Реферат на тему Застосування метанолу, етанолу, і гліцерилу. Отруйність спиртів, їх згубна дія на організм людини - Хімія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему Застосування метанолу, етанолу, і гліцерилу. Отруйність спиртів, їх згубна дія на організм людини. ЗМІСТ 1. Метанол__________________________________________________________3 1.1 Історія отримання____________________________________________3 1.2 Фізичні властивості___________________________________________3 1.3 Будова_____________________________________________________4 1.4 Хімічні властивості____________________________________________4 1.5 Одержання__________________________________________________4 1.6 Застосування________________________________________________4 2. Етанол____________________________________________________________5 2.1 Фізичні властивості і будова____________________________________5 2.2 Промислові способи добування________________________________6 2.3 Бродіння цукристих речовин___________________________________6 2.4 Гідроліз целюлози____________________________________________7 2.5 Добування синтетичного спирту________________________________8 2.6 Лабораторні методи отримання етанолу_________________________8 2.7 Гідроліз галогенопохідних вуглеводнів__________________________8 2.8 Гідратація етилену____________________________________________8 2.9 Відновлення карбонільних сполук______________________________8 3. Гліцерол__________________________________________________________9 3.1 Фізичні властивості___________________________________________9 3.2 Хімічні властивості____________________________________________9 3.3 Реакції______________________________________________________9 3.4 Застосування в промисловості_________________________________10 3.5 Вплив на організм людини____________________________________10 4. Джерела_________________________________________________________11 Метанол (інші назви: метиловий спирт, карбінол, деревний спирт); формула: CH3OH — найпростіший одноатомний спирт, безбарвна рідина зі слабим спиртовим запахом. Історія отримання Вперше метанол був виявлений ще в середині XVII століття Робертом Бойлем при вивченні продуктів перегонки дерева, проте в чистому вигляді метиловий спирт, або деревний (оскільки першим з відомих методів його отримання був метод сухої перегонки деревини), отриманий цим способом, був виділений тільки через 200 років: тоді вперше вдалося очистити його від домішок супутніх речовин, перш за все оцтової кислоти і ацетону. У 1857 році Марселен Бертло отримав метанол омиленням хлористого метилу. Процес сухої перегонки деревини довгий час залишався, мабуть, єдиним способом виробництва метанолу. Зараз він повністю витиснений каталітичним синтезом з оксиду вуглецю і водню. Отримання метанолу з синтез-газу вперше було здійснено в Німеччині в 1923 році фірмою BASF. Процес проводився під тиском 100-300 атм на оксидних цинк-хромових каталізаторах (ZnO-Cr2O3) в інтервалі температур 320-400 ?С, продуктивність першої промислової установки доходила до 20 т/добу. Цікаво, що в 1927 році в США був реалізований промисловий синтез метанолу, оснований не тільки на монооксиді, а й на диоксиді вуглецю. Сучасний метод отримання — каталітичний синтез з оксиду карбону (II) і гідрогену (температура 250?С, тиск 7Мпа, каталізатор суміш оксиду цинку і купруму (II)): СО + 2Н2 ? CH3OH Фізичні властивості Метиловий спирт — рухлива рідина (в'язкість 0,5513 мПа·с при 25 °C) із слабким запахом схожим на запах звичайного спирту. Густина його 0,792 г/см3. Температура кипіння 64,5°С, замерзання -98°С.Температура самозаймання 464°C. З водою змішується в будь-яких співвідношеннях. Добрий розчинник для багатьох органічних речовин. Горить синюватим полум'ям. Метиловий спирт отруйна речовина, діюча на нервову і судинну системи людини. При попаданні в організм людини 10 мл метанолу може призвести до важкого отруєння, до сліпоти; попадання 25-30 мл метанолу призводить до смертельного випадку. Будова Молекулярна формула його CH4O або CH3—OH. Хімічні властивості Метиловий спирт, як і інші спирти, при взаємодії з лужними металами утворює алкоголяти, наприклад метилат калію CH3—OK: 2CH3—OH + 2К = 2CH3—OK + H2 ? При взаємодії з водою алкоголяти, метилового спирту, як і алкоголяти етилового спирту, легко гідролізують, утворюючи спирт і їдкий луг. Наприклад: CH3—OK + H2O = CH3—OH + KOH При взаємодії з кислотами утворює складні ефіри. Наприклад, з нітратною кислотою утворює нітратнометиловий ефір, або метилнітрат. Одержання Метиловий