乙醇

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January 26, 2022

乙醇或乙醇,酒精,烈酒,烈酒,烈酒,是醇类有机化合物的通俗名称。它呈无色液体,气味宜人。它的名字来自阿拉伯语 al-kuhl,意思是用来给眼睑上色的粉末。它通常由淀粉和糖原料在酵母的帮助下发酵制成。乙醇是酒精饮料中的主要酒精,由酵母发酵糖分产生。它是一种神经毒性精神活性物质,也是最古老的消遣性药物之一。过量食用会导致酒精中毒。它用作溶剂和萃取剂,用于消毒、罐装和酒精饮料的生产。用作整个化学品的起始材料。醇的通式为RO H,即羟基OH,绑定到烷烃,即。烃链。通过醇氧化获得的羧酸具有相似的结构。羟基(官能团)由一个氢原子和一个氧原子组成,因此它是一价的。因此,该基团所连接的链必须是单价的。因此,例如乙醇的概括结构式为 CH3-CH2-OH。

酒精的命名

醇的命名是在烷烃的名称后加上后缀-ol。因此,例如 具有三个碳原子的醇是丙醇,因为在丙烷烷烃的名称中添加了醇的醇。选择与羟基相连的碳原子的最长链作为基本结构。羟基的位置由扩展名 - ol 前面的数字表示。紧接在后缀 - ol 之前的多个前缀用于表示羟基的数量。

化学结构

乙醇(分子式:C2H5OH)属于正链烷醇。它衍生自乙烷烷烃 (C2H6),其中一个氢原子被羟基官能团 (OH) 取代。因此,根据 IUPAC 命名法,将后缀 -ol 添加到名称乙烷中。乙醇这个名称专门用于这种化合物,而酒精可以指醇的整个化合物组,其中包括甲醇、丙醇、丁醇等。

物理和化学特性

用于医药和饮料的最著名的酒精是乙醇。这就是为什么它是最常见的工业酒精。生产乙醇的化学反应是酒精发酵或发酵。这是在酵母真菌(充当催化剂的酶)的帮助下将糖转化为乙醇和二氧化碳的自然过程。乙醇是一种易挥发、易燃的透明液体,具有特殊的刺激性气味。沸点78℃。存在的羟基参与氢键的形成,与类似分子量的非极性化合物相比,乙醇的挥发性较低。它是一种良好的溶剂,可与水以各种比例混合,可溶解大量极性和非极性化合物。当混合乙醇和水时,体积会收缩(1 升乙醇和 1 升水产生 1.92 升混合物)。乙醇的密度取决于温度,范围从 0°C 时的 0.80 g/cm³ 到 60°C 时的 0.75 g/cm³。 100% 乙醇的折射率为 nD201,3613。乙醇的化学性质与其他醇类相同。

