Международная стандартизация

Введение 

Спиртами называются органические вещества, молекулы которых  содержат одну или

несколько функциональных гидроксильных групп, соединенных  с углеводородным

радикалом.

Они могут рассматриваться, поэтому как производные углеводородов, в молекулах

которых один или несколько атомов водорода заменены на гидроксильные группы.

В зависимости  от числа гидроксильных групп  спирты подразделяются на одно-,

двух-, трехатомные  и т. д.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                    1

Общая характеристика этилового спирта. Физические свойства

 

 Этиловый спирт (этанол) С₂Н₅ОН —

бесцветней жидкость, легко испаряющаяся (температура  кипения 64,7 ºС,

температура плавления -97,8 ºС, оптическая плотность 0,7930) . Спирт,

содержащий 4—5 % воды, называют ректификатом, а содержащий только доли

процента воды — абсолютным спиртом. Такой спирт получают химической

обработкой в  присутствии водоотнимающих средств (например, свежепрокаленного

СаО). 
 
 

Получение. Особенности технологии этилового спирта 

Этиловый спирт  — многотоннажный продукт химической промышленности. В природе

спирты встречаются  редко, чаще — в виде производных (сложные эфиры и др.), из

которых они  могут быть получены. Для получения  этилового спирта важную роль

играет органический синтез.

Получают этиловый спирт различными способами. Один из них — спиртовое

брожение веществ, содержащих сахаристые вещества, в  присутствии ферментов

(например, зимазы  — фермента дрожжей):

C₆H₁₂O₆ = C₂H₆OH + 2CO₂

Такой спирт  называют пищевым или винным спиртом.

Этиловый спирт  можно получать из целлюлозы, которую  предварительно

гидролизуют. Образующуюся при этом глюкозу подвергают в  дальнейшем спиртовому

брожению. Полученный спирт называют гидролизным.

Для получения  этилового спирта существуют и синтетические способы, такие, как

сернокислотная  или прямая гидратация этилена:

H₂C==CH₂ + H₂О = H₃C—CH₂OH

Реакция проводит-ся в присутствии катализаторов. При  использовании в качестве

катализатора серной кислоты (сернокислотная гидратация) реакция идет в две

стадии: 
 

                                                            2

    

Себестоимость спирта, полученного таким способом, намного дешевле, чем

приготовленного из пищевых продуктов.

Если реакцию  гидратации проводить при высокой  температуре (300 — 350 ºС)  и

давлении в  присутствии катализатоов (смесь  фосфорной и

вольфрамовой  кислот), то реакция идет и одну стадию. Это—метод прямой

гидратации. При получении этилового спирта этот метод вытеснил

сернокислотную  гидратацию. Гидратации алкенов имеет  важное промышленное

значение. Этот способ позволяет получать спирты из доступного и дешевого

сырья — газов  крекинга. Так, из 1 т этилена можно  получить 1,4 т спирта.

Впервые в нашей  стране этиловый спирт начали получать гидратацией этилена с

1952 г. (г. Сумгаит).

Гидролиз моногалогенопроизводных.  Реакцию проводят, нагревая галогеналкилы

с водой или  водным раствором щелочей:

    

Получение метанола из синтез-газа. Процесс идет при 220—300 °С и сравнительно

невысоком давлении с использованием катализатора из оксидов  меди и цинка:

    

Из синтез-газа можно получать и другие спирты.

Восстановление  альдегидов и кетонов. При восстановлении альдегидов

образуются первичные, а при восстановлении кетонов  — вторичные спирты:

   

До  начала  30-х  годов  20  века  его  получали  исключительно  сбраживанием пищ  углеводсодержащего  сырья , и  при обработки  зерна

                                                            3

 
(рожь , ячмень , кукуруза , овёс , просо) . В  30-е  по  50-е  годы  было

разработанно  несколько  способов  синтеза  Э.С.  из  химического  сырья

например : лидрирования  ацентальдецида  и  д.р. . Оси  современных  способов

–односейадистная  (прямая)  гидраитация . Этилена

(CН₂=CН₂+H₂O = C₂H₅OH) , осуществляется  на  фосфорно-кислотном

католизаторе  при  280-300 С  и  7,2-8,3  МН/м (72-83  кг/см ). Так , в США

в  1976 г.  было  выработано  около  800  тыс. тонн  этонола , в т.ч.  550

тыс.  тонн  прямой  гидротацией  (остальное  сбраживание  пищевого  сырья) .

В  других  странах  (СССР , Франция  и  др.)  Э.С.  получают  также

двухстадийной  (сернокислотной  гидраитацией  этилена  при : 75-80 С  и  2,48

Мн/м/24,8 нес/м )  этилен  взаимодействует с концетрированой серной

кислотой  с  образованием  смеси  моно  и  диэнтилеульфатов  [С2Н5OSO2ОН  и

(С2Н5О)2SO2] , которые   затем гидрилизуясь  при  100 С   и  0,3-0,4  Мн/м

дают  Э.С.  и  Н2SO4 .

В  ряде  стран  Э.С.  получают  также  сбраживанием  продуктов  гидролиза

растительных  материалов . Очистку  технических  Э.С. проводят  различными

способами . Пищевой  спирт-сырец , обычно  освобождают  от  примесей

(сивушные  масла   и  др.) рекитификацией .

Слинтентичиский  Э.С.  очищают  от  этилового  эфира , ацетальдегида  и  др.

рекитификаций  в  присутствии  щёлочи и гидрированием  в паровой фазе  на

никелевых  католизаторах  при  105 С  и  0,52  Мн/м  (5,2  кгс/см)

Спирт –рекитификат представляет  собой  асеотропную  смесь  Э.С. с

Водой  (95,57%  спирта  t  кипения  78,15  С . ) . Для  многих  целей

требуется  обезвоженый , Т.Н. абсолютный , Э.С. Последний  в  промышленности

готовят , воду  в  виде  стройной  азеотропной  смеси  вода-спирит-бензол

(специальная   добавка) , а  в лабороторных условиях-химическом  связыванием

воды  различными  реагентами , окисью  кальция , металлическим  кальцием  или

магнием  Э.С. , предназначеный  для  технических  и  бытовых  целей , иногда

денантурируют .

Для получения  этилового спирта издавна пользуются различными сахаристыми

веществами, например, виноградным сахаром, или глюкозой, которая путем

"брожения", вызываемого действием ферментов  (энзимов), вырабатываемых

дрожжевыми грибками, превращается в этиловый спирт.

С₆Н₁₂О₆ ® 2С₂Н₅ОН + 2СО_{2                        4}

Глюкоза в свободном  виде содержится, например, в виноградном  соке, при

брожении которого получается виноградное вино с содержанием  спирта от 8 до

16%.

Исходным продуктом  для получения спирта может служить полисахарид крахмал,

содержащийся, например, в клубнях картофеля, зернах ржи, пшеницы, кукурузы.

Для превращения  в сахаристые вещества (глюкозу) крахмал  предварительно

подвергают гидролизу. Для этого муку или измельченный картофель заваривают

горячей водой и по охлаждении добавляют солод – проросшие, а затем

подсушенные и  растертые с водой зерна ячменя. В солоде содержится диастаз

(сложная смесь  ферментов), действующий на процесс  осахаривания крахмала

каталитически. По оканчании осахаривания к полученной жидкости прибавляют

дрожжи, под действием  фермента которых образуется спирт. Его отгоняют, а

затем очищают  повторной перегонкой.

В настоящее  время осахариванию подвергают также  другой полисахарид –

целлюлозу (клетчатку), образующую главную массу древесины. Для этого

целлюлозу подвергают гидролизу в присутствии кислот (например, древесные

опилки при 150 -170°С обрабатывают 0,1 - 5% серной кислотой под давлением 0,7

- 1,5 МПа). Полученный  таким образом продукт также  содержит глюкозу и

сбраживается  на спирт при помощи дрожжей. Из 5500 т сухих опилок (отходы

лесопильного  завода средней производительности за год) можно получить 790 т

спирта (считая на 100%-ный). Это дает возможность  сэкономить около 3000 т

зерна или 10000 т  картофеля. 
 

Химические  свойства спирта 

Как у всех кислородосодержащих  соединений, химические свойства

этилового спирта определяются, в первую очередь, функциональными  группами и,

в известной  степени, строением радикала.

Характерной особенностью гидроксильной группы этилового  спирта является

подвижность атома  водорода, что объясняется электронным  строением

гидроксильной группы. Отсюда способность этилового  спирта к некоторым

реакциям замещения, например, щелочными металлами. С  другой стороны, имеет

значение и  характер связи углерода с кислородом. Вследствие большой

электроотрицательности  кислорода по сравнению с углеродом, связь углерод-

кислород также  в некоторой степени поляризована с частичным положительным

зарядом у атома  углерода и отрицательным – у  кислорода. Однако, эта

поляризация не приводит к диссоциации на ионы, спирты не являются

электролитами, а представляют собой нейтральные  соединения, не изменяющие

окраску индикаторов, но они имеют определенный электрический  момент диполя.

Спирты являются амфотерными соединениями, то есть могут проявлять как

свойства кислот, так и свойства оснований.

Реакции гидроксильного водорода:

     1.Взаимодействие  спиртов со щелочными металлами  (образование алкоголятов)

    

 

    

 

    

 

2.   Образование простых эфиров.  Взаимодействием алкоголятов с

галогеналкилами можно получить простые эфиры