Etanols (etilspirts) — formula, īpašības, ražošana un lietošana

Uzzini visu par etanolu (etilspirts) — ķīmisko formulu C2H5OH, īpašības, ražošanas metodes un lietošanu rūpniecībā, medicīnā un ikdienas dzīvē.

Etanols, kas pazīstams arī kā zīmju formula, etilspirts, graudu spirts vai vienkārši spirts, ir uzliesmojošs, bezkrāsains ķīmisks savienojums. Tā ķīmiskā formula ir C₂ H₅ OH, rakstīts arī kā C₂ H ₆O. Tā ir aktīvā sastāvdaļa alkoholiskajos dzērienos, ko dzer lielākajā daļā pasaules kultūru. To izmanto arī kā šķīdinātāju, jo tas var izšķīdināt daudzas citas ķīmiskās vielas un nav ļoti toksisks. Lielāko daļu etanola, ko lieto cilvēki, ražo no rauga.

Īpašības

Etanols (C₂H₆O) ir polārs orgānisks šķīdinātājs ar raksturīgām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām:

• Molekulmasa: aptuveni 46,07 g·mol⁻¹.
• Fizikālie stāvokļi: bezkrāsains šķidrums istabas temperatūrā.
• Kūstpunkts: apm. −114,1 °C; vārīšanās temperatūra: apm. 78,37 °C.
• Densitāte: aptuveni 0,789 g·cm⁻³ (20 °C).
• Šķīdība: miscējamība ar ūdeni jebkurās attiecībās; labi šķīdina gan polāras, gan daļēji nepolāras vielas.
• Uzliesmojamība: viegli uzliesmojošs (uzliesmošanas temperatūra ap 12–14 °C, pašiedegušanās ap ~363 °C); aizdegšanās koncentrācijas gaisā aptuveni 3,3–19 vol%.
• Smaka un garša: raksturīga, mazliet saldena garša un smarža; lietojams pārtikā un dzērienos tikai atbilstošā tīrībā.

Ražošana un attīrīšana

Industriāli etanolu iegūst galvenokārt divos veidos:

• Fermentācija: bioloģisks process, kurā rauga (parasti Saccharomyces cerevisiae) enzīmi pārveido cukurus (no graudiem, cukurniedrēm, augļiem u.c.) par etanolu un CO₂. Šī metode ir plaši izmantota alkoholisko dzērienu un bioloģiski ražota etanola (piem., pārtikas klases) ražošanā.
• Sintētiskā ražošana: etilēna hidrācija (siltumnīcas vai rūpnieciskā apstākļos) — etilēns reaģē ar ūdeni skābes katalizatoru klātbūtnē, veidojot etanolu. Šī metode ir izplatīta naftas ķīmijas rūpniecībā.

Attīrīšanai un koncentrēšanai izmanto frakcionēto distilāciju. Etanola un ūdens maisījums izveido azeotropu (~95,6 % etanola pēc tilpuma), tāpēc absolūta (100 %) etanola iegūšanai nepieciešami papildu soļi — molekulālie sieti, atšķaidīšana ar organiskām vielām vai citi dehidrējoši paņēmieni. Lai etanolu atbrīvotu kā nedzeramu (un izvairītos no akcīzes nodokļiem), to bieži denaturē, pievienojot neēdamas un/vai indīgas piedevas.

Lietošana

• Pārtikas nozarē: etanols ir galvenā aktīvā viela alkoholiskajos dzērienos (alus, vīns, stiprie dzērieni).
• Risinātājs: laboratorijās, farmācijā, parfimērijā, krāsu un laku ražošanā — šķīdina krāsas, sveķus, eļļas un daudzas organiskās vielas.
• Dezinfekcija: plaši lietots antiseptisks līdzeklis; efektīvs pret daudziem baktēriju un vīrusu veidiem, parasti efektīvs koncentrācijās no ~60 līdz 90 % etanola.
• Degviela un piedeva degvielai: etanols tiek izmantots kā degviela (piem., E85) vai kā benzīna oktanējošs piedevas komponents.
• Rūpnieciskie izejmateriāli: etilēsteri, etilacetāts, acetaldehīds, etēri un citi starpprodukti ķīmijas rūpniecībā.
• Kosmētika un farmācija: ekstrakti, toniki, medikamentu preparāti un antiseptiski līdzekļi.

Ķīmiskās reakcijas

Etanols piedalās daudzos organiskās ķīmijas procesos:

• Oksidācija: viegli oksidējas uz acetaldehīdu (etanālu) un tālāk uz etiķskābi (etiķskābju ražošana).
• Esterifikācija: reaģē ar skābēm, veidojot esterus (piem., etilacetāts).
• Dehidrēšana: ar skābes katalizatoriem var dehidrēt uz etilēnu vai veidot eterus (dietilēteru).
• Halogēnācijas, oksidatīvas un citu transformāciju reakcijas — plaši izmantojams kā reaktants vai šķīdinātājs sintētiskajos procesos.

Veselība un drošība

• Akūta iedarbība: etanols ir centrālās nervu sistēmas depresants; pat nelielas devas ietekmē reakciju ātrumu, koordināciju un spriestspēju. Lielas devas var izraisīt samaņas zudumu, elpošanas nomākumu un nāvi.
• Hroniska iedarbība: ilgstoša pārmērīga lietošana var novest pie atkarības, aknu slimībām (piem., ciroze), sirds un asinsvadu problēmām un citiem veselības traucējumiem. Grūtniecības laikā etanola lietošana var izraisīt fetal alcohol spectrum disorder (FASD) — attīstības traucējumus bērniem.
• Metabolisms: aknās etanols tiek oksidēts ar alkoholdehidrogenāzi līdz acetaldehīdam (toksiskam starpproduktam), kas tiek tālāk oksidēts līdz etiķskābei.
• Atšķirība no metanola: metanols ir daudz toksiskāks — pat nelielas devās var izraisīt aklumu vai nāvi; tādēļ etanolu un metanolu nevar aizstāt vai sajaukt.
• Drošības pasākumi: uzglabāt labi vēdināmā vietā prom no siltuma un atklātas liesmas, lietot piemērotu aizsardzību (cimdi, acu aizsardzība) saskarē vai lielos daudzumos; izmantot atbilstošus ugunsdrošības līdzekļus.

Regulācija, denaturēšana un vēsture

Etanols ir sena cilvēces izmantota viela — fermentācijas izmantošana alkoholisko dzērienu ražošanā ir pazīstama tūkstošiem gadu. Mūsdienās etanols ir cieši regulēts: alkoholisko dzērienu ražošana, tirdzniecība un lietošana parasti pakļauta vecuma ierobežojumiem, akcīzes nodokļiem un citiem noteikumiem. Lai industriālo etanolu padarītu nedzeramu un izvairītos no nodokļu režīma, to denaturē (pievieno piemaisījumus, piemēram, metanolu, izgāztu benzīnu vai citu vielu), kas padara to nederīgu pārtikai un bīstamu lietošanai iekšķīgi.

Kopsavilkums: Etanols ir daudzpusīgs ķīmisks savienojums ar plašu pielietojumu spektru — no alkoholisko dzērienu ražošanas līdz rūpnieciskajiem šķīdinātājiem un degvielai. Tajā pašā laikā tas ir aktīva narkotiska viela ar būtiskām veselības un drošības sekām, tāpēc jāievēro atbilstoši drošības un regulatīvie pasākumi.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir etanols?

J: Kāda ir etanola ķīmiskā formula?

J: Kas ir alkoholisko dzērienu aktīvā daļa?

J: Kāpēc etanolu izmanto kā šķīdinātāju?

J: Kas ražo lielāko daļu etanola, ko cilvēki lieto?

J: Kādi ir citi etanola nosaukumi?

J: Vai etanols ir toksisks?

Meklēt pēc burta