乙醇生产

酒精发酵是最古老的获取酒精的方式。在酵母菌的催化作用下,碳水化合物转化为乙醇的过程​​。它是通过酵母菌、大麦(用于啤酒)、葡萄(葡萄酒)对糖以及大麦、玉米或大米(威士忌)的作用在饮料中获得的。当酒精的体积分数为 16% 时停止发酵,因为更浓的酒精会影响酶(真菌)的活性。酒精的体积分数较高的饮料是通过蒸馏获得的。葡萄酒和饮料的特殊味道来自低浓度的长链烃、醛、有机酸和酯。由于它会杀死酵母,因此无法通过发酵生产含有超过 15%(体积)乙醇的酒精溶液。用于制备酒精饮料的酒精是以淀粉或糖为原料,通过酵母发酵生产的。对富含糖分(糖蜜、乳清、甜菜、水果)、淀粉(土豆、玉米、大麦、黑麦、大米、燕麦和其他谷物)或纤维素(亚硫酸盐碱液)的原料进行工业发酵,生产用作燃料的乙醇.煮沸前制备溶液的原料以原料命名,淀粉渣(或甜渣)。原料先切碎(水果、谷物、马铃薯、甜菜),必要时加水混悬(淀粉原料)或稀释(糖蜜)。有时添加营养盐作为氮和磷的来源。淀粉渣通过加热、部分冷却和酶水解转化为淀粉胶。添加各种来源的淀粉分解酶(以前是绿色大麦麦芽,现在是通过微生物生长获得的商业酶制剂),将淀粉分解成可发酵的糖。冷却后,甜果渣被转移到发酵罐中,并接种酵母,将糖煮沸 36 至 72 小时。释放的热量由制冷剂散发到环境中,产生的二氧化碳通常被捕获和利用。煮沸的烟囱,除了乙醇,还含有酒精发酵的副产品。通过反复蒸馏,醇与挥发性较大的乙醛和乙缩醛以及挥发性较小的鸭油分离,即。高级醇的混合物,主要是丁醇和戊醇,从而得到精制醇。通过蒸馏从其中分离出醇 (marc) 的水悬浮液用作动物饲料或(从糖蜜中)用于获得肥料等。酒精和水的混合物分馏不能得到纯的无水乙醇,因为蒸馏产生质量分数为95.6%的醇和4.4%的水的恒沸混合物,其恒沸点(共沸混合物)在78.15℃,低于纯醇的沸点。因此,普通酒精实际上是约95%乙醇的混合物,其余大部分是水。酒精中的水会降低其溶解能力。要获得含水量不超过 1% 的纯乙醇(无水或无水酒精,酒精含量为 99% 或更高),必须在蒸馏过程中通过蒸馏除去水(例如,氧化钙是一种廉价的物质,可以最好地结合水) ) 或与它们一起以共沸组合物、一些酒精和所有水(例如苯)的形式蒸发。15℃恒沸点(共沸混合物),低于纯酒精的沸点。因此,普通酒精实际上是约95%乙醇的混合物,其余大部分是水。酒精中的水会降低其溶解能力。要获得含水量不超过 1% 的纯乙醇(无水或无水酒精,酒精含量为 99% 或更高),必须在蒸馏过程中通过蒸馏除去水(例如,氧化钙是一种廉价的物质,可以最好地结合水) ) 或与它们一起以共沸组合物、一些酒精和所有水(例如苯)的形式蒸发。15℃恒沸点(共沸混合物),低于纯酒精的沸点。因此,普通酒精实际上是约95%乙醇的混合物,其余大部分是水。酒精中的水会降低其溶解能力。要获得含水量不超过 1% 的纯乙醇(无水或无水酒精,酒精含量为 99% 或更高),必须在蒸馏过程中通过蒸馏除去水(例如,氧化钙是一种廉价的物质,可以最好地结合水) ) 或与它们一起以共沸组合物、一些酒精和所有水(例如苯)的形式蒸发。要获得含水量不超过 1% 的纯乙醇(无水或无水酒精,酒精含量为 99% 或更高),必须在蒸馏过程中通过蒸馏除去水(例如,氧化钙是一种廉价的物质,可以最好地结合水) ) 或与它们一起以共沸组合物、一些酒精和所有水(例如苯)的形式蒸发。要获得含水量不超过 1% 的纯乙醇(无水或无水酒精,酒精含量为 99% 或更高),必须在蒸馏过程中通过蒸馏除去水(例如,氧化钙是一种廉价的物质,可以最好地结合水) ) 或与它们一起以共沸组合物、一些酒精和所有水(例如苯)的形式蒸发。

工业生产乙醇

酒精通常是通过糖的酒精发酵获得的,获得的乙醇标记为农业或生物乙醇。获得生物乙醇的限制因素是产生它的微生物的抵抗力(酵母在 18% 的乙醇浓度下死亡),因此需要重新蒸馏才能获得烈性酒精饮料。乙醇也可以通过在硫酸作为催化剂的存在下由水和乙烯合成来生产。95.57%乙醇和4.43%水的混合物形成共沸混合物,因此在常压下无法通过蒸馏获得更高浓度的乙醇,但可以使用其他方法获得100%(绝对)乙醇。CH2CH2+H2O(带催化剂,压力200bar,温度300℃)→CH3-CH2-OH

葡萄酒和发酵

葡萄栽培是农业的一个分支,自古以来就存在,酿酒文化也延续了几个世纪。葡萄酒的生产过程如下:先将葡萄园采收的葡萄踩踏,榨出汁液,再将果壳与液体分离(果壳可用于酿造白兰地等)。液体 - “必须”(糖的百分比较高)留在桶中,在一定温度下在酵母真菌的作用下发酵(发生酒精发酵或发酵)。因此,糖转化为酒精,液体变成酒。注意:退出期持续数周前的过程。在此期间,葡萄不能喷洒农药,否则它们会进入酒中。

药理

乙醇会改变人类行为,是一种精神活性物质。乙醇从胃和小肠再吸收到肝脏。酒精吸收受其他食物和饮料摄入的影响(脂肪会降低吸收速度,而碳酸饮料会加速吸收)。摄入时,乙醇会通过溶解粘液层来损害胃粘膜,从而保护其免受盐酸的影响。当通过肝脏时,乙醇脱氢酶将乙醇氧化成乙醛。乙醛会引起各种令人不快的影响,但乙醛脱氢酶会立即将其转化为无害的乙酸。通常,乙醛转化为乙酸的速度比形成的要快得多,但在遗传性疾病(缺乏乙醛脱氢酶或超高效乙醇脱氢酶)或使用某些用于治疗酒精中毒的药物(双硫仑)的情况下,它会积累并表现出有害影响(表现为宿醉)。乙醇穿过血脑屏障并减少抑制作用。作用机制尚未完全阐明,但似乎乙醇没有特殊受体,而是神经元细胞膜的理化性质发生了变化。除了解除抑制外,乙醇还会减慢反射,降低嗅觉,并通过作用于视神经导致复视,影响运动和精细运动动作(包括言语)。乙醇通过肺部(用于测定血液酒精含量)、尿液、并且部分包含在克雷布斯循环中并转化为二氧化碳。

有酒精的饮品

乙醇是酒精饮料中的主要成分,其浓度为 3% 至 40%。在大多数国家,禁止向未成年人出售酒精饮料,世界主要宗教也禁止使用酒精饮料(伊斯兰教、印度教、大多数佛教学校、一些新教教堂、摩门教等)。禁令的主要原因是可能的滥用。已经表明,限制使用酒精饮料可以对健康产生积极影响(例如预防高血压)。酒精可以作为果糖酒精发酵的产物天然存在于成熟的水果中。不同产品中的酒精含量(体积分数):

在医学上的使用

浓度为 70% 的乙醇是一种高效的防腐剂。它通过使细胞膜变性而具有防腐作用,因此其 70% 比浓缩 (96%) 更有效。用于工作台面、器械和皮肤的消毒。虽然它也用于伤口消毒,但建议用过氧化氢对伤口进行消毒,它会破坏厌氧菌,包括破伤风杆菌。酒精敷料用于退烧。不建议在儿童中使用酒精敷料,因为儿童没有发育的皮肤,因此乙醇可以通过皮肤运输。乙醇用作甲醇中毒的解毒剂,因为它可以竞争性地阻止甲醇转化为甲醛并进一步转化为甲酸酸。

