Ethanol

Bài tiểu luận môn hóa học thưc phẩm
Thầy giáo hướng dẩn: T.S. nguyễn hoa du
Sinh viên thực hiện : nguyễn khắc kiện
Nội dung tiểu luận về chất phụ gia
E1510 ethanol


Nội dung bài tiểu luận
1 mở đầu.
2 lịch sử.
3 cấu tạo và tính chất.
4 công nghệ sản xuất.
5 Độc tính gây ra trên cơ thể người.
6 Một số ứng dụng làm nhiên liệu mới.
7 sử dụng.

Mở đầu
ethanol, còn được biết đến như là rượu êtylic hay rượu ngũ cốc hay cồn, là một hợp chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, dễ cháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn. Trong cách nói dân dã, thông thường nó được nhắc đến một cách đơn giản là rượu. Công thức hóa học của nó là C2H5OH, hay CH3-CH2-OH, viết tóm tắt là C2H6O.
LỊCH SỬ
ethanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử đây là một thành phần gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn. Các cặn bã khô trong các bình gốm 9000 năm tuổi tìm thấy ở miền bắc Trung Quốc đã cho thấy việc sử dụng các đồ uống chứa cồn trong số những người sống ở thời kỳ đồ đá.

Việc chiết nó ra dưới dạng tương đối nguyên chất đã được thực hiện lần đầu tiên bởi các nhà giả kim thuật Hồi giáo và họ là những người đã phát triển ra nghệ thuật chưng cất rượu
Ethanol nguyên chất lần đầu tiên đã thu được vào năm 1796 bởi Johann Tobias Lowitz, bằng cách lọc êtanol chưng cất qua than củi.

Antoine Lavoisier đã mô tả êtanol như là một hợp chất của cacbon, hiđrô và ôxy, vào năm 1808.
Năm 1858, Archibald Scott Couper đã công bố công thức cấu trúc của êtanol điều này làm cho êtanol trở thành một trong các hợp chất hóa học đầu tiên có sự xác định cấu trúc hóa học.
Êtanol lần đầu tiên được tổng hợp nhân tạo vào năm 1826, thông qua các cố gắng độc lập của Henry Hennel ở Anh và S.G. Sesrullas ở Pháp.
Michael Faraday đã điều chế êtanol bằng phản ứng hyđrat hóa êtylen với xúc tác axít năm 1828, theo một công nghệ tương tự như công nghệ tổng hợp êtanol công nghiệp ngày nay.

CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT
CẤU TRÚC ETHANOL

Danh pháp IUPAC ethanol.
Tên khác rượu êtylic.
cồn.
Hyđrôxyêtan.
Công thức phân tử C2H5OH.
Phân tử gam 46,07 g/mol.


TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Rượu eylic là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay,nhẹ hơn nước.tan trong nước vô hạn.
rượu etylic tan trong nước vô hạn và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với este 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.


khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 độ C.
nhiệt độ sôi 78,39 độ C.
hóa rắn ở -114,15 độ C.
Biểu hiện Chất lỏng trong suốt.
Pha lỏng.
TÍNH CHẤT HÓA HOC
Tính chất của một rượu đơn chức
Phản ứng thế với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ. Ví dụ:

2C2H5OH + 2Na -> 2C2H5ONa + H2

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

C2H5OH + CH3COOH -> CH3COOC2H5 + H2O
Phản ứng tách nước trong một phân tử để tạo thành olefin, trong môi trường acid sulfuric đặc ở
1700C:
C2H5OH -> C2H4 + H2O

Hay phản ứng tách nước giữa 2 phân tử rượu tạo thành ete:
C2H5OH + C2H5OH -> C2H5-O-C2H5 + H2O
Phản ứng oxi hóa,
trong đó rượu bị oxi hóa theo 3 mức: oxi hóa không hoàn toàn thành aldehyde, acid hữu cơ và oxi hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O.
Ví dụ:
oxi hóa tạo thành aldedyde,trong môi trường nhiệt độ cao:
CH3-CH2-OH + CuO ->CH3-CHO + Cu +H2O
Mức 2, có xúc tác:
CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O
Mức 3 oxi hóa hoàn toàn:
C2H5OH + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O
Phản ứng tạo ra butadien-1,3 : cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, Cu + Al2O3 ở 380-4000C, lúc đó xảy ra phản ứng tách loại nước:
2C2H5OH -> CH2-CH=CH-CH2 + 2H2O+ H2
Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 độ bằng oxi không khí có mặt men giấm ở nhiệt độ khoảng 250c :
CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O
MỘT SỐ TÍNH CHẤT KHÁC
Công nghệSản xuất
Êtanol được sản xuất bằng cả công nghiệp hóa dầu, thông qua công nghệ hyđrat hóa êtylen.
theo phương pháp sinh học, bằng cách lên men đường hay ngũ cốc với men rượu.
Hyđrat hóa êtylen

Êtanol được sử dụng như là nguyên liệu công nghiệp nó được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu là thông qua phương pháp hyđrat hóa êtylen bằng xúc tác axít.
Cho etilen hợp nước ở 3000c, áp suất 70-80 atm chất xúc tác là acid phosphoric:
H2C=CH2 + H2O→ CH3CH2OH
Êtylen đầu tiên được hyđrat hóa bằng phản ứng của nó với axít sulfuric đậm đặc để tạo ra êtyl sulfat, sau đó chất này được thủy phân để tạo thành êtanol và tái tạo axít sulfuric:
H2C=CH2+ H2SO4→CH3CH2OSO3H CH3CH2OSO3H + H2O→CH3CH2OH +H2SO4
Lên men
sản xuất bằng cách lên men: một số loài men rượu nhất định như là (Saccharomyces cerevisiae) chuyển hóa đường trong điều kiện không có ôxy (gọi là yếm khí), chúng tạo ra êtanol và cacbon điôxít CO2:
C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2
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 điều kiện khoảng 20% rượu, nhưng nồng độ của rượu trong các sản phẩm cuối cùng có thể tăng lên nhờ chưng cất.
Để sản xuất êtanol làm nhiên liệu, quá trình chuyển hóa tinh bột thành glucoza được thực hiện nhanh chóng bằng cách xử lý với axít sulfuric loãng, enzym nấm amylas,
(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6
Về tiềm năng, glucoza để lên men thành êtanol có thể thu được từ xenluloza. Việc thực hiện công nghệ này có thể giúp chuyển hóa một loại các phế thải và phụ phẩm nông nghiệp chứa nhiều xenluloza, chẳng hạn lõi ngô, rơm rạ hay mùn cưa thành các nguồn năng lượng tái sinh. Cho đến gần đây thì các enzym cellulas có thể thủy phân xenluloza là rất cao.
Phản ứng thủy phân cellulose gồm các bước sau.

Bước 1, thủy phân xenluloza thành mantoza dưới tác dụng của men amylaza.
(C6H10O5)n -> C12H22O11
Bước 2, thủy phân tiếp mantoza thành glucoza hoặc fructoza dưới tác dụng của men mantaza.
C12H22O11 -> C6H12O6
Bước 3, phản ứng lên men rượu có xúc tác là men zima.
C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2
Làm tinh khiết
Đối với hỗn hợp êtanol và nước, điểm sôi hỗn hợp cực đại ở nồng độ 96% êtanol và 4% nước. Vì lý do này, chưng cất phân đoạn hỗn hợp êtanol-nước (chứa ít hơn 96% êtanol) không thể tạo ra êtanol tinh khiết hơn 96%. Vì vậy, 95% êtanol trong nước là dung môi phổ biến nhất.
Để phá vỡ điểm sôi hỗn hợp nhằm thực hiện việc chưng cất thì một lượng nhỏ benzen thêm vào, và hỗn hợp lại được chưng cất phân đoạn một lần nữa. Benzen tạo ra điểm sôi hỗn hợp cấp ba với nước và êtanol nhằm loại bỏ êtanol ra khỏi nước, và điểm sôi hỗn hợp cấp hai với êtanol loại bỏ phần lớn benzen. Êtanol được tạo ra không chứa nước. Tuy nhiên, một lượng rất nhỏ cỡ phần triệu benzen vẫn còn, vì thế việc sử dụng êtanol đối với người có thể gây tổn thương cho gan.
Sơ đồ cơ chế quá trình sản xuất
Quá trình lên men rượu cũng gần giống quá trình chuyển hóa đường trong cơ thể cung cấp năng lượng đều qua quá trình hình thành pyruvate). Có thể dùng men bia hoặc vi khuẩn để lên men.





