Етанол

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Етанол
Зображення хімічної структури Зображення молекулярної моделі
Загальні
Систематичне
найменування
Етанол
Традиційні назви Етиловий спирт
Хім. формула З 2 H 6 O
Рац. формула З 2 H 5 OH
Фізичні властивості
Стан рідина
Молярна маса 46,069 г/ моль
щільність 0,7893 г/см³
Поверхневий натяг 22,39×10 −3 Н/м за 20 °C Н/м
Динамічна в'язкість 1,2 мПа·с (20 °C)
Енергія іонізації 10,47 ± 0,01 еВ[2]
Термічні властивості
Температура
плавлення −114,3 °C
кипіння +78,4 °C
спалахи 13 °C
самозаймання +363 °C
Межі вибуховості 3,28-18,95%
Потрійна точка −114,3 °C; 0,43 мПа
Критична точка +241 °C; 6,137 МПа
Мовляв. теплоємні. 112,4 Дж/(моль К)
Ентальпія
освіти −234,8 кДж/моль
згоряння −1367 кДж/моль[1]
Тиск пари

58 гПа (20 ° С)
104 гПа (30 °C)
178 гПа (40 ° С)

293 гПа (50 °C)
Хімічні властивості
Константа дисоціації кислоти 16 ± 0,01[3]
Розчинність
• у воді необмежена
Оптичні властивості
Показник заломлення 1,3611
Структура
Дипольний момент (газ) 1,69 Д
Класифікація
Реєстр. номер CAS 64-17-5
PubChem
Реєстр. номер EINECS 200-578-6
SMILES
InChI
Кодекс Аліментаріус E1510
RTECS KQ6300000
ChEBI 16236
Номер ООН 1170
ChemSpider
Безпека
ЛД 50 10300 мг/кг
Токсичність метаболіт, малотоксичний
Короткий характер. небезпеки (H)
H225 , H319
Запобіжні заходи. (P)
P210 , P240 , P305+P351+P338 , P403+P233
Сигнальне слово небезпечно
Піктограми СГС Піктограма «Полум'я» системи СГС Піктограма «Знак оклику» системи СГС
NFPA 704
Огнеопасность 3: Жидкости и твёрдые вещества, способные воспламеняться почти при температуре внешней среды. Температура вспышки между 23 °C (73 °F) и 38 °C (100 °F)Опасность для здоровья 2: Интенсивное или продолжительное, но не хроническое воздействие может привести к временной потере трудоспособности или возможным остаточным повреждениям (например, диэтиловый эфир)Реакционноспособность 0: Стабильно даже при действии открытого пламени и не реагирует с водой (например, гелий)Специальный код: отсутствуетNFPA 704 four-colored diamond
3
2
0
Наведено дані для стандартних умов (25 °C, 100 кПа), якщо не зазначено інше.
Логотип Викисклада Медіафайли на Вікіскладі

Етанол (етиловий спирт, етилгідрат, метилкарбінол, винний спирт або алкоголь, у просторіччі - "спирт") - одноатомний спирт з формулою C 2 H 5 OH ( емпірична формула C 2 H 6 O), раціональна формула: CH 3 −CH 2 − OH, абревіатура EtOH , другий представник гомологічного ряду одноатомних спиртів , за стандартних умов - летюча, горюча, безбарвна прозора рідина.

Чинний компонент алкогольних напоїв . Є депресантом - психоактивною речовиною , що пригнічує центральну нервову систему людини [4] .

Етиловий спирт також використовується як паливо , як розчинник , як наповнювач у спиртових термометрах і як дезінфікуючий засіб (або як компонент його).

Отримання

Існує 2 основних способи отримання етанолу - мікробіологічний (спиртове бродіння ) та синтетичний ( гідратація етилену ).

Бродіння

Відомий з давніх-давен спосіб отримання етанолу - спиртове бродіння органічних продуктів, що містять вуглеводи ( виноград , плоди і т. п. ) під дією ферментів дріжджів і бактерій . Аналогічно виглядає переробка крохмалю картоплі , рису , кукурудзи . Джерелом отримання паливного спирту є цукор-сирець, що виробляється з тростини та ін. Ця реакція досить складна, її результат можна виразити рівнянням:

.

Розчин, що отримується в результаті бродіння, містить не більше 15% етанолу, так як у концентрованих розчинах дріжджі нежиттєздатні. Отриманий таким чином етанол потребує очищення та концентрування, зазвичай шляхом дистиляції .

Для отримання етанолу цим способом найбільш часто використовують різні штами дріжджів виду Saccharomyces cerevisiae , як живильне середовище попередньо оброблена тирса та/або розчин, отриманий з них.

Промислове виробництво спирту з біологічної сировини

Сучасна промислова технологія одержання етилового спирту з харчової сировини включає наступні стадії:

  • Підготовка та подрібнення крохмалистої сировини – зерна (насамперед – жита, пшениці), картоплі, кукурудзи, яблук тощо.
  • Ферментація . На цій стадії відбувається ферментативне розщеплення крохмалю до цукрів, що зброджуються. Для цих цілей застосовуються рекомбінантні препарати альфа-амілази , отримані біоінженерним шляхом - глюкамілаза , амілосубтилін .
  • Бродіння . Завдяки зброджуванню дріжджами цукрів відбувається накопичення у бразі спирту.
  • Брагоректифікація. Здійснюється на розгінних колонах .

