Hướng dẫn công thức rượu etylic
Tính chất của rượu etylic
Rượu etylic (C2H5OH), còn gọi là etanol, là một hợp chất hữu cơ được sử dụng phổ biến nhất trong các ngành công nghiệp và y học. Rượu etylic là một chất lỏng trong suốt, không màu, có mùi đặc trưng và vị đắng. Nhiệt độ sôi của rượu etylic là 78,5°C và nhiệt độ đông đặc là -114,1°C. Rượu etylic tan hoàn toàn trong nước và có tính khử trùng mạnh mẽ.
Cấu tạo phân tử của rượu etylic
Phân tử rượu etylic gồm 2 nguyên tử cacbon (C), 6 nguyên tử hydro (H) và một nguyên tử oxy (O). Công thức phân tử của rượu etylic là C2H5OH. Cấu trúc phân tử của rượu etylic có nhóm OH được gắn vào carbon thứ hai, vì vậy nó còn được gọi là etanol.
Ứng dụng và điều chế rượu etylic
Rượu etylic được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất thuốc, hóa chất, sơn, nhựa, chất tẩy rửa và nhiên liệu. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất rượu, bia và các loại đồ uống khác. Ngoài ra, rượu etylic còn được sử dụng trong y học để khử trùng, tạo ra các dung dịch tẩy trang và các sản phẩm chăm sóc cá nhân khác.
Rượu etylic có thể được điều chế thông qua quá trình lên men của đường, bắp, khoai mì hoặc các nguồn tinh bột khác. Quá trình lên men này sẽ tạo ra ethanol và CO2. Sau đó, rượu etylic được tách ra bằng cách sử dụng các phương pháp chiết rượu hoặc cô đặc rượu.
Nguồn tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Rượu_etylic
Công thức hóa học và tính chất vật lí của rượu Etylic
Công thức phân tử của rượu là CH3-CH2-OH và khối lượng phân tử của nó là M = 46. Rượu Etylic (Ancol Etylic hoặc Etanol) C2H5OH là chất lỏng, không màu, sôi ở nhiệt độ 78,3 độ C, nhẹ hơn nước, tan vô hạn trong nước và có thể hòa tan được nhiều chất như Benzen, Iot, …
Độ rượu và cấu trúc phân tử của rượu Etylic C2H5OH
Độ rượu thực chất là số ml rượu Etylic nguyên chất có trong 100ml hỗn hợp rượu Etylic với nước. Độ rượu (o) = V C2H5OH.V (C2H5OH + H2O).100, trong đó V là thể tích đo bằng ml hoặc lít.
Cấu tạo phân tử của rượu Etylic gồm một nguyên tử H không kiên kết với nguyên tử C mà liên kết với nguyên tử oxi tạo ra nhóm –OH. Chính nhóm –OH này làm cho rượu có tính chất hóa học đặc trưng.
Tính chất hóa học của rượu Etylic C2H5OH
Rượu Etylic (C2H5OH) có phản ứng cháy với ngọn lửa màu xanh, tỏa nhiệt nhiều theo phương trình C2H5OH + 302 to → to 2CO2 + 3H2O. Nó cũng tác dụng với kim loại mạnh như Natri (Na) để giải phóng khí H2 theo phương trình 2C2H5OH + Na → 2C2H5ONa + H2. Rượu Etylic cũng tác dụng với Axit axetic và H2SO4 đặc để tạo ra Este và nước theo phương trình CH3COOH + HO – C2H5 dưới xúc tác H2SO4 =>> CH3COOC2H5 + H2O.
Phương pháp điều chế rượu Etylic
Có hai phương pháp chính để điều chế rượu etylic, đó là phương pháp sinh học và phương pháp công nghiệp hóa dầu.
Phương pháp sinh học là quá trình lên men đường hoặc ngũ cốc với men rượu để tạo ra rượu etylic. Quá trình này gọi là ủ rượu và men rượu có thể phát triển trong sự hiện diện của khoảng 20% rượu. Nồng độ của rượu trong các sản phẩm cuối cùng có thể tăng lên nhờ chưng cất.
Phương pháp công nghiệp hóa dầu sử dụng etylen cộng hợp với nước có axit làm xúc tác để tạo ra rượu etylic.
Biện pháp nâng cao chất lượng rượu uống
Trong quá trình sản xuất rượu etylic, nhất là sản xuất rượu thủ công, rượu có thể chứa nhiều loại độc tố như aldehyd, methanol, furfurol,… Nếu chúng chiếm tỷ lệ cao vượt mức cho phép, sẽ gây nguy hiểm và dẫn tới ngộ độc rượu. Do đó, để giảm thiểu tối đa lượng độc tố vào cơ thể, chúng ta cần có các biện pháp nâng cao chất lượng rượu uống và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.
Tác hại của rượu etylic
Etanol và hỗn hợp của nó với nước chứa trên 50% etanol (cồn 50 độ trở lên) là các chất dễ cháy và dễ dàng bắt lửa. Trên cơ thể con người, etanol được chuyển hóa thành axetaldehyt do enzym alcohol dehydrogenase phân hủy rượu và sau đó thành axit axetic bởi enzym axetaldehyt dehydrogenase phân hủy axetaldehyt. Axetaldehyt là một chất có độc tính cao hơn so với etanol và liên quan tới phần lớn các triệu chứng lâm sàng liên quan tới rượu. Do đó, sử dụng rượu etylic cần phải được kiểm soát và thận trọng
Mối liên quan giữa rượu và sức khỏe
Rượu có thể gây ra các nguy cơ cho sức khỏe như bệnh xơ gan, nhiều dạng ung thư và chứng nghiện rượu. Mặc dù etanol 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 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 mêtylic hay metanol là rất độc, không phụ thuộc vào cách thức nó đi vào cơ thể (qua da, hô hấp, tiêu hóa). Nghiên cứu cũng đã chỉ ra mối liên quan tỷ lệ thuận giữa etanol 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 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)
Lịch sử của Etanol
Etanol đã được sử dụng từ thời tiền sử như một thành phần gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn. 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. Etanol nguyên chất lần đầu tiên đã thu được vào năm 1796 bởi Johann Tobias Lowitz, bằng cách lọc etanol chưng cất qua than củi. Antoine Lavoisier đã mô tả etanol như là một hợp chất của cacbon, hiđrô và ôxy, và năm 1807, Nicolas-Théodore de Saussure đã xác định được công thức hóa học của nó.
Năm 1825, Michael Faraday đã tổng hợp etanol nhân tạo và phát hiện ra ethylen có thể được hydrat hóa xúc tác axit để tạo ra etanol. Etanol đã từng được dùng làm nhiên liệu đốt đèn ở Hoa Kỳ khoảng năm 1840, nhưng thuế đánh vào cồn công nghiệp trong cuộc nội chiến làm cho việc sử dụng này không có tính kinh tế. Tuy nhiên, năm 1906, thuế đã được thay thế và etanol được sử dụng làm nhiên liệu động cơ từ khoảng năm 1908. Etanol thường được sản xuất từ ethylen trong công nghiệp.
Năm 1858, Archibald Scott Couper đã công bố công thức cấu trúc của etanol, làm cho etanol trở thành một trong các hợp chất hóa học đầu tiên có sự xác định cấu trúc hóa học.
Bài tập về Etylic C2H5OH
Bài 2 trang 139 sgk hoá 9: Tác dụng của rượu etylic với Na
Trong số các chất sau: CH3 – CH3, CH3 – CH2OH, C6H6, CH3 – O – CH3, chỉ có rượu etylic phản ứng với Na theo phản ứng:
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑
Bài 3 trang 139 sgk hoá 9: Tác dụng của rượu etylic, rượu 96o và nước với Na
Có ba ống nghiệm: Ống 1 đựng rượu etylic, ống 2 đựng rượu 96o, ống 3 đựng nước. Cho Na dư vào các ống nghiệm trên, ta có các phản ứng hóa học sau:
Ống 1: Rượu etylic tác dụng với Na
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑
Ống 2: Rượu 96o tác dụng với Na (gồm C2H5OH và H2O)
2H2O + 2Na → 2NaOH + H2↑
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑
Ống 3: Nước tác dụng với Na
2H2O + 2Na → 2NaOH + H2↑
Bài 4 trang 139 sgk hoá 9: Ý nghĩa của các con số trên chai rượu và tính toán số ml rượu etylic và lượng rượu 25o
Trên các chai rượu đều có ghi các con số, thí dụ 45o, 18o, 12o. Các con số này có nghĩa là trong 100ml có chứa 45ml, 18ml, 12ml rượu nguyên chất.
a) Số ml rượu etylic có trong 500ml rượu 45o là: 500. (45/100) = 225 ml.
b) Số ml rượu 25o pha chế được từ 500ml rượu 45o (hay từ 225ml rượu nguyên chất) là: 225. (100/25) = 900ml.
Bài 5 trang 139 sgk hoá 9: Đốt cháy hoàn toàn rượu etylic và tính toán thể tích khí CO2 và thể tích không khí cần dùng
Đốt cháy hoàn toàn 9,2g rượu etylic, ta có phương trình hoá học của phản ứng:
C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3
Phản ứng hoá học trên cho biết 1 mol rượu etylic và 3 mol khí Oxy sẽ tạo thành 2 mol khí Carbon dioxide và 3 mol khí Oxy. Từ đó, ta có thể tính được số mol của rượu etylic là:
n(C2H6O) = m/M = 9,2/46 = 0,2 mol
Vì phản ứng 1 mol rượu etylic cần 3 mol Oxy nên số mol Oxy cần dùng là:
n(O2) = 3 x n(C2H6O) = 0,6 mol
Thể tích khí Carbon dioxide tạo thành được tính bằng công thức:
V(CO2) = n(CO2) x 22,4 L
Trong đó, 22,4 L là thể tích một mol khí ở đktc. Số mol khí Carbon dioxide được tạo ra là:
n(CO2) = 2 x n(C2H6O) = 0,4 mol
Vậy thể tích khí Carbon dioxide tạo thành là:
V(CO2) = n(CO2) x 22,4 = 0,4 x 22,4 = 8,96 L
Thể tích khí Oxy cần dùng là:
V(O2) = n(O2) x 22,4 L = 0,6 x 22,4 = 13,44 L
Vậy để đốt cháy hoàn toàn 9,2g rượu etylic cần sử dụng 13,44 L khí Oxy và sẽ thu được 8,96 L khí Carbon dioxide.
Việc tính toán thể tích khí Oxy và Carbon dioxide cần thiết cho quá trình đốt cháy hoàn toàn rượu etylic có thể giúp các nhà hóa học và kỹ sư tính toán được lượng khí cần sử dụng để đảm bảo quá trình đốt cháy xảy ra đầy đủ và an toàn.
Ngoài ra, quá trình đốt cháy hoàn toàn rượu etylic còn liên quan đến việc tìm hiểu các tính chất hóa học của rượu etylic, được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày và trong ngành công nghiệp sản xuất rượu và các sản phẩm liên quan đến rượu.
Điều này có thể giúp ta hiểu rõ hơn về cách sản xuất, lưu trữ và sử dụng rượu etylic một cách an toàn và hiệu quả, đồng thời tạo ra các sản phẩm liên quan đến rượu với chất lượng cao hơn.