спирт тепер добувають синтетичним способом з монооксиду вуглецю і водню при температурі 300—400°С і тиску 300—500 атм у присутності каталізатора — суміші оксидів хрому, цинку й ін. Сировиною для синтезу метанолу служить водяний газ (CO + H2), збагачений воднем. Раніше метиловий спирт добували винятково з продуктів сухої перегонки деревини. Тепер цей спосіб має другорядне значення. Застосування Метиловий спирт застосовується дуже широко. Найбільша його кількість іде на виробництво формальдегіду, який використовується для виготовлення карбамідних і фенолформальдегідних смол. Значні кількості CH3OH використовують у лакофарбовій промисловості для виготовлення розчинників при виробництві лаків. Крім того, його застосовують як добавку до рідкого палива для двигунів внутрішнього згорання. В Україні метанол й до сьогодні використовується для "денатурації" етанолу. Додавання 5% домішки цього отруйного спирту робить небезпечним вживання "спирту-денатурату". Метанол широко застосовується в лабораторній практиці як розчинник для проведення реакцій з полярними органічними речовинами,як розчинник для хроматоргафічного розділення та як реагент для отримання метилових ефірів кислот. Метанол широко використовується як паливо для високофорсованих двигунів внутрішнього згоряння,що беруть участь в змаганнях на швидкість і стартовий розгін(драг рейсінг). Хоча метанол має в 1,9 раз меншу теплотворність,ніж бензин, зате в тій же кількості повітря можна спалити в 2,3 рази більшу кількість метанолу,ніж бензину.Це дає 20% виграш в енергії заряду,отже і в потужності двигуна.Враховуючи високе октанове число метанолу можна збільшити степінь стиску в циліндрах двигуна до 16-20, що додасть ще потужності двигуну і зробить його економічнішим. Етанол (інші назви: етиловий спирт, винний спирт, алкоголь; формула: С2Н5ОН) — це сильна психоактивна речовина і один з найстаріших наркотиків, протоплазматична отрута; головна діюча складова алкогольних напоїв, які зазвичай виготовляються збродженням здатних до ферментації вуглеводів. Пиво вживали ще у прадавньому Вавілоні, а виготовлення вина відомо з п'ятого тисячоліття до н. е. Можливе отримання вільного етанолу дистиляцією вперше було задокументовано арабськими алхіміками приблизно у 10-му сторіччі. Залежно від вмісту води, способу отримання та мети використання існує багато різних етаноловмісних продуктів. Найбільшого широкого вжитку набула суміш 95,6 мас. % етанолу та 4,4 мас. % води, такий вміст етилового спирту максимально можливий за звичайної фракційної перегонки, бо це співвідношення утворює азеотропну суміш з температурою кипіння 78,15 °C. Крім харчових продуктів етиловий спирт у великій кількості споживається як пальне, розчинник та як сировина в різноманітних промислових процесах. Для промислових потреб етиловий спирт часто виробляють з нафтової та газової сировини каталітичною гідратацією етилену. Фізичні властивості і будова Етиловий спирт — безбарвна рідина із слабким «алкогольним» запахом. Густина його 0,789 г/см3. Температура кипіння 78,3°С. З водою змішується в будь-яких пропорціях. Етиловий спирт є гарним розчинником для багатьох органічних, а також неорганічних речовин.Молекулярна формула етилового спирту C2H6O, або C2H5—OH. Промислові способи добування У промислових масштабах етиловий спирт добувають трьома способами: спиртовим бродінням цукристих речовин, гідролізом целюлози і синтетичним способом. Бродіння цукристих речовин Спосіб бродіння цукристих речовин є найстарішим. Вихідною речовиною для цього способу служать природні продукти, багаті на крохмаль: картопля, зерна пшениці, жита, кукурудзи тощо, а також целюлоза. Для перетворення крохмалю в цукристі речовини його спочатку піддають гідролізу. З цією метою розтерту картоплю або борошно заварюють гарячою водою, щоб прискорити набухання крохмалю, а потім додають солод, тобто розтерті з водою пророслі зерна ячменю. В солоді міститься особливий фермент (органічна речовина, що відіграє роль каталізатора), під впливом якого відбувається оцукровування (гідроліз) крохмалю, тобто перетворення його в глюкозу. Цей процес сумарно зображають таким рівнянням: nC6Н10О5 + nН2O = nC6Н12O6 Після закінчення процесу гідролізу до суміші додають дріжджі, під впливом яких глюкоза піддається бродінню, тобто перетворюється на спирт і діоксид вуглецю: C6H12O6 = 2C2H5—OH + 2CO2 ? По закінченню бродіння рідину піддають перегонці і одержують спирт-сирець, який містить близько 90% етилового спирту і різні побічні продукти — пропіловий спирт C3H7—OH, ізобутиловий C4H9—OH і