Відходами бродильного виробництва є вуглекислий газ , барда , ефіро-альдегідна фракція, сивушний спирт і сивушні олії .

Спирт, що надходить із брагоректифікаційної установки (БРУ), не є безводним, вміст етанолу в ньому не більше 95,6%. Залежно від вмісту в ньому сторонніх домішок його поділяють на наступні категорії:

  • Альфа
  • Люкс
  • Екстра
  • базис
  • вищої очистки
  • 1-й сорт

Продуктивність сучасного спиртового заводу становить близько 30 000-100 000 літрів спирту на добу.

Гідролізне виробництво

У промислових масштабах етиловий спирт одержують із сировини, що містить целюлозу ( деревина , солома ), яку попередньо гідролізують . Суміш, що утворилася при цьому, пентоз і гексоз піддають спиртовому бродінню. У країнах Західної Європи та Америки ця технологія не набула поширення, але в СРСР (нині в Росії ) існувала розвинена промисловість кормових гідролізних дріжджів та гідролізного етанолу.

Гідратація етилену

У промисловості, поряд з першим способом, використовують гідратацію етилену . Гідратацію можна вести за двома схемами:

;
  • гідратація через стадію проміжного ефіру сірчаної кислоти , з подальшим його гідролізом (при температурі 80-90 ° С та тиску 3,5 МПа ):
,
.

Ця реакція супроводжується паралельною небажаною реакцією утворення діетилового ефіру .

Очищення етанолу

Етанол, отриманий шляхом гідратації етилену або бродінням, є водно-спиртову суміш, що містить домішки. Для його промислового, харчового та фармакопейного застосування необхідне очищення. Фракційна перегонка дозволяє отримати етанол з концентрацією близько 95,6% (мас.) ; ця нероздільна перегонкою азеотропна суміш містить 4,4 % води (мас.) і має температуру кипіння 78,15 °C .

Перегонка звільняє етанол як легколетких, і від важких фракцій органічних речовин (кубовий залишок).

Абсолютний спирт

Абсолютний спирт - етиловий спирт, що практично не містить води. Він кипить при температурі 78,39 °C , тоді як спирт-ректифікат, що містить не менше 4,43 % води, кипить при 78,15 °C . Отримують перегонкою водного спирту, що містить бензол , та іншими способами [5] , наприклад, спирт обробляють речовинами, що реагують з водою або поглинають воду, такими як негашене вапно CaO або прожарений мідний купорос CuSO 4 [6] .

Властивості

Фізичні властивості

У звичайних умовах є безбарвною, легкорухливою, летючою рідиною з характерним запахом і солодкувато-пекучим смаком.

Щільність етилового спирту 0,7905 г/см 3 при 20 °C , він легший за воду .

Є хорошим розчинником багатьох органічних речовин та деяких неорганічних солей.

Фізичні властивості абсолютованого етанолу ( 100% ) дещо відрізняються від властивостей спирту-ректифікату з концентрацією 95,57% . Їх властивості майже однакові, але чисельні величини різняться на 0,1-0,01% .

Фізичні властивості етанолу [7]
Молекулярна маса 46,069 а. е. м.
Температура замерзання −114,15 °C
Температура кипіння 78,39 °C
Критична точка 241 °C (при тиску 6,3 МПа)
Розчинність Змішується у довільних відносинах з бензолом , водою , гліцерином , діетиловим ефіром , ацетоном , метанолом , оцтовою кислотою , хлороформом
Показник заломлення Показник заломлення (для D-лінії натрію) 1,3611 (при 20 °C) (температурний коефіцієнт показника заломлення −4,0⋅10 −4 /°C, майже постійний в інтервалі температур 10—30 °C )
Стандартна ентальпія освіти Δ H −234,8 кДж/моль (г) (при 298 К)
Стандартна ентропія освіти S 281,38 Дж/моль K (г) (при 298 К)
Стандартна мольна теплоємність C p 1,197 Дж/моль K (г) (при 298 К)
Ентальпія плавлення Δ H пл 4,81 кДж/моль
Ентальпія кипіння Δ H кіп 839,3 кДж/моль
Зменшення обсягу суміші при змішуванні етанолу з водою за різних мольних частках етанолу в розчині. При мольній частці 40 % зниження обсягу максимально.
Фазова діаграма стану суміші етанол-вода (діаграма затвердіння) [8]

Суміш за масою 95,57% етанолу і 4,43% води є азеотропною , тобто не поділяється при перегонці , кипить при нормальному тиску при температурі 78,174 °C, у той час як абсолютований етанол має вищу точку кипіння 78,39 ° C [7] [9] .

З водою етанол змішується у довільному відношенні, при змішуванні спостерігається значне, до кількох відсотків зменшення обсягу суміші щодо вихідного сумарного обсягу чистих речовин, наприклад, при змішуванні 50 мл етанолу з 50 мл води утворюється 97 мл розчину. Також змішування супроводжується деяким нагріванням суміші.

Абсолютний етанол твердне при температурі -114,5 ° C [10] . Температура плавлення сумішей етанолу з водою зменшується зі збільшенням концентрації етанолу в розчині і досягає мінімуму при масовій концентрації етанолу у воді, що дорівнює 93,5 %евтектики етанол-вода, що має температуру плавлення −118 °C [11] . При низьких температурах нижче -20 °С водний розчин етанолу (96 %) практично не випаровується і перетворюється на в'язку рідину. При -70 ° C він стає ще більш в'язким і за плинністю нагадує густий мед.


