ETHANOL LÀ CHẤT GÌ? ỨNG DỤNG THỰC TẾ VÀ MỘT SỐ ĐIỀU CẦN BIẾT VỀ LOẠI CỒN NÀY

TÌM HIỂU VỀ ETHANOL

1. Khái niệm

Ethanol là gì?

Ethanol, còn được biết đến như là rượu ethylic, alcohol ethylic, rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của alcohol, dễ cháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn .

Ethanol là một alcohol mạch hở, công thức hóa học của nó là C₂H₆O hay C₂H₅OH. Một công thức thay thế khác là CH₃-CH₂-OH thể hiện carbon ở nhóm methyl (CH₃–) liên kết với carbon ở nhóm methylen (–CH₂–), nhóm này lại liên kết với oxy của nhóm hydroxyl (–OH). Nó là đồng phân nhóm chức của dimethyl ether. Ethanol thường được viết tắt là EtOH, sử dụng cách ký hiệu hoá học thường dùng đại diện cho nhóm ethyl (C₂H₅) là Et.

2. Tính chất vật lý

Ethanol có tính chất vật lý như thế nào?

Rượu ethylic là một chất lỏng, không màu, trong suốt, không mùi và đặc trưng, vị cay, nhẹ hơn nước (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, tan trong nước vô hạn, tan trong ether và chloroform, hút ẩm, dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời. Sở dĩ rượu ethylic tan vô hạn trong nước và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với ester hay aldehyde có khối lượng phân tử xấp xỉ là do sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử rượu với nhau và với nước.

Ethanol có tính khúc xạ hơi cao hơn so với của nước, với hệ số khúc xạ là 1,36242 (ở λ=589,3 nm và 18,35 °C).

Điểm ba trạng thái của ethanol là 150 K ở áp suất 4,3 × 10⁻⁴ Pa.

3. Tính chất dung môi

Ethanol có phải là một dung môi không?

Ethanol là một dung môi linh hoạt, có thể pha trộn với nước và các dung môi hữu cơ khác như acid acetic, acetone, benzen, carbon tetrachlorua, chloroform, diethyl ether, ethylen glycol, glycerol, nitromethan, pyridin và toluen. Nó cũng có thể trộn với các hydrocarbon béo nhẹ như pentan và hexan, và với các chloride béo như trichloroethan và tetrachloroethylen.

Tính hòa tan của ethanol với nước trái ngược với tính không thể trộn lẫn của các chất cồn có chuỗi dài hơn (có từ 5 nguyên tử cácbon trở lên), tính chất không thể trộn lẫn này giảm mạnh khi số nguyên tử carbon tăng. Sự trộn lẫn của ethanol với các ankan chỉ xảy ra ở những ankan đến undecan, hòa trộn với dodecan và các ankan cao hơn thể hiện một khoảng cách trộn lẫn ở một nhiệt độ nhất định (khoảng 13 °C đối với dodecan). Khoảng cách trộn lẫn có khuynh hướng rộng hơn với các ankan cao hơn và nhiệt độ cao hơn để tăng tính hòa trộn toàn bộ.

Hỗn hợp ethanol-nước có thể tích nhỏ hơn tổng thể tích thành phần với một tỷ lệ nhất định. Khi trộn lẫn cùng một lượng ethanol và nước chỉ tạo thành 1,92 thể tích hỗn hợp. Hỗn hợp ethanol và nước có tính tỏa nhiệt với lượng nhiệt lên đến 777 J/mol ở nhiệt độ 298 K (25 độ C).

Hỗn hợp ethanol và nước tạo thành một azeotrope với tỉ lệ mol 89% ethanol và 11% mol nước hay một hỗn hợp 96% thể tích ethanol và 4% nước ở áp suất bình thường và nhiệt độ 351 K. Thành phần azeotropic này phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ và áp suất và biến mất ở nhiệt độ dưới 303 K.

Liên kết hydro trong ethanol rắn ở nhiệt độ −186 ° C

Các liên kết hydro làm cho ethanol nguyên chất có tính hút ẩm, làm chúng sẵn sàng hút hơi nước trong không khí. Sự phân cực tự nhiên của nhóm chức hydroxyl làm cho ethanol có thể hòa tan một số hợp chất ion như natri và kali hydroxide, magnesi chloride, calci chloride, ammoni chloride, ammoni bromide, và natri bromide. Natri và kali chloride ít tan trong ethanol Do phân tử ethanol có một đầu không phân cực, nó cũng sẽ hòa tan các hợp chất không phân cực, bao gồm hầu hết tinh dầu và nhiều chất hương liệu, màu, và thuốc.

4. Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của ethanol như thế nào?

Tính chất hóa học của ethanol được quyết định bới cấu trúc phân tử

Tính chất của một rượu đơn chức

Phản ứng thế với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ. Ví dụ:

Phản ứng este hóa, phản ứng giữa rượu và acid với môi trường là acid sulfuric đặc nóng tạo ra ester. Ví dụ:

Phản ứng loại nước như tách nước trong một phân tử để tạo thành olefin, trong môi trường acid sulfuric đặc ở 170 độ C:

Hay tách nước giữa 2 phân tử rượu thành ether

Phản ứng oxy hóa, trong đó rượu bị oxy hóa theo 3 mức: (hữu hạn) thành aldehyde, acid hữu cơ và oxy hóa hoàn toàn (đốt cháy) thành CO₂ và H₂O. Ví dụ ở mức 1, trong môi trường nhiệt độ cao

Mức 2, có xúc tác men giấm:

Mức 3:

Phản ứng riêng

Phản ứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, ví dụ Cu + Al₂O₃ ở 380-400 độ C, lúc đó xảy ra phản ứng tách loại nước

2C₂H₅OH -> CH₂=CH-CH=CH₂ + 2 H₂O + H₂

Phản ứng lên men giấm: oxy hóa rượu ethylic 10 độ bằng oxi không khí có mặt men giấm ở nhiệt độ khoảng 25 độ C.

CH₃-CH₂-OH + O₂ -> CH₃-COOH + H₂O

5. Ứng dụng

Chiếc ô tô sử dụng "nhiên liệu ethanol" (thành phố New York, Hoa Kỳ).

Ethanol có thể sử dụng như là nhiên liệu cồn (thông thường được trộn lẫn với xăng) và trong hàng loạt các quy trình công nghiệp khác. Ethanol cũng được sử dụng trong các sản phẩm chống đông lạnh vì điểm đóng băng thấp của nó. Tại Hoa Kỳ, Iowa là bang sản xuất ethanol cho ô tô với sản lượng lớn nhất.

Nó dễ dàng hòa tan trong nước theo mọi tỷ lệ với sự giảm nhẹ tổng thể về thể tích khi hai chất này được trộn lẫn nhau. Ethanol tinh chất và ethanol 95% là các dung môi tốt, chỉ ít phổ biến hơn so với nước một chút và được sử dụng trong các loại nước hoa, sơn và cồn thuốc. Các tỷ lệ khác của ethanol với nước hay các dung môi khác cũng có thể dùng làm dung môi. Các loại đồ uống chứa cồn có hương vị khác nhau do có các hợp chất tạo mùi khác nhau được hòa tan trong nó trong quá trình ủ và nấu rượu. Khi ethanol được sản xuất như là đồ uống hỗn hợp thì nó là rượu ngũ cốc tinh khiết.

Dung dịch chứa 70% ethanol chủ yếu được sử dụng như là chất tẩy uế. Ethanol cũng được sử dụng trong các gel vệ sinh kháng khuẩn phổ biến nhất ở nồng độ khoảng 62%. Khả năng khử trùng tốt nhất của ethanol khi nó ở trong dung dịch khoảng 70%; nồng độ cao hơn hay thấp hơn của ethanol có khả năng kháng khuẩn kém hơn. Ethanol giết chết các vi sinh vật bằng cách biến tính protein của chúng và hòa tan lipid của chúng. Nó có hiệu quả trong việc chống lại phần lớn các loại vi khuẩn và nấm cũng như nhiều loại virus, nhưng không hiệu quả trong việc chống lại các bào tử vi khuẩn.

Rượu vang chứa ít hơn 16% ethanol không tự bảo vệ được chúng trước vi khuẩn. Do điều này, vang Bordeaux thông thường được làm nặng thêm bằng ethanol tới ít nhất 18% ethanol theo thể tích để ngăn chặn quá trình lên men nhằm duy trì độ ngọt và trong việc pha chế để lưu trữ, từ thời điểm đó nó trở thành có khả năng ngăn chặn vi khuẩn phát triển trong rượu, cũng như có thể lưu trữ lâu năm trong các thùng gỗ có thể 'thở', bằng cách này vang Bordeaux có thể lưu trữ lâu năm mà không bị hỏng. Do khả năng sát khuẩn của ethanol nên các đồ uống chứa trên 18% ethanol theo thể tích có khả năng bảo quản lâu dài.

Nhóm hydroxyl trong phân tử ethanol thể hiện tính acid cực yếu, nhưng khi xử lý bằng kim loại kiềm hay các base cực mạnh, ion H⁺ có thể bị loại khỏi để tạo ra ion ethoxide, C₂H₅O^-.

Xăng E5

Kể từ ngày 1/1/2018 Việt Nam đưa xăng E5 (Ron92 95%, ethanol 5%) vào sử dụng trong toàn quốc. So với thế giới có lẽ chậm một bước vì một số quốc gia đã đưa vào sử dụng xăng E10, E15....

Các chất hóa học dẫn xuất từ ethanol

Ethyl ester

Trong sự hiện diện của chất xúc tác acid (thông thường là acid sulfuric) ethanol phản ứng với các acid carboxylic để tạo ra ethyl ester:

CH₃CH₂OH + RCOOH → RCOOCH₂CH₃ + H₂O

Hai ethyl ester được sản xuất nhiều nhất là ethyl acrylat (từ ethanol và acid acrylic) và ethyl acetat (từ ethanol và acid acetic). Ethyl acrylat là một đơn phân tử được sử dụng trong sản xuất polyme acrylat có công dụng làm chất kết dính hay các vật liệu che phủ. Ethyl acetat là dung môi phổ biến sử dụng trong sơn, các vật liệu che phủ và trong công nghiệp dược phẩm. Các ethyl ester khác cũng được sử dụng trong công nghiệp nhưng với sản lượng ít hơn như là các chất tạo mùi hoa quả nhân tạo.

Giấm

Giấm là dung dịch loãng của acid acetic được điều chế bằng phản ứng của vi khuẩn Acetobacter trên dung dịch ethanol. Mặc dù theo truyền thống người ta điều chế giấm từ các đồ uống chứa cồn như rượu vang, rượu táo và bia nhưng giấm cũng có thể điều chế từ các dung dịch ethanol công nghiệp. Giấm điều chế từ ethanol chưng cất được gọi là "Giấm chưng cất" và nó được sử dụng phổ biến trong ngâm giấm thực phẩm hay làm gia vị.

Ethylamin

Khi nung nóng tới 150–220 °C trên chất xúc tác niken gốc silica- hay alumina-, ethanol và amonia phản ứng với nhau để tạo ra ethylamin. Các phản ứng tiếp theo tạo ra diethylamin và triethylamin:

CH₃CH₂OH + NH₃ → CH₃CH₂NH₂ + H₂O

CH₃CH₂OH + CH₃CH₂NH₂ → (CH₃CH₂)₂NH + H₂O

CH₃CH₂OH + (CH₃CH₂)₂NH → (CH₃CH₂)₃N + H₂O

Các ethylamin được sử dụng trong việc tổng hợp các dược phẩm, hóa chất nông nghiệp và các chất hoạt tính bề mặt.

Các hợp chất khác

Ethanol là nguồn nguyên liệu hóa học đa dụng, và trong thời gian qua đã được sử dụng với phạm vi thương mại để tổng hợp hàng loạt các mặt hàng hóa chất với sản lượng lớn khác. Hiện nay, nó đã được thay thế trong nhiều ứng dụng bằng các nguyên liệu hóa dầu khác rẻ tiền hơn. Tuy nhiên, trên thị trường của các quốc gia có nền nông nghiệp phát triển nhưng các cơ sở hạ tầng của công nghiệp hóa dầu thì còn chưa phát triển như Trung Quốc, Ấn Độ và Brasil thì ethanol có thể được sử dụng để sản xuất các hóa chất mà được các nước phương Tây phát triển sản xuất chủ yếu từ dầu mỏ, bao gồm ethylen và butadien.

6. Mối nguy hại

• 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.
• Ethanol trong cơ thể người được chuyển hóa thành acetaldehyde do enzyme alcohol dehydrogenase phân hủy rượu và sau đó thành acid acetic bởi enzyme acetaldehyde dehydrogenase phân hủy acetaldehyde. Acetaldehyde là một chất có độc tính cao hơn so với ethanol. Acetaldehyde cũng liên quan tới phần lớn các triệu chứng lâm sàng liên quan tới rượu. Người ta đã thấy mối liên quan giữa rượu và các nguy cơ của bệnh xơ gan, nhiều dạng ung thư và chứng nghiện rượu.
• Mặc dù ethanol không phải là chất độc có độc tính cao, nhưng nó có thể gây ra tử vong khi nồng độ cồn trong máu đạt tới 0,4%. Nồng độ cồn tới 0,5% hoặc cao hơn nói chung là dẫn tới tử vong. Nồng độ thậm chí thấp hơn 0,1% có thể sinh ra tình trạng say, nồng độ 0,3-0,4% gây ra tình trạng hôn mê. Tại nhiều quốc gia có luật điều chỉnh về nồng độ cồn trong máu khi lái xe hay khi phải làm việc với các máy móc thiết bị nặng, thông thường giới hạn dưới 0,05% tới 0,08%. Rượu methylic hay methanol là rất độc, không phụ thuộc là nó vào cơ thể theo cách nào (da, hô hấp, tiêu hóa).
• Người ta cũng đã chỉ ra mối liên quan tỷ lệ thuận giữa ethanol và sự phát triển của Acinetobacter baumannii, vi khuẩn gây ra viêm phổi, viêm màng não và các viêm nhiễm hệ bài tiết. Sự phát hiện này là trái ngược với sự nhầm lẫn phổ biến cho rằng uống rượu có thể giết chết nhiều loại vi khuẩn gây các bệnh truyền nhiễm. (Smith và Snyder, 2005)

Bạn đang tìm nơi mua Cồn Ethanol thí nghiệm uy tín?

-> Hãy liên hệ ngay với Phacolab để được hỗ trợ tư vấn nhiệt tình về sản phẩm (tại đây) nhé!