乙醇(Ethanol)俗称酒精,是一种有机物,结构简式CH?CH?OH或C?H?OH,分子式C?H?O,是最常见的一元醇。
乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,低毒性,纯液体不可直接饮用;具有特殊香味,并略带刺激;微甘,并伴有刺激的辛辣滋味。易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水以任意比互溶。能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶,相对密度(d15.56)0.816。
乙醇的用途很广,可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%~75%的乙醇作消毒剂等,在国防化工、医疗卫生、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。
乙醇与二甲醚(即甲醚)互为官能团异构体。
中国古代劳动人民很早就开始使用谷物酿酒了,
酒的主要成分就是乙醇(酒精)。
酿酒至少始于中国早期农耕时代。汉代刘安在《淮南子》中提到“清盎之美,始于耒耜”。
晋代的江统在《酒浩》中写道“酒之所兴,肇自上皇,或云仪狄,又云杜康。有饭不尽,委徐空桑,郁积成味,久蓄气芳,本出于此,不由奇方。”
江统是我国历史上第一个提出“谷物自然发酵酿酒”学说的人。
方心芳先生则对此作了具体的描述:“在农业出现前后,贮藏谷物的方法比较粗放。天然谷物受潮后会发霉和发芽,吃剩的熟谷物也会发霉,这些发霉、发芽的谷粒,就是上古时期的天然曲蘖(nie),将之浸入水中,便可以发酵成酒,即天然酒。人们不断接触天然曲集和天然酒,并逐渐接受了天然酒这种饮料。久而久之,就发明了人工曲蘖和人工酒。”
现代科学对这一问题的解释是:淀粉在酶的作用下,逐步分解成糖和酒精,自然转变成了酒香浓郁的酒,而酶则是由自然界的微生物所分泌的。
在远古时代人们的食物中,采集的野果含糖分高,无须经过液化和糖化,便可以发酵成酒。
在工业上,酒精有广泛的运用。
物理性质
乙醇液体密度是0.789g/cm3,乙醇气体密度为1.59kg/m3,
相对密度(d15.56)0.816,式量(相对分子质量)为46.07g/mol。沸点是78.4℃,熔点是-114.3℃。纯乙醇是无色透明的液体,有特殊香味,易挥发。
乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。分子中的羟基可以形成氢键,因此乙醇黏性大,也不及相近相对分子质量的有机化合物极性大。
λ=589.3nm和18.35℃下,乙醇的折射率为1.36242,比水稍高。
以上内容来自:
溶解性
能与水以任意比互溶;可混溶于醚、氯仿、甲醇、丙酮、甘油等多数有机溶剂。
乙醇是一种很好的溶剂,能溶解许多物质,所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分;也常用乙醇作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。例如,在油脂的皂化反应中,加入乙醇既能溶解NaOH,又能溶解油脂,让它们在均相(同一溶剂的溶液)中充分接触,加快反应速率。
潮解性
由于存在氢键,乙醇具有较强的潮解性,可以很快从空气中吸收水分。
羟基的极性也使得很多离子化合物可溶于乙醇中,如氢氧化钠、氢氧化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铵、溴化铵和溴化钠等;但氯化钠和氯化钾微溶于乙醇。此外,其非极性的烃基使得乙醇也可溶解一些非极性的物质,例如大多数香精油和很多增味剂、增色剂和医药试剂。
密度表
下表为20℃下乙醇与水的混合液体的密度(以乙醇的体积分数为变量)。
酒精度数计算
酒精水溶液中纯酒精的含量就是其浓度,我国是以容量(体积)百分数进行酒精水溶液的浓度计算的。如平常说的五十度酒是指在20℃时100体积酒精溶液中含有50体积纯酒精。计算式:
酒精容量=(纯酒精容量数/酒精水溶液总容量数)×100%
酒精度数=酒精容量×100
化学性质
酸碱性
乙醇不是酸(一般意义上的酸,它不能使酸碱指示剂变色,也不具有酸的通性),乙醇溶液中含有极化的氧氢键,电离时生成烷氧基负离子和质子(氢离子)。
乙醇的pKa=15.9,与水相近。
乙醇的酸性很弱,但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行。
还原性
乙醇具有还原性,可以被氧化(催化氧化)成为乙醛甚至进一步被氧化为乙酸。
酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛(乙醇在体内也可以被氧化,但较缓慢,因为没有催化剂),而并非喝下去的乙醇。
化学方程式:
实际上是铜先被氧化成氧化铜;然后氧化铜再与乙醇反应,被还原为单质铜(黑色氧化铜变成红色)。
乙醇也可被高锰酸钾氧化成乙酸,同时高锰酸钾由紫红色变为无色。
乙醇也可以与酸性重铬酸钾溶液反应,当乙醇蒸汽进入含有酸性重铬酸钾溶液的硅胶中时,可见硅胶由橙红色变为灰绿色(Cr3+),此反应可用于检验司机是否饮酒驾车(酒驾)。
化学反应
1、与金属反应
因为乙醇可以电离出极少量的氢离子,所以其只能与少量金属(主要是碱金属)反应生成对应的有机盐以及氢气:
结论:
(1)乙醇可以与金属钠反应产生氢气,但不如水与金属钠反应剧烈。金属钠与水反应剧烈,钠熔化,气泡猛烈,反应生成的热,可使钠燃烧;而乙醇与金属钠的反应很缓慢,形状不怎么变化,气泡很缓慢,金属钠沉在溶液底下。
(2)活泼金属(钾、钙、钠等)可以将乙醇羟基里的氢取代出来。醇的金属盐遇水则迅速水解生成醇和碱。
2、酯化反应
乙醇可以与乙酸在浓硫酸的催化并加热的情况下,发生酯化作用,生成乙酸乙酯(具有果香味;酒放得越久就越香就是因为乙醇被缓慢氧化成乙酸,然后发生酯化反应作用,生成乙酸乙酯)。反应为可逆反应:
反应中酸脱去羟基,醇脱去羟基上的氢,即“酸脱羟基醇脱氢”。
3、取代反应
乙醇可以和卤化氢发生取代反应,生成卤代烃和水。
通式:
(X为卤素)
注意:通常用溴化钠和中等浓度的硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应,故常有红棕色气体(溴单质)产生。
4、氧化反应
①燃烧
乙醇易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物。
完全氧化反应:发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热;
不完全燃烧时还生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量。
完全燃烧:
不完全燃烧:
(方程式系数可以不同,故没有配平)
②催化氧化:在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的情况下进行。
以上反应即催化氧化的实质
总式:
(制乙醛的原理)
乙醇也可被浓硫酸跟高锰酸钾的混合物发生非常激烈的氧化反应,燃烧起来。
5、脱水反应
乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应,随着温度的不同生成物也不同。
1、消去(分子内脱水)制乙烯(170℃浓硫酸)(切记要注酸入醇,酸与醇的比例是1:3)
制取时要在烧瓶中加入碎瓷片(或沸石)以免暴沸。
2、缩合(分子间脱水)制乙醚
(此为取代反应, thick代表浓)
主要种类
1、按生产使用的原料可分为淀粉质原料发酵酒精、糖蜜原料发酵酒精、亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精。
淀粉质原料发酵酒精(一般有薯类、谷类和野生植物等含淀粉质的原料,在微生物作用下将淀粉水解为葡萄糖,再进一步由酵母发酵生成酒精);
糖蜜原料发酵酒精(直接利用糖蜜中的糖分,经过稀释杀菌并添加部分营养盐,借酵母的作用发酵生成酒精);
和亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精(利用造纸废液中含有的六碳糖,在酵母作用下发酵成酒精,主要产品为工业用酒精。也有用木屑稀酸水解制作的酒精)。
2、按生产的方法来分,可分为发酵法、合成法两大类。
3、按产品质量或性质来分,又分为高纯度酒精、无水酒精、普通酒精和变性酒精。…