乙醇作为燃料

巴西 2000 万司机中的大多数使用含有 25% 乙醇的汽车燃料。乙醇的价格比汽油或柴油的价格低两倍多,而在巴西,这种燃料在全国各地都可以买到。巴西越来越多地被称为标准的沙特阿拉伯。越来越多的国家现在规定将生物燃料与标准化石燃料结合使用。像壳牌这样的大型石化公司正在对这项技术进行越来越多的投资。由于油价大幅上涨,对气候变化的担忧以及对原油、乙醇等生物燃料供应安全的担忧日益加剧,前景一片光明。未来将以木本植物而非玉米为基础的生物燃料需要大量投资,但投资会很快得到回报:农业将复苏,耕地将得到保护,水道将得到保护。含有乙醇的燃料分为几类: || 26.8 E5 含有 5% 的乙醇和 95% 的汽油。它的辛烷值为 RON95 辛烷值。它无需对汽油车进行任何修改即可使用。 E85 含有 85% 的乙醇、14% 的汽油和 1% 的催吐添加剂。它的辛烷值为 RON104 辛烷值。要用于汽车,与汽油相比,需要向发动机中添加 40% 以上的 E85。这是通过放置更大的注射器而不是原始注射器来实现的。燃料的工作范围为 -25oC 至 +78oC 外部温度。由于基础设施不发达,我们在加油站仍然没有它。缺点:E85的油耗比燃油高约30%。 E96 含有 96% 的乙醇和 4% 的水。它的辛烷值为 RON118 辛烷值。与汽油相比,要用于汽车,必须在发动机中添加 50% 以上的 E96。这是通过放置更大的注射器而不是原始注射器来实现的。燃料的工作温度范围为 +13oC 至 +78oC 外部温度,因此在冬季需要预热空气和燃料,实际上它仅用作夏季燃料。与汽油相比,它具有出色的冷却性能、更高的效率和更清洁的废气。欧盟的价格约为 5 欧元/升。缺点:燃料消耗高约40%,汽车的作用半径更短 乙醇质量E96可以通过多种方式获得: 水果、蔬菜和生物废物的蒸馏和发酵(低效且昂贵)。这个过程在人们中被称为传统的白兰地烘烤,即吐司。通过从甲烷气体中提取 CH4(全年使用的工业应用)。使用二硫化钼或类似催化剂合成二氧化碳和氢气。2CO2 + 6H2C2H5OH 此过程在高于 255oC 的温度下进行。

滥用酒精

过度使用酒精饮料会导致许多精神和身体障碍,并伴有身体依赖的出现。这些症状包含在酒精中毒一词中。肝脏最常遭受过量饮酒的后果(肝硬化、肝脏脂肪变性)。乙醇穿过胎盘屏障并进入胎儿血液,导致器官发生的许多障碍,包括脑小头畸形减少的出现。各州偶尔会尝试限制或完全禁止酒精饮料的销售。美国在经济大危机期间推出了禁令,而在俄罗斯,共产主义垮台后,酒精饮料的销售被禁止到下午 6 点。

历史

波斯医生、科学家、哲学家和作家阿布·巴克尔穆罕默德·伊本·扎卡里亚·拉齐首次通过蒸馏酒获得了纯乙醇。他称他为Al-Kuhl。他指出了酒精的杀菌和消毒特性,并将其用于医疗目的。在阿拉伯语中,الكحل al-kuhl 字面上用作化妆品(眼睛)和粉末(锑)的名称,并用作溶剂。后来,这个名字在阿拉伯征服期间经由西班牙传入欧洲。在西班牙语中,酒精 الكحول 一词最初是炼金术士使用的精细干燥粉末。

参考

文学

外部链接

视频周期表中的酒精(乙醇)(诺丁汉大学) 国际劳工组织乙醇安全信息 国家污染物清单 – 乙醇情况说明书 CDC – NIOSH 化学危害袖珍指南 – 乙醇 国家标准与技术研究所关于乙醇的化学数据 ChEBI – 生物相关的芝加哥期货交易所新闻和乙醇期货市场数据计算乙醇的蒸气压、液体密度、动态液体粘度、表面张力 乙醇历史 乙醇历史一瞥 ChemSub Online: 乙醇 工业乙醇生产工艺流程图使用乙烯和硫酸