Хімічні властивості

Анімація тривимірної моделі молекули етанолу

Типовий представник одноатомних спиртів.

Горючий. Легко спалахує. При достатньому доступі повітря горить (за рахунок його кисню ) світлим блакитним полум'ям, утворюючи термінальні продукти окислення - діоксид вуглецю та воду :

.

Ще енергійніше ця реакція протікає в атмосфері чистого кисню .

За певних умов (температура, тиск, каталізатори ) можливе і контрольоване окислення (як елементним киснем, так і багатьма іншими окислювачами) до ацетальдегіду , оцтової кислоти , щавлевої кислоти та деяких інших продуктів, наприклад:

.

Володіє слабо вираженими кислотними властивостями, зокрема, подібно до кислот взаємодіє з лужними металами , а також магнієм , алюмінієм та їх гідридами , виділяючи при цьому водень і утворюючи солеподібні етилати, що є типовими представниками алкоголятів :

,
.

Оборотно реагує з карбоновими та деякими неорганічними кисневмісними кислотами з утворенням складних ефірів :

,
.

З галогеноводородами ( HCl , HBr , HI ) вступає в оборотні реакції нуклеофільного заміщення :

.

Без каталізаторів реакція з HCl йде відносно повільно; значно швидше - у присутності хлориду цинку та деяких інших кислот Льюїса .

Замість галогеноводородів для заміщення гідроксильної групи на галоген можуть бути використані галогеніди та галогеноксиди фосфору, тіонілхлорид та деякі інші реагенти, наприклад:

.

Сам етанол також має нуклеофільні властивості. Зокрема, він відносно легко приєднується активованим кратним зв'язкам, наприклад:

.

Реагує з альдегідами з утворенням напівацеталів та ацеталів :

,
.

При помірному (не вище 120 °C ) нагріванні з концентрованою сірчаною кислотою або іншими водовіднімними засобами кислотного характеру утворює діетиловий ефір :

.

При сильнішому нагріванні із сірчаною кислотою , а також при пропусканні парів над нагрітим до 350—500 °C оксидом алюмінію відбувається глибша дегідратація . При цьому утворюється етилен :

.

При використанні каталізаторів, що містять поряд з оксидом алюмінію високодисперсне срібло та інші компоненти, процес дегідратації може бути поєднаний з контрольованим окисненням етилену елементним киснем, в результаті чого із задовільним виходом вдається реалізувати одностадійний процес одержання окису етилену :

.

У присутності каталізатора, що містить оксиди алюмінію , кремнію , цинку і магнію , зазнає серії складних перетворень з утворенням як основний продукт бутадієну (реакція Лебедєва ):

.

У 1932 році на основі цієї реакції в СРСР було організовано перше у світі великотоннажне виробництво синтетичного каучуку .

У слаболужному середовищі утворює іодоформ :

.

Ця реакція має деяке значення для якісного та кількісного визначення етанолу без інших речовин, що дають подібну реакцію.

Пожежонебезпечні властивості

Легкозаймиста безбарвна рідина; тиск насиченої пари, кПа: lg p [kPa] = 7,81158 − 1918,508 / (252,125 + t[°C]) при температурі від −31 до 78 °С; теплота згоряння - 1408 кДж/моль; теплота освіти -239,4 кДж/моль; температура спалаху 13 ° С (у закритому тиглі), 16 ° С (у відкритому тиглі); температура займання 18 ° С; температура самозаймання 400 ° С; концентраційні межі поширення полум'я 36-177% обсягу; температурні межі поширення полум'я: нижня 11 °С, верхня 41 °С; мінімальна флегматизуюча концентрація, % об'єму: CO 2 - 29,5, H 2 O - 35,7, N 2 - 46; максимальний тиск вибуху 682 кПа; максимальна швидкість наростання тиску 158 МПа/с; швидкість вигоряння 0,037 кг/(м 2 ·с); максимальна нормальна швидкість поширення полум'я – 0,556 м/с; мінімальна енергія запалювання - 0,246 МДж; мінімальний вибухонебезпечний вміст кисню 11,1% обсягу.

Застосування

Паливо

Першим використав етанол як моторне паливо Генрі Форд , який у 1880 році створив перший автомобіль, що працює на етанолі. Можливість використання спиртів як моторного палива була показана також у 1902 році, коли на конкурсі в Парижі було виставлено понад 70 карбюраторних двигунів, що працюють на етанолі та сумішах етанолу з бензином [12] . Етанол характеризується високим октановим числом , що робить його придатним для бензинових двигунів з високим ступенем стиснення .

Етанол може використовуватися як паливо , в т. ч. для ракетних двигунів (так, етанол використовувався як паливо в першій у світі серійній балістичній ракеті - німецькій Фау-2 і ранніх радянських ракетах конструкції Корольова - від Р-1 до Р- 5 ), двигунів внутрішнього згоряння, побутових, похідних та лабораторних нагрівальних приладів (т. зв. «спиртовок»), грілок для туристів та військовослужбовців (каталітичне автоокислення на платиновому каталізаторі). Обмежено (через свою гігроскопічність ) використовується в суміші з класичними рідкими нафтовими паливами. Застосовується для вироблення високоякісного палива та компонента бензинів - етил-трет-бутилового ефіру , більш незалежного від викопної органіки, ніж МТБЕ .

