Etanolis (etilo alkoholis) – cheminė formulė, savybės ir panaudojimas

Etanolis (C2H5OH) – išsamus vadovas apie cheminę formulę, fizines ir chemines savybes, saugų naudojimą ir pramoninį bei medicininį panaudojimą.

Etanolis, dar žinomas kaip etilo alkoholis, etilo alkoholis, grūdų alkoholis arba tiesiog alkoholis, yra degus, bespalvis cheminis junginys. Jo cheminė formulė yra C₂ H₅ OH, taip pat rašoma kaip C₂ H ₆O. Tai aktyvioji alkoholinių gėrimų, kurie geriami daugelyje pasaulio kultūrų, dalis. Jis taip pat naudojamas kaip tirpiklis, nes gali ištirpinti daugelį kitų cheminių medžiagų ir nėra labai toksiškas. Didžiąją dalį žmonių naudojamo etanolio gamina mielės.

Trumpi pagrindiniai duomenys

• Cheminė formulė: C₂H₅OH
• Molekulinė masė: 46,07 g·mol^-1
• Fizikinės būklės: bespalvis skystis, būdingas šiek tiek salstelėjęs kvapas
• Virimo temperatūra: ~78,4 °C
• Priklausomumas nuo temperatūros: tirpsta vandenyje bet kuriais santykiais (visiškai mišusis)
• Tankis: ~0,789 g·cm^-3 (20 °C)
• Degumas: labai degus; užsidegimo (flash) taškas apie 13 °C
• Energinė vertė: ~7 kcal/g (≈29–30 kJ/g)

Cheminės savybės ir ruošiniai

Etanolis yra primityvus alkoholio tipas (n-grupės alkoholis) ir gali dalyvauti daugelyje tipinių alkoholio reakcijų. Pagrindinės reakcijos:

• Kombustija: C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O (energijos išsiskyrimas, todėl naudojamas kaip kuro komponentas).
• Oksidacija: etanolis oksiduojasi iki acetaldehido, o vėliau iki acto rūgšties (acetaldehidas yra toksinis ir prisideda prie pagirių simptomų).
• Dehidratacija: esant stiprioms rūgštims etanolis gali prarasti vandenį ir virsti etenu (olefinu).
• Esterifikacija: reaguodamas su riebalinėmis rūgštimis sudaro etilo esterus (pvz., etilo acetatas), plačiai naudojamus kaip tirpiklius ir kvapiklius.

Gamyba

Etanolis gaminamas dviem pagrindiniais būdais:

• Biorafinerijos / fermentacija: tradicinis ir plačiausiai paplitęs būdas alkoholiniams gėrimams bei kai kuriems biokuro tipams. Cukrų arba krakmolo turinčios žaliavos (grūdai, cukranendrės, bulvės, vaisiai) yra paverčiamos į gliukozę, kurią mielės metabolizuoja iki etanolio ir CO₂. Po fermentacijos etanolis dažnai distiliuojamas, kad būtų pasiektas reikiamas koncentracijos lygis.
• Cheminė sintezė: pramoniniu mastu etanolis gali būti gaminamas hidratuojant etileną (C₂H₄) rūgštinio katalizatoriaus sąlygomis arba kitomis katalizinėmis procedūromis. Tokiu būdu gaminamas ir anhidriniam (techniniam) naudojimui skirtas etanolis.

Anhidriniu pavidalu (99 % ir daugiau) etanolis naudojamas pramonėje ir kaip kuras; gėrimams skirtas etanolis paprastai turi apie 40 % tūrio (priklausomai nuo gėrimo tipo).

