Что такое этанол в лекарствах. Применение спиртов: все грани таинственного вещества

углеводов . Пиво употребляли еще в древнем Вавилоне , а изготовление вина известно с пятого тысячелетия до н. е. Возможно получение свободного этанола дистилляцией впервые было задокументировано арабскими алхимиками примерно в 10-м веке [ ].

В зависимости от содержания воды, способа получения и цели использования существует много различных етаноловмисних продуктов. Наибольшее широкого потребления получила смесь 95,6 мас. % Этанола и 4,4 мас. % Воды, такое содержание этилового спирта максимально возможный при обычной фракционной перегонки, потому что это соотношение образует азеотропную смесь с температурой кипения 78,15 C.

Кроме пищевых продуктов этиловый спирт в большом количестве потребляется как топливо , растворитель и как сырье в различных промышленных процессах. Для промышленных нужд этиловый спирт часто производят с нефтяной и газовой сырья каталитической гидратацией этилена .

1. Физические свойства и строение

Этиловый спирт - бесцветная жидкость со слабым "алкогольным" запахом. Плотность его 0,789 г / см 3. Температура кипения 78,3 С. С водой смешивается в любых пропорциях. Этиловый спирт является хорошим растворителем для многих органических, а также неорганических веществ.

Молекулярная формула этилового спирта C 2 H 6 O, или C 2 H 5-OH. Структурная формула:

2. Промышленные способы добывания

В промышленных масштабах этиловый спирт добывают тремя способами: спиртовым брожением сахаристых веществ, гидролизом целлюлозы и синтетическим способом.

2.1. Брожения сахаристых веществ

Способ брожения сахаристых веществ является старейшим. Исходным веществом для этого способа служат природные продукты, богатые крахмал : картофель , зерна пшеницы , ржи , кукурузы и т.д., а также целлюлоза .

Для превращения крахмала в сахаристые вещества его сначала подвергают гидролизу. С этой целью растертую картофель или муку заваривают горячей водой, чтобы ускорить набухание крахмала, а затем добавляют солод , т.е. растертые с водой проросшие зерна ячменя. В солоде содержится особый фермент (органическое вещество, которое играет роль катализатора), под воздействием которого происходит оцукровування (гидролиз) крахмала, т.е. превращение его в глюкозу . Этот процесс суммарно изображают следующим уравнением:

nC 6 Н 10 О 5 + nН 2 O = nC 6 Н 12 O 6

После окончания процесса гидролиза к смеси добавляют дрожжи, под влиянием которых глюкоза подвергается брожению, то есть превращается в спирт и диоксид углерода :

C 6 H 12 O 6 = 2C 2 H 5-OH + 2CO 2

По окончании брожения жидкость подвергают перегонке и получают спирт-сырец, содержащий около 90% этилового спирта и различные побочные продукты - пропиловый спирт C 3 H 7-OH, изобутиловый C 4 H 9-OH и изоамиловый C 5 H 11-OH (так называемые сивушные масла), которые предоставляют сырца неприятного запаха и делают его ядовитым.

Спирт-сырец ректификують (очищают) разгонки на специальных ректификационных колонках и получают спирт ректификат (очищенный), который содержит 96% этилового спирта и 4% воды. При таком соотношении спирт и вода образуют нераздельно кипящую смесь (азеотроп). Поэтому методом перегонки можно получить 100%-ного спирта. Безводный, или так называемый абсолютный, спирт получают лишь для специальных целей обработкой спирта безводным сульфатом меди CuSO 4, который поглощает остатки воды и превращается в медный купорос CuSO 4 5H 2 O, который затем отделяют. В настоящее время используют более современные методы. Самый простой - это осушка над активированными молекулярными ситами (3 или 4 Анстрем). Лучший - сначала обработка металлическим натрием (преимущественно с ним реагирует вода с образованием NaOH и водорода), затем ректификация. Окончательно сохраняют над молекулярными ситами.

2.2. Гидролиз целлюлозы

Картофель и зерно, на переработке которых базируется производство этилового спирта по предыдущим способом, - довольно ценные пищевые продукты. Поэтому их пытаются заменить непищевой сырьем. В связи с этим теперь уже нашел широкое применение способ получения спирта из целлюлозы, которая по своему химическому составу близка к крахмала.

Этот способ основан на способности целлюлозы (клетчатки) подвергаться гидролизу под действием кислот с образованием глюкозы, которую затем сбраживают на спирт при помощи дрожжей. С этой целью отходы дерева (опилки, стружку), нагревают в автоклавах с 0,3-0,5%-ной серной кислотой под давлением 7-10 атм. Целлюлоза при этом, подобно крахмалу, гидролизует:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O = nC 6 H 12 O 6

По окончании процесса кислоту нейтрализуют мелом :

H 2 SO 4 + CaCO 3 = CaSO 4 ↓ + CO 2

Малорастворимый сульфат кальция отфильтровывают, а раствор подвергают брожению, добавив дрожжи . Затем раствор направляют на ректификационные колонки для отгонки спирта.

Полученный таким способом этиловый спирт называют гидролизным. Его применяют только для технических целей, поскольку в нем содержится целый ряд вредных примесей, в частности метиловый спирт , ацетон и т.п..

С одной тонны древесины можно получить до 200 дм 3 спирта. Это означает, что 1 т древесины может заменить 1 т картофеля или 300 кг зерна.

2.3. Добыча синтетического спирта

Этот способ основан на способности этилена, при определенных условиях, в реакции гидратации, т.е. присоединение воды с образованием этилового спирта. Процесс проводят в специальном контактном аппарате под давлением более 50 атм и температуре 280-300 С в присутствии фосфорной кислоты в качестве катализатора.

3. Лабораторные методы получения этанола

Существует также еще достаточно много лабораторных методов получения этанола.

3.1. Гидролиз галогенпроизводных углеводородов

Этанол образуется при гидролизе галогенозамищеного этана . Поскольку реакция может проходить в обоих направлениях, ее проводят в присутствии щелочей или карбонатов для смещения равновесия вправо.

3.2. Гидратация этилена

Реакция проводится аналогично промышленном метода получения синтетического этанола.

3.3. Восстановление карбонильных соединений

Восстановление карбонильной группы в гидроксильной является довольно распространенным лабораторным методом получения

В 1985 году, с приходом к власти Горбачева, в СССР началась активная борьба с алкоголизмом путем ограничения продаж спиртных напитков. В результате люди стали варить самогон, употреблять различные спиртосодержащие жидкости, даже технического назначения, пили неразбавленный медицинский спирт… Во многих случаях это приводило к катастрофическим последствиям для здоровья и даже жизни.

Иногда приходится слышать, что опасно употреблять, например, метиловый спирт (метанол). А вот этиловый спирт (этанол) относительно безопасен…

Несколько лет назад вышла в свет книга «Химия и токсикология этилового спирта», написанная группой исследователей во главе с известным российским токсикологом, профессором В.П. Нужным. В ней говорится, что современная «русская водка», представляющая собой смесь ректификата с водой, крайне токсична. К тому же, чем выше степень очистки спирта, тем быстрее напиток вызывает привыкание.

Ректификат, в отличие от дистиллята, не выводится из организма. Прежде всего, быстро всасываясь в кровь и проникая во все органы, этиловый спирт вызывает нарушения в центральной нервной системе. Если мы превышаем норму, то возникают сбои в эмоциональной сфере, восприятии окружающего мира, проблемы со слухом, зрением и ориентацией в пространстве. Сначала человек становится разговорчивым и общительным, потом может стать агрессивным. Это все мы хорошо знаем.

Если употреблять этиловый спирт сверх нормы, то могут появиться признаки отравления – рвота, спутанность сознания, обморок, посинение кожи и гипотермия. Могут нарушиться дыхательные функции, упасть уровень глюкозы в крови, может наступить поражение печени и обезвоживание… Но это еще не самое страшное. Отравление этиловым спиртом может вызвать судороги, которые приведут к гибели нейронов головного мозга и слабоумию. В результате алкогольной интоксикации может наступить и летальный исход – это не такая уж редкость…

Длительное употребление этанола приводит к циррозу печени, развитию сердечно-сосудис тых недугов и заболеваний желудочно-кишечн ого тракта. Также доказано, что основной метаболит этанола – ацетальдегид – обладает канцерогенными свойствами и вызывает мутации ДНК.

Кстати, для справки – если вы выпьете «за один раз» 400 граммов неразбавленного этилового спирта, то в 30-50% случаев наступит смерть.

Этанол более известен нашим согражданам, как спирт. Еще древние славянские предки владели информацией, как путем брожения, используя различные ягоды и злаки, сотворить веселящий напиток. В знаменитой бражке (так в старину назывались спиртосодержащую жидкость) этаноловая концентрация не превышала 10-15%. Более чистый в процентном соотношении спирт был получен позже, когда люди освоили процессы дистилляции.

А что такое этанол в лекарствах, зачем в медицинские препараты добавляют спиртовое вещество? В каких случаях это вредное соединение, разрушающее организм, становится полезным? Пора получить ответы на вопросы и совершить увлекательное путешествие в «спиртной» мир.

Об этиловом спирте люди знали много тысяч лет назад

Говоря, что этанол – это спирт, не вполне грамотно. На самом деле этанол является одноатомным спиртом (так грамотно звучит его обозначение). Это летучая, горючая жидкость, без цвета, но со специфическим ароматом и вкусом. Первые упоминания об этаноле были получены в ходе археологических раскопок в Китае. О спиртовых напитках рассказывалось в рисунках древнейшей керамики, датируемой возрастом в 9 000 лет .

Люди использовали этанол еще во времена неолита. Уже тогда доисторические племена гнали бражку, а жители вовсю пили алкоголь.

Но самый первый случай, когда спирт удалось получить техническим путем, был зарегистрирован лишь в XII веке. Отличились промышленники из итальянского города Солерно. Правда, это был не чистый этаноловый спирт, а спиртово-водная смесь. Впервые спиртовое вещество в чистом виде смог создать в конце XVII века российский аптекарь (немец по происхождению) Иоганн Ловиц.

Этанол получил широкое применение в разных областях промышленности

Изучением этилового вещества занимались множеств ученых, ведущих химиков и фармацевтов. Были тщательно и подробно изучены все свойства спиртового соединения. Чтобы лучше понять про этанол, что это такое, следует изучить, где подобное вещество оказалось полезным и незаменимым.

Топливное производство

Спиртовая жидкость активно используется при работе реактивных двигателей. Известен исторический факт, свидетельствующий о том, что немецкие конструкторы во время 1 Мировой войны использовали 70%-ый раствор водного этилспирта в качестве топлива для своей знаменитой баллистической ракеты «Фау-2».

Использование этанола в топливной промышленности

Современный мир дал большее распространению этиловому спирту в роли топливных добавок. Его применяют в:

лабораторных спиртовках;
двигателях внутреннего сгорания;
различных нагревательных приборах;
туристических/военных грелках (используется способность этанола окисляться);
смеси с нефтяным жидким топливом (этаноловый спирт подходит в этой роли из-за своей хорошей гигроскопичности).

Химическая промышленность

Этиловый спирт благополучно отыскал себя и в химии. Химическая формула этанола С2Н5ОН. Это соединение – отличное сырье для создания таких незаменимо важных веществ, как:

этилен;
этилацетат;
хлороформ;
ацетальдегид;
тетраэтилсвинец;
уксусная кислота.

Спиртовое соединение включается в состав разнообразных растворителей для лаков и красок. Это главный компонент антифризов, эффективных стеклоомывателей. Широко используется этанол и в химии для бытового назначения. На его основе создаются практически все моюще-чистящие препараты. Часто можно увидеть этанол в составе препаратов, предназначенных для ухода за стеклом и сантехникой .

Применение этилового спирта в химической промышленности

Пищевое производство

Пожалуй, самое известное использование этиловой жидкости – это производство всевозможных алкогольных напитков. Джин, коньяк, виски, ром, водка и даже пиво – в их состав входит этанол. В минимальных количествах его можно увидеть даже в кефире, квасе и кумысе.

Этанол получил широкое применение в пищевой промышленности (виноделии, хлебопекарном производстве и пр.)

Хорошую способность этанола растворяться используют при изготовлении всевозможных ароматизаторов. Также спиртовой раствор применяется при производстве консервантов для хлебобулочной промышленности.

Этанол официально зарегистрирован в пищевом производстве, как пищевая добавка под кодом Е1510. Его энергетическая ценность составляет 7,10 ккал/гр.

Трудно отыскать современную промышленную отрасль, где бы ни использовали спиртовое соединение. И сложно предоставить полный перечень веществ, где используется этиловый спирт. Их слишком много. Но наиболее хорошо оценили полезные качества спиртового вещества в фармацевтической промышленности.

Этанол и фармацевтика

Прежде всего, этиловый спирт заявил о себе отличным и мощным антисептиком. Он губителен для всех без исключения групп патогенных микроорганизмов. Этанол безжалостно разрушает клеточные оболочки бактерий и грибков. Благодаря мощнейшим обеззараживающим качествам, спирт используется для санации операционных инструментов, столов, аксессуаров и рук хирургов.

Самое большое распространение этиловый спирт получил в медицине и фармацевтике

Спиртовая добавка нашла себя и в косметологическо-медицинской промышленности. Ее включают в состав эффективных очищающих лосьонов, используемых в борьбе с кожными проблемами (угри, воспаления, акне). И это далеко не единственная возможность медицинского использования этилового соединения. В чем содержится этанол еще?

Растворитель . Спиртовая жидкость широко используется для приготовления различных экстрактов и настоек из целительного растительного сырья. В этом случае используется одно из удивительных спиртовых свойств – способность «вытягивать» из фитосырья необходимые полезные элементы, накапливая их.

Минимальная концентрация этилового спирта, используемого для приготовления спиртовых настоек, не превышает 15-18%.

На основе спирта делаются и многочисленные «бабушкины» настойки в домашних условиях. Хоть они и относятся к алкогольным напиткам, но при грамотном использовании приносят пользу.

Как действует этиловый спирт в организме

Консервант . Этиловый спирт успешно применяется при изготовлении эффективных растираний. При лихорадочном стоянии этанол несет человеку охлаждающий целительный эффект. Но частенько спиртовая жидкость применяется в изготовлении согревающих компрессов. В этом плане этанол совершенно безвредный и не наносит кожному покрову поражения (ожоги, покраснения) .

Противоядие . Как ни парадоксально, но этиловый спирт успешно применяется для детоксикации человека в результате отравления его токсичными спиртами. Такое действие обуславливается наличием в этиловом веществе конкурентного окисления. То есть, при его приеме после отравления этиленгликолем либо метанолом наблюдается уменьшение токсинов, отравляющих организм. Помимо этого, этиловый спирт нашел свое медицинское применение в следующих случаях:

В качестве пеногасителя при искусственной вентиляции легочных органов (когда пациенту подается кислород).
При общей анестезии. Спирт включается в состав анестезирующей смеси (если наблюдается недостаток необходимых препаратов).

Изучая полезность спирта, можно сказать, рассматривая медицинский этанол, что это такое вещество, которое способно приобретать черты «хамелеона». То есть, как быть смертельно опасным, так и полезным. Все зависит от того, где именно и в каком качестве применять спиртовую жидкость.

Чаще всего этиловый спирт используется в качестве антисептика

В небольшой концентрации и количестве спирт оказывает положительное влияние на человеческий организм. Его успешно используют для:

расширения сосудов;
улучшения работы ЖКТ;
восстановления кровообращения;
профилактики сердечно-сосудистых патологий.

Чем опасен этанол

Спирт способен вызывать стойкую физическую и психическую зависимость человека. Наличие этого фактора свидетельствует о развитии алкоголизма, как отдельного смертельно опасного заболевания. Неумеренно употребление спиртосодержащих напитков приводит к сильнейшей интоксикации организма, в тяжелых случаях итогом становится смерть человека.

При неумеренном потреблении этанол становится смертельно опасным веществом

От неумеренного потребления этилового спирта происходит нарушение работы всех внутренних органов:

слабее память;
гибнут клеточки головного мозга;
возникают проблемы в работе ЖКТ;
развиваются болезни печени, почек;
страдает сердечнососудистая система;
происходит полная деградация личности;
отмечаются необратимые изменения в ЦНС человека.

Какие заболевания провоцирует этанол

Сам по себе спирт не считается канцерогенным веществом. Опасен ацетальдегид (главный метаболит этанола). Качества этого соединения исследовались в научных лабораториях. Итогом стали любопытные выводы. Ацетальдегид – не просто токсичный канцероген. Он оказался мутагенным соединением, способным разрушать ДНК-цепочку и вызывать активный рост раковых клеток. Длительно применение спирта внутрь гарантируют развитие у человека и следующих заболеваний (помимо онкологии):

цирроз печени;
язвы и гастриты;
патологии сердечно-сосудистой системы;
разрушение желудка, кишечника и пищевода.

Длительное употребление этилового спирта провоцирует оксидативное разрушение мозговых нейронов. Алкоголизм в последней стадии уже не поддается лечению из-за массовой гибели нейронов и оканчивается летальным исходом. Так что, стоит лучше ограничиться использованием спирта в медицинских целях для улучшения и продолжения, а не уменьшения своей жизни. Доброго здоровья!

Спирт известен очень давно (со времен правления Петра I), и до сих пор отношение к нему спорное.

Напитки, приготовленные на его основе, не очень благоприятно действуют на организм, но при этом присутствуют на столе каждого праздничного застолья.

Страшные истории, как от отравления этиловым спиртом заболевали люди, теряли слух, зрение и даже погибали, не вымысел, они реально происходили и могут произойти в наше время.

Чтобы избежать негативных последствий и обезопасить свой организм от интоксикации, необходимо разобраться в природе происхождения вещества этанола, его основных составляющих.

Этанол и метанол

Последствия употребления спирта и его влияние на здоровье человека зависит от вида и количества выпитого.

Кроме этилового спирта, существует метиловый и изопропиловый – мощные яды, поражающие нервную систему, легкие и многие другие жизненно важные человеческие органы. При отравлении этими веществами важно оперативно оказать первую медицинскую помощь, иначе летальный исход наступает неизбежно.

Кроме того, метанол и этанол идентичны по физическим свойствам (вкусу, цвету и запаху). Отличить их друг от друга в домашних условиях достаточно сложно.

Обратите внимание: проверить этиловый или технический спирт перед Вами можно при помощи поджигания. Этил горит синим пламенем, метил – зеленым.

В принципе, метанол не должен свободно продаваться в магазинах, он используется только для промышленных нужд, но бывают разные случаи. Спирт для пищевых целей можно найти в аптеках или на винных заводах.

Не покупайте сомнительную жидкость. Поинтересуйтесь у продавца где она приобреталась. Пить спирт неизвестного происхождения очень опасно.

Применение в медицине

Бытует мнение, что медицинский спирт обязательно должен быть 95-96 процентной крепости, но это не так.

Чаще всего он 70-ти градусов и предназначен для наружного применения и дезинфекции. В медицине применяется абсолютный спирт и растворы: 95%, 90%, 70%, 40%.

Этиловый спирт может назначаться в небольших дозах для приема внутрь больным, которые истощены. К тому же он оказывает стимулирующее воздействие на дыхание и кровообращение и входит в состав многих современных лекарственных препаратов. На основе этанола изготавливают и различные лечебные настойки.

Другие виды

Спирт «Альфа» и спирт класса люкс используется для изготовления напитков класса люкс и цена на него достаточно высока. Они являются самым высококачественным продуктом среди спиртов.

Более низким по качеству и цене является спирт «Базис» и «Экстра». На их основе также изготавливается водочная продукция, но по цене они ниже чем предыдущие два вида.

Примите к сведению: приведенные ниже разновидности спиртов не предназначены для употребления внутрь и если их выпить, то гарантированно будет отравление, вплоть до летального исхода.

Муравьиная настойка используется в фармакологии, как антисептик. Теоретически его можно пить, но в первую очередь он используется в медицинских целях и не имеет такой степени очистки как спирты для производства водки.

Технические спирты не предназначены для употребления, в своем составе они имеет опасные компоненты, которые приводят к отравлению. Используется только на предприятиях.

Гидролизный спирт в отличии от других спиртов, изготавливается из опилок и отходов деревообрабатывающего производства. Его можно применять только для технических нужд. При применении внутрь вызывает сильное отравление. На вкус его можно узнать по характерному соленому привкусу или химической горечи.

Цетиловый спирт используется только в косметологии. Он обладает высоким показателем жирности. Хоть он и является самым щадящим для организма человека, но выпить его не получится даже при большом желании.

Салициловый спирт изготавливают из салициловой кислоты и этилового спирта. В первую очередь его применяют в медицинских целях для обработки кожных покровов при различных заболеваниях. Также его применяют в косметологии, например, салициловый спирт входит в химический пилинг. При приеме внутрь может вызвать отравление.

Авиационный спирт, как понятно из названия, применяется в эксплуатации самолетов. Пить его нельзя, из-за высокого содержания металлов, очень быстро наступает смерть от отравления.

Крепость

Спирт обладает самой высокой крепостью – до 96 процентов. Но, спиртные напитки крепостью свыше 50 процентов нельзя пить в чистом виде.

Во-первых, это разрушает нейроны мозга, во-вторых, очень сильно бьет по печени. Также если пить крепкий спирт неразбавленным можно получить ожог гортани и пищевода.

Спиртовые настойки, продающиеся в аптеках, изготавливаются на основе 95-ти процентного спирта, но они не предназначены для употребления стаканами. Хотя некоторые используют их как дешевый заменитель алкоголя.

Как безопасно пить

Сам по себе этиловый спирт не несет такой непоправимый вред организму, как метиловый. На его основе изготавливают почти все алкогольные напитки, а также используют в медицинский целях. Но все-таки, употребление этанола в чистом виде может иметь неприятные последствия.

Самый безопасный способ – это разводить спирт водой. Это понизит крепость и его употребление не будет иметь последствий, кроме похмелья и обычных побочных эффектов, которые появляются, например, после водки.

Важно знать: разводить спирт можно соком, компотом или газировкой.

Также на его основе можно сделать домашние настойки и наливки. Пить его в чистом виде крайне не рекомендуется.

Можно ли нанести вред здоровью

Как уже говорилось, этаноловый спирт считается пищевым и используется для изготовления медицинских препаратов или алкоголя. Вред он может нанести также, как и обычное спиртное. Если его выпить большое количество, пить неразбавленным.

Дело в том, что чем больше крепость напитка, тем сильнее нагрузка на печень, поэтому если пить неразбавленный этанол опьянение будет быстрое, а на утро появится жесткое похмелье и прочие эффекты алкогольного отравления. Также можно обжечь гортань и пищевод.

Организм каждого человека индивидуально реагирует на алкоголь, поэтому соблюдайте меру. Этиловый спирт не желательно пить в больших дозах, на голодный желудок. Старайтесь выпивать медленно и небольшими глотками.

От приема этилового спирта кроме печени весьма сильно страдает нервная система: изменяется восприятие окружающей действительности, речь становиться несвязанной, зрение и слух ухудшаются.

Отравление

Доза этилового спирта, которая приводит к летальному исходу – 6-8 мл на килограмм массы тела.

Смертельная концентрация этилового спирта 4-5 г/л и более. Поэтому чем больше масса тела, тем больше шанс выжить при принятии большой дозы.

Признаки отравления этиловым спиртом:

затрудненное дыхание;
тошнота;
посинение кожных покровов;
понижение температуры тела;
судороги;
обезвоживание;
расслабление мышц;
потеря или спутанность сознания.

Возьмите на заметку: частое принятие алкоголя в больших дозах вызывает привыкание и алкоголизм.

Если злоупотреблять этиловым спиртом (как, впрочем, и любым другим алкогольным напитком), может наступить летальный исход.

Как выбрать

Если употребление этилового спирта в умеренном количестве и в разбавленном виде не сильно вредно для здоровья, то употребление метилового или изопропиловый почти всегда приводит к смерти.

И хоть они запрещены для свободной продажи и изготовления пищевых продуктов, нередко в контрафактный алкоголь делается именно на его основе.

Поэтому не покупайте алкогольные напитки в сомнительных местах, особенно с рук. Лучше купить подороже, но в нормальном, специализированном винном магазине или на крайний случай, в аптеке.

Если же все-таки решились на покупку, то перед употреблением проверьте, этиловый ли спирт перед вами – подожгите его и проследите за цветом гоня.

О последствиях употребления этилового спирта смотрите следующее видео:

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C 2 H 6 O

Химический состав Этанола

Молекулярная масса: 46,069

Этанол (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) - CH 3 OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. Этанол - это первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов.
одноатомный спирт с формулой C 2 H 5 OH (эмпирическая формула C 2 H 6 O), другой вариант: CH 3 -CH 2 -OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость.
Действующий компонент алкогольных напитков, являющийся депрессантом - психоактивным веществом, угнетающим центральную нервную систему человека.
Этиловый спирт также используется как топливо, в качестве растворителя, как наполнитель в спиртовых термометрах и как дезинфицирующее средство (или как компонент его).

Получение

Существует 2 основных способа получения этанола - микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена):

Брожение

Известный с давних времён способ получения этанола - спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, источником получения топливного спирта является вырабатываемый из тростника сахар-сырец и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением: C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 .
Раствор, получаемый в результате брожения, содержит не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи нежизнеспособны. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путём дистилляции.
Для получения этанола этим способом наиболее часто используют различные штаммы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, в качестве питательной среды предварительно обработанные древесные опилки и/или раствор, полученный из них.
Промышленное производство спирта из биологического сырья
Современная промышленная технология получения этилового спирта из пищевого сырья включает следующие стадии:

Подготовка и измельчение крахмалистого сырья - зерна (прежде всего - ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы, яблок и т. п.
Ферментация. На этой стадии происходит ферментативное расщепление крахмала до сбраживаемых сахаров. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём - глюкамилаза, амилосубтилин.
Брожение. Благодаря сбраживанию дрожжами сахаров происходит накопление в браге спирта.
Брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются углекислый газ, барда, эфиро-альдегидная фракция, сивушный спирт и сивушные масла.
Спирт, поступающий из брагоректификационной установки (БРУ), не является безводным, содержание этанола в нём до 95,6 %. В зависимости от содержания в нём посторонних примесей, его разделяют на следующие категории:

Альфа
Экстра
базис
высшей очистки
1 сорт

Производительность современного спиртового завода около 30 000-100 000 литров спирта в сутки.

Гидролизное производство

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

Гидратация этилена

В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена . Гидратацию можно вести по двум схемам:

прямая гидратация при температуре 300 °C, давлении 7 МПа, в качестве катализатора применяют ортофосфорную кислоту, нанесённую на силикагель, активированный уголь или асбест: CH 2 =CH 2 + H 2 O → C 2 H 5 OH.
гидратация через стадию промежуточного эфира серной кислоты , с последующим его гидролизом (при температуре 80-90 °С и давлении 3,5 МПа): CH 2 =CH 2 + H 2 SO 4 → CH 3 -CH 2 -OSO 2 OH (этилсерная кислота).
CH 3 -CH 2 -OSO 2 OH + H 2 O → C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 .

Очистка этанола

Этанол, полученный путём гидратации этилена или брожением, представляет собой водно-спиртовую смесь, содержащую примеси. Для его промышленного, пищевого и фармакопейного применения необходима очистка. Фракционная перегонка позволяет получить этанол с концентрацией около 95,6 % (мас.); эта неразделимая перегонкой азеотропная смесь содержит 4,4 % воды (мас.) и имеет температуру кипения 78,15 °C. Перегонка освобождает этанол как от легколетучих, так и от тяжёлых фракций органических веществ (кубовый остаток).

Абсолютный спирт

Абсолютный спирт - этиловый спирт, практически не содержащий воды . Он кипит при температуре 78,39 °C, в то время как спирт-ректификат, содержащий не менее 4,43 % воды, кипит при 78,15 °C. Получают перегонкой водного спирта, содержащего бензол, и другими способами, например, спирт обрабатывают веществами, реагирующими с водой или поглощающими воду , такими, как негашёная известь CaO или прокалённый медный купорос CuSO 4 .

Свойства

Физические свойства

Внешний вид: в обычных условиях представляет собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом. Этиловый спирт легче воды . Является хорошим растворителем других органических веществ. Следует избегать популярной ошибки: часто смешивают свойства 95,57 % спирта и абсолютизированного. Их свойства почти одинаковы, но величины начинают различаться, начиная с 3-4-й значащей цифры. Смесь 95,57 % этанола + 4,43 % воды является азеотропной, т. е. не разделяется при перегонке.

Химические свойства

Типичный представитель одноатомных спиртов. Горюч. Легко воспламеняется. При достаточном доступе воздуха горит (за счёт его кислорода) светлым голубоватым пламенем, образуя терминальные продукты окисления - диоксид углерода и воду :
C 2 H 5 OH + 3O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
Ещё энергичнее эта реакция протекает в атмосфере чистого кислорода.
При определённых условиях (температура, давление, катализаторы) возможно и контролируемое окисление (как элементным кислородом, так и многими другими окислителями) до ацетальдегида, уксусной кислоты , щавелевой кислоты и некоторых других продуктов, например:
3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 2 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
Обладает слабо выраженными кислотными свойствами, в частности, подобно взаимодействует со щелочными металлами, а также магнием, алюминием и их гидридами, выделяя при этом водород и образуя солеподобные этилаты, являющиеся типичными представителями алкоголятов:
2C 2 H 5 OH + 2К → 2С 2 Н 5 ОК + Н 2 .
C 2 H 5 OH + NaH → C 2 H 5 ONa + H 2
Обратимо реагирует с и некоторыми неорганическими кислородсодержащими с образованием сложных эфиров:
С 2 Н 5 OH + RCOOH → RCOOС 2 Н 5 + H 2 O
С 2 Н 5 OH + HNO2 → С 2 Н 5 ONO + H 2 O
С галогеноводородами (HCl , HBr, HI) вступает в обратимые реакции нуклеофильного замещения:
C 2 H 5 OH + HX → C 2 H 5 X + H 2 O
Без катализаторов реакция с HCl идет относительно медленно; значительно быстрее - в присутствии хлорида цинка и некоторых других кислот Льюиса.
Вместо галогеноводородов для замещения гидроксильной группы на галоген могут быть использованы галогениды и галогеноксиды фосфора, тионилхлорид и некоторые другие реагенты, например:
3C 2 H 5 OH + PCl 3 → 3C 2 H 5 Cl + H 3 PO 3
Сам этанол также обладает нуклеофильными свойствами. В частности, он относительно легко присоединяется по активированным кратным связям, например:
C 2 H 5 OH + СH 2 =CHCN → С 2 Н 5 OCH 2 СH 2 CN,
реагирует с альдегидами с образованием полуацеталей и ацеталей:
RCHO + C 2 H 5 OH → RCH(OH)OС 2 Н 5
RCH(OH)OС 2 Н 5 + C 2 H 5 OH → RCH(OС 2 Н 5)2 + H 2 O
При умеренном (не выше 120 °C) нагревании с концентрированной серной кислотой или другими водоотнимающими средствами кислотного характера образует диэтиловый эфир:
2C 2 H 5 OH → С 2 Н 5 -O-С 2 Н 5 + H 2 O
При более сильном нагревании с серной кислотой , а также при пропускании паров над нагретым до 350÷500 °C оксидом алюминия происходит более глубокая дегидратация. При этом образуется этилен:
CH 3 CH 2 OH → CH 2 =CH 2 + H 2 O
При использовании катализаторов, содержащих наряду с оксидом алюминия высокодисперсное серебро и другие компоненты, процесс дегидратации может быть совмещён с контролируемым окислением этилена элементным кислородом, в результате чего с удовлетворительным выходом удается реализовать одностадийный процесс получения окиси этилена:
2CH 3 CH 2 OH +O 2 → 2C 2 H 4 O + 2H 2 O
В присутствии катализатора, содержащего оксиды алюминия, кремния, цинка и магния, претерпевает серию сложных превращений с образованием в качестве основного продукта бутадиена (реакция Лебедева):
2C 2 H 5 OH → CH 2 =CH-CH=CH 2 + 2H 2 O + H 2
В 1932 году на основе этой реакции в СССР было организовано первое в мире крупнотоннажное производство синтетического каучука.
В слабощелочной среде образует иодоформ:
C 2 H 5 OH + 4I 2 + 6NaHCO 3 → CHI 3 + HCOONa + 5NaI + 5H 2 O + 6CO 2
Эта реакция имеет некоторое значение для качественного и количественного определения этанола в отсутствии других веществ, дающих подобную реакцию.

Пожароопасные свойства

Легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость; давление насыщенного пара, кПа: lg p = 7.81158-1918.508/(252.125+t) при температуре от −31 до 78°С; теплота сгорания - 1408 кДж/моль; теплота образования −239,4 кДж/моль; температура вспышки 13°С (в закрытом тигле), 16°С (в открытом тигле); температура воспламенения 18°С; температура самовоспламенения 400°С; концентрационные пределы распространения пламени 3,6-17,7 % объёма; температурные пределы распространения пламени: нижний 11°С, верхний 41°С; минимальная флегматизирующая концентрация, % объёма: CO 2 - 29.5, H 2 O - 35.7, N 2 - 46; максимальное давление взрыва 682 кПа; максимальная скорость нарастания давления 15,8 МПа/с; скорость выгорания 0,037 кг/(м2 с); максимальная нормальная скорость распространения пламени - 0,556 м/с; минимальная энергия зажигания - 0,246 МДж; минимальное взрывоопасное содержание кислорода 11,1 % объёма.

Применение

Топливо

Первым использовал этанол в качестве моторного топлива Генри Форд, который в 1880 г. создал первый автомобиль, работающий на этаноле. Возможность использования спиртов в качестве моторного топлива была показана также в 1902 г., когда на конкурсе в Париже были выставлены более 70 карбюраторных двигателей, работающих на этаноле и смесях этанола с бензином. Этанол может использоваться как топливо, в т. ч. для ракетных двигателей (так, 75%-й водный этанол использовался в качестве топлива в первой в мире серийной баллистической ракете - немецкой «Фау-2» и ранних советских ракетах конструкции Королёва - от Р-1 до Р-5), двигателей внутреннего сгорания, бытовых, походных и лабораторных нагревательных приборов (т. н. «спиртовок»), грелок для туристов и военнослужащих (каталитическое автоокисление на платиновом катализаторе). Ограниченно (в силу своей гигроскопичности) используется в смеси с классическими нефтяными жидкими топливами. Применяется для выработки высококачественного топлива и компонента бензинов - Этил-трет-бутилового эфира, более независимого от ископаемой органики, чем МТБЭ.

Химическая промышленность

служит сырьём для получения многих химических веществ, таких, как ацетальдегид, диэтиловый эфир, тетраэтилсвинец, уксусная кислота , хлороформ, этилацетат, этилен и др.;
широко применяется как растворитель (в лакокрасочной промышленности, в производстве товаров бытовой химии и многих других областях);
является компонентом антифризов и стеклоомывателей;
в бытовой химии этанол применяется в чистящих и моющих средствах, в особенности для ухода за стеклом и сантехникой. Является растворителем для репеллентов.

Медицина

по своему действию этиловый спирт можно отнести к антисептикам;
как обеззараживающее и подсушивающее средство, наружно;
подсушивающие и дубящие свойства 96%-го этилового спирта используются для обработки операционного поля или в некоторых методиках обработки рук хирурга;
растворитель для лекарственных средств, для приготовления настоек, экстрактов из растительного сырья и др.;
консервант настоек и экстрактов (минимальная концентрация 18 %);
пеногаситель при подаче кислорода, искусственной вентиляции лёгких;
в согревающих компрессах;
для физического охлаждения при лихорадке (для растирания);
компонент общей анестезии в ситуации дефицита медикаментозных средств;
как пеногаситель при отёке лёгких в виде ингаляции 33 % раствора;
этанол является противоядием при отравлении некоторыми токсичными спиртами, такими, как метанол и этиленгликоль. Его действие обусловлено тем, что фермент алкогольдегидрогеназа, при наличии нескольких субстратов (например, метанол и этанол) осуществляет лишь конкурентное окисление, благодаря чему после своевременного (почти немедленного, вслед за метанолом/этиленгликолем) приёма этанола уменьшается текущая концентрация токсичных метаболитов (для метанола - формальдегида и муравьиной кислоты, для этиленгликоля - щавелевой кислоты).

Парфюмерия и косметика

Является универсальным растворителем различных веществ и основным компонентом духов, одеколонов, аэрозолей и т. п. Входит в состав разнообразных средств, включая такие, как: зубные пасты, шампуни, средства для душа, и т. д.

Пищевая промышленность

Наряду с водой , является основным компонентом спиртных напитков (водка, вино, джин, пиво и др.). Также в небольших количествах содержится в ряде напитков, получаемых брожением, но не причисляемых к алкогольным (кефир, квас, кумыс, безалкогольное пиво и др.). Содержание этанола в свежем кефире ничтожно (0,12 %), но в долго стоявшем, особенно в тёплом месте, может достичь 1 %. В кумысе содержится 1-3 % этанола (в крепком до 4,5 %), в квасе - от 0,5 до 1,2 %.
Растворитель для пищевых ароматизаторов. Может быть использован как консервант для хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности.
Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1510.
Энергетическая ценность этанола - 7,1 ккал/г.

Применение этанола в качестве автомобильного топлива

Топливный этанол делится на биоэтанол и этанол, полученный другими методами (из отходов пластмасс, синтезированный из газа и т. п.).
Биоэтанол - это жидкое этанолсодержащее топливо, получаемое специальными заводами из крахмал-, целлюлозно- или сахаросодержащего сырья по системе укороченной дистилляции (позволяет получать качество, достаточное для использования в качестве топлива). Содержит метанол и сивушные масла, что делает его совершенно непригодным для питья. Применяется в чистом виде (точнее в виде азеотропа 96,6 %), а чаще в смеси с бензином (так называемый газохол) или дизельным топливом. Производство и использование биоэтанола увеличивается в большинстве стран мира, как более экологичная и возобновляемая альтернатива нефти.
Полноценно использовать биоэтанол способны лишь автомобили с соответствующим двигателем или с универсальным Flex-Fuel (способен потреблять смеси бензин/этанол с любым соотношением). Бензиновый двигатель способен потреблять бензин с добавкой этанола не более 30 %, возможно также переоборудование обычного бензинового двигателя, но это экономически нецелесообразно.
Проблемой является недостаточная смешиваемость бензина и дизельного топлива с этанолом, из-за чего последний нередко выслаивается (при низких температурах всегда). Особенно эта проблема актуальна для России. Решения этой проблемы на данный момент не найдено.
Преимуществом смесей этанола с другими видами топлива перед «чистым» этанолом является лучшая зажигаемость, благодаря низкому содержанию влаги, тогда как «чистый» этанол (марка E100, с практическим содержанием C 2 H 5 OH 96,6 %) является неразделяемым дистилляцией азеотропом. Разделение же иными способами невыгодно. При добавлении этанола к бензину или дизелю происходит выслаивание воды. В США «Энергетический билль», подписанный президентом Бушем в августе 2005 года, предусматривает производство к 2012 году ежегодно 30 миллиардов литров этанола из зерна и 3,8 миллиардов литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности).
Внедрение производства биотоплива является затратным процессом, однако дает экономике преимущества впоследствии. Так, например, строительство завода по производству этанола мощностью 40 млн галлонов даёт экономике (на примере США):

142 млн долл. инвестиций во время строительства;
41 рабочее место на заводе, плюс 694 рабочих места во всей экономике;
Увеличивает местные цены на зерновые на 5-10 центов за бушель;
Увеличивает доходы местных домохозяйств на 19,6 млн долл. ежегодно;
Приносит в среднем 1,2 млн долларов налогов;
Доходность инвестиций 13,3 % годовых.

В 2006 г. этаноловая индустрия дала экономике США:

160231 новых рабочих мест во всех секторах, включая 20000 рабочих мест в строительстве;
Увеличила доходы домохозяйств на $6,7 миллиарда;
Принесла $2,7 млрд федеральных налогов и $2,3 млрд местных налогов.

Автомобильный парк, работающий на этаноле

Смесь этанола с бензином обозначается буквой Е. Цифрой у буквы Е обозначается процентное содержание этанола. Е85 означает смесь из 85 % этанола и 15 % бензина. Смеси до 20 % содержания этанола могут применяться на любом автомобиле. Однако некоторые производители автомобилей ограничивают гарантию при использовании смеси с содержанием более 10 % этанола. Смеси, содержащие более 20 % этанола, во многих случаях требуют внесения изменения в систему зажигания автомобиля. Автопроизводители выпускают автомобили, способные работать и на бензине, и на Е85. Такие автомобили называются «Flex-Fuel». В Бразилии такие автомобили называют «гибридными». В русском языке названия нет. Большинство современных автомобилей либо изначально поддерживают использование такого топлива, либо опционально, по соответствующему запросу. В 2005 году в США более 5 млн автомобилей имели гибридные двигатели. В конце 2006 г. в США эксплуатировалось 6 млн автомобилей с такими двигателями. Общий автопарк составляет 230 млн автомобилей. 1200 заправочных станций продают Е85 (май 2007). Всего в США автомобильное топливо продают около 170 000 заправочных станций. В Бразилии около 29 000 заправочных станций продают этанол.

Экономичность

Себестоимость бразильского этанола (около 0,19 долларов США за литр в 2006 г.) делает его использование экономически выгодным.

Экологические аспекты

Биоэтанол как топливо часто называют «нейтральным» в качестве источника парниковых газов. Он обладает нулевым балансом диоксида углерода, поскольку при его производстве путём брожения и последующем сгорании выделяется столько же CO 2 , сколько до этого было взято из атмосферы использованными для его производства растениями. Однако ректификация этанола требует дополнительных затрат энергии, вырабатываемой одним из «традиционных» способов (в том числе и сжиганием ископаемого топлива). В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в СО 2 эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

Безопасность и регулирование

Этанол - горючее вещество, смесь его паров с воздухом взрывоопасна.
Спирт этиловый синтетический, технический и пищевой, непригодный для производства алкогольной продукции, входит в список ядовитых веществ для целей статьи 234 и других статей Уголовного кодекса Российской Федерации.
С 2005 года розничная продажа спирта в России запрещена (за исключением районов Крайнего Севера).

Действие этанола на организм человека

В зависимости от дозы, концентрации, пути попадания в организм и длительности воздействия этанол также может обладать наркотическим и токсическим действием. Под наркотическим действием обозначается его способность вызвать кому, ступор, нечувствительность к боли, угнетение функций ЦНС, алкогольное возбуждение, привыкание, а также его наркозное действие. Под действием этанола происходит выделение эндорфинов в прилежащем ядре (Nucleus accumbens), у страдающих алкоголизмом также в орбитофронтальной коре (поле 10). Тем не менее, с юридической точки зрения этиловый спирт наркотиком не признан, так как это вещество не включено в международный список контролируемых веществ конвенции ООН 1988 года. В определённых дозах к массе тела и концентрациях приводит к острому отравлению и смерти (смертельная разовая доза - 4-12 граммов этанола на килограмм массы тела). Основной метаболит этанола ацетальдегид является токсичным, мутагенным и канцерогенным веществом. Существуют доказательства канцерогенности ацетальдегида в экспериментах на животных; кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК. Длительное употребление этанола может вызвать такие заболевания, как цирроз печени, гастрит, язва желудка, рак желудка и рак пищевода, т.е. является канцерогеном, сердечно-сосудистые заболевания. Употребление этанола может вызвать оксидативное повреждение нейронов головного мозга, а также их гибель вследствие повреждения гемато-энцефалического барьера. Злоупотребление алкогольными напитками может привести к клинической депрессии и алкоголизму. Этанол может в небольших количествах синтезироваться в просвете желудочно-кишечного тракта в результате процессов ферментации углеводной пищи микроорганизмами (условный эндогенный алкоголь). Существование биохимических реакций с синтезом этанола в тканях организма человека (истинно эндогенный алкоголь) полагается возможным, но не доказано к настоящему моменту. Количество эндогенного алкоголя редко превышает 0,18 промилле, что находится на границе чувствительности самых современных приборов. Обычный алкотестер такие количества определить не может.

Виды и марки этанола

Ректификат (точнее, спирт-ректификат) - это очищенный путём ректификации этиловый спирт, содержит 95,57 %, химическая формула C 2 H 5 OH. Может выпускаться по ГОСТ 18300-72 (Госстандарт СССР, спирт этиловый ректификованный технический, технические условия) и ГОСТ 5964-82; ГОСТ 5964-93. В зависимости от степени очистки технический этиловый ректификованный спирт выпускают марки «Экстра» и двух сортов: высшего и первого
Спирт этиловый абсолютированный - содержание спирта >99,9 %.
Спирт медицинский - содержание спирта 96,4-96,7 %.

Этимология названий

Для обозначения данного вещества используется несколько наименований. Технически наиболее правильным является термин этанол или этиловый спирт. Однако значительное распространение получили названия алкоголь, винный спирт или просто спирт, хотя спирты, или алкоголи - это более широкий класс веществ.

Этимология термина «этанол»

Названия этанол и этиловый спирт указывают на то, что данное соединение содержит в своей основе этил - радикал этана. При этом слово спирт (суффикс -ол) в названии указывает на содержание гидроксильной группы (-OH), характерной для спиртов.

Этимология названия «алкоголь»

Название алкоголь происходит от араб. ‏الكحل‎ аль-кухуль, означающего мелкий порошок, полученный возгонкой, порошкообразная сурьма, порошок для подкрашивания век. В русский язык слово «алкоголь» пришло через его немецкий вариант нем. alkohol. Однако в русском языке сохранился в виде архаизма, по всей видимости, и омоним слова «алкоголь» в значении «мелкий порошок».

Этимология слова «спирт»

Наименование этанола винный спирт произошло от лат. spiritus vini (дух вина). В русский язык слово «спирт» пришло через английский его вариант англ. spirit. В английском языке слово «спирт» в данном значении использовалось уже в середине XIII века, и только начиная с 1610 года слово «спирт» стало употребляться алхимиками для обозначения летучих веществ, что соответствует основному значению слова «spiritus» (испарения) в латинском языке. К 1670-м годам значение слова сузилось до «жидкостей с высоким процентным содержанием алкоголя», а летучие жидкости получили название эфиров.