Реферат на тему Етиловий спирт: характеристика, технології, використання - Хімія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему Етиловий спирт: характеристика, технології, використання. ЗМІСТ Вступ Розділ 1. Етиловий спирт 1. Загальна характеристика етилового спирту. 2. Особливості технології етилового спирту. 3. Асортимент лікеро-горілчаних виробів і їхня характеристика Висновок Література Вступ Спиртами називаються органічні речовини, молекули яких містять одну або кілька функціональних гідроксильних груп, з'єднаних з вуглеводним радикалом. Вони можуть розглядатися тому як похідні вуглеводнів, у молекулах яких один або кілька атомів водню замінені на гідроксильні групи. У залежності від числа гідроксильних груп спирти підрозділяються на одно -, дво -, триатомні і т.д. Двохатомні спирти часто називають гликолями за назвою найпростішого представника цієї групи – етиленгликоля (або просто гликоля). Спирти, що містять більшу кількість гідроксильних груп, звичайно поєднують загальною назвою багатоатомні спирти. Одноатомні Двоатомні Триатомні СН3 – ОН Метанол СН2 – СН2 I I ОН ОН Етандіол – 1, 2 (етиленгліколь) СН2 – СН – СН2 І І І ОН ОН ОН Пропантріоль – 1, 2, 3 (гліцерин) По положенню гідроксильної групи спирти поділяються на: 1) первинні - з гідроксильною групою в кінцевої ланки ланцюга вуглецевих атомів, у якого, крім того, маються два водневих атоми (R-CH2-OH); 2) вторинні, у яких гідроксил приєднаний до вуглецевого атома, з'єднаному, крім ОН-групи, з одним водневим атомом [R-СН(ОН)-R1]; 3) третинні, у яких гідроксил з'єднаний з вуглецем, що не містить водневих атомів [®С-ОН] (R-радикал: СН3, С2Н5 і т. д.) У залежності від характеру вуглеводного радикала спирти поділяються на аліфатичні: 1) аліциклічні; 2) ароматичні. На відміну від галогенпохідних, в ароматичних спиртів гідроксильна група не зв'язана безпосередньо з атомом вуглецю ароматичного кільця [3]. Спирти Аліфатичні Аліциклічні Ароматичні СН3СН2ОН Етанол Циклогексаном Бензиловий спирт По замісній номенклатурі назви спиртів складають з назви родоначального вуглеводню з додатком суфікса -ол. Якщо в молекулі кілька гідроксильних груп, то використовують умножаючу приставку: ди- (етандіол -1,2), три - (пропантриол-1,2,3) і т.д. Нумерацію головного ланцюга починають з того кінця, ближче до якого знаходиться гідроксильна група. По радикально-функціональній номенклатурі назву роблять від назви вуглеводного радикала, зв'язаного з гідроксильною групою, з додатком слова спирт. Структурна ізомерія спиртів визначається ізомерією вуглецевого кістяка й ізомерією положення гідроксильної групи. Розглянемо ізомерію на прикладі бутилових спиртів. У залежності від будівлі вуглецевого кістяка, ізомерами будуть два спирти - похідні бутану й ізобутану: СН3 4 3 2 1 3 2 1 СН3 – СН2 – СН2 –СН2 – ОН СН3 – СН – СН2 – ОН Бутанол - 1 2 метилпропанол -1 або ізобутиловий спирт У залежності від положення гідроксильної групи при тім і іншому вуглецевому кістяку можливі ще два ізомерних спирти: СН3 1 2 3 4 1 СН3 – СН – СН2 –СН3 Н3С – С – СН3 ОН ОН Бутанол -2 2 метилпропанол 2 Число структурних ізомерів у голомологічному рядові спиртів швидко зростає. Наприклад, на основі бутану існує 4 ізомери, пентану - 8, а декана - уже 567 [5]. Розділ 1. Етиловий спирт 1.1. Загальна характеристика етилового спирту Етиловий спирт (етанол) С2Н5ОН – безкольорова рідина, що легко випаровується. Спирт, що містить 4-5 % води, називають ректифікатом, а що містить тільки частки відсотка води - абсолютним спиртом. Такий спирт одержують хімічною обробкою в присутності водовіднімаючих