اتانول

یک ترکیب شیمیایی آلی با فرمول C₂H₆O، اتانول (Ethanol)، الکل اتیلیک یا الکل غلات نام دارد. این ماده یک الکل اولیه و ساده است که در آن یکی از هیدروژن ها با یک گروه هیدروکسی جایگزین می شود. این ماده یک مایع فرار، شفاف و بی رنگ با بویی شبیه به شراب و طعمی تند و بسیار قابل اشتعال است. به واسطه گروه هیدروکسیل مولکولی قطبی و به دلیل گروه اتیل مولکولی غیر قطبی محسوب می شود. به همین دلیل می تواند مولکول قطبی مانند آب و مولکول ناقطبی مانند هگزان را در خود حل کند.

این ماده به صورت طبیعی از تخمیر قند ها توسط مخمرها یا از راه فرایندهای پتروشیمی مانند هیدراتاسیون اتیلن تولید می شود. این ترکیب کاربردهای بسیاری به عنوان ضدعفونی کننده، حلال قطبی و سوخت دارد و یک ماده ی اصلی و موثر در نوشیدنی های الکلی مانند آبجو و شراب است.

خواص فیزیکی و شیمیایی:

روش تهیه:

این ماده هم از راه تخمیر قندها با مخمر و هم از راه هیدراتاسیون اتیلن تولید می شود. البته اینکه کدام فرایند مقرون به صرفه تر است به قیمت نفت و ذخایر خوراک غلات بستگی دارد. در ادامه روش تولید این ترکیب را بررسی خواهیم کرد.

هیدراتاسیون اتیلن:

الکل را که اغلب به عنوان اتانول مصنوعی نیز می شناسند، از ذخایر خوراک پتروشیمی معمولا توسط هیدراتاسیون اتیلن کاتالیز شده با اسید می سازند که واکنش آن به شرح زیر است:

C₂H₄ + H₂O → CH₃CH₂OH

کاتالیزور این واکنش معمولا اسید فسفریک است و واکنش در دمای 300 درجه سانتی گراد و در فشار بخار بالا انجام می شود.

تهیه اتانول از کربن دی اکسید:

در آزمایشگاه ها از تبدیل کربن دی اکسید از واکنش های بیولوژیکی و الکتروشیمیایی می توان آن را به دست آورد:

محصولات جانبی + CO₂ + H₂O → CH₃CH₂OH

تخمیر قندها:

اتانول موجود در مشروبات الکلی و سوخت ها از راه فرایند تخمیر به دست می آید. گونه های خاصی از مخمرها، قند ها را تجزیه می کنند و الکل و کربن دی اکسید را می سازند که معادله واکنش آن به شرح زیر است:

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 4 CH₃CH₂OH + 4 CO₂

این فرایند در دمای 35-40 درجه سانتی گراد انجام می شود. البته برای تولید اتانول از مواد نشاسته ای، ابتدا آنها را به قند تبدیل می کنند.

کاربردها:

این ماده کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف دارد که در ادامه آنها را بررسی خواهیم کرد.

ضد عفونی کننده:

در شرایطی که آب و صابون در دسترس نیست از این ماده به عنوان ضدعفونی کننده بهره می برند. از آن به دلیل خاصیت باکتری کشی و ضد قارچی در محصولات ضد باکتری و ضدعفونی کننده استفاده می کنند.

البته محلول 70% اتانول برای از بین بردن فعالیت های میکروبی موثر تر از شکل خالص آن است. این ماده با به هم زدن تعادل اسمزی در غشای سلول باعث کم آبی آن می شود و در نتیجه آب از سلول خارج و باعث مرگ آن می شود.

حلال:

این ماده یک حلال جهانی است زیرا ساختار مولکولی آن به گونه ای است که انحلال ترکیبات قطبی، آبدوست، غیر قطبی و آبگریز را فراهم می کند. این ماده نقطه جوش پایینی دارد به همین دلیل پس از انحلال به راحتی استخراج می شود و یک عامل استخراج عالی برای روغن های گیاهی است.

حلال دارویی:

اتانول در غلظت های بالا، برای حل کردن بسیاری از داروهای نامحلول در آب استفاده می شود. همچنین برای آماده سازی مایع داروهای ضد درد، ضد سرفه، سرماخوردگی و دهانشویه کاربرد دارد. این ترکیب به عنوان یک ضعیف کننده سیستم عصبی، یکی از رایج ترین داروهای روانگردان است.

افزودنی مواد غذایی:

به عنوان افزودنی می تواند رنگ غذاها را به صورت یکنواخت توزیع کند و به افزایش طعم عصاره ها کمک کند. برای مثال وانیل یک طعم دهنده رایج غذایی، از پخت و پردازش دانه های وانیل در محلول اتانول و آب ساخته می شود. این ماده ترکیبی ایمن بوده و استفاده از آن در غذا ها بی خطر است.

سوخت:

معمولا بنزین مصرفی در آمریکا حاوی 10% اتانول و 90% بنزین است، الکل اتیلیک در بنزین باعث اکسیژن رسانی به سوخت و جلوگیری از آلودگی هوا می شود.

محصولات مراقبت شخصی:

این ترکیب به راحتی در آب و سایر ترکیبات آلی حل می شود، به همین دلیل در محصولات مراقبت شخصی، عطرها، رنگ ها، لاک ها و دئودورانت ها مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال به عنوان یک نگهدارنده در لوسیون ها عمل می کند تا از جدا نشدن ترکیبات از یکدیگر جلوگیری کند.

MSDS و نکات ایمنی:

اتانول ماده ای بسیار قابل اشتعال است، پس در حضور این ماده سیگار نکشید. در صورت بروز آتش، از کربن دی اکسید و ماسه برای خاموش کردن آن استفاده کنید. آن را در یک ظرف در بسته، دور از نور خورشید و در مکانی دارای تهویه مناسب و خنک نگهداری کنید، دمای مناسب برای نگهداری 15-20 درجه سانتی گراد است. استنشاق آن می تواند باعث سرفه یا سردرد شود، پس از استنشاق از محیط خارج شده و هوای تازه تنفس کنید. همچنین پس از تماس با پوست و چشم، آن ناحیه را با آب فراوان بشویید.

جمع بندی:

اتانول، یک الکل ساده و اولیه است که مایعی شفاف، بی رنگ و بسیار فرار است. این ماده را می توان به صورت طبیعی از تخمیر قندها و به صورت تجاری از هیدراتاسیون اتیلن تهیه کرد که به دلیل خواص فوق العاده در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد.