Pengenalan kepada alkohol

Struktur dan pembahagian alkohol

Alkohol ialah bahan dengan formula am R-OH, di mana R ialah kumpulan hidrokarbon dan -OH ialah kumpulan hidroksil. Alkohol tidak boleh dikelirukan dengan fenol (dalam fenol, substituen hidroksil disambungkan dengan cincin aromatik). Kedua-dua kumpulan mempunyai substituen yang sama; namun, sifat mereka berbeza. Alkohol adalah perkara biasa dalam alam semula jadi. Kebanyakan orang mengetahui etil alkohol (etanol) sebagai ramuan minuman beralkohol; walau bagaimanapun, ini hanyalah satu contoh keluarga sebatian organik yang sangat banyak ini. Ia juga termasuk bahan seperti kolesterol dan karbohidrat. Alkohol membentuk siri homolog yang dipanggil. Istilah ini merujuk kepada sekumpulan sebatian organik, di mana setiap sebatian berikutnya berbeza daripada sebatian sebelumnya oleh segmen tetap tertentu. Metanol dan etanol ialah dua bahagian pertama siri alkohol homolog. Alkohol pada asasnya dibahagikan mengikut bilangan substituen hidroksil yang disambungkan dengan kumpulan hidrokarbon. Bergantung pada nombor ini, kami membezakan:

• alkohol monohidroksida (mono-hidroksil). Contoh alkohol monohidroksida ialah: metanol, butanol dan heksanol
• alkohol polihidroksida (polihidroksil), yang merangkumi dua atau lebih kumpulan hidroksil. Antaranya, kita membezakan, bergantung kepada bilangan kumpulan -OH, yang dipanggil diol, triol dsb. Contoh polihidroksil alkohol ialah: 1,2-etane-diol (etilena glikol), dan propana-1,2,3 -triol (gliserol).

Alkohol juga dikelaskan mengikut susunan tindak balas atom karbon yang mana kumpulan hidroksil (-OH) disambungkan. Sehubungan itu, kami membezakan alkohol primer, sekunder dan tertier.

Kaedah sintesis alkohol

Terdapat banyak kaedah untuk mendapatkan alkohol. Sintesis itu sendiri, kerja yang berkaitan dengan pelaksanaan inovasi atau pembangunan pemangkin yang lebih cekap adalah masalah yang sangat kompleks dengan proses yang memerlukan keadaan tertentu. Untuk tujuan industri, mereka paling kerap diperoleh menggunakan tindak balas berikut:

• penghidratan langsung alkena
• sintesis alkena menggunakan kaedah hidroksimerkurasi
• sintesis alkena menggunakan kaedah penghidrogenan boron
• tindak balas alkana halogen dengan ion hidroksida

Alkohol metanol, etanol dan polihidroksida, seperti etilena glikol dan gliserol, paling biasa dihasilkan pada skala industri. Metanol secara sejarah dihasilkan melalui penyulingan kayu. Oleh itu, alkohol yang dihasilkan dipanggil alkohol kayu. Pada masa ini, metanol dihasilkan menggunakan tindak balas sintetik penghidrogenan katalitik karbon monoksida. Keseluruhan proses dijalankan pada tekanan yang meningkat, pada suhu 300-400 ^o C. Etanol biasanya dihasilkan melalui penapaian alkohol bahan mentah dengan kandungan gula (bahan mentah tumbuhan dengan kandungan kanji). Substrat ditukar kepada bentuk yang betul, yang mungkin tertakluk kepada penapaian alkohol. Tumbuk yang dihasilkan dilucutkan daripada etanol. Peringkat terakhir ialah penyulingan, yang menghasilkan sulingan dengan kandungan etil alkohol 80-90%. Polihidroksil alkohol ialah sebatian, antaranya yang paling menonjol ialah etilena glikol, propilena glikol dan gliserin. Etilena dan propilena glikol dihasilkan dalam proses hidrolisis epoksi. Gliserin adalah hasil sampingan daripada hidrolisis lemak dan polipropilena atau akrolein.

Hartanah

Kumpulan hidroksil dan kekutubannya menentukan sifat kimia dan fizikal alkohol. Seperti air, mereka membentuk ikatan hidrogen antara satu sama lain dalam bentuk cecair. Mereka bertanggungjawab untuk penyejatan cecair yang teruk kerana zarah tertakluk kepada perkaitan. Ini secara langsung menentukan takat didihnya yang tinggi, contohnya, 78.37 ^o C untuk etanol. Metanol, etanol dan propanol boleh dicampur dengan air dalam sebarang nisbah campuran. Walau bagaimanapun, keterlarutan butanol, yang seterusnya dalam siri homolog, adalah serendah lebih kurang. 8 g/dm ³ . Semakin panjang rantai hidrokarbon, semakin rendah keterlarutan. Kebanyakan alkohol adalah cecair dengan bau yang tersendiri. Walau bagaimanapun, alkohol dengan rantai hidrokarbon panjang dalam zarah adalah pepejal. Adakah alkohol asid atau alkali? Alkohol mengalami banyak perubahan kimia. Apabila kita mencipta persekitaran kontang dan menyebabkan tindak balas alkohol dan logam yang sesuai, ia akan menghasilkan alkohol, contohnya natrium etilat. Dari perspektif kimia, ia adalah alkali kimia yang kuat (lebih kuat daripada hidroksida). Walau bagaimanapun, dari perspektif yang sama, alkohol sebagai sekumpulan sebatian adalah asid lemah (lebih lemah daripada H ₂ O). Ini ditunjukkan dengan pembentukan garam dengan logam, iaitu alkohol.

Alkohol beralkoksilasi

Alkoksilasi alkohol ialah kumpulan surfaktan (bukan ionik) yang menarik, dihasilkan oleh sintesis alkohol berlemak yang dioksietilenakan dan/atau dipropoksilasi dengan asid lemak dengan darjah alkoksilasi yang berbeza. Rangkaian produk Kumpulan PCC termasuk 269 jenis alkohol beralkoksilasi. Bergantung pada parameter, ia mempunyai ciri dan kegunaan yang berbeza, termasuk:

• kesesuaian untuk kegunaan industri kerana sifat membasuh, membersih dan mencuci,
• keupayaan untuk menghasilkan buih yang sangat fleksibel dengan ketumpatan dan fleksibiliti yang sangat baik,
• kebolehgunaan sebagai agen pembasahan dalam formulasi khusus untuk industri tekstil dan metalurgi,
• kebolehgunaan dalam industri kertas kerana sifat anti-berbuih, titik pemejalan yang rendah dan pengendalian yang mudah.

Cabaran berkaitan keselamatan

Walaupun produk beralkohol adalah serba boleh dan berguna, mungkin sukar untuk memastikan penggunaannya selamat. Mereka adalah sebatian berbahaya yang memerlukan perhatian khusus. Khususnya, aspek berikut harus dipertimbangkan:

• alkohol yang digunakan sebagai bahan mentah, produk perantaraan dan produk haruslah berkualiti. Dilarang menggunakan dan menjual barang yang tercemar. Ini diperlukan untuk memastikan keselamatan kakitangan yang bekerja dengan mereka dan pelanggan yang membeli barangan.
• Dari sintesis hingga penghantaran kepada pengguna, alkohol hendaklah disimpan dengan betul untuk menghapuskan risiko pencemaran atau kebocoran semasa pengangkutan. Faktor seperti suhu yang betul atau kedekatan bahan kimia lain mungkin mempunyai kesan yang ketara terhadap keselamatan. Logistik dalaman dan luaran dalam pengeluaran dan penjualan alkohol, serta campurannya, adalah penting untuk memastikan keselamatan.
• Sisa yang dihasilkan semasa pengeluaran, pemprosesan industri atau penggunaan individu hendaklah tertakluk kepada pelupusan sisa. Adalah wajar menghubungi syarikat yang pakar dalam pelupusan sisa kimia dengan selamat.

Penggunaan industri alkohol

Dalam industri, alkohol yang paling biasa digunakan termasuk etanol, metanol, isopropanol dan gliserin. Tanpa mengira sektor, penggunaan alkohol adalah perkara biasa. Selain penggunaan etanol oleh pengguna, kegunaan biasa termasuk agen pembersih, kosmetik, bahan api, farmaseutikal, tekstil dan lain-lain lagi. Ia juga terdapat dalam cecair dan dakwat anti-beku. Alkohol sangat biasa digunakan sebagai pelarut, khususnya etanol, yang agak selamat dan boleh digunakan untuk menyelesaikan sebarang sebatian yang tidak larut dalam air. Metanol adalah satu lagi pelarut yang popular; walau bagaimanapun, ia digunakan terutamanya dalam sintesis bahan kimia lain, contohnya metanal (formaldehid), asid etanoik atau metil ester. Percubaan dibuat untuk memperluaskan lagi bilangan penggunaan produk berasaskan alkohol. Tindakan yang dilakukan di Eropah untuk mengurangkan penggunaan bahan api fosil menggalakkan penggunaan bioalkohol sebagai sumber tenaga. Peningkatan penggunaan bahan api jenis ini dianggap tidak dapat dielakkan. Penggunaan penyulingan alkohol untuk tujuan tenaga adalah munasabah, di mana udara tercemar, khususnya di pusat peranginan kesihatan dan kawasan di mana larangan menggunakan bahan api pepejal, seperti arang hitam, telah diperkenalkan. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa pada masa ini kos penjanaan tenaga atau haba daripada bahan api berasaskan alkohol masih lebih tinggi daripada kos tenaga daripada bahan api konvensional. Penggunaan bahan api fosil akan semakin menguntungkan untuk pelaburan dan dijangka meningkat dalam masa terdekat berikutan peningkatan penggunaan etanol sebagai bahan api motor dalam industri automotif. Etil alkohol menjana karbon dan air dalam pembakaran. Ia boleh digunakan secara bersendirian atau dicampur dengan petrol. Kandungan etanol yang paling menguntungkan ialah 10-20%. Perlu diingatkan bahawa penggunaan etanol sebagai bahan api dalam industri automotif mungkin menguntungkan negara yang tidak mempunyai industri petrol. Etanol berjaya dihasilkan menggunakan proses penapaian. Memenuhi permintaan pasaran bahan api menggunakan produk alkohol berkemungkinan besar untuk mengurangkan import petrol. Rujukan:

1. Bochwica, AWA Preparatyka Organiczna – Vogel.pdf. 2012, 1–54.
2. Maciej, M.; Żyjewska, U.; Siuda, T. Możliwości wykorzystania destylatów alkoholowych jako paliwa opałowego. Nafta-Gaz 2020, 76 , 186–191, doi:10.18668/ng.2020.03.05.
3. Alkohol Gred Perindustrian | SolvChem Tersedia dalam talian: https://solvchem.com/products/alcohols/ (diakses pada 11 Jan 2022).
4. Saiz dan Bahagian Pasaran Alkohol Perindustrian | 2023 Tersedia dalam talian: https://www.alliedmarketresearch.com/industrial-alcohols-market (diakses pada 11 Jan 2022).
5. 14.2: Alkohol – Tatanama dan Klasifikasi – Teks Percuma Kimia Tersedia dalam talian: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/The_Basics_of_GOB_Chemistry_(Ball_et_al.)/14%3A_Organic_Compounds_of_Oxygen_Compounds/14%3A_Organic_Compounds/1_Oxygen_Compounds/14. .
6. Chemia organiczna oleh Przemysław Mastalerz (z-lib.org).pdf.
7. Penggunaan Alkohol – Chemistry LibreTexts Tersedia dalam talian: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_(Organic_Chemistry)/Alcohols/Properties_of_Alcohols/Uses_of_Alcohols (diakses pada 12 Jan 2022).
8. Alkohol Beralkoksilasi – Bahan Kosmetik | Phoenix Chemical, Inc. Tersedia dalam talian: https://phoenix-chem.com/products/alkoxylated-alcohols/ (diakses pada 12 Jan 2022).