الکل اتانول

الکل اتانول (Ethanol) روش‌ های تولید، خواص و کاربردها

الکل اتانول که با نام‌های اتانول، الکل اتیلیک یا الکل طبی شناخته می‌ شود، یکی از پرکاربردترین ترکیبات آلی در جهان است. این ماده از دیرباز در تخمیر مواد قندی شناخته شده و امروزه نقش کلیدی در صنایع غذایی، دارویی، انرژی، شیمیایی و کشاورزی دارد. اتانول علاوه بر مصرف انسانی، یک ماده پایه (Feedstock) مهم در صنایع شیمی سبز محسوب می‌ شود. اتانول ۹۶% یا الکل ۹۶ درصد از پرکاربرترین اتانول ها است. برای خرید الکل اتانول مانند بیواتانول حتما نوع مصرف در نظر گرفته شود. الکل خالص

ساختار شیمیایی و خواص

اتانول از یک گروه متیل (CH₃-)، متیلن (-CH₂-) و هیدروکسیل (-OH) تشکیل شده است. در الکل اتانول، پیوند کووالانسی قطبی بین اکسیژن و هیدروژن، خاصیت هیدروژنی و قطبیت به آن می‌ دهد. جرم مولی ۴۶.۰۷ گرم بر مول، نقطه جوش ۷۸.۳۷ درجه سلسیوس، نقطه انجماد منفی ۱۱۴ درجه سلسیوس، چگالی ۰.۷۸۹ گرم بر میلی‌ لیتر و حلالیت نامحدود در آب دارد.

فرمول مولکولی: C₂H₅OH
جرم مولکولی: 46.۰۷ g/mol
گروه عاملی: هیدروکسیل (-OH)
رده‌ بندی: الکل تک‌ عاملی (Monohydric Alcohol)

ساختار مولکولی

اتانول از دو اتم کربن تشکیل شده که به یک گروه هیدروکسیل متصل‌ اند. مزایای وجود گروه -OH در الکل اتانول:

قطبیت نسبی
حلالیت بالا در آب
قابلیت واکنش‌ پذیری شیمیایی

خواص فیزیکی و شیمیایی اتانول

خواص فیزیکی

مایع شفاف و بی‌ رنگ
بوی مشخص و تند
نقطه جوش: ۷۸/۳۷°C
نقطه انجماد: ۱۱۴-°C
کاملاً محلول در آب
فرار و اشتعال‌ پذیر

خواص شیمیایی

قابل اکسید شدن به استالدهید و اسید استیک
شرکت در واکنش‌ های استریفیکاسیون
واکنش‌ پذیری با فلزات قلیایی
قابلیت تبدیل به اترها و مشتقات آلی

خواص کلیدی شامل واکنش‌ پذیری با اسیدها برای تشکیل استرها، اکسیداسیون به استالدهید و اسید استیک و احتراق کامل به CO₂ و H₂O است:
$\ce C ۲ H ۵ O H + ۳ O ۲- > ۲ CO ۲ + ۳ H ۲ O$

روش‌ های تولید صنعتی الکل اتانول

دو روش اصلی تولید اتانول در صنعت وجود دارد:

تخمیر زیستی: قندها (نیشکر، ذرت، چغندر) توسط مخمر (Saccharomyces cerevisiae) به اتانول تبدیل می‌ شود؛ مناسب برای سوخت زیستی (۹۵-۹۶%).
سنتز شیمیایی: هیدراتاسیون اتیلن با اسید کاتالیست:
$\ceC2H4+H2O−>[H+][300°C]C2H5OH$ ؛ برای خلوص بالا (۹۹.۵%+) در صنایع شیمیایی.

اتانول ۹۶٪ (Ethanol 96%)

اتانول ۹۶٪ به محلولی گفته می‌ شود که شامل ۹۶ درصد حجمی اتانول (C₂H₅OH) و حدود ۴ درصد آب است. این غلظت یکی از رایج‌ ترین و مهم‌ ترین اشکال اتانول در صنایع مختلف به‌ شمار می‌ رود و به آن معمولاً الکل ۹۶ درجه نیز گفته می‌ شود.

فرمول شیمیایی: C₂H₅OH
خلوص: ۹۶٪ حجمی
ظاهر: مایع شفاف و بی‌ رنگ
بو: الکلی مشخص
نقطه جوش: حدود ۷۸°C
کاملاً محلول در آب
بسیار قابل اشتعال

چرا اتانول دقیقاً ۹۶٪ است؟

اتانول و آب یک آزئوتروپ تشکیل می‌دهند؛ یعنی با تقطیر معمولی، بیش از ۹۶٪ خلوص به‌ دست نمی‌ آید. برای رسیدن به خلوص‌ های بالاتر (۹۹–۹۹.۹٪) باید از روش‌ های خاص زیر استفاده شود:

تقطیر آزئوتروپیک
غربال مولکولی (Molecular Sieve)
جذب شیمیایی آب

تولید زیستی (تخمیر)

رایج‌ ترین و قدیمی‌ ترین روش تولید اتانول است. این نوع اتانول معمولاً بیواتانول نامیده می‌ شود. بیواتانول ها به عنوان سوخت زیستی نیز استفاده می شود.

مواد اولیه:

نیشکر
ذرت
گندم
ملاس
سیب‌ زمینی
ضایعات کشاورزی

فرآیند کلی:

هیدرولیز نشاسته یا قند
تخمیر توسط مخمر (Saccharomyces cerevisiae)
تقطیر و خالص‌ سازی

واکنش کلی:

2C2H5OH + 2CO2 → C6H12O6

تولید شیمیایی (سنتزی)

اتانول صنعتی از هیدراسیون اتیلن در حضور کاتالیست اسیدی تولید می‌ شود. این نوع اتانول برای مصرف خوراکی مناسب نیست.

کاربرد:
صنایع شیمیایی بزرگ و پتروشیمی

انواع الکل اتانول

۱- اتانول خوراکی

خلوص بالا
مورد استفاده در صنایع غذایی و نوشیدنی

۲- اتانول صنعتی

ممکن است دناتوره (Denatured) شده باشد
غیرقابل مصرف انسانی

۳- اتانول دارویی (الکل طبی)

غلظت رایج: ۷۰٪ و ۹۶٪
ضدعفونی‌ کننده قوی

۴- بیواتانول (Bioethanol)

منبع تجدید پذیر
سوخت پاک و سبز

انواع اتانول بر اساس خلوص و افزودنی

انواع اتانول برای کاربردهای خاص:

نوع	خلوص	افزودنی	کاربرد اصلی
Absolute ابسولوت	۹۹.۵%+	بدون آب	الکترونیک، دارویی
Anhydrous	۹۹-۹۹.۹%	–	سنتز شیمیایی، سوخت
Denatured	۹۵%	متانول/بیترکس	صنعتی، تمیزکننده
Beverage	۵-۵۰%	آب	نوشیدنی‌ها
Technical	۹۵-۹۶%	–	عمومی صنعتی

کاربردهای اصلی

اتانول حلال قطبی عالی برای چربی‌ ها، رزین‌ ها و هیدروکربن‌ ها است.

سوخت: E10 (۱۰% اتانول در بنزین) برای کاهش آلایندگی؛ ۱۰% کل سوخت جهانی.
شیمیایی: واسطه برای اتیلن (دهیدراتاسیون)، اسید استیک (اکسیداسیون)، اتیل استات و پلاستی‌سایزرها.
دارویی و بهداشتی: ضدعفونی‌ کننده (۷۰% مؤثرترین)، استخراج دارو، عطرها و لوسیون‌ ها.
صنایع دیگر: رنگ، پوشش، لاستیک مصنوعی، چاپ و سوخت موشک.

کاربرد اتانول به تفکیک صنایع

۱. صنایع شیمیایی

حلال واکنش‌ ها
تولید استرها
تولید اسید استیک
ساخت اترها و پلیمرها

۲. صنایع دارویی و پزشکی

ضدعفونی‌ کننده سطوح و پوست
حلال داروها
نگهدارنده عصاره‌ های گیاهی
ماده پایه در تولید شربت‌ ها

۳. صنایع غذایی

تولید سرکه
طعم‌ دهنده‌ ها و عصاره‌ ها
صنایع تخمیر
نگهدارنده طبیعی

۴. انرژی و سوخت

سوخت زیستی (E10، E85)
کاهش وابستگی به سوخت‌ های فسیلی
کاهش انتشار CO₂

بیواتانول یکی از مهم‌ ترین سوخت‌ های تجدید پذیر جهان است.

۵. کاربردهای کشاورزی

استخراج عصاره‌ های گیاهی
تولید سموم و کودهای زیستی
ضدعفونی تجهیزات
حامل (Carrier) ترکیبات آلی

۶. صنایع آرایشی و بهداشتی

عطرسازی
اسپری‌ ها
لوسیون‌ ها
ژل‌ های ضدعفونی‌ کننده

مزایا و معایب

مزایا

منبع تجدیدپذیر
زیست‌ تخریب‌ پذیر
کاربرد گسترده
سازگار با محیط زیست

معایب

اشتعال‌ پذیری بالا
مصرف زیاد منابع کشاورزی
تبخیر سریع
خطرات سوء مصرف انسانی

ایمنی، خطرات و انبارداری

اتانول سمی در دوز بالا (LD50: ۷۰۶۰ میلی‌ گرم / کیلوگرم)، قابل اشتعال (نقطه اشتعال ۱۳ درجه سلسیوس) و سرطان‌ زا در مصرف مزمن است. در محیط بسته بخار آن انفجاری است؛ از تهویه و PPE استفاده شود.

نگهداری در ظروف دربسته
دور از شعله و حرارت
تهویه مناسب
استفاده از تجهیزات ایمنی

اتانول یک ترکیب آلی استراتژیک با نقش کلیدی در زندگی روزمره، صنعت و آینده انرژی جهان است. از دارو و غذا گرفته تا سوخت و کشاورزی، این ماده یکی از پایه‌ های اصلی شیمی مدرن و پایدار به‌ شمار می‌ رود.

‫۰/۵ ‫(۰ نظر)