ізоаміловий C5H11—OH (так звані сивушні масла), які надають сирцю неприємного запаху і роблять його отруйним. Спирт-сирець ректифікують (очищають) розгонкою на спеціальних ректифікаційних колонках і одержують спирт ректифікат (очищений), який містить близько 96% етилового спирту і 4% води. При такому співвідношенні спирт і вода утворюють нероздільно киплячу суміш (азеотроп). Тому методом перегонки не можна одержати 100%-ного спирту. Безводний, або так званий абсолютний, спирт одержують лише для спеціальних цілей обробкою спирту безводним сульфатом міді CuSO4, що поглинає залишки води і перетворюється в мідний купорос CuSO4 • 5H2O, який потім відділяють. У наш час використовують більш сучасні методи. Найпростіший - це осушка над активованими молекулярними ситами (3 чи 4 Анстрем). Найкращий - спочатку обробка металічним натрієм (переважно з ним реагує вода з утворенням NaOH та водню), потім ректифікація. Остаточно зберігають над молекулярними ситами. Гідроліз целюлози Картопля і зерно, на переробці яких базується виробництво етилового спирту за попереднім способом, — досить цінні харчові продукти. Тому їх намагаються замінити нехарчовою сировиною. В зв'язку з цим тепер уже знайшов широке застосування спосіб одержання спирту з целюлози, яка за своїм хімічним складом близька до крохмалю. Цей спосіб ґрунтується на здатності целюлози (клітковини) піддаватися гідролізу під впливом кислот з утворенням глюкози, яку потім зброджують на спирт з допомогою дріжджів. З цією метою відходи дерева (ошурки, стружку тощо) нагрівають в автоклавах з 0,3—0,5%-ною сульфатною кислотою під тиском 7—10 атм. Целюлоза при цьому, подібно до крохмалю, гідролізує: (C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6 По закінченні процесу кислоту нейтралізують крейдою: H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 ? + CO2 ? Малорозчинний сульфат кальцію відфільтровують, а розчин піддають бродінню, додавши дріжджі. Потім розчин направляють на ректифікаційні колонки для відгонки спирту. Одержаний таким способом етиловий спирт називають гідролізним. Його застосовують лише для технічних цілей, бо в ньому міститься цілий ряд шкідливих домішок, зокрема метиловий спирт, ацетон тощо. З одної тонни деревини можна одержати до 200 дм3 спирту. Це означає, що 1 т деревини може замінити 1 т картоплі або 300 кг зерна. Добування синтетичного спирту Цей спосіб базується на здатності етилену, при певних умовах, до реакції гідратації, тобто приєднання води з утворенням етилового спирту. Процес проводять у спеціальному контактному апараті під тиском понад 50 атм і температурі 280—300°С в присутності фосфатної кислоти як каталізатора. Лабораторні методи отримання етанолу Існує також ще досить багато лабораторних методів отримання етанолу. Гідроліз галогенопохідних вуглеводнів Етанол утворюється при гідролізі галогенозаміщеного етану. Оскільки реакція може проходити в обох напрямках, її проводять у присутності лугів або карбонатів для зміщення рівноваги вправо. Гідратація етилену Реакція проводиться аналогічно промисловому методу отримання синтетичного етанолу. Відновлення карбонільних сполук Відновлення карбонільної групи до гідроксильної є досить поширеним лабораторним методом отримання спиртів у загальному, в тому числі і етанолу. Відновниками можуть бути різні речовини. Наприклад, при каталітичному відновленні використовують нікель Ренея, платину, паладій. Також для відновлення карбонільних сполук використовують комплексні гідриди металів (наприклад, алюмогідрид Літію, борогідрид Натрію). Хімічні властивості Етанол є одноатомний первинним спиртом. Обидва атоми Карбону в молекулі етанолу, в тому числі атом, який зв'язаний з гідроксильною групою, знаходяться в sp3-гібридизації. Гідроксильна група надає етанолу слабкі лужні властивості, хоча він майже нейтральний, як вода. pH 100% етанолу 7,33, порівняно з 7 для води. Однак етанол реагує з лужними металами, такими як натрій, проявляючи свої кислотні властивості: 2CH3CH2OH + 2Na ? 2CH3CH2ONa + H2, Він також реагує з сильними лугами CH3CH2OH + NaОH ? CH3CH2ONa + H2O. У воді ця реакція не відбувається, оскільки вода кисліша, тож гідроксид утворюється швидше, ніж етоксид. Гліцерол — трьохатомний спирт. Хімічна формула — C3H8O3, або C3H5(OH)3. Фізичні властивості Молекулярна маса 92,09. Температура кипіння 290 °C (розкладається). Температура плавлення 20 °C. Змішується з водою в будь-якій пропорції. Густина 1,261 г/см3 при 20 °C. Показник заломлення nD=1,4735 при 20 °C. Діелектрична проникність ?=42,5 при 25 °C. Дипольний момент молекули в газовому стані ?=2,56 Дб. В'язкість 9450 мПз. Хімічні властивості Наявність гідроксильних груп зумовлює подібність гліцерину до одноатомних спиртів, він вступає в ті самі реакції, але за участю трьох гідроксильних груп. Реакції повного окиснення (горіння) відбувається, як і в інших органічних речовин, з утворенням вуглекислого газу і води. Гліцерин вступає в реакцію заміщення з металічним натрієм, яка супроводжується виділенням водню. Реакції Горіння: 2С3Н5(ОН)3+7О2?6CO2+8H2O Взаємодія з натрієм: 2С3Н5(ОН)3+6Na?2C3H5(ONa)3+3H2 З нерозчинними основами: C3H5(OH)3+Cu(OH)2?C3H5(OH)3Cu +H2O Застосування в промисловості У промисловості його отримують головним чином при гідролітичному розщепленні жирів. Гліцерин випускають трьох видів — сирий, дистильований та технічно чистий. В косметиці дозволено застосування двох останніх. Гліцерин гігроскопічний. Він може поглинати з повітря до 40% води по відношенню до його початкової маси. Завдяки цій властивості він отримав широке розповсюдження в косметиці, як речовина, що швидко відбирає воду з тваринної та рослинної тканини. Він застосовується майже у всіх косметичних препаратах як пом'якшуючий засіб та є одним з основних видів сировини для виготовлення зубних паст. Він не засихає, не гіркне, замерзає при дуже низьких температурах і тому застосовується як речовина, що перешкоджає висиханню та замерзанню косметичних виробів. Гліцерин використовується в парфумерії та фармації як зм'якшувальний засіб або основа мазей, добавка до масла, у харчовій промисловості — як добавка до напоїв. У шкіряному виробництві та текстильній промисловості — для обробки пряжі і шкіри з метою їх пом'якшення та надання еластичності. З гліцерину добувають вибухову речовину тринітрогліцерин, що використовується для виготовлення динаміту. Спиртовий розчин тринітрогліцерину має судинорозширювальну дію й у вигляді ліків використовується при серцевих захворюваннях. Вплив на організм людини Етиловий спирт, С2Н5ОН, у тих чи інших кількостях присутній в пиві, вині і таких продуктам перегонки, як віскі, джин і ром. Потрапляючи в шлунок і кишківник, спирт всмоктується і швидко розподіляється по рідинах і тканинам організму. Алкоголь робить в основному анестезуючу дію, хоча встановлено, що в малих дозах він стимулює деякі функції центральної нервової системи. У середніх і великих дозах він пригнічує діяльність центральної нервової системи, у тому числі головного мозку, причому цей ефект прямо пропорційний його концентрації в крові. В організмі відразу ж починається знешкодження алкоголю шляхом його окислювання в печінці, але швидкість цього процесу може відставати від швидкості нагромадження; це накладає обмеження на кількість спиртного, котре може бути випите без виникнення ознак отруєння. Після припинення прийому алкоголю до організмі продовжується його окислювання до кінцевих продуктів - вуглекислоти і води, що може тривати не одну годину. Малі дози алкоголю звичайно знімають почуття чи напруги утоми і підсилюють апетит. Великі кількості пригнічують активність вищих психічних центрів, викликаючи відчуття самовпевненості і притупляючи почуття тривоги і провини. Перестають турбувати тяжкі чи болісні ситуації, і чим більше випито, тим голосніше стає мова. Можуть відбуватися необережні вчинки, наслідки яких питущиа людина, утративши розважливість, не усвідомлює. Помітно порушуються фізіологічні рефлекси і координація рухів. Продовження вживання алкоголю веде до повної втрати контролю над собою і може закінчуватись втратою свідомості, а іноді і смертю. Люди відносяться до алкоголю по-різному. Одні не п'ють зовсім. В інших споживання алкоголю є даниною прийнятим правилам без прагнення відчути його дію. Треті п'ють часто і , багато, випробовуючи особливе задоволення від ефекту алкоголю на нервову систему. Легкий анестезуючий ефект при цьому випробують усі, але пияцтво чи алкогольна залежність розвиваються приблизно в 11% питущих. Однак наявні на сьогоднішній день дані не дозволяють заздалегідь визначити, хто з питущих стане п'яницею чи алкоголіком. Джерела: Деркач Ф. А. "Хімія" Л. 1968 «20 відкритих уроків з хімії»: Відкритий урок:[Добірка статей] // Все для вчителя. - 2000.- 17-18. - С.3-30. Голобош Г. Цікаві відомості про деякі органічні речовини: Матеріали до уроку // Хімія. Біологія. - 2004.- №55. - С.6-8 Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с.
1 2 3 4 5 Категория: Хімія \| Добавил: Aspirant (04.05.2013)
Просмотров: 4195 \| Рейтинг: 3.0/1

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: