Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы поговорим с вами об этаноле, некоторых его свойствах и применении.
Итак, этанол (этиловый спирт, винный спирт) — это органическое соединение, относящееся к классу одноатомных спиртов с химической формулой C₂H₅OH.
Физически этанол при нормальных условиях — это бесцветная, легкоподвижная, горючая и летучая прозрачная жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом. Температура плавления: -114.15 градусов Цельсия; температура кипения: 78.39 градусов Цельсия; плотность при 20 градусах Цельсия: 0.789 г/см³. Относится к веществам 3 класса опасности.
Этиловый спирт смешивается во всех соотношениях с водой, спиртами, диэтиловым эфиром, глицерином, хлороформом, ацетальдегидом, бензином и пр.; образует азеотропные смеси с водой, бензолом, гексаном, толуолом, этилацетатом и пр.
Структурная формула этанола представлена на рисунке ниже.
Этиловый спирт достаточно широко применяется в науке и технике. Например, он:
1. Используется в качестве растворителя в лакокрасочной и фармацевтической промышленности, в производстве радиоэлектроники, бытовой химии и пр.;
2. Служит сырьём в производстве диэтилового эфира, хлороформа, тетраэтилсвинца, ацетальдегида, уксусной кислоты, этилацетата и пр;.
3. Используется как компонент антифризов, как топливо для реактивных двигателей, в качестве компонента автомобильного топлива;
4. В медицине этиловый спирт применяется для дезинфекции, а так же для фиксирования и консервирования биологических препаратов;
5. Является одним из основных компонентов спиртных напитков.
По химическим свойствам этанол — это типичный представитель одноатомных спиртов. Рассмотрим некоторые химические свойства этанола на примерах.
1. При достаточном доступе воздуха (за счёт кислорода) этанол горит голубоватым слабо светящимся пламенем.
Для проведения опыта необходимо взять 5-7 мл 70-96% раствора этанола и налить в негорючую тару. После этого его необходимо аккуратно поджечь.
Вживую это выглядит вот так:
2. Этанол относится к первичным спиртам. Первичные спирты окисляются перманганатом калия (и другими сильными окислителями) в кислой среде до альдегидов (в случае этанола до уксусного альдегида). При избытке окислителя процесс не заканчивается на альдегидах, а продолжается до соответствующих карбоновых кислот.
Для поведения опыта необходимо несколько кристаллов перманганата калия растворить в 80-100 мл воды. После этого раствор необходимо подкислить 5-7 мл 30% раствора серной кислоты. Если теперь к полученному раствору прилить 2-3 мл этилового спирта, то хорошо видно, что раствор перманганата калия обесцвечивается. При этом будет наблюдаться отчётливый запах уксусного альдегида. При более высокой концентрации перманганата калия конечный цвет раствора будет иметь красно-розовый оттенок за счёт образования сульфата марганца.
Вживую это выглядит вот так:
3. Если же опыт проводить не в кислой, а в щелочной среде, то протекающие в растворе процессы будут несколько отличаться.
Для поведения опыта необходимо 5-7г гидроксида калия растворить в 100-120 мл воды. Далее к раствору необходимо добавить несколько кристаллов перманганата калия и тщательно перемешать. Если теперь к полученному раствору добавить несколько капель этилового спирта, то раствор окрасится в насыщенно-зелёный цвет.
Дело в том, что сильно щелочной среде при недостатке восстановителя (его роль играет этиловый спирт) в растворе образуется манганат калия, относительно устойчивый в подобных условиях. При дальнейшем добавлении 2-3 мл этилового спирта цвет раствора изменится на практически коричневый. Коричневое окрашивание обусловлено образованием оксида марганца(IV) в результате гидролиза манганата калия.
Вживую это выглядит вот так:
Данный опыт является одним из классических вариантов исполнения так называемого химического хамелеона.
4. Если в качестве окислителя использовать не перманганат калия, а дихромат калия, то опыт будет выглядеть следующим образом:
Для проведения опыта необходимо растворить 0.2-0.5г дихромата калия (либо дихромата натрия) в 80-100 мл. Далее полученный раствор необходимо подкислить 5-7 мл 30% раствора серной кислоты. Если теперь к раствору добавить 2-3 мл этилового спирта, то хорошо видно, что цвет раствора постепенно изменился сначала на зелёный, а затем появился синий оттенок. Изменение цвета раствора, обусловлено образованием сульфата хрома(III) фиолетово-зелёного цвета. При этом будет наблюдаться отчётливый запах уксусного альдегида.
Вживую это выглядит вот так:
Данный опыт также часто демонстрируется в качестве примера химического хамелеона.
5. Этиловый спирт (как первичный спирт) в присутствии катализатора (меди, оксида хрома(III) и пр.) при нагревании окисляется кислородом до альдегида — уксусного альдегида (ацетальдегида). Такой тип окисления называется каталитическим.
Для проведения опыта необходимо взять колбу ёмкостью 500-1000 мл и налить на её дно около 10-15 мл этанола. После этого колбу необходимо взболтать для ускорения заполнения объёма парами спирта. Далее необходимо свернутую в спираль медную проволоку, либо сложенную в несколько слоев медную фольгу нагреть докрасна и опустить в колбу. На поверхности меди начнётся процесс каталитического окисления этанола. Данный процесс экзотермический т.е. протекает с выделением тепла, которое поддерживает необходимую температуру катализатора.
При правильном подборе параметров (площади испарения спирта, соотношения площади поверхности фольги (проволоки) к её массе, скорости отвода продуктов реакции из зоны реакции) процесс каталитического окисления с видимым свечением меди может продолжаться достаточно долго — практически до полного израсходования топлива (спирта).
В независимости от того, подвергается каталитическому окислению этанол, метанол, ацетон, изопропиловый спирт (либо их смесь) и пр. внешне опыт будет выглядеть совершенно идентично. Отличаться будут только конечные продукты реакции. Поэтому в живую опыт будет выглядеть вот так:
Это, конечно, далеко не все химические свойства, присущие этанолу, но самые известные.
А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!
Список использованной литературы:
- Об этаноле. Часть 1
- Физико-химические основы катализа : учеб. пособие. – Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2004. – 400 с.
- Гейтс Б. Химия каталитических процессов / Б. Гейтс, Дж. Кетцир, Г. Шуйт. — М.: Мир, 1981. — 551 с.
- ГОСТ 5962-2013. Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия
- ГОСТ 32036-2013. Спирт этиловый из пищевого сырья. Правила приёмки и методы анализа
- Савчук, Сергей Александрович. Химия и токсикология этилового спирта и напитков, изготовленных на его основе: Хроматографический анализ спиртных напитков / С. А. Савчук, В. П. Нужный, В. В. Рожанец. — Стер. изд. — Москва: Либроком, 2013. — 181 с.
- Нужный, Владимир Павлович. Химия и токсикология этилового спирта и напитков, изготовленных на его основе: токсикология / В. П. Нужный, В. В. Рожанец, С. А. Савчук, . — Издание стереотипное. — Москва: Либроком, 2017. — 196 с.
- Антоневич И.П.Органическая химия. Спирты, фенолы. Простые эфиры. Альдегиды и кетоны : тексты лекций / И. П. Антоневич. – Минск:БГТУ, 2014. – 148 с.