فرمول مولکولی و تجربی اتانول: راهنمای جامع خواص و کاربردها

اتانول، که با نام‌های الکل اتیلیک، EtOH، الکل غلات و الکل خالص نیز شناخته می‌شود، نوعی الکل است که در نوشیدنی‌های الکلی یافت شده و به طور گسترده در آزمایشگاه‌ها و صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این ماده شیمیایی پرکاربرد، نقشی حیاتی در زمینه‌های مختلف از جمله تولید سوخت، مواد ضدعفونی کننده و حلال‌های صنعتی ایفا می‌کند. در ادامه، به بررسی دقیق‌تر اتانول، خواص، کاربردها و نکات مهم مرتبط با آن می‌پردازیم.

فرمول مولکولی اتانول

فرمول مولکولی اتانول به صورت CH3CH2OH یا C2H5OH نمایش داده می‌شود. این فرمول، نوع و تعداد دقیق اتم‌های موجود در یک مولکول اتانول را مشخص می‌کند. به عبارت دیگر، فرمول مولکولی اتانول نشان می‌دهد که هر مولکول اتانول از دو اتم کربن (C)، شش اتم هیدروژن (H) و یک اتم اکسیژن (O) تشکیل شده است.

همچنین، فرمول اختصاری EtOH نیز برای اتانول به کار می‌رود که نشان‌دهنده یک زنجیره اتان با یک گروه هیدروکسیل (-OH) متصل به آن است. درک فرمول مولکولی اتانول، کلیدی برای فهم ساختار و خواص این ترکیب شیمیایی مهم است.

فرمول تجربی اتانول

فرمول تجربی اتانول C2H6O است. این فرمول، ساده‌ترین نسبت اتم‌های مختلف موجود در یک ترکیب را نشان می‌دهد. در مورد اتانول، فرمول تجربی نسبت بین کربن، هیدروژن و اکسیژن را نشان می‌دهد، اما اطلاعاتی در مورد نحوه اتصال این اتم‌ها به یکدیگر ارائه نمی‌دهد. در واقع، فرمول تجربی تنها نسبت عناصر تشکیل‌دهنده اتانول را به ما می‌گوید و ساختار دقیق مولکولی آن را مشخص نمی‌کند.

فرمول شیمیایی اتانول: ساختار و اتصالات

فرمول شیمیایی اتانول را می‌توان به روش‌های مختلفی نمایش داد. اتانول یک الکل دو کربنه است. نوشتن فرمول مولکولی به صورت CH3-CH2-OH، ساختار مولکول را به خوبی نشان می‌دهد.

در این ساختار، کربن گروه متیل (CH3-) به کربن گروه متیلن (-CH2-) متصل است و این کربن نیز به نوبه خود به اکسیژن گروه هیدروکسیل (-OH) متصل می‌شود. گروه متیل و متیلن با هم یک گروه اتیل را تشکیل می‌دهند که معمولاً در شیمی آلی با نماد Et نشان داده می‌شود. به همین دلیل، ساختار اتانول را می‌توان به صورت EtOH نیز نوشت. این نمایش، پیوند بین گروه اتیل و گروه هیدروکسیل را به خوبی نشان می‌دهد.

حقایقی درباره اتانول: خواص فیزیکی و شیمیایی

اتانول در دما و فشار معمولی، مایعی بی‌رنگ، قابل اشتعال و فرار است. این ماده بوی شیمیایی تندی دارد.

نام‌های دیگر اتانول (علاوه بر موارد ذکر شده): الکل مطلق، اتانول، اسپیریت عطر، الکل نوشیدنی، مونوکسید اتان، الکل اتیلیک، هیدرات اتیل، هیدروکسید اتیل، اتیلول، هیدروکسی‌اتان، متیل‌کاربینول

• جرم مولی: 46.07 گرم بر مول
• چگالی: 0.789 گرم بر سانتی‌متر مکعب
• نقطه ذوب: −114 °C (−173 °F; 159 K)
• نقطه جوش: 78.37 °C (173.07 °F; 351.52 K)
• اسیدیته (pKa): 15.9 (H2O), 29.8 (DMSO)
• گرانروی: 1.082 mPa×s (در 25°C)

مصرف اتانول در انسان: متابولیسم و اثرات

روش‌های مصرف:

• رایج: خوراکی
• غیر رایج: شیاف، چشمی، استنشاق، دمش، تزریق

متابولیسم: آنزیم کبدی الکل دهیدروژناز

متابولیت‌ها (مواد حاصل از متابولیسم): استالدئید، استیک اسید، استیل-کوآ، آب، دی‌اکسید کربن

دفع: ادرار، تنفس، عرق، اشک، شیر، بزاق، صفرا

نیمه‌عمر حذف (Elimination half-life): حذف با نرخ ثابت

خطر اعتیاد: متوسط

کاربردهای اتانول: از سوخت تا ضدعفونی‌کننده

• اتانول یکی از قدیمی‌ترین مواد مخدر تفریحی شناخته شده برای انسان است. این ماده یک داروی روان‌گردان و سمی برای اعصاب است که می‌تواند باعث مسمومیت شود.
• اتانول به عنوان سوخت استفاده می‌شود. در خودروها، سیستم‌های گرمایشی خانگی، موشک‌ها و پیل‌های سوختی کاربرد دارد.
• اتانول یک ضدعفونی کننده مهم است و در ضدعفونی کننده‌های دست، دستمال‌های ضدعفونی کننده و اسپری‌ها یافت می‌شود.
• اتانول یک حلال است. به دلیل اینکه خواصی بین حلال‌های قطبی و غیرقطبی دارد، برای حل کردن طیف گسترده‌ای از مواد محلول مناسب است. به عنوان حلال در بسیاری از محصولات روزمره مانند عطرها، رنگ‌ها و ماژیک‌ها استفاده می‌شود.
• به عنوان مایع در دماسنج‌ها استفاده می‌شود.
• اتانول پادزهر مسمومیت با متانول است.
• به عنوان داروی ضد سرفه (antitussive agent) استفاده می‌شود.
• الکل اتیلیک یک ماده اولیه شیمیایی مهم است و به عنوان پیش ساز برای اتیل استرها، استیک اسید، اتیل هالیدها، اتیل آمین‌ها و دی‌اتیل اتر عمل می‌کند.

انواع اتانول: از خالص تا دناتوره

به دلیل اینکه اتانول خالص به عنوان یک ماده روان‌گردان و تفریحی مشمول مالیات است، انواع مختلفی از این الکل مورد استفاده قرار می‌گیرند:

• اتانول خالص: اتانول با بالاترین درجه خلوص.
• اتانول دناتوره (Denatured alcohol): اتانولی که با افزودن موادی تلخ کننده، غیرقابل شرب شده است. هدف از دناتوره کردن اتانول، جلوگیری از مصرف آن به عنوان نوشیدنی الکلی و فرار از مالیات است.
• اتانول مطلق (Absolute alcohol): اتانولی با مقدار آب بسیار کم. برای مصرف انسانی در نظر گرفته نشده است (الکل 200 proof).
• اسپریت تصفیه شده (Rectified spirits): ترکیبی آزئوتروپی شامل 96٪ اتانول و 4٪ آب.