堿液產(chǎn)生,對(duì)這種廢液經(jīng)過(guò)蒸煮等過(guò)程處理后得到乙醇。因?yàn)榧垵{廢液中含有
纖維素 ,這種纖維素可以轉(zhuǎn)化為 葡萄糖 ,經(jīng)過(guò)發(fā)酵即可得到乙醇和二氧化碳。這種乙醇通常稱作亞硫酸鹽乙醇。
乙烯水合法 乙烯間接水合法
乙烯間接水合法又稱硫酸法。首先乙烯和硫酸作用生成 硫酸氫乙酯 :
或生成 硫酸二乙酯 :
然后 硫酸酯 水解,重新放出硫酸,得到乙醇:
乙烯直接水合法
乙烯直接水合法是乙烯和水在催化劑、高溫、加壓條件下直接加成得到乙醇的方法:
該法又稱為一步法。
應(yīng)用領(lǐng)域 在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)方面,乙醇被廣泛用來(lái)進(jìn)行醫(yī)療 器具和皮膚的消毒,還可用乙醇繃帶醫(yī)治創(chuàng)傷。乙醇是泡制各種藥酒和制備 碘酒的必需原料;還可用來(lái)調(diào)制許多生藥以制備成藥,如 大黃酊 、流浸膏等。
在食品工業(yè)中,往往用乙醇作防腐劑和消毒劑。用食用乙醇制造各種配制酒、兌制白酒、強(qiáng)化葡萄酒,以及用以制食醋、制
造各種酒精性飲料和作為食品添加劑等。
在農(nóng)牧業(yè)方面,乙醇是制造農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑的重要原料。酒精廠的副產(chǎn)物酒糟以及以酒糟為原料制造的飼料酵母、維生素等精飼
料,都是牲畜的優(yōu)良飼料,它們不但營(yíng)養(yǎng)豐富,而且具有特殊的香味,牲畜特別愛(ài)吃。這對(duì) 節(jié)約糧食 和促進(jìn)畜牧業(yè) 的發(fā)展均有重要意義。另外,酒糟還用來(lái)養(yǎng)魚(yú)和作為農(nóng)業(yè)肥料。 在交通運(yùn)輸業(yè)方面,乙醇不僅直接可作發(fā)動(dòng)機(jī) 的燃料,而且還可將乙醇摻入汽油中,以提高汽油的燃燒值,改善防爆性能,并能保持機(jī)器的清潔和減少對(duì)空氣的污染。 在化學(xué)工業(yè)方面,乙醇是制造 乙醛 、乙酸、 乙醚 、 聚乙烯 、丁二烯、 乙二醇 、 氯仿 、 碘仿 以及合成橡膠等化工產(chǎn)品的重要原料。
乙醇是一種良好的有機(jī)溶劑。它可以作為各種香料、油漆、染料、油脂、軍工、電影、樹(shù)脂、 硝化棉 和照相膠片的溶劑,也可用以萃取植物油與香精油等。
安全事宜
安全標(biāo)識(shí)
CHS分類
CHS
危險(xiǎn)說(shuō)明
危險(xiǎn)等級(jí)
H225
高度易燃的液體和蒸氣
易燃液體
毒理學(xué)資料 大鼠LD 50 經(jīng)口給藥為7060mg/kg,LC 50 吸入10小時(shí)為20000mg/m ;小鼠LD 50 經(jīng)口給藥為3450mg/kg,LC 50 吸入4小時(shí)為39mg/m 。皮膚刺激,兔輕度;眼刺激,兔重度。 國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu) ( IARC )分類酒精飲料中的乙醇為1類致癌物。
生態(tài)影響 乙醇泄漏到土壤中,會(huì)蒸發(fā)或被生物降解,或者滲漏到地下水中去。釋放到水中,會(huì)蒸發(fā)或被生物降解,不會(huì)在魚(yú)體內(nèi)發(fā)生累積。釋放到空氣中,會(huì)被光分解,半衰期為4d~6d。
消防措施 滅火時(shí),應(yīng)徹底撲滅,防止二次復(fù)燃。疏散和清理火場(chǎng)時(shí),應(yīng)有泡沫跟進(jìn)保護(hù),以便消除隱蔽的火源。做好個(gè)人防護(hù),減
少皮膚外露,以防灼傷。防止爆炸傷人,應(yīng)利用承重物體掩護(hù)。
滅火劑可以使用抗溶性泡沫、二氧化碳、“1211”滅火劑、干粉等。如果是儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi),罐壁應(yīng)用水冷卻。
健康危害 乙醇對(duì)人有麻醉作用,少量飲用能加快血液循環(huán),大量飲用時(shí)使中樞神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)反射麻痹,導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失調(diào),意識(shí)不清,還會(huì)引起 肝臟 、 胰腺 和 心臟 疾病。人飲用乙醇的中毒劑量為75g~80g,致死劑量為250g~500g。 乙醇急性中毒會(huì)使人出現(xiàn)意識(shí)喪失、瞳孔擴(kuò)大、呼吸不規(guī)律、休克、心力循環(huán)衰竭和呼吸停止。
儲(chǔ)存與運(yùn)輸 乙醇儲(chǔ)存于陰涼通風(fēng)倉(cāng)間內(nèi),倉(cāng)溫不超過(guò)30℃,遠(yuǎn)離火種、熱源,防止陽(yáng)光直射。應(yīng)與氧化劑、遇水燃燒物品等分倉(cāng)間存放,切勿混儲(chǔ)混運(yùn)。桶儲(chǔ)時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查是否有泄漏,如發(fā)現(xiàn)泄漏,應(yīng)及時(shí)換桶。