乙醇(酒精)的物理和化学属性
乙醇(酒精)
一、定义
乙醇(ethanol)是一种有机化合物,结构简式为CH3CH2OH或C2H5OH,分子式为C2H6O,俗称酒精。
乙醇在常温常压下是一种易挥发的无色透明液体,低毒性,纯液体不可直接饮用。乙醇的水溶液具有酒香的气味,并略带刺激性,味甘。乙醇易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物。乙醇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。
乙醇可用于制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等,医疗上常用体积分数为70%~75%的乙醇作消毒剂。乙醇在化学工业、医疗卫生、食品工业、农业生产等领域都有广泛的用途。
二、物理属性
乙醇在常温常压下是一种无色透明、易挥发、易燃烧、不导电的液体,它的水溶液具有酒香的气味,味甘。在20 ℃常温下,乙醇液体密度是0.7893 g/cm3。乙醇的熔点是-114.1 ℃,沸点是78.3 ℃。乙醇蒸气能与空气形成爆炸性混合物。
乙醇还是一种良好的溶剂,能与水以任意比互溶,可混溶于氯仿、乙醚、乙酸、甲醇、丙酮、甘油等多数有机溶剂。当乙醇与水混合时其体积减小,1体积的乙醇与1体积的水混合后其体积只有1.92体积,而当乙醇与汽油混合时总体积则增大。
【医用酒精】
医用酒精指医学上使用的酒精,纯度有多种常见为95%与75%的酒精,75%乙醇消毒液属于医用酒精的一种。医用酒精主要成分为乙醇且属于混合物,是用淀粉类植物经糖化再发酵经蒸馏制成,相当于制酒过程,但蒸馏温度比酒低、蒸馏次数比酒多。因酒精度较高、制成品出量高,同时含酒精外的醚醛成分也比酒多,所以不能饮用。
75%酒精主要用于杀菌消毒,因过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜,阻止进入细菌体内,难以将细菌彻底杀死。若酒精浓度过低,虽然可进入细菌体内,但无法将体内蛋白质凝固,同样也无法将细菌彻底杀灭。因此,临床上医用酒精纯度通常为75%,而95%的酒精主要是用于特殊物品擦拭处理。
【酒精灯】
酒精灯用95%度左右的酒精。
一般情况下,酒精灯里面的酒精用的都是95%浓度的无水酒精,通过实验证明,酒精的浓度越高,燃烧的时候就会越充分,燃点也就会越加旺盛,要是酒精浓度比较低的话,那么就会出现燃烧不顺畅的情况,影响效果。
三、化学性质
1.酸碱性
乙醇具有弱酸性(严格来说不具有酸性,因为不能使酸碱指示剂变色),因含有极化的氧氢键,故电离时会生成烷氧基负离子和质子。
乙醇的pKa=15.9(25 ℃),与水相近,电离平衡足以使乙醇与重水之间迅速发生同位素交换。
2.与金属反应
钾、钙、钠等活泼金属可将乙醇羟基里的氢置换出来,生成醇盐和氢气,但不如和水反应剧烈。以乙醇与钠的反应为例,产物乙醇钠遇水可发生水解,生成乙醇和氢氧化钠,因此乙醇钠的水溶液呈强碱性。
3.氧化反应
乙醇的燃烧反应是广义上的氧化反应。乙醇完全燃烧时发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水蒸气,并放出大量的热。
乙醇不完全燃烧时生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量。
4.酯化反应
乙醇与无机含氧酸(如硝酸、亚硝酸、硫酸和磷酸等)之间脱水,可生成相应的无机酸酯。
乙醇也可与有机含氧酸脱水生成有机酸酯。
该反应可逆,在相同条件下,乙酸乙酯水解生成乙酸和乙醇的反应称为乙酸乙酯的水解反应。为提高酯的产率,可适当增大反应物浓度或将生成的酯和水不断蒸出反应体系,使平衡向右移动。
5.醇解反应
乙醇可与羧酸衍生物如酰卤、酸酐、酯等发生醇解反应生成相应的酯,难易程度不同。
酰卤活性很高,醇解反应进行较快。
酸酐的醇解比酰卤缓和,反应中可用适量的酸或碱进行催化,是制备酯的常用方法。
酯的醇解反应可逆,需要在酸或碱的催化下进行,反应中从一个酯生成另一个新的酯,所以该反应也叫做酯交换反应。
6.卤化反应
乙醇可以和氢卤酸发生取代反应,生成卤代烃和水。
乙醇也可与卤化磷(PX3、PX5)反应生成卤代烃,该方法更为常用。
乙醇还可与氯化亚砜反应生成氯乙烷。
用氯化亚砜作为卤代试剂,副产物二氧化硫和氯化氢很容易离开反应体系,产物容易分离和纯化。
7.脱水反应
乙醇在酸性条件下加热可发生脱水反应。乙醇脱水可按两种方式进行:一种是乙醇分子内脱一分子水生成烯烃(消除反应);另一种是两个分子的乙醇发生分子间脱水生成乙醚(亲核取代反应)。
乙醇在催化剂存在的条件下加热,分子内消去一个水分子,生成乙烯。该反应属于消除反应。
8.卤仿反应
乙醛、甲基酮与次卤酸盐反应生成卤仿和少一个碳的羧酸盐的反应称为卤仿反应。由于乙醇在次卤酸盐条件下可氧化生成乙醛,故它也能发生卤仿反应。乙醇与次氯酸钠反应生成氯仿,溴仿和碘仿也可以分别由乙醇与次溴酸钠和次碘酸钠反应得到。在低碳醇中,只有乙醇才能进行卤仿反应。
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