засобів (наприклад, свіжопрокаленого СаО). Етиловий спирт - багатотоннажний продукт хімічної промисловості. Одержують його різними способами. Один з них - спиртове шумування речовин, що містять цукристі речовини, у присутності ферментів (наприклад, зимази - ферменту дріжджів): C6H12O6 зимаза C2H6OH + 2CO2 Такий спирт називають харчовим або винним спиртом. Етиловий спирт можна одержувати з целюлози, що попередньо гідролізують. Глюкозу, що утвориться при цьому, піддають надалі спиртовому шумуванню. Отриманий спирт називають гідролізним. Як відомо, для одержання етилового спирту існують і синтетичні способи, такі, як сіркокислі або пряма гідратація етілена: H2C==CH2 + H2 кат. H3C—CH2OH Собівартість спирту, отриманого таким способом, набагато дешевше, ніж приготовленого з харчових продуктів.Етиловий спирт широко використовують у різних областях промисловості і насамперед у хімічній. З нього одержують синтетичний каучук, оцтову кислоту, барвники, есенції, фотоплівку, порох, пластмаси. Спирт є гарним розчинником і антисептиком. Тому він знаходить застосування в медицині, парфумерії. У великих кількостях етиловий спирт йде для одержання спирто-горілчаних виробів. Етиловий спирт - сильний наркотик. Потрапляючи в організм, він швидко всмоктується в кров і приводить організм у збуджений стан, при якому людині важко контролювати своє поводження. Уживання спирту часто є основною причиною важких шляхово-транспортних аварій, нещасних випадків на виробництві і побутових злочинах. Спирт викликає важкі захворювання нервової і серцево-судинної систем, а також шлунково-кишкового тракту. Спирт небезпечний у будь-якій концентрації (горілка, настойки, вино, пиво і т.д.). Етиловий спирт, застосовуваний для технічних цілей, спеціально забруднюють дурно пахнучими речовинами. Такий спирт називають денатуратом (для цього спирт підфарбовують, щоб відрізнити його від чистого спирту). Хімічні властивості спирту. Як у всіх кисневмісних з'єднань, хімічні властивості етилового спирту визначаються, у першу чергу, функціональними групами і, певною мірою, будівлею радикала. Характерною рисою гідроксильної групи етилового спирту є рухливість атома водню, що пояснюється електронною будівлею гідроксильної групи. Звідси здатність етилового спирту до деяких реакцій заміщення, наприклад, лужними металами. З іншого боку, має значення і характер зв'язку вуглецю з киснем. Унаслідок великої електровід’ємності кисню в порівнянні з вуглецем, зв'язок вуглець-кисень також до деякої міри поляризовано з частковим позитивним зарядом в атома вуглецю і негативним - у кисню. Однак, ця поляризація не приводить до дисоціації на іони, спирти не є електролітами, а являють собою нейтральні з'єднання, що не змінюють фарбування індикаторів, але вони мають визначений електричний момент диполя [3,4]. Спирти є амфотерними з'єднаннями, тобто можуть виявляти як властивості кислот, так і властивості основ. 1.2. Особливості технології етилового спирту До початку 30-х років 20 століття його одержували винятково зародження харчової водневмісткої сировини, і при обробки зерна (жито, ячмінь, кукурудза, овес, просо) . У 30-і по 50-і роки було розроблено кілька способів синтезу етилового спирту з хімічної сировини наприклад: лідрування аценальдециду і інші. Осі сучасних способів – односейадисна (пряма) гідраітація. Етілена (CU2=CU2+H2O -C2H5OH), здійснюється на фосфорно-кислотному каталізаторі при 280-3000С і 7,2-8,3 Мн/м (72-83 кг/см ). Так, у США в 1976 р. було вироблено близько 800 тис. тонн этонола, у т.ч. 550 тис. тонн прямій гідротацієй (інше збродження харчової сировини). В інших країнах (Україна, Франція і ін.) етиловий спирт одержують також двохетапною (сірко кислотною гідратацією етилена при : 75-800С і 2,48 Мн/м/24,8 нес/м) этилен взаємодіє з концентрованою сірчаною кислотою з утворенням суміші моно і діентилеульфатів [С2Н5OSO2ОН і (С2Н5О)2SO2], що потім гідролізують при 1000С і 0,3-0,4 Мн/м дають етиловий спирт і Н2SO4. У ряді країн етиловий спирт (ЕС) одержують також збродженням продуктів гідролізу рослинних матеріалів. Очищення технічних ЕС проводять різними способами. Харчовий спирт-сирець, звичайно звільняють від домішок (сивушні олії й ін.) рекитифікацією. Слінтентичний ЕС очищають від етилового ефіру, ацетальдегіду й ін. рекитифікацією у присутності лугу і гідруванням у паровій фазі на нікелевих каталізаторів при 1050С і 0,52 Мн/м (5,2 кгс/см) Спирт – ректифікат являє собою азеотропну суміш ЕС з водою (95,57% спирту t кипіння 78,150С). Для багатьох цілей потрібно обезводнений, Т.Н. абсолютний, ЕС. Останній у промисловості готують, воду у виді стрункої азеотропної суміші вода-спірит-бензол (спеціальна добавка), а в лабораторних умов-хімічному зв'язуванням води різними реагентами, окисом кальцію, металевим кальцієм або магнієм ЕС, призначений для технічних і побутових цілей, іноді денантурірують. У природі спирти зустрічаються рідко, частіше - у виді похідних (складні ефіри й ін.), з яких вони можуть бути отримані. Для одержання спиртів важливу роль грає органічний синтез. Приведемо деякі способи синтезу спиртів. 1. Гідратація (приєднання води до алкенам). Реакція проводиться в присутності каталізаторів. При використанні як каталізатор сірчаної кислоти (сіркокисла гідратація) реакція йде в двох стадій: H2C==CH2 + HO—SO2—OH  H3C—CH2—OSO2—OH етил сірчана кислота H3C—CH2—OSO2—OH + H2O  H3C—CH2—OH + H2SO4 етиловий спиртЯкщо реакцію гідратації проводити при високій температурі (300 - 350°С) і тиску в присутності каталізатора (суміші фосфорної до вольфрамового кислот), то реакція йде в одну стадію. Це метод прямої гідратації. При одержанні етилового спирту цей метод витиснув сіркокислу гідратацію. Гідратація алкенів має важливе промислове значення. Цей спосіб дозволяє одержувати спирти з доступної і дешевої сировини - газів крекінгу. Так, з 1 т етилену можна одержати 1,4 т спирти. Вперше в нашій країні етиловий спирт почали одержувати гідратацією етилену з 1952 р. (м. Сумгаіт). 2. Гідроліз моногалогенопохідних. Реакцію проводять, нагріваючи галогеналкіли з водою або водним розчином лугів: C2H6Cl + H2O  C2H6OH + HC 3. Одержання метанолу із синтезу-газу. Процес йде при 220-300°С і порівняно невисокому тиску з використанням каталізатора з оксидів міді і цинку: кат. CO + 2H2  CH3OH Із синтезу-газу можна одержувати й інші спирти. 4. Відновлення альдегідів і кетонів. При відновленні альдегідів утворяться первинні, а при відновленні кетонів - вторинні: O // 2H H3C — C  H3C — CH2OH \ H оцтовий етиловий альдегід спирт 2H H3C — CO — CH3  H3C — CH — CH3 \| OH ацетон ізоппропіловий спирт 5. Спиртове шумування (розщеплення) моносахарідів C6H12O6 під впливом ферментів: зимаза C6H12O6  C2H6OH + 2CO2 Для одержання етилового спирту здавна користуються різними цукристими речовинами, наприклад, виноградним цукром, або глюкозою, що шляхом "шумування", викликуваного дією ферментів (энзимів), вироблюваних дріжджовими грибками, перетворюється в етиловий спирт. С6Н12О6  2С2Н5ОН + 2СО2 Глюкоза у вільному виді утримується, наприклад, у виноградному соку, при шумуванні якого виходить виноградне вино зі змістом спирту від 8 до 16%. Вихідним продуктом для одержання спирту може служити полісахариди крохмалю, що утримується, наприклад, у бульбах картоплі, зернах жита, пшениці, кукурудзи. Для перетворення в цукристі речовини (глюкозу) крохмаль попередньо піддають гідролізові. Для цього борошно або здрібнену картоплю заварюють гарячою водою і по охолодженні додають солод - пророслі, а потім підсушені і розтерті з водою зерна ячменя. У солоді утримується діастаз (складна суміш ферментів), що діє на процес оцукрювання крохмалю каталітично. По закінчуванні оцукрювання до отриманої рідини додають дріжджі, під дією ферменту яких утвориться спирт. Його відганяють, а потім очищають повторною перегонкою. В даний час оцукрюванню піддають також інший полісахариди - целюлозу (клітковину), що утворить головну масу деревини. Для цього целюлозу піддають гідролізові в присутності кислот (наприклад, деревні обпилювання при 150 -1700С обробляють 0,1 - 5% сірчаною кислотою під тиском 0,7 - 1,5 МПа). Отриманий у такий спосіб продукт також містить глюкозу і зброджується на спирт за допомогою дріжджів. З 5500 т сухих обпилювань (відходи лісопильного заводу середньої продуктивності за рік) можна одержати 790 т спирту (вважаючи на 100%-ний). Це дає можливість заощадити близько 3000 т зерна або 10000 т картоплі [1]. 1.3. Асортимент лікеро-горілчаних виробів і їхня характеристика Напої, що містять етиловий спирт, називають алкогольні. До них відносяться спирт, горілка, лікеро-горілчані вироби, ром, скроні, коньяки, виноградні і плодово-ягідні вина. Промисловість виробляє спирт-сирець, спирт-ректифікат, питний спирт і спирт денатурат (технічний). Спирт для харчової промисловості і медицини виробляють із зерна, картоплі, патоки (технічний - з деревини, соломи, нафтопродуктів). Технологія: 1) одержання солоду; 2) приготовлений і зброджування солодкого затору; 3) перегонка зрілої бражки; 4) ректифікація зрілого спирту. У залежності від вихідної сировини і ступеня очищення спирт-ректифікат поділяють на люкс, екстра, вищого очищення і 1 сорту. Питний спирт 95% - це суміш спирту-ректифікату вищого очищення, зм'якшеної води, профільтрована і витримана. Спирт-ректифікат служить сировиною для виробництва горілок, вин, лікеро-горілчаних виробів. Горілка - міцний алкогольний напій, що містить 40-56% спирту. Одержують зі спирту-ректифікату, зм'якшеної води, фільтрують через активоване вугілля. Додають: сахарин-пісок, питну соду, оцет, лимонну кислоту, мед, сіль. Асортимент горілчаних виробів: 1) Столична 40% - спирт-ректифікат вищого очищення + цукор; 2) Російська 40% - спирт екстра, вода посиленого очищення; 3) Городня 40% - спирт-ректифікат, сахарин-пісок, лимонна кислота; 4) Старий замок 40% - спирт-ректифікат, цукор, хлористий калій; 5) Салют 40% - спирт люкс, аскорбінова кислота; 6) Білі роси 40% - спирт-ректифікат, цукровий сироп, лимонна киці-лота, сода гашена оцтом; 7) Кристал-100 - на кремнієвій воді; 8) Українська горілка 45% - спирт вищого очищення + мед.Вимоги до якості: спирт і горілка повинні бути безбарвні, прозорі, без домішок, з характерним смаком і запахом без сторонніх. Розливають у скляні полімерні пляшки, міцність ± 0,2%. Зберігають 1 рік. Лікеро-горілчані вироби. Ці вироби містять барвні, ароматичні і смакові речовини, а багато з них і значна кількість цукру. По використовуваній сировині, змістові спирту і цукру їх підрозділяють на наступні види: настойки (гіркі і бальзами, гіркі зниженою міцністю, солодкі і напівсолодкою, напівсолодкі зниженою міцністю), наливки, пунші, аперитиви, напої десертні, лікери (міцні, десертні, креми). Для готування лікеро-горілчаних виробів використовують етиловий спирт-ректифікат різного ступеня очищення, воду зм'якшену, свіжі і сушені плоди і ягоди, технічне сировина (ароматні трави, листи, бруньки, квіти, пряності й ін.), цукор, потокові, ефірні олії, есенції, харчові кислоти і барвники. Виробництво лікеро-горілчаних виробів складається з наступних процесів: одержання напівфабрикатів, купажировання (змішування), відстоювання, фільтрації і розливу. Лікери витримують від 6 місяців до 2 років. Напівфабрикати виробляють наступні: спиртовані морси, настої і соки, сиропи й ароматні спирти. Спиртовані морси і настої одержують дворазовим настоюванням водно-спиртової рідини міцністю 30-50% на свіжих або сушених плодах, ягодах, травах, коріннях і т. п. Спиртовані соки виготовляють зі свіжих плодово-ягідних соків і спирту-ректифікату вищого очищення (25%). Ароматні спирти одержують перегонкою спиртованих морсів або настоїв. Відрізняються вони більш високою міцністю, тонкими смаком і ароматом. Готують ароматні спирти окремо для кожного виробу. Сиропи - соки, консервовані цукром. Зміст цукру не менш 67%. Випускають більш 200 найменувань лікеро-горілчаних виробів. Горькі настойки готують купажируванням спиртованих настоїв або ароматних спиртів, спирту-ректифікату, харчових барвників і води. До гірких настойок відносяться Бальзам ризький чорний, Гірський дубняк, Зубрівка, Звіробій і ін.. Особливими горілками називають Мисливську, Петровську, Ювілейну особливу, Старку. Мисливська горілка має міцність 45%. Виробляють її на ароматному спирті, настояному на одинадцятьох видах сировини (гвоздиці, імбирі, чорному і червоному перці, кава і т.д.). Додають 20% білого портвейну і колер. Колір горілки темно-коричневий, смак і аромат - пряні, округлені (складні). Старку готують зі спиртованого настою листів яблунь і груш. Додають коньяк, білий портвейн, ванілін, колер і цукор. Колір ясно-коричневий, смак злегка пекучий, аромат складний, переважає коньячний, спирту - 43%. Петровскую горілку міцністю 40% готують на настої житніх сухарів, додають коньяк і колер. Вона має колір ясно-коричневий, смак злегка пекучий, запах житніх сухарів. Ювілейна особлива горілка містить 40% спирту. У неї додають коньяк, мед і колер. Колір ясно-коричневий, смак злегка пекучий, запах округлений, з відтінком меду. Горькі настойки зі зниженою міцністю відрізняються більш м'яким смаком і приємним ароматом. До них відносяться Ароматна, Апельсинова, Смарагдова, Осіння, Прозора, Золотава, Волзька. Лікери відрізняються від інших виробів більш грузлою консистенцією. Їх витримують у дубових бочках від 6 місяців до 2 років, при цьому смак і аромат лікерів стають більш м'якими і ніжними. По змісту спирту і цукру лікери підрозділяють на міцні, десертні і креми. Міцні лікери одержують купажируванням спиртованих настоїв і ароматних спиртів, приготовлених на технічній сировині (травах, коріннях, пряностях і ін.), ефірних олій, спирту-ректифікату вищого очищення, цукрового сиропу, харчових кислот, барвників і води. До міцних лікерів відносяться Шартрц, Бенедиктин, Ганусовий, М'ятний, Південний, Апельсиновий і ін. Десертні лікери найбільш поширені. Вони містять спирту менше, ніж міцні лікери. До десертних лікерів відносяться Ванільний, Дружній, Мандариновий, Мигдальний, Новорічний і ін. Кавовий лікер міцністю 30% виготовляють з настою й ароматного спирту кава, мигдальної есенції і ваніліну. Колір темно-коричневий, смак солодкий, з гіркотою кави, аромат кава. Висновок У висновку хотілося б сказати що в даний час знаходиться широке застосування спиртів. На багатьох виробництвах спирти застосовуються як розчинники. У хімічній промисловості вони використовуються для різних синтезів. Метиловий спирт у великих кількостях йде на одержання формальдегіду, використовуваного у виробництві пластмас оцтової кислоти й інших органічних речовин. В даний час розробляється багато нових технологічних процесів на основі використання метилового спирту як вихідного продукту, тому значення його в промисловому виробництві потрібних народному господарству, речовин і матеріалів буде усе більш зростати. Перспективним вважається використання метилового спирту як моторне паливо, тому що добавка його до бензину підвищує октанове число пальної суміші і знижує утворення шкідливих речовин у вихлопних газах.Етиловий спирт у великих кількостях йде на виробництво синтетичного каучуку. Окислюванням спирту одержують харчову оцтову кислоту. Шляхом його дігідрації готують діетиловий (медичний) ефір, із взаємодією з хлорводню одержують хлоретан, для місцевої анестозії. Спирт застосовується при виготовленні багатьох лік. У парфумерії він йде на виготовлення парфумів і одеколону. Але також спирти можуть впливати на організм. Особливо отрутний метиловий спирт: 5 -10 мл спирту викликають сліпоту і сильне отруєння організму, а 30 мл можуть привести до смертельного результату. Етиловий спирт - наркотик. При прийомі усередину він унаслідок високої розчинності швидко всмоктується в кров і збуджуючи діє на організм. Під впливом спиртного в людини слабшає увага, загальмовується реакція, порушується координація, з'являється розв'язність, брутальність у поводженні і т.д. Усе це робить його неприємним і неприйнятним для суспільства. Але наслідку вживання алкоголю можуть бути і більш глибокими. При частому споживанні з'являється звикання, пагубна пристрасть до нього і зрештою важке захворювання - алкоголізм. Спиртом уражаються слизуваті оболонки шлунково-кишкового тракту, що може вести до виникнення гастриту, виразкової хвороби шлунка, дванадцятипалої кишки. Печінка, де повинна відбуватися руйнування спирту, не справляючись з навантаженням, починає перероджуватися, у результаті виникає цироз. Проникаючи в головний мозок, спирт отруючи діє на нервові клітки, що виявляється в порушенні свідомості, мови, розумових здібностей, у появі психічних розладів і веде до деградації особистості. Особливо небезпечний алкоголь для молодих людей, тому що в зростаючому організмі інтенсивно протікають процеси обміну речовин, а вони особливо чуттєві до токсичного впливу. Тому в молоді швидше, ніж у дорослих, може з'явитися алкоголізм. ЛИТЕРАТУРА 1. Виноградов Н.А., Качаев А.К. Алкоголизм, проблема, борьба. – М., Знание, 1971, вып. 1, с 3-13 2. Лившиц С.М., Яворский А.А. Социальные и клинические проблемы алкоголизма. Киев: Здоров’я, 1975. – с. 12-31 3. Последствия алкогольной интоксикации для потомства /М.: Наука, 1989. – 3-10 4. Алкоголизм (руководство для врачей)/Под ред. Г.В. Морозова, В.Е. Рожнова, Э.А. Бабаяна. – М., Медицина, 1983, стр. 3-10 5. Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1978. – 720 с. 6. Джатдоева М.Р. Теоретические основы прогрессивных технологий. Химический раздел. – Ессентуки: ЕГИЭиМ, 1998. – 78 с. 7. Зурабян С.Э., Колесник Ю.А., Кост А.А. Органическая химия: Учебник. – М.: Медицина, 1989. - 432 с. 8. Метлин Ю.Г., Третьяков Ю.Д. Основы общей химии. – М.: Просвещение, 1980. – 157 с. 9. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. - М.: Химия, 1974. - 624 с
1 2 3 4 5 Категория: Хімія \| Добавил: Aspirant (03.05.2013)
Просмотров: 1418 \| Комментарии: 1 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: