Ethanol là gì?

Có bao giờ khi bạn tìm hiểu thành phần của một chai dung dịch rửa tay thì đọc được “Lượng Ethanol (80%)” chưa nhỉ? Vậy Ethanol là gì? Nó có tác dụng gì? Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu về Ethanol, tính chất hóa học, tính chất vật lý và cách điều chế Ethanol nhé!

1. Ethanol là gì?

     Ethanol (hay Etanol), còn được biết đến như là rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của ancol, dễ cháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn .

     Trong cách nói dân dã thì thông thường Ethanol được nhắc đến một cách đơn giản gọi là rượu. Methanol và Ethanol đều là những hợp chất cơ bản nhất, đứng đầu trong dãy đồng đẳng ancol no, đơn chức, mạch hở. Trong đó Ethanol là phổ biến hơn cả. Còn Methanol được dùng trong công nghiệp làm dung môi hòa tan các chất vô cơ, hữu cơ hay chiết xuất các loại dầu và điều chế các chất công nghiệp khác. Tuy nhiên, khác với ethanol, cồn methanol không tốt cho cơ thể người bởi vậy để phân biệt thì người ta thường cho chất màu xanh vào methanol, nên vẫn quen gọi là cồn xanh.

2. Công thức hóa học:

     Công thức hóa học của Ethanol là là C2H6O hay C2H5OH. Một công thức thay thế khác là CH3-CH2-OH thể hiện cacbon ở nhóm metyl (CH3–) liên kết với carbon ở nhóm metylen (–CH2–), nhóm này lại liên kết với oxy của nhóm hydroxyl (–OH). 

     Nó là đồng phân nhóm chức của dimetyl ete. Etanol thường được viết tắt là EtOH, sử dụng cách ký hiệu hoá học thường dùng đại diện cho nhóm etyl (C2H5) là Et.

3. Tính chất của Ethanol:

Tính chất vật lý:

     - Nhẹ hơn nước, có khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 độ C.

     - Tỉ trọng trung bình là 0.8 g/ cm3.

     - Nhiệt độ nóng chảy ở 117.3 độ C và sôi ở 78.5 độ C.

     - Ethanol có độ nhớt và ít bay hơi so với các hợp chất hữu cơ có cùng trọng lượng phân tử.

Tính chất hóa học:

     - Mang tính chất của một rượu đơn chức

     - Phản ứng thế H của nhóm -OH.

Tác dụng với kim loại: 

     Phương trình phản ứng:  

2C2H5OH + 2Na  → 2C2H5ONa + H2

     - Phản ứng với Cu(OH)2

     Phương trình phản ứng: 

2C3H5(OH)3 + Cu(OH)2  → [C3H5(OH)2O]2Cu + 2H2O.

     - Phản ứng thế nhóm -OH

     - Phản ứng với axit vô cơ:

     Phương trình phản ứng: 

C2H5-OH + H-Br → C2H5-Br + H2O.

     - Phản ứng với axit hữu cơ (phản ứng este hóa):

     Phương trình phản ứng: 

CH3COOH + C2H5-OH → CH3COOC2H5 + H2O.

     - Phản ứng với ancol (điều kiện phản ứng H2SO4 đậm đặc, 1400 độ C):

     Phương trình phản ứng: 

C2H5-OH + H-O-C2H5 → C2H5-O-C2H5 + H2O.

     - Phản ứng tách nhóm - OH (phản ứng tách H2O) (điều kiện phản ứng H2SO4 đậm đặc, 1700 độ C).

     Phương trình phản ứng: 

CH3-CH2-OH  → CH2=CH2 + H2O

CH3-CH2-CHOH-CH3  → H2O + CH3-CH=CH-CH3 (sản phẩm chính)

→ H2O + CH3-CH2-CH=CH2 (sản phẩm phụ)

     - Phản ứng oxi hóa:

     - Phản ứng oxi hóa hoàn toàn (phản ứng cháy)

     – Đối với ancol no, đơn chức mạch hở

CnH2n+2O + (3n/2)O2 → nCO2 + (n + 1)H2O

     – Đối với ancol no, đa chức mạch hở

CnH2n+2Ox + (3n+1-x)/2O2 → nCO2 + (n + 1)H2O

     Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn (oxi hóa hữu hạn)

PTPƯ   C2H5OH + CuO  → CH3-CHO + H2O + Cu

4. Điều chế Ethanol:

a. Thông qua công nghệ hóa dầu Hydrat hóa ethylene:

     - Ethanol được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ thông qua phương pháp hydrat hóa ethylene bằng xúc tác acid. Cho ethylene hợp nước ở 300 độ C, áp suất 70-80 atm với chất xúc tác là acid wolframic hoặc acid phosphoric:

     Ta có phương trình điều chế sau:

H2C=CH2+ H2O→CH3CH2OH

b. Thông qua con đường sinh học là lên men:

     - Trong điều kiện không có oxy thì một số loại men rượu sẽ chuyển hóa đường tạo ra Ethanol và Cacbon dioxit CO2.

     Phương trình điều chế như sau

C6H12O6→ 2 CH3CH2OH+ 2 CO2

     - Quá trình nuôi cấy men rượu theo các điều kiện để sản xuất rượu được gọi là ủ rượu. Men rượu có thể phát triển trong sự hiện diện của khoảng 20% rượu, nhưng nồng độ của rượu trong các sản phẩm cuối cùng có thể tăng lên nhờ chưng cất.

     - Để sản xuất dung môi Ethanol từ các nguyên liệu chứa tinh bột như hạt ngũ cốc thì tinh bột đầu tiên phải được chuyển hóa thành đường. Trong việc ủ men bia, theo truyền thống nó được tạo ra bằng cách cho hạt nảy mầm hay ủ mạch nha. Trong quá trình nảy mầm, hạt tạo ra các enzym có chức năng phá vỡ tinh bột để tạo ra đường. Để sản xuất ethanol làm nhiên liệu, quá trình thủy phân này của tinh bột thành glucoza được thực hiện nhanh chóng hơn bằng cách xử lý hạt với acid sunfuric loãng, enzym nấm amylas, hay là tổ hợp của cả hai phương pháp.

c. Thông qua con đường làm tinh khiết giữa Ethanol và nước:

     - Đối với hỗn hợp Etanol và nước, điểm sôi hỗn hợp (azeotrope) cực đại ở nồng độ 96% ethanol và 4% nước. Vì lý do này, chưng cất phân đoạn hỗn hợp ethanol-nước (chứa ít hơn 96% ethanol) không thể tạo ra ethanol tinh khiết hơn 96%. Vì vậy, 95% etanol trong nước là dung môi phổ biến nhất.

5. Ứng dụng của Ethanol:

a. Trong công nghiệp:

     - Ethanol được dùng làm nguyên liệu: Ethanol để sản xuất các hợp chất hữu cơ khác như đietyl ete, axit axetic,....

     - Phần lớn lượng Ethanol được dùng làm dung môi: Trong ngành công nghiệp dược phẩm, nước hoa, in ấn, sơn, điện tử, dệt may, để pha chế vecni,....

     - Ethanol còn được dùng làm nhiên liệu: Dùng cho đèn cồn trong phòng thí nghiệm, dùng thay xăng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong.

     - Trong công nghiệp mỹ phẩm: Ethanol là một dung môi hoàn hảo giúp hòa tan các chất và ngăn ngừa sự kết tinh các thành phần trong mỹ phẩm.

b. Trong ngành thực phẩm, đồ uống:

     - Ethanol là một trong những nguyên liệu để tạo ra đồ uống có cồn mà hằng ngày chúng ta vẫn hay sử dụng như bia, rượu, …

     - Ethanol còn được dùng như nước ướp gia vị.

c. Ngành y tế, dược phẩm: 

     - Cồn ethanol được sử dụng rộng rãi trong y tế có tác dụng chống vi khuẩn, vi sinh vật.

     - Dùng để sản xuất thuốc ngủ.

     - Ethanol ở nồng độ nhất định còn là dung dịch dùng để tẩy rửa, vệ sinh các dụng cụ y tế.

6. Nguy hại từ Ethanol:

     - Etanol và các hỗn hợp của nó (cồn 50 độ trở lên) là các chất dễ cháy và dễ dàng bắt lửa. Chính vì thế rất dễ gây cháy nổ. Gây thiệt hại về tài sản và con người nếu không bảo quản đúng cách.

     - Etanol trong cơ thể người được chuyển hóa thành axêtal đêhít. Mà đây lại là một chất có độc tính cao hơn so với etanol. Axêtalđêhít liên quan tới phần lớn các triệu chứng lâm sàng liên quan tới rượu. Người ta đã nghiên cứu và chứng minh mối liên quan giữa rượu và các nguy cơ của các bệnh nguy hiểm. Ví dụ như bệnh xơ gan, ung thư và đặc biệt là chứng nghiện rượu.

     - Etanol có thể gây ra tử vong khi nồng độ cồn trong máu đạt tới 0,4% – 0,5% hoặc cao hơn. Với nồng độ 0,3-0,4% gây ra tình trạng hôn mê. Kể cả khi nồng độ thậm chí thấp hơn 0,1% cũng có thể sinh ra tình trạng say.

     - Người ta cũng đã chỉ ra mối liên quan tỷ lệ thuận giữa etanol và sự phát triển của Acinetobacter baumannii. Đây là một loại vi khuẩn gây ra viêm phổi, viêm màng não và các viêm nhiễm hệ bài tiết. Sự phát hiện này là minh chứng cho sự nhầm lẫn phổ biến. Cho rằng uống rượu có thể giết chết nhiều loại vi khuẩn gây các bệnh truyền nhiễm.

7. Cách bảo quản Ethanol đúng cách:

     - Cồn công nghiệp phải được cất trong khu vực thông gió tốt, tránh xa ánh nắng mặt trời, các nguồn  gây cháy và các nguồn nhiệt khác

     - Ethanol và hỗn hợp của nó với nước chứa trên 50% Ethanol (cồn 50 độ trở lên) là các chất dễ gây cháy và dễ bắt lửa. Do đó, hãy bảo quản Ethanol tránh xa các bình xịt, các nguyên tố dễ cháy, oxy hóa, chất ăn mòn và cách xa các sản phẩm dễ cháy khác mà các sản phẩm này không gây hại hay gây độc cho con người và môi trường

Bài viết được trích dẫn từ nhiều nguồn.