Хімічна промисловість

Медицина

У медицині етиловий спирт в першу чергу використовується як розчинник , екстрагент та антисептик.
  • за своєю дією етиловий спирт можна віднести до антисептиків ;
  • як знезаражуючий та підсушуючий засіб, зовнішньо;
  • підсушуючі та дублячі властивості 97%-го етилового спирту використовуються для обробки операційного поля або в деяких методиках обробки рук хірурга;
  • розчинник для лікарських засобів , для приготування настоянок , екстрактів з рослинної сировини та ін;
  • консервант настоянок та екстрактів (мінімальна концентрація 18%) ;
  • піногасник при подачі кисню, штучної вентиляції легень;
  • у зігрівальних компресах;
  • для фізичного охолодження при лихоманці (для розтирання) [13] ;
  • 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 ) [14] .

Парфюмерия и косметика

Является универсальным растворителем различных веществ и основным компонентом духов , одеколонов , аэрозолей и т. п. Входит в состав разнообразных средств, включая 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 % [15] .

Растворитель для пищевых ароматизаторов . Может быть использован как консервант для хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности [16] .

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1510 [17] .

Энергетическая ценность этанола — 7,1 ккал/г.

Інше

Применяется для фиксирования и консервирования биологических препаратов. Используется для удаления пятен, например, древесной смолы .

Применение этанола в составе моторного 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 укороченной дистилляции (что позволяет получать качество, достаточное для использования в качестве топлива). Содержит наряду с этанолом метанол и сивушные масла , что делает его совершенно непригодным для питья [18] .

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 [19] (недоступная ссылка) .

Полноценно использовать биоэтанол способны лишь автомобили с соответствующим двигателем или с универсальным Flex-Fuel (способен применять смеси бензин/этанол с любым соотношением). Обычный бензиновый двигатель способен потреблять бензин с добавкой этанола не более 30 % , возможно также переоборудование обычного бензинового двигателя, но это экономически нецелесообразно.

Некоторой проблемой является недостаточная смешиваемость бензина и дизельного топлива с этанолом, из-за чего происходит расслоение смеси (при низких температурах всегда). Особенно эта проблема актуальна для стран с холодным климатом. Решения этой проблемы на данный момент не найдено [20] .

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 дизельномк топливу происходит отслаивание воды.

В разных странах действуют следующие государственные программы применения этанола и содержащих его смесей на транспорте с двигателями внутреннего сгорания [20] [21] [22] :

Країна
Вимоги
Бразилія 22—25 % этанола в бензине, 2 % в дизельном топливе [23] , доступны высокоэтанольные марки (E85, E100), их процент на рынке плавно увеличивают. Основной источник — сахарный тростник . Около 25-30 % мирового производства топливного спирта.
США Внедряются марки смеси этанола и бензина (E85, E10). Предполагается ввести 20 % к 2020 году. Около 55-60 % мирового производства топливного спирта.
Венесуела 10 % этанола в бензине.
Євросоюз До ~6 % добавляется в обязательном порядке, внедряются этанольные марки E10 и выше [24] [25] .
Аргентина Обязательна 5 % добавка этанола в любых марках бензина, внедряются марки с большим содержанием.
Таїланд 5 % этанола является минимальным допустимым содержанием в бензине.
Україна Законодательно установлено содержание 5 % этанола в бензине с 2013, и 7 % с 2014 года. На заправках широко продается топливо с содержанием биоэтанола от 30 до 37,2 %
Колумбія 10%-я смесь в больших городах к сентябрю 2005 года .
Канада 5%-я смесь с 2010 года [26]
Японія Разрешено 3%-е содержание этанола в бензине и менее [27] .
Індія Была заявлена цель в 20 % биотоплив к 2017 году [28] . Сейчас 5 %. Производится из самого различного сырья, в частности из древесной стружки.
Австралія Этанола в бензине не более 10 %, марка E10.
Індонезія 10 % спирта в бензине.
Філіппіни E10 постепенно внедряется.
Ірландія Марки E5-E10 достаточно широко применяются и продолжат внедряться.
Данія Аналогично Ирландии.
Чилі Разрешено 2 % содержание этанола в автомобильном топливе.
Мексика 3,2 % биотоплива в автомобильном топливе, обязательно с 2012 года [29] . В Америке самая неохотно внедряющая биотопливо страна.

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 [30] .

В 2006 году этаноловая индустрия дала экономике США :

  • 160231 новое рабочее место во всех секторах, включая 20 000 рабочих мест в строительстве;
  • Увеличила доходы домохозяйств на 6,7 миллиарда $;
  • Принесла 2,7 млрд $ федеральных налогов и 2,3 млрд $ местных налогов [23] .

В 2006 году в США было переработано в этанол 2,15 миллиарда бушелей кукурузы , что составляет 20,5 % годового производства кукурузы . Этанол стал третьим по величине потребителем кукурузы после животноводства и экспорта. На этанол перерабатывается 15 % урожая сорго США . Побочным продуктом этаноловой промышленности является барда , которая используется как вторичное кормовое сырьё , а также может быть использована для получения биогаза .

В США «Энергетический билль», подписанный президентом Бушем в 2005 году, предусматривал производство к 2012 году ежегодно 30 миллиардов литров этанола из зерна и 3,8 млрд литров из целлюлозы (стебли кукурузы , рисовая солома, отходы лесной промышленности) [31] .

Мировое производство топливного этанола

Производство этанола на топливо по странам, млн литров. Данные по ежегодным отчетам Renewable Fuels Association .

Країна 2004 [32] 2009 [33] 2014 [34] 2019 [35]
США 13 381 40 125 54 131 59 809
Бразилія 15 100 24 900 23 432 32 630
Євросоюз 3 935 5 470 5 451
Китай 3 649 2050 2 404 3 407
Індія 1749 347 587 2 006
Канада 231 1 100 1931 1 893
Таїланд 280 1 647 1 173 1 590
Аргентина 159 - 606 1098
Росія 750 517 [ источник не указан 247 дней ] - -
ПАР 416 - - -
Франція 829
Великобританія 401
Увесь світ 40 769 73 948 93 008 110 155

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 поддерживает использование такого топлива, либо опционально, по соответствующему запросу.

В 2005 году в США более 5 млн автомобилей имели гибридные двигатели. В конце 2006 года 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 году) делает его использование экономически выгодным [3] .

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.
  • При приёме внутрь этанол отрицательно влияет на организм человека, употребление этанола является наиболее значимым фактором сокращения продолжительности жизни [36] [37] .
О налогообложении питьевого спирта и напитков с ним см. Алкогольные напитки — Акциз

В Росії

  • 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 [38] .
  • С 2005 года розничная продажа спирта в России запрещена (за исключением районов Крайнего Севера) [39] .
  • Этанол как горючая жидкость относится к опасным веществам. Промышленные предприятия, использующие в технологическом процессе более 1 тонны этанола, обязаны быть зарегистрированы как опасные производственные объекты. [40]

Действие этанола на организм человека

В биохимии этанола существенную роль играет тот факт, что он образует растворы в широком диапазоне пропорций как с водой, так и с жирами. Является побочным продуктом метаболизма глюкозы, в крови здорового человека может содержаться до 0,01 % эндогенного этанола, являющегося продуктом метаболизма [41] .

При приёме внутрь этанол обладает наркотическим и общетоксичным действиями [41] , в зависимости от дозы, концентрации, пути попадания в организм и длительности воздействия его действие различается [42] . Любая доза алкоголя приносит вред организму, безопасной его дозы не существует [37] [43] .

Под наркотическим действием обозначается его способность вызывать кому, ступор , нечувствительность к боли [44] , угнетение функций ЦНС, алкогольное возбуждение [45] , привыкание [46] , а также его наркозное действие [47] . Под действием этанола происходит выделение эндорфинов в прилежащем ядре (Nucleus accumbens), у страдающих алкоголизмом - также в орбитофронтальной коре (поле 10) [48] . 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 [49] . 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) [ джерело не вказано 1271 день ] .

Основной метаболит этанола ацетальдегид является токсичным, мутагенным [50] и, возможно, канцерогенным веществом [51] . Существуют доказательства канцерогенности ацетальдегида в экспериментах на животных; кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК [50] .

Длительное употребление этанола может вызвать такие заболевания, как цирроз печени [52] , гастрит [53] , некротизирующий панкреатит [54] , язва желудка [55] , рак груди [56] [57] , рак желудка [58] и рак пищевода [59] (то есть является канцерогеном [60] ), гемолитическая анемия [61] , артериальная гипертензия [62] , инсульт [63] , стать причиной внезапной смерти людей, страдающих ишемической болезнью сердца [64] :159 ; может вызвать серьёзные нарушения обмена веществ [64] :157 . Алкоголь может увеличить риск рождения ребёнка с врождёнными аномалиями нервной системы и обусловить задержку роста [65] .

Употребление этанола может вызвать оксидативное повреждение нейронов головного мозга [66] , а также их гибель вследствие повреждения гемато-энцефалического барьера [66] .

Злоупотребление алкогольными напитками может привести к клинической депрессии [67] [68] [69] и алкоголизму [70] .

Приём алкогольных напитков на фоне приёма лекарств очень нежелателен, так как алкоголь извращает действие лекарственных средств и вследствие этого становится опасен для жизни человека . Отрицательное влияние алкогольных напитков на результаты фармакотерапии многообразно и зависит от различных факторов : индивидуальных свойств больного, его чувствительности, тяжести заболевания , но во всех случаях у пациентов , принимающих лекарства и потребляющих алкоголь, эффективность фармакотерапии ослабляется, а порой и сводится на нет [64] :157,159 .

Этанол может в небольших количествах синтезироваться в просвете желудочно-кишечного тракта в результате процессов ферментации углеводной пищи микроорганизмами (условный эндогенный алкоголь) [71] . Существование биохимических реакций с синтезом этанола в тканях организма человека (истинно эндогенный алкоголь) полагается возможным, но не доказано к настоящему моменту [72] [73] . Количество эндогенного алкоголя редко превышает 0,18 промилле , что находится на границе чувствительности самых современных приборов. Обычный алкотестер такие количества определить не может [74] .

Опасность вдыхания паров

Этанол может наносить вред здоровью и при вдыхании паров при достаточно большой концентрации. В РФ установлена ПДК этого вещества: 1000 мг/м 3 (среднесменная, за 8 часов) и 2000 мг/м 3 (максимальная разовая). По классу опасности этиловый спирт отнесён к 4-му классу [75] опасности (малоопасное вещество).

Виды и марки этанола

  • Ректификат (точнее, спирт-ректификат) — это очищенный путём ректификации этиловый спирт, содержит 95,57 %, химическая формула C 2 H 5 OH.
  • Спирт этиловый абсолютированный — содержание спирта >99,9 %.
  • Спирт медицинский — содержание спирта 96,4—97 %.

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. ‏الكحلаль-кухуль , означающего мелкий порошок, полученный возгонкой [76] , порошкообразная сурьма [77] , порошок для подкрашивания век [78] . В средневековой латыни словом лат. alcohol обозначали порошки, дистиллированную воду [79] [80] .

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» [81] .

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 [82] .

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 [83] . К 1670-м годам значение слова сузилось до «жидкостей с высоким процентным содержанием алкоголя» [84] , а летучие жидкости получили название эфиров [85] .

См. также Этимология названия в статье «Спирты» .

Див. також

Примітки

  1. https://sites.google.com/site/ellesmerealevelchemistry/module-3-periodic-table-energy/3-2-physical-chemistry-1/3-2-1-enthalpy-changes/3-2-1-d-enthalpy-change-definitions
  2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0262.html
  3. http://openmopac.net/pKa_table.html
  4. Chastain G. Alcohol, neurotransmitter systems, and behavior (неопр.) // The Journal of general psychology. — 2006. — Т. 133 , № 4 . — С. 329 . — doi : 10.3200/GENP.133.4.329-335 . — PMID 17128954 .
  5. Статья «Абсолютный спирт» в БСЭ.
  6. Получение абсолютного спирта
  7. 1 2 Этиловый спирт: химические и физические свойства
  8. Ernest W. Flick Industrial Solvents Handbook, Fifth Edition, Noyes Data Corporation (ndc), Westwood, NJ/USA, 1998, S. 252
  9. Haynes, William M. , ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 3.246. ISBN 1-4398-5511-0 .
  10. Eintrag zu Ethanol. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 22. März 2015.
  11. Flick EW : Industrial Solvents Handbook. Fifth Edition, Noyes Data Corporation (ndc), Westwood, NJ/USA 1998, ISBN 0-8155-1413-1 , S. 252.
  12. Козин В. Г., Солодова Н. Л., Башкирцева Н. Ю., Абдуллин А. И. Современные технологии производства компонентов моторных топлив. Учебное пособие.. — Казань: КГТУ, 2009. — 327 с.
  13. Средства, влияющие на ЦНС (недоступная ссылка) . Дата обращения: 27 мая 2007. Архивировано 3 июля 2007 года.
  14. Flomenbaum, Goldfrank et al. Goldfrank's Toxicologic Emergencies. 8th Edition . — McGraw Hill, 2006. — С. 1465. — 2170 с. — ISBN 0071437630 .
  15. [1] Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. ГОСТ Р 52409-2005 (полный текст)
  16. Russell, Nicholas J. Food preservatives (неопр.) . — New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers , 2003. — С. 198. — ISBN 0-306-47736-X .
  17. E1510 — спирт этиловый
  18. Национальная Биотопливная Ассоциация
  19. Национальная Программа.рф — Альтернативные виды топлива . Дата обращения: 4 января 2020. Архивировано 15 августа 2014 года.
  20. 1 2 Биоэтанол: обзор мирового и российского рынков. Cleandex.
  21. Информационно аналитическое агентство «ИНФОБИО»
  22. ЭКОТОК
  23. 1 2 Россия и Америка в XXI веке
  24. Евросоюз с 1 января отказывается от традиционного бензина /16.12.2010 (недоступная ссылка)
  25. биоэтанол, биобензин, альтернативное топливо INNOVATIVE Е 95 проблема использования применения
  26. Ottawa to push ethanol, despite concerns (недоступная ссылка с 23-05-2013 [3029 дней] — история , копия )
  27. Интерфакс Запад (недоступная ссылка) . Дата обращения: 19 декабря 2012. Архивировано 14 мая 2013 года.
  28. India Sets Target of 20 % Biofuels by 2017
  29. Ivan Castano Mexican Biofuels Seen Meeting 3 % Blending Target In 2012 2 Май 2011
  30. Комментарий. Стратегия противостояния — мифы и реалии. / Продукты питания / RosInvest.Com /
  31. Национальная Биотопливная Ассоциация
  32. Ethanol Industry Outlook 2005 . Renewable Fuels Association (2/2005). Дата обращения: 3 января 2021.
  33. Ethanol Industry Outlook 2010 . Renewable Fuels Association (2/2010). Дата обращения: 3 января 2021.
  34. Ethanol Industry Outlook 2015 . Renewable Fuels Association (2/2015). Дата обращения: 3 января 2021.
  35. Ethanol Industry Outlook 2020 . Renewable Fuels Association (2/2020). Дата обращения: 3 января 2021.
  36. Alcohol use and burden for 195 countries and territories, 1990–2016 : a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016 : [ англ. ] / GBD 2016 Alcohol Collaborators // The Lancet : журн. - 2018. - Vol. 392, no. 10152. — P. 1015–1035. — doi : 10.1016/S0140-6736(18)31310-2 . — PMID 30146330 . — PMC 6148333 .
  37. 1 2 По данным нового исследования, нет безопасного уровня потребления алкоголя : [ арх. 20 сентября 2018 ]. — ЕРБ ВОЗ. — 2018. — 13 сентября.
  38. Постановление Правительства Российской Федерации от 29 декабря 2007 г. N 964 г. Москва «Об утверждении списков сильнодействующих и ядовитых веществ для целей статьи 234 и других статей Уголовного кодекса Российской Федерации, а также крупного размера сильнодействующих веществ для целей статьи 234 Уголовного кодекса Российской Федерации»
  39. Статья 26 Федерального закона от 22.11.1995 N 171-ФЗ (ред. от 05.04.2010) ( Консультант+ )
  40. "О промышленной безопасности опасных производственных объектов". Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ // Принят Государственной Думой РФ 20 июня 1997 года.
  41. 1 2 Дубынин, В. Мозг и алкоголь // Постнаука. - 2016. - 8 грудня.
  42. Федеральное государственное учреждение Национальный Научный Центр Наркологии Росздрава. Механизмы токсического действия этанола Архивная копия от 6 февраля 2007 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 23-05-2013 [3029 дней] — история , копия )
  43. Bienhoff, K. New scientific study: no safe level of alcohol : [ англ. ] : [ арх. 24 августа 2018 ] / K. Bienhoff, D. Owen // IHME. — 2018. — 23 August.
  44. Lexicon of alcohol and drug terms published by the World Health Organization (недоступная ссылка) . Дата обращения: 21 августа 2011. Архивировано 5 февраля 2013 года.
  45. Этиловый спирт // Экслибрис — Яя. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — С. 295—296. — ( Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 30).
  46. За ред. Морозова Г. В., Рожнова В. Е., Бабаяна Э.А. Алкоголизм. — Москва: Медицина, 1983. — С. 161—162. - 432 с. - 80 000 прим.
  47. Гаевый М. Д., Петров В. И., Гаевая Л. М. Фармакология. Учебник для студентов вузов. — 2008. — С. 21—30.
  48. Alcohol Consumption Induces Endogenous Opioid Release in the Human Orbitofrontal Cortex and Nucleus Accumbens — Mitchell et all. DOI: 10.1126/scitranslmed.3002902 , Sci Transl Med, 11 января 2012
  49. Список прекурсоров и химических веществ, часто используемых при незаконном изготовлении наркотических средств и психотропных веществ, находящихся под международным контролем (недоступная ссылка) . Дата обращения: 21 августа 2011. Архивировано 19 сентября 2011 года.
  50. 1 2 Lambert B., He SM DNA and chromosome damage induced by acetaldehyde in human lymphocytes in vitro (англ.) // Ann NY Acad Sci (англ.) : journal. - 1988. - Vol. 534 . — P. 369—376 . — PMID 3389666 .
  51. Chemical Summary For Acetaldehyde, US Environmental Protection Agency
  52. Садовникова И. И. Циррозы печени. Вопросы этиологии, патогенеза, клиники, диагностики, лечения // «Русский медицинский журнал». — 2003. — Т. 5. — № 2.
  53. Park CW, Kim A, Cha SW, Jung SH, Yang HW, Lee YJ, Lee HIe, Kim SH, Kim YH. A case of phlegmonous gastritis associated with marked gastric distension (англ.) // PMID 20981225 . — Division of Gastroenterology, Department of Internal Medicine, Eulji University Hospital, Eulji University College of Medicine, Daejeon, Korea., 2010. — ISSN 18385738 .
  54. Ramstedt M. Alcohol and pancreatitis mortality in the population level: experiences from 14 western countries. Addiction 2004; 99: 1255—1261. [2]
  55. Murakami K, Okimoto T, Kodama M, Tanahashi J, Mizukami K, Shuto M, Abe H, Arita T, Fujioka T. Comparison of the efficacy of irsogladine maleate and famotidine for the healing of gastric ulcers after Helicobacter pylori eradication therapy: a randomized, controlled, prospective study (англ.) // PMID 21073372 . — Department of Gastroenterology, Faculty of Medicine, Oita University, Oita, Japan., 2010. — ISSN 18385738 .
  56. Singletary KW, Gapstur SM Alcohol and breast cancer: review of epidemiologic and experimental evidence and potential mechanisms (англ.) // J. Amed. Med. Assoc. - 2001. - Vol. 286 , no. 17 . — P. 2143—2151 .
  57. Allen NE, Beral V., Casabonne D., Kan SW, Reeves GK, Brown A., Green J. Moderate alcohol intake and cancer incidence in women (англ.) // J. Natl. Cancer Inst. - 2009. - Vol. 101 , no. 5 . — P. 296—305 .
  58. Ott JJ, Ullrich A, Mascarenhas M, Stevens GA. Global cancer incidence and mortality caused by behavior and infection (англ.) // PMID 20935133 . — World Health Organization, 20 Avenue Appia, 1211 Geneva 27, Switzerland, 2010. — ISSN 20935133 .
  59. Olokoba AB, Obateru OA. Oesophageal carcinoma--a report of two cases and review of literature (англ.) // PMID 20836328 . — Gastroenterology Unit, Department of Medicine, University of Ilorin Teaching Hospital, Ilorin, Nigeria., 2009. — ISSN 20836328 .
  60. Known and Probable Human Carcinogens
  61. Патологическая физиология [Учебник для студентов мед. вузов]. Н. Н. Зайко, Ю. В. Быць, А. В. Атаман и др. — К.: «Логос», 1996.
  62. Klatsky AL, Friedman GD, Siegelaub AB, Gerard MJ Alcohol consumption and blood pressure Kaiser–Permanente Multiphasic Health Examination data (англ.) // New Engl. J. Med. - 1977. - Vol. 296 , no. 21 . — P. 1194—1200 .
  63. Reynolds K., Lewis B., Nolen JD, Kinney GL, Sathya B., He J. Alcohol consumption and risk of stroke: a meta-analysis (англ.) // J. Amer. Med. Assoc. - 2003. - Vol. 289 , no. 5 . — P. 579—588 .
  64. 1 2 3 Взаємодія ліків та ефективність фармакотерапії / Л. В. Дерімедведь, І. М. Перцев, Є. В. Шуванова, І. А. Зупанець, В. Н. Хоменко; за ред. проф. І. М. Перцева. - Харків: Видавництво "Мегаполіс", 2001. - 784 с. - 5000 прим. - ISBN 996-96421-0-X .
  65. Sokol RJ, Clarren SK Guidelines for use of terminology describing the impact of prenatal alcohol on the offspring (англ.) // Alcohol Clin. Exp. Res. - 1989. - Vol. 13 , no. 4 . — P. 597—598 .
  66. 1 2 Muneer PM, Alikunju S, Szlachetka AM, Haorah J. Inhibitory effects of alcohol on glucose transport across the blood-brain barrier leads to neurodegeneration: preventive role of acetyl-L: -carnitine (англ.) // Psychopharmacology (англ.) . — Springer , 2010. — ISSN 18385738 .
    «Evidence shows that alcohol intake causes oxidative neuronal injury and neurocognitive deficits that are distinct from the classical Wernicke-Korsakoff neuropathy. Our previous findings indicated that alcohol-elicited blood-brain barrier (BBB) damage leads to neuroinflammation and neuronal loss».
  67. Fergusson DM, Boden JM, Horwood LJ Tests of causal links between alcohol abuse or dependence and major depression (англ.) // JAMA : journal. - 2009. - Vol. 66 , no. 3 . — P. 260—266 . — doi : 10.1001/archgenpsychiatry.2008.543 . — PMID 19255375 .
  68. Falk DE, Yi HY, Hilton ME Age of onset and temporal sequencing of lifetime DSM-IV alcohol use disorders relative to comorbid mood and anxiety disorders (англ.) // Drug Alcohol Depend : journal. - 2008. - Vol. 94 , no. 1-3 . — P. 234—245 . — doi : 10.1016/j.drugalcdep.2007.11.022 . — PMID 18215474 .
  69. Schuckit MA, Smith TL, Danko GP A comparison of factors associated with substance-induced versus independent depressions (англ.) // J Stud Alcohol Drugs (англ.) : journal. - 2007. - Vol. 68 , no. 6 . — P. 805—812 . — PMID 17960298 .
  70. George E. Vaillant. The natural history of alcoholism revisited (англ.) (1995).
  71. Экспертиза опьянения (недоступная ссылка)
  72. Алексей Водовозов. Средство от похмелья: научный взгляд на народную проблему (25 апреля 2016).
  73. Anatoly G. Antoshechkin. On Intracellular Formation of Ethanol And Its Possible Role In Energy Metabolism . Oxford University Press (1 ноября 2001). doi : https://dx.doi.org/10.1093/alcalc/36.6.608 .
  74. Эндогенный алкоголь в крови, уровень, способы определения этанола (недоступная ссылка) . Дата обращения: 15 апреля 2013. Архивировано 25 мая 2013 года.
  75. (Росспоживнагляд) . № 2401. Этанол (этиловый спирт) // ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» / утверждены А.Ю. Поповий . - Москва, 2018. - С. 162. - 170 с. - (Санітарні правила).
  76. Online Etymology Dictionary
  77. Алкоголь // Этимологический словарь русского языка = Russisches etymologisches Wörterbuch : в 4 т. / авт.-сост. М. Фасмер ; пров. з ним. та дод. чл.-кор. АН СРСР О. Н. Трубачова , під ред. і з передисл. проф. Б. А. Ларина [т. I]. - Вид. 2-ге, стер. — М. : Прогресс , 1986—1987.
  78. The Oxford Dictionary of Word Origins. Alcohol
  79. А.К.Шапошников. Алкоголь // Этимологический словарь современного русского языка. — Наука, 2010. — Т. 1. — С. 24.
  80. П.Я.Черных. Алкоголь // Историко-этимологический словарь современного русского языка. — Русский язык, 1999. — Т. 1. — С. 37.
  81. Алкоголь // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. І. Даль . - 2-ге вид. - СПб. : Друкарня М. О. Вольфа , 1880-1882.
  82. Спирт // Этимологический словарь русского языка = Russisches etymologisches Wörterbuch : в 4 т. / авт.-сост. М. Фасмер ; пров. з ним. та дод. чл.-кор. АН СРСР О. Н. Трубачова , під ред. і з передисл. проф. Б. А. Ларина [т. I]. - Вид. 2-ге, стер. — М. : Прогресс , 1986—1987.
  83. БОЛЬШОЙ ЛАТИНСКО-РУССКИЙ СЛОВАРЬ .
  84. Online Etymology Dictionary
  85. Online Etymology Dictionary

Література

Посилання

  • ГОСТ 31763-2012 . Спирт винный. Технічні умови.
  • ГОСТ 3639-79 . Растворы водно-спиртовые. Методы определения концентрации этилового спирта.