Аммиак — Википедия

Аммиа́к (нитрид водорода, аммониак, гидрид азота) — бинарное неорганическое химическое cоединение азота и водорода с формулой Nh4{\displaystyle {\ce {Nh4}}}, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом.

Плотность аммиака почти вдвое меньше, чем у воздуха, ПДКр.з. 20 мг/м³ — IV класс опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.00. Растворимость Nh4{\displaystyle {\ce {Nh4}}} в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. В холодильной технике носит название R717, где R — Refrigerant (хладагент), 7 — тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса.

Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленности, ежегодное его мировое производство превышает 180 млн тонн.

Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H{\displaystyle {\ce {N-H}}}), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония Nh5+{\displaystyle {\ce {Nh5^+}}}. Несвязывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, поэтому молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (t_кип −33,35 °C) и плавления (t_пл −77,70 °C), а также меньшие плотность, вязкость (в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость (почти не проводит электрический ток) и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность водородных связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды; а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не даёт возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами. Аммиак легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м³, сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий аммиак сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей. Жидкий аммиак — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый аммиак — кубические кристаллы.

• Благодаря наличию неподелённой электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Бренстеда или комплексообразователь (не следует путать понятия «нуклеофил» и «основание Бренстеда». Нуклеофильность определяется сродством к положительно заряженной частице. Основание имеет сродство к протону. Понятие «основание» является частным случаем понятия «нуклеофил»). Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:

Nh4+H+⟶Nh5+{\displaystyle {\ce {Nh4 + H^+ -> Nh5^+}}}.

• Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:

Nh4+h3O⟶Nh5++OH−{\displaystyle {\ce {Nh4 + h3O -> Nh5^+ + OH^-}}}, K_o=1,8⋅10⁻⁵.

• Взаимодействуя с кислотами, даёт соответствующие соли аммония:

Nh4+HNO3⟶Nh5NO3{\displaystyle {\ce {Nh4 + HNO3 -> Nh5NO3}}}.

• Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды, имиды и нитриды. Соединения, содержащие ионы Nh3−{\displaystyle {\ce {Nh3^-}}}, называются амидами, Nh3−{\displaystyle {\ce {NH^{2-}}}} — имидами, а N3−{\displaystyle {\ce {N^{3-}}}} — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:

2Nh4+2K⟶2KNh3+h3{\displaystyle {\ce {2Nh4 + 2K -> 2KNh3 + h3}}}.

Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.

Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы OH−{\displaystyle {\ce {OH^-}}} и Nh3−{\displaystyle {\ce {Nh3^-}}}, а также молекулы h3O{\displaystyle {\ce {h3O}}} и Nh4{\displaystyle {\ce {Nh4}}} изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:

NaNh3+h3O⟶NaOH+Nh4{\displaystyle {\ce {NaNh3 + h3O -> NaOH + Nh4}}}.

и в спиртах:

KNh3+C2H5OH⟶C2H5OK+Nh4{\displaystyle {\ce {KNh3 + C2H5OH -> C2H5OK + Nh4}}}.

Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией:

KNh3⇄K++Nh3−{\displaystyle {\ce {KNh3\rightleftarrows {K^{+}}+NH_{2}^{-}}}}.

Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNh3{\displaystyle {\ce {LiNh3}}} — нерастворим, NaNh3{\displaystyle {\ce {NaNh3}}} — малорастворим, KNh3{\displaystyle {\ce {KNh3}}}, RbNh3{\displaystyle {\ce {RbNh3}}} и CsNh3{\displaystyle {\ce {CsNh3}}} — хорошо растворимы.

• При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:

2Nh4→1200—1300 ∘CN2+3h3{\displaystyle {\ce {2Nh4->[1200{\text{—}}1300~^{\circ }{\text{C}}]{N2}+3h3}}} (реакция обратима),

4Nh4+3O2⟶2N2+6h3O{\displaystyle {\ce {4Nh4 + 3O2 -> 2N2 + 6h3O}}} (без катализатора, при повышенной температуре),

4Nh4+5O2⟶4NO+6h3O{\displaystyle {\ce {4Nh4 + 5O2 -> 4NO + 6h3O}}} (в присутствии катализатора, при повышенной температуре).

На восстановительной способности Nh4{\displaystyle {\ce {Nh4}}} основано применение нашатыря Nh5Cl{\displaystyle {\ce {Nh5Cl}}} для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:

3CuO+2Nh5Cl⟶3Cu+3h3O+2HCl+N2{\displaystyle {\ce {3CuO + 2Nh5Cl -> 3Cu + 3h3O + 2HCl + N_2}}}.

Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:

2Nh4+NaOCl⟶N2h5+NaCl+h3O{\displaystyle {\ce {2Nh4 + NaOCl -> N2h5 + NaCl + h3O}}}.

• Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).

• С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):

Nh4+Ch4Cl⟶[Ch4Nh4]Cl{\displaystyle {\ce {Nh4 + Ch4Cl -> [Ch4Nh4]Cl}}} (гидрохлорид метиламмония).

• При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя синильную кислоту HCN{\displaystyle {\ce {HCN}}} и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:

2Ch5+2Nh4+3O2⟶2HCN+6h3O{\displaystyle {\ce {2Ch5 + 2Nh4 + 3O2 -> 2HCN + 6h3O}}},

• Nh5OH⟶Nh4+h3O{\displaystyle {\ce {Nh5OH -> Nh4 + h3O}}}.

• C солями меди и с серебром образует комплексные соли-аммиакаты

Cu(NO3)2+4Nh4⟶[Cu(Nh4)4](NO3)2{\displaystyle {\ce {Cu(NO3)2 + 4Nh4 -> [Cu(Nh4)4](NO3)2}}},

Cu3(PO4)2+12Nh4⟶[Cu(Nh4)4]3(PO4)2{\displaystyle {\ce {Cu3(PO4)2 + 12Nh4 -> [Cu(Nh4)4]3(PO4)2}}},

Cu(Ch4COO)2+4Nh4⟶[Cu(Nh4)4](Ch4COO)2{\displaystyle {\ce {Cu(Ch4COO)2 + 4Nh4 -> [Cu(Nh4)4](Ch4COO)2}}},

AgNO3+2Nh4⟶[Ag(Nh4)2]NO3{\displaystyle {\ce {AgNO3 + 2Nh4 -> [Ag(Nh4)2]NO3}}}.

Аммиак был впервые выделен в чистом виде Дж. Пристли в 1774 году, который назвал его «щелочной воздух» (англ. alkaline air)^[4]. Через одиннадцать лет, в 1785 году К. Бертолле установил точный химический состав аммиака^[5]. С того времени в мире начались исследования по получению аммиака из азота и водорода. Аммиак был очень нужен для синтеза соединений азота, поскольку получение их из чилийской селитры ограничивалось постепенным истощением запасов последней. Проблема уменьшения запасов селитры обострилась к концу XIX века. Только в начале XX века удалось изобрести процесс синтеза аммиака, пригодный для промышленности. Это осуществил Ф. Габер, начавший трудиться над этой задачей в 1904 году и к 1909 году создавший небольшой контактный аппарат, в котором использовал повышенное давление (в соответствии с принципом Ле-Шателье) и катализатор из осмия. 2 июля 1909 года Габер устроил испытания аппарата в присутствии К. Боша и А. Митташа, оба — от Баденского анилинового и содового завода (BASF), и получил аммиак. К. Бош к 1911 году создал крупномасштабную версию аппарата для BASF, а затем был построен и 9 сентября 1913 года вступил в строй первый в мире завод по синтезу аммиака, который был расположен в Оппау (ныне район в черте города Людвигсхафен-на-Рейне) и принадлежал BASF. В 1918 году Ф. Габер стал лауреатом Нобелевской премии по химии «за синтез аммиака из составляющих его элементов». В России и СССР первая партия синтетического аммиака была получена в 1928 году на Чернореченском химическом комбинате

[6] .

Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке^{[источник не указан 123 дня]}, расположенному на перекрёстке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH₂)₂CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан^{[источник не указан 123 дня]}. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали минерал нашатырь (NH₄Cl), который при нагревании испаряет аммиак^{[источник не указан 123 дня]}.

Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы (автопротолиз), в чём проявляется его сходство с водой:

2Nh4⟶Nh5++Nh3−{\displaystyle {\ce {2Nh4 -> Nh5^+ + Nh3^-}}}.

Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10⁻³³ (моль/л)².

Жидкий аммиак, как и вода, является сильным ионизирующим растворителем, в котором растворяется ряд активных металлов: щелочные, щёлочноземельные, Mg{\displaystyle {\ce {Mg}}}, Al{\displaystyle {\ce {Al}}}, а также Eu{\displaystyle {\ce {Eu}}} и Yb{\displaystyle {\ce {Yb}}}. В отличие от воды с жидким аммиаком данные металлы не реагируют, а именно растворяются и могут быть выделены в исходном виде при испарении растворителя. Растворимость щелочных металлов в жидком Nh4{\displaystyle {\ce {Nh4}}} составляет несколько десятков процентов. В жидком аммиаке Nh4{\displaystyle {\ce {Nh4}}} также растворяются некоторые интерметаллиды, содержащие щелочные металлы, например, Na4Pb9{\displaystyle {\ce {Na4Pb9}}}.

Разбавленные растворы металлов в жидком аммиаке окрашены в синий цвет, концентрированные растворы имеют металлический блеск и похожи на бронзу. При испарении аммиака щелочные металлы выделяются в чистом виде, а щелочноземельные — в виде комплексов с аммиаком [

Азотистоводородная кислота — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Азо́тистоводоро́дная кислота́, азоими́д (азидоводород), HN₃ — кислота, соединение азота с водородом. Бесцветная, летучая, чрезвычайно взрывоопасная (взрывается при нагреве, ударе или трении) ядовитая жидкость с резким запахом. Очень токсична. Её хорошо растворимые соли тоже очень ядовиты. Механизм токсичности аналогичен цианидам (блокирование цитохромов).

Разбавленные водные растворы не взрывоопасны, при стоянии раствор HN₃ медленно разлагается до азота и гидроксиламина:

HN3+h3O→N2+Nh3OH{\displaystyle {\mathsf {HN_{3}+H_{2}O\rightarrow N_{2}+NH_{2}OH}}}

В водном растворе HN₃ проявляет свойства слабой кислоты (рK_а = 4,59). По силе она близка к уксусной кислоте. Водный раствор HN₃ называют азидоводородной кислотой (азотистоводородной кислотой). В растворах азидоводородная кислота диссоциирует на ионы:

HN3⇄H++N3−{\displaystyle {\mathsf {HN_{3}\rightleftarrows H^{+}+N_{3}^{-}}}}

Кислота HN₃ является окислителем. При взаимодействии с металлами образует соль металла, азот и аммиак:

Cu+3HN3→Cu(N3)2+N2+Nh4{\displaystyle {\mathsf {Cu+3HN_{3}\rightarrow Cu(N_{3})_{2}+N_{2}+NH_{3}}}}

Соли этой кислоты называются азидами. При ударе или нагревании они распадаются со взрывом, на чём основано применение азида свинца Pb(N₃)₂ в качестве инициирующего взрывчатого вещества. Относительно устойчивы ионные азиды щелочных металлов, за исключением LiN₃.

Смесь HN₃ и соляной кислоты HCl подобно «царской водке» является сильным окислителем из-за образующегося хлора и растворяет золото и платину:

HN3+3HCl→Nh5Cl+Cl2+N2{\displaystyle {\mathsf {HN_{3}+3HCl\rightarrow NH_{4}Cl+Cl_{2}+N_{2}}}}

Кислота и её соли разлагаются при действии сильных окислителей с выделением азота.

В органической химии применяется в реакции Шмидта^[en].

Азидоводород HN₃ получают действием ортофосфорной кислоты на азид натрия NaN₃, который синтезируют из амида натрия:

2NaNh3+N2O→NaN3+NaOH+Nh4{\displaystyle {\mathsf {2NaNH_{2}+N_{2}O\rightarrow NaN_{3}+NaOH+NH_{3}}}}

3NaN3+h4PO4→3HN3+Na3PO4{\displaystyle {\mathsf {3NaN_{3}+H_{3}PO_{4}\rightarrow 3HN_{3}+Na_{3}PO_{4}}}}

Также азидоводород можно получить:

• взаимодействием N₂H₄ с HNO₂,
• действием разбавленной H₂SO₄ на азиды металлов,
• гидролизом ацилазидов.

Азотистоводородная кислота чрезвычайно ядовита. Вещество при попадании в организм блокирует биохимические процессы в клеточных цитохромах. По токсичности сравнима с синильной кислотой. Но очень острый, неприятный запах и быстро возникающая головная боль при вдыхании воздуха даже со следами паров азотистоводородной кислоты исключают случайное отравление. Не проявляет кумулятивного отравляющего действия.

LD50 для мышей в воздухе 34 мг/м³, LD50 для мышей перорально — 33 мг/кг массы тела.

• Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. — М.: Химия, 1994.
• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.

Аммиак — урок. Химия, 8–9 класс.

Строение молекулы

Формула аммиака — Nh4. Степень окисления азота равна \(–3\). В молекуле три ковалентные полярные связи. У атома азота одна электронная пара остаётся неподелённой и играет важную роль в способности аммиака вступать в химические реакции.

 

Молекула аммиака имеет форму пирамиды, в вершине которой расположен атом азота, а в основании — три атома водорода.

 

 

Общие электронные пары в молекуле смещены к более электроотрицательному атому азота. Он заряжен отрицательно, а атомы водорода — положительно. Поэтому молекула полярна и представляет собой диполь. Благодаря высокой полярности молекулы аммиака способны образовывать водородные связи между собой и с молекулами воды. Образование водородных связей влияет на физические свойства вещества.

Физические свойства

При обычных условиях аммиак представляет собой бесцветный газ с резким неприятным запахом. Он легче воздуха. Ядовит.

 

Аммиак очень хорошо растворяется в воде — при \(20\) °С в одном объёме воды может раствориться до \(700\) объёмов аммиака. Раствор с содержанием газа \(25\) % называется аммиачной водой, а \(10\)%-ный раствор используется в медицине как нашатырный спирт.

 

 

Аммиак легко сжижается при пониженной температуре или при повышенном давления. При испарении жидкого аммиака поглощается много тепла, что позволяет использовать его в холодильных установках.

Химические свойства

1.  Восстановительные свойства.

  

Степень окисления азота в аммиаке — \(–3\), поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он выступает в роли сильного восстановителя.

 

Аммиак окисляется кислородом с образованием азота или оксида азота(\(II\)). Результат реакции зависит от условий её протекания.

 

При горении аммиака в чистом кислороде образуется азот:

 

4N−3h4+3O20=2N20+6h3O−2.

 

Если реакция проводится с катализатором, то образуется оксид азота(\(II\)):

 

4N−3h4+5O20=k4NO+2+6h3O−2.

 

2. Основные свойства.

  

Если в водный раствор аммиака добавить несколько капель фенолфталеина, то его окраска станет малиновой. Значит, раствор содержит гидроксид-ионы. Образование этих ионов происходит в результате реакции между водой и молекулами аммиака:

 

Nh4+h3O⇄Nh4⋅h3O⇄Nh5++OH−.

 

Образующийся в реакции неустойчивый гидрат аммония частично диссоциирует на ионы аммония и гидроксид-ионы.

 

Аммиак реагирует с кислотами. При этом образуются соли аммония. Так, с соляной кислотой образуется хлорид аммония, а с серной — сульфат аммония:

 

Nh4+HCl=Nh5Cl,

 

2Nh4+h3SO4=(Nh5)2SO4.

Получение и применение

В промышленности аммиак синтезируют из азота и водорода:

 

N2+3h3⇄t,p,k2Nh4.

 

Производство аммиака

 

Лабораторный способ получения — реакция между солью аммония и гидроксидом кальция:

 

2Nh5Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2Nh4↑+2h3O.

 

В больших количествах аммиак применяется для производства азотной кислоты и минеральных удобрений, а также красителей и взрывчатых веществ. Используется в холодильных установках. Нашатырный спирт находит применение в медицине и в быту.

Этанол — Википедия

Этанол
({{{картинка}}}) ({{{картинка3D}}}) ({{{картинка малая}}})
Систематическое наименование	Этанол
Традиционные названия	Этиловый спирт
Хим. формула	С2H5OH
Рац. формула	СH3СH2OH
Состояние	жидкость
Молярная масса	46,069 г/моль
Плотность	0,7893 г/см³
Поверхностное натяжение	22,39×10−3 Н/м при 20 °C Н/м
Энергия ионизации	10,47 ± 0,01 эВ[2]
Температура
• плавления	−114,3 °C
• кипения	+78,4 °C
• вспышки	13 °C
• самовоспламенения	+363 °C
Пределы взрываемости	3,28—18,95 %
Тройная точка	−114,3 °C, ? Па
Критическая точка	+241 °C, 63 бар
Мол. теплоёмк.	112,4 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	−234,8 кДж/моль
• сгорания	−1367 кДж/моль[1]
Давление пара	44 ± 1 мм рт.ст.[2] и 58 гПа[3]
Константа диссоциации кислоты pKa{\displaystyle pK_{a}}	15,9
Растворимость
• в воде	неограничена
Показатель преломления	1,3611
Дипольный момент	(газ) 1,69 Д
Рег. номер CAS	64-17-5
PubChem	702
Рег. номер EINECS	200-578-6
SMILES
InChI
Кодекс Алиментариус	E1510
RTECS	KQ6300000
ChEBI	16236
Номер ООН	1170
ChemSpider	682
ЛД50	10 300 мг/кг
Токсичность	метаболит, малотоксичен
Краткие характер. опасности (H)	h325, h419
Меры предостор. (P)	P210, P240, P305+P351+P338, P403+P233
Сигнальное слово	опасно
Пиктограммы СГС
NFPA 704
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Этано́л (эти́ловый спирт, метилкарбино́л, ви́нный спирт или алкого́ль, часто в просторечии просто «спирт») — одноатомный спирт с формулой C₂H₅OH (эмпирическая формула C₂H₆O), рациональная формула: CH₃−CH₂−OH, аббревиатура EtOH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях — летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость.

Действующий компонент алкогольных напитков. Является депрессантом — психоактивным веществом, угнетающим центральную нервную систему человека

[4].

Этиловый спирт также используется как топливо, в качестве растворителя, как наполнитель в спиртовых термометрах и как дезинфицирующее средство (или как компонент его).

Получение

Существует 2 основных способа получения этанола — микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена).

Брожение

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала картофеля, риса, кукурузы. Источником получения топливного спирта является вырабатываемый из тростника сахар-сырец и проч. Реакция эта довольно сложна, её результат можно выразить уравнением

C6h22O6⟶2C2H5OH+2CO2{\displaystyle {\ce {C6h22O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2}}}

Раствор, получаемый в результате брожения, содержит не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи нежизнеспособны. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путём дистилляции.

Для получения этанола этим способом наиболее часто используют различные штаммы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, в качестве питательной среды предварительно обработанные древесные опилки и/или раствор, полученный из них.

Промышленное производство спирта из биологического сырья

Современная промышленная технология получения этилового спирта из пищевого сырья включает следующие стадии:

• Подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы, яблок и т. п.
• Ферментация. На этой стадии происходит ферментативное расщепление крахмала до сбраживаемых сахаров. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём — глюкамилаза, амилосубтилин.
• Брожение. Благодаря сбраживанию дрожжами сахаров происходит накопление в браге спирта.
• Брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются углекислый газ, барда, эфиро-альдегидная фракция, сивушный спирт и сивушные масла.

Спирт, поступающий из брагоректификационной установки (БРУ), не является безводным, содержание этанола в нём до 95,6 %. В зависимости от содержания в нём посторонних примесей, его разделяют на следующие категории:

• Альфа
• Люкс
• Экстра
• базис
• высшей очистки
• 1-й сорт

Производительность современного спиртового завода составляет около 30 000—100 000 литров спирта в сутки.

Гидролизное производство

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

Гидратация этилена

В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена. Гидратацию можно вести по двум схемам:

Эта реакция осложняется параллельной реакцией образования диэтилового эфира.

Очистка этанола

Этанол, полученный путём гидратации этилена или брожением, представляет собой водно-спиртовую смесь, содержащую примеси. Для его промышленного, пищевого и фармакопейного применения необходима очистка. Фракционная перегонка позволяет получить этанол с концентрацией около 95,6 % (мас.); эта неразделимая перегонкой азеотропная смесь содержит 4,4 % воды (мас.) и имеет температуру кипения 78,15 °C.

Перегонка освобождает этанол как от легколетучих, так и от тяжёлых фракций органических веществ (кубовый остаток).

Абсолютный спирт

Абсолютный спирт — этиловый спирт, практически не содержащий воды. Он кипит при температуре 78,39 °C, в то время как спирт-ректификат, содержащий не менее 4,43 % воды, кипит при 78,15 °C. Получают перегонкой водного спирта, содержащего бензол, и другими способами^[5], например, спирт обрабатывают веществами, реагирующими с водой или поглощающими воду, такими, как негашёная известь CaO или прокалённый медный купорос CuSO₄^[6].

Свойства

Физические свойства

В обычных условиях представляет собой бесцветную, легкоподвижную, летучую жидкость с характерным запахом и сладковато-жгучим вкусом.

Плотность этилового спирта 0,7905 г/см³ при 20 °C, он легче воды.

Является хорошим растворителем многих органических веществ и некоторых неорганических солей.

Физические свойства абсолютированного этанола (100 %) немного отличаются от свойств спирта-ректификата с концентрацией 95,57 %. Их свойства почти одинаковы, но численные величины различаются на 0,1—0,01 %.

Физические свойства этанола^[7]

Молекулярная масса	46,069 а. е. м.
Температура плавления	−114,15 °C
Температура кипения	78,39 °C
Критическая точка	241 °C (при давлении 6,3 МПа)
Растворимость	Смешивается в произвольных отношениях с бензолом, водой, глицерином, диэтиловым эфиром, ацетоном, метанолом, уксусной кислотой, хлороформом
Показатель преломления	Показатель преломления (для D-линии натрия) 1,3611 (при 20 °C) (температурный коэффициент показателя преломления −4,0⋅10−4/°C, почти постоянный в интервале температур 10—30 °C)
Стандартная энтальпия образования ΔH	−234,8 кДж/моль (г) (при 298 К)
Стандартная энтропия образования S	281,38 Дж/моль·K (г) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp	1,197 Дж/моль·K (г) (при 298 К)
Энтальпия плавления ΔHпл	4,81 кДж/моль
Энтальпия кипения ΔHкип	839,3 кДж/моль

Уменьшение объёма смеси при смешивании этанола с водой при разных мольных долях этанола в растворе. При мольной доле в 40 % снижение объёма максимально.

Смесь по массе 95,57 % этанола и 4,43 % воды является азеотропной, т. е. не разделяется при перегонке, кипит при нормальном давлении при температуре 78,174 °C, в то время как абсолютированный этанол имеет более высокую точку кипения 78,39 °C^[7][8].

С водой этанол смешивается в произвольном отношении, при смешивании наблюдается значительное, до нескольких процентов уменьшение объёма смеси относительно исходного суммарного объёма чистых веществ, например, при смешивании 50 мл этанола с 50 мл воды образуется 97 мл раствора. Также смешивание сопровождается некоторым нагревом смеси.

Абсолютный этанол затвердевает при температуре −114,5 °C^[9]. Температура плавления смесей этанола с водой уменьшается при увеличении концентрации этанола в растворе и достигает минимума при массовой концентрации этанола в воде равной 93,5 % — эвтектики этанол-вода, имеющей температуру плавления −118 °C^[10]. При низких температурах, ниже −20 °С водный раствор этанола (96 %) практически не испаряется и превращается в вязкую жидкость. При −70 °C он становится ещё более вязким и по текучести напоминает густой мёд.

Химические свойства

Анимация трёхмерной модели молекулы этанола

Типичный представитель одноатомных спиртов.

Горюч. Легко воспламеняется. При достаточном доступе воздуха горит (за счёт его кислорода) светлым голубоватым пламенем, образуя терминальные продукты окисления — диоксид углерода и воду:

C2H5OH+3O2⟶2CO2+3h3O{\displaystyle {\ce {C2H5OH + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 h3O}}}

Ещё энергичнее эта реакция протекает в атмосфере чистого кислорода.

При определённых условиях (температура, давление, катализаторы) возможно и контролируемое окисление (как элементным кислородом, так и многими другими окислителями) до ацетальдегида, уксусной кислоты, щавелевой кислоты и некоторых других продуктов, например:

3C2H5OH+K2Cr2O7+4h3SO4⟶3Ch4CHO+K2SO4+Cr2(SO4)3+7h3O{\displaystyle {\ce {3 C2H5OH + K2Cr2O7 + 4 h3SO4 -> 3 Ch4CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7 h3O}}}

Обладает слабо выраженными кислотными свойствами, в частности, подобно кислотам взаимодействует со щелочными металлами, а также магнием, алюминием и их гидридами, выделяя при этом водород и образуя солеподобные этилаты, являющиеся типичными представителями алкоголятов:

2C2H5OH+2K⟶2C2H5OK+h3{\displaystyle {\ce {2 C2H5OH + 2 K -> 2 C2H5OK + h3}}}

C2H5OH+NaH⟶C2H5ONa+h3{\displaystyle {\ce {C2H5OH + NaH -> C2H5ONa + h3}}}

Обратимо реагирует с карбоновыми и некоторыми неорганическими кислородсодержащими кислотами с образованием сложных эфиров:

C2H5OH+RCOOH⟶RCOOC2H5+h3O{\displaystyle {\ce {C2H5OH + RCOOH -> RCOOC2H5 + h3O}}}

C2H5OH+HNO2⟶C2H5ONO+h3O{\displaystyle {\ce {C2H5OH + HNO2 -> C2H5ONO + h3O}}}

С галогеноводородами (HCl, HBr, HI) вступает в обратимые реакции нуклеофильного замещения:

C2H5OH+HX⟶C2H5X+h3O{\displaystyle {\ce {C2H5OH + HX -> C2H5X + h3O}}}

Без катализаторов реакция с HCl идёт относительно медленно; значительно быстрее — в присутствии хлорида цинка и некоторых других кислот Льюиса.

Вместо галогеноводородов для замещения гидроксильной группы на галоген могут быть использованы галогениды и галогеноксиды фосфора, тионилхлорид и некоторые другие реагенты, например:

3C2H5OH+PCl3⟶3C2H5Cl+h4PO3{\displaystyle {\ce {3 C2H5OH + PCl3 -> 3 C2H5Cl + h4PO3}}}

Сам этанол также обладает нуклеофильными свойствами. В частности, он относительно легко присоединяется по активированным кратным связям, например:

C2H5OH+Ch3=CHCN⟶C2H5OCh3Ch3CN{\displaystyle {\ce {C2H5OH + Ch3=CHCN -> C2H5OCh3Ch3CN}}}

реагирует с альдегидами с образованием полуацеталей и ацеталей:

C2H5OH+RCHO⟶RCH(OH)OC2H5{\displaystyle {\ce {C2H5OH + RCHO -> RCH(OH)OC2H5}}}

C2H5OH+RCH(OH)OC2H5⟶RCH(OC2H5)2+h3O{\displaystyle {\ce {C2H5OH + RCH(OH)OC2H5 -> RCH(OC2H5)2 + h3O}}}

При умеренном (не выше 120 °C) нагревании с концентрированной серной кислотой или другими водоотнимающими средствами кислотного характера образует диэтиловый эфир:

2C2H5OH⟶C2H5OC2H5{\displaystyle {\ce {2 C2H5OH -> C2H5OC2H5}}}

При более сильном нагревании с серной кислотой, а также при пропускании паров над нагретым до 350—500 °C оксидом алюминия происходит более глубокая дегидратация. При этом образуется этилен:

C2H5OH⟶Ch3=Ch3+h3O{\displaystyle {\ce {C2H5OH -> Ch3=Ch3 + h3O}}}

При использовании катализаторов, содержащих наряду с оксидом алюминия высокодисперсное серебро и другие компоненты, процесс дегидратации может быть совмещён с контролируемым окислением этилена элементным кислородом, в результате чего с удовлетворительным выходом удаётся реализовать одностадийный процесс получения окиси этилена:

2C2H5OH+O2⟶2C2h5O+2h3O{\displaystyle {\ce {2 C2H5OH + O2 -> 2 C2h5O + 2 h3O}}}

В присутствии катализатора, содержащего оксиды алюминия, кремния, цинка и магния, претерпевает серию сложных превращений с образованием в качестве основного продукта бутадиена (реакция Лебедева):

2C2H5OH⟶Ch3=CH−CH=Ch3+2h3O+O2{\displaystyle {\ce {2 C2H5OH -> Ch3=CH-CH=Ch3 + 2 h3O + O2}}}