Panaudojimas

Etanolis turi daug paskirčių:

• Alkoholinių gėrimų sudedamoji dalis: vynai, alūs, degtinės, likeriai ir kt.
• Tirpiklis: naudojamas farmacijos, dažų, lakų, kosmetikos pramonėje – tirpina daugelį organinių junginių.
• Antiseptikai ir dezinfektantai: etanolis yra veiksmingas prieš daugelį bakterijų ir virusų; rankų dezinfektantams rekomenduojama koncentracija dažnai yra 60–80 % tūrio (Pasaulio sveikatos organizacija siūlo formulę su 80 % v/v etanolio).
• Biokuras: etanolis naudojamas mišiniuose su benzinu (pvz., E10, E85) arba kaip degalas transportui ir šilumos gamybai.
• Cheminė žaliava: naudojamas etilo esterų, tirpiklių, acetaldehido, etileno gamybai ir kitose sintezėse.
• Buityje: valymui, džiovinimui, taip pat dažnai kaip laboratorinis reagentas.

Saugumas ir poveikis sveikatai

Etanolis veikia centrinę nervų sistemą: mažesnės dozės sukelia euforiją, nuotaikos pakitimus ir koordinacijos sutrikimus; didesnės – mieguistumą, kvėpavimo slopinimą ir gali sukelti koma ar mirtį. Ilgalaikis ir gausus naudojimas lemia priklausomybę, kepenų pažeidimus (steatozė, hepatitas, cirozė), širdies ir kraujagyslių bei psichikos sutrikimus.

Medžiagų apykaitoje etanolis oksiduojamas alkoholdehidrogenazės sistema iki acetaldehido (toksinis tarpinis produktas), o vėliau iki acetato. Dėl acetaldehido susidarymo atsiranda nemalonių pagirių simptomų.

Dėmesio praktiniams saugumo aspektams:

• Etanolis yra degus – laikyti toli nuo atviros ugnies ir šilumos šaltinių.
• Vandens garuose maišantis su oru susidaro sprogi atmosfera (ribos priklauso nuo sąlygų, bet garų koncentracija ore gali būti pavojinga).
• Denatūruotas alkoholis (t.y. pridedant metanolio ar kitų priedų) daro jį netinkamu vartojimui ir toksinį; reikia aiškiai pažymėti ir saugoti nuo netyčinio nurijimo.
• Rankų dezinfektantų koncentracija turėtų atitikti rekomendacijas; per didelė koncentracija nėra privaloma – pvz., 70–80 % v/v etanolis yra efektyvus mikroorganizmų naikinimui.

Aplinkos ir tiekimo aspektai

Biotechnologinė etanolio gamyba (iš javų ar cukranendrių) turi ekologinių pasekmių: žemės naudojimas, vandens sąnaudos, trąšų ir pesticidų naudojimas gali turėti įtakos biodiverstetui ir dirvos kokybei. Kita vertus, etanolis kaip dalis atsinaujinančio kuro mišinių gali mažinti iškastinio kuro naudojimą ir tam tikrą oro taršą.

Papildomi praktiški pastebėjimai

• Denatūravimas: pramoninis etanolis dažnai denatūruojamas, kad nebūtų vartojamas kaip gėrimas; tai sumažina mokesčius ir riboja piktnaudžiavimą.
• Anhidrinas: anhidrinis etanolis (be vandens) naudojamas laboratorijose, farmacijoje ir kaip kuras; jį dažnai suskelia džiovinimo priemonės arba specialios apsaugos procedūros.
• Teisinės nuostatos: alkoholinių gėrimų gamyba, pardavimas ir vartojimas reguliuojami įstatymais ir mokesčiais – jie skiriasi pagal šalis.

Etanolis yra vienas universaliausių ir plačiausiai naudojamų organinių tirpiklių bei kuro komponentų pasaulyje. Jo savybės (mišrumas su vandeniu, didelis tirpumas daugeliui organinių medžiagų, degumas ir biologinė gamyba) daro jį svarbiu tiek pramonėje, tiek kasdieniame gyvenime, tačiau reikia atsižvelgti į galimą poveikį sveikatai ir aplinkai.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra etanolis?

K: Kokia yra etanolio cheminė formulė?

K: Kokia yra aktyvioji alkoholinių gėrimų dalis?

K: Kodėl etanolis naudojamas kaip tirpiklis?

K: Kas gamina didžiąją dalį etanolio, kurį naudoja žmonės?

K: Kaip dar vadinasi etanolis?

K: Ar etanolis yra toksiškas?

Paieška pagal raidę