ATP




ADP



giải thích cơ chế của hai sơ đồ trên sơ đồ
Sự lên men glucose thành ethanol và CO2 nhờ loại men Saccharomyces cerevisiae diễn ra theo con đường Embden-Meyerhof. Sự chuyển hóa piruvat thành ethanol gồm hai bước. Trong bước một, piruvat được loại CO2 thành acetaldehit nhờ piruvat-đecacboxilase với sự tham gia của tiaminpirophosphate. Trong bước sau, acetaldehit bị khử thành ethanol nhờ alcohol-đedihydrogenase chứa NADH.
Bằngsự chuyền H2 này, dihydro tách radotriosephosphate-dehydrogenase xúc tác sẽ được tiêu thụ, nhờ vậy trạng thái oxi hóa-khử sẽ được cân bằng.
Pt tổng quát:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Sơ đồ sản xuất ethanol sau đây:
Trong so do sau Enzyme amylase được thêm vào ban đầu để cắt đứt mạch tinh bột.

ĐỘC TÍNH
Cơ chế gây độc trên cơ thể người.
Êtanol trong cơ thể người được chuyển hóa thành axêtalđêhítlđêhít do enzym alcohol dehydrogenas phân hủy rượu và sau đó thành axít axêtic bởi enzym axêtalđêhít dehydrogenas phân hủy axêtalđêhít. Axêtalđêhít là một chất có độc tính cao hơn so với êtanol




Axêtalđêhít 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 êtanol 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 tạng 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 mêtylic hay mêtanol 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 êtanol 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 tryền nhiễm.
Các cơ quan của cơ thể bị tàn phá khi sử dung ethanol

Có lẽ ai cũng hiểu uống nhiều rượu không hề có lợi cho sức khoẻ. Nhưng sức mạnh tàn phá các cơ quan, nội tạng trong cơ thể như thế nào thì không phải ai cũng nhận biết được.

NÃO
Hàng rào ngăn máu lên não là một lớp tế bào biểu mô tạo thành các mao mạch. Sau khi xâm nhập vào dòng máu, rượu sẽ vượt qua hàng rào rồi di tới khắp các ngõ ngách trong não, ảnh hưởng đến các tế bào thần kinh.
Sự xâm nhập này tuy có làm bạn cảm thấy tự tin hơn, nhưng không kiềm soát tự chủ mình được, dẫn đến nói năng lung lung và thường nói nhũng lời ngớ ngẩn. Nếu như uống 4 cốc rượu trong vòng 1 giờ, nồng độ cồn trong máu của bạn là 0.08.


TIM
Thực tế là, trong một vài trường hợp, uống liều lượng rượu vừa phải có thể lọc sạch tim cũng như huyết mạch. Một hoặc hai cốc mỗi ngày làm tăng cholesterol HDL (có khả năng lọc sạch các mảng bám), làm cho các tế bào máu không bị vón cục.

Tuy nhiên, uống nhiều rượu sẽ khiến cho các mạch máu bị thu hẹp, tàn phá cơ tim làm cho tim hoạt động khó khăn hơn, gây chứng loạn nhịp tim, áp huyết cao, dễ mắc các chứng bệnh về tim khác…


PHỔI
Khoảng 5% lượng rượu sẽ nhanh chóng xâm nhập vào túi phổi. Túi phổi sau đó sẽ sưởi ấm cho lượng rượu trong đó, chuyển nó thành hơi. Người lạm dụng rượu trong một thời gian dài có thể tàn phá chất ôxy hoá quan trọng trong phổi, gây nhiều chứng nhiễm trùng đe doạ đến tính mạng.


DẠ DÀY
Đây là điểm dừng chân đầu tiên của rượu. Khoảng 20% lượng rượu hoà vào dòng máu tại đây trong vòng 5 phút, và nó cứ dạo chơi với các tế bào biểu mô sinh màng nhầy trong dạ dày.
Và nếu như càng ăn no, thì sự di chuyển của nó càng chậm. Tại đây, rượu bắt đầu sản sinh ra axit clohyđric. Đó cũng chính là lí do những người say rượu kinh niên hay bị chứng ợ nóng, bị viêm loét và chảy máu dạ dày.


Ruột non

Sau 20 phút, khoảng 80% còn lại của rượu tiến vào đây và xâm nhập vào máu, làm tắc nghẽn, ngăn chặn sự hấp thụ nước và kiềm. Điều đó giải thích tại sao sau mỗi cuộc chè chén, những người uống rượu luôn bị khát khô cổ. Hơn nữa, rượu tàn phá lượng carbohydrate, protein, chất béo trong cơ thể, giảm khả năng hấp thụ vitamin, khoáng chất, axit amin cần thiết cho cơ thể. Vì thế mà người nghiện rượu nặng thường gầy còm, suy dinh dưỡng.



Cậu nhỏ

8/10 trường hợp nghiện rượu mắc chứng rối loạn hoạt động kinh niên. Uống 3 cốc rượu mỗi ngày làm tăng áp huyết, hạn chế lượng máu xuống cho cậu nhỏ, và đồng thời giảm khả năng sinh hoocmôn sinh dục nam (testosterone).



Gan

Cuối cùng thì gan có nhiệm vụ làm “suy yếu” 90 % lượng rượu trong máu, bắt đầu công đoạn lọc sạch sau 10 phút uống rượu.
Máu hấp thụ rượu nhanh hơn gan, đó là lý do tại sao phải mất khoảng một giờ đồng hồ sau mới tỉnh táo được. Uống nhiều rượu sẽ phá huỷ tế bào gan khỏe mạnh bình thường.


Thận
Khoảng 5% lượng rượu trong máu bị loại trừ qua nước tiểu.Thực tế lượng nước thải ra ngoài nhiều hơn lượng nhập vào cơ thể. Tại sao vậy? Rượu làm tắc nghẽn, ngăn cản hormone áp mạch (kích thích thận duy trì nước trong cơ thể và cô đặc nước tiểu), làm cho nước tiểu bị hoà loãng với nước.
Thời gian trung bình bạn phải đi sau khi uống ngụm rượu đầu tiên là 20 phút. Nếu như bạn bị rối loạn sự cân bằng chất lỏng, chất thải trong cơ thể sẽ không được bài tiết nhanh như bình thường, khiến cho gan, thận bị tàn phá.

Sử dụng
Chiếc ô tô sử dụng "nhiên liệu êtanol" (thành phố New York, USA).
SỬ DỤNG
NGUỒN NGUYÊN LiỆU MỚI.
Ethanol là loại thông dụng nhứt trên thế giới, đặc biệt dùng làm nhiên liệu sinh học cho vận chuyển. Trong năm 2003, độ 5% ethanol trên thế giới là nhiên liệu dùng cho xe ô tô.
Êtanol có thể sử dụng như là nhiên liệu cồn thông thường được trộn lẫn với xăng
Ethanol được sử dung trong các sản phẩm chống đông lạnh vì điểm đón băng thấp của nó.
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.
Êtanol tinh chất và êtanol 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 êtanol 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 êtanol được sản xuất như là đồ uống hỗn hợp thì nó là rượu ngũ cốc tinh khiết.
Dung dịch chứa 70% êtanol chủ yếu được sử dụng như là chất tẩy uế. Êtanol 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 êtanol khi nó ở trong dung dịch khoảng 70%;nồng độ cao hơn hay thấp hơn của êtanol có khả năng kháng khuẩn kém hơn. Êtanol giết chết các vi sinh vật bằng cách biến tính protein của chúng và hòa tan lipit của chúng. Nó là 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.
khả năng sát khuẩn của êtanol nên các đồ uống chứa trên 18% êtanol theo thể tích có khả năng bảo quản lâu dài.
Êtanol là nguồn nguyên liệu hóa học đa dụng, và trong thời gian qua đã được sử dụng 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.