Ethanol là gì? Tính chất, điều chế, công dụng, lưu ý của ethanol

Ethanol là gì? Cồn công nghiệp là gì? Công thức hóa học của rượu? Công thức cấu tạo của Ethanol như thế nào? Tính chất lý hóa của Ethanol, cách điều chế của Ethanol ra sao? Và công dụng cũng như những lưu ý khi sử dụng Ethanol là gì? Bạn có thắc mắc sự khác nhau giữa Ethanol và methanol là gì không?

Với tất cả những câu hỏi trên, thật khó để bạn có thể trả lời và nhớ được tất tần tật những điều đó đúng không nào? Nhưng bạn đừng lo lắng, sẽ giải đáp chi tiết từng câu hỏi đã được nêu ra để bạn có thể yên tâm về kiến thức khi nhắc đến Cồn ETHANOL là gì? 

Nào bây giờ chúng ta hãy cùng tìm hiểu khái niệm Ethanol là gì? 

Ethanol là gì? Cấu tạo phân tử của Ethanol

Ethanol là gì?

Ethanol là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của ancol, có công thức hóa học là C2H6O hay C2H5OH.

Ethanol có rất nhiều tên gọi khác nhau như Ethanol, rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn công nghiệp.

Ethanol đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới, nó sẽ là tương lai của nhiều ngành công nghiệp và là nhiên liệu tiềm năng vô cùng lớn.

Trong cuộc sống hằng ngày ta vẫn hay gọi nó là rượu. Và rượu có công thức hóa học là C2H5OH.

Công thức phân tử của Ethanol

Cacbon ở nhóm metyl (CH3–) liên kết với carbon ở nhóm metylen (–CH2–), nhóm này lại liên kết với oxy của nhóm hydroxyl (–OH).

Tính chất lý hóa của Ethanol

Tính chất vật lý của Ethanol

• Ethanol là chất lỏng trong suốt, không màu, có mùi thơm nhẹ và dễ cháy. Có vị cay đặc trưng.
• Ethanol tan vô hạn trong nước.
• Nhẹ hơn nước với  khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 độ C).
• dễ bay hơi, sôi ở nhiệt độ 78,39 độ C, hóa rắn ở -114,15 độ C.

Tính chất hóa học của Ethanol 

Mang tính chất của một rượu đơn chức

Phản ứng thế H của nhóm -OH 

Tác dụng với kim loại

• • PTPƯ:   2C2H5OH + 2Na  → 2C2H5ONa + H2

Phản ứng với Cu(OH)2

• • PTPƯ:  2C3H5(OH)3 + Cu(OH)2  → [C3H5(OH)2O]2Cu + 2H2O

Phản ứng thế nhóm -OH 

Phản ứng với axit vô cơ

• • PTPƯ: C2H5-OH + H-Br → C2H5-Br + H2O

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

• • PTPƯ: CH3COOH + C2H5-OH → CH3COOC2H5 + H2O

Lưu ý:

• • Phản ứng được thực hiện trong môi trường axit và đun nóng.
  • Phản ứng có tính thuận nghịch nên chú ý đến chuyển dịch cân bằng.

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

• • PTPƯ: 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, 1700C)

PTPƯ:

• • 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)

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

Điều chế chất Ethanol

Cồn Ethanol được sản xuất bằng khá nhiều cách tiêu biểu như thông qua công nghệ hydrat hóa ethylene hoặc dùng phương pháp sinh học đó là lên men đường hay ngũ cốc với men rượu.

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

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 sulfuric loãng, enzym nấm amylas, hay là tổ hợp của cả hai phương pháp.

Thông qua con đường làm tinh khiết giữa Ethanol và nước

Đối với hỗn hợp Ethanol 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% Ethanol trong nước là dung môi phổ biến nhất.

Ứng dụng của Ethanol

ETHANOL ứng dụng trong công nghiệp

• Ethanol cũng được sử dụng trong các sản phẩm chống đông lạnh vì điểm đóng băng thấp của nó.
• Ethanol dùng để điều chế một số hợp chất hữu cơ như axit axetic, dietyl ete, etyl axetat…
• Ethanol được dùng làm dung môi hoặc chất pha để pha vecni, dược phẩm, nước hoa…
• Cồn Ethanol dùng để pha chế xăng sinh học E5, E10, thường tỉ lệ xăng chiếm trên 90%.
• Ethanol dùng trong công nghiệp in, công nghiệp điện tử, dệt may.
• Cồn Ethanol dùng trong ngành điện tử, lau vi mạch, bo mạch.

ETHANOL ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

• Ethanol ứng dụng vào ngành công nghiệp thực phẩm hay còn gọi là cồn thực phẩm và có những ứng dụng sau đây:
• 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

ETHANOL ứng dụng trong dược phẩm và y học

• • Ethanol được dùng như một chất chống vi khuẩn, sát trùng
  • Ethanol được dùng để điều chế thuốc ngủ
  • Ethanol ở nồng độ nhất định còn là dung dịch dùng để tẩy rửa, vệ sinh các dụng cụ y tế.

Sự khác nhau của Ethanol và Methanol 

Ethanol và methanol là hai dạng cồn công nghiệp phổ biến nhất hiện nay. Cả hai đều được sản xuất theo phương pháp lên men và chưng cất. Tuy nhiên, hiện nay, vì kiến thức chưng vững nên một số người vẫn nhầm lẫn và chưa thực sự phân biệt được 2 loại cồn công nghiệp này.

Cồn ethanol được sản xuất từ nguyên liệu là tinh bột (có trong các loại ngũ cốc và một số loại củ có tinh bột) và đường. Còn cồn Methanol được sản xuất từ các loại vật liệu có chứa Cenlulose.

Khác với ethanol, cồn methanol không tốt cho cơ thể người và để tránh nhầm lẫn với rượu uống, người ta thường cho chất màu xanh vào methanol, nên vẫn quen gọi là cồn xanh.

Hiện nay hàm lượng cho phép có Methanol trong rượu uống là 0,1%, nhưng khi cơ quan chức năng kiểm tra các mẫu rượu trên thị trường thì hàm lượng này cao hơn rất nhiều.

Lưu ý khi sử dụng và bảo quan Ethanol

• Cồn công nghiệp phải được cất trong khu vực thông gió tốt, tránh xa ánh sáng 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 cháy và dễ dàng bắt lửa. Vì vậy, 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 có hại hay gây độc cho con người hay cho môi trường.

Nguy cơ tác hại tiềm ẩn từ Ethanol

• Ethanol 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.
• Ethanol trong cơ thể người được chuyển hóa thành axêtal đêhít. Mà đây lại là một chất có độc tính cao hơn so với Ethanol. 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.
• Ethanol 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 Ethanol 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.