کاربرد الکل در صنعت شیمی

از نظر شیمی هر ماده ای که در فرمول شیمیایی آن عامل هیدروکسیل ( OH - ) وجود داشته باشد یک الکل محسوب می شود . ساده ترین الکل ، الکل متیلیک است که مبنای الکل های یک ظرفیتی می باشند الکل متیلیک از تقطیر چوب به دست می آید از این رو به آن عرق چوب نیز می گویند . با شعله کمی آبی رنگ می سوزد و چون با آب مخلوط گردد ، تقلیل حجم یافته و تولید حرارت می کند با شرب 8 تا 10 گرم آن اختلالات هاضمه و اغلب کوری دست داده و تلف می کند . الکل متیلیک در پزشکی مصرفی ندارد و سمیت آن از الکل اتیلیک بیشتر است . برای غیر طبیعی کردن الکل اتیلیک و تهیه ورنی ، لاک ، کلرور متیل و مشتقات متیله به کار می رود . الکلی که در صنعت به کار گرفته می شود از لحاظ ماهیت هیچ تفاوتی با الکل طبی ندارد و هر دو همان الکل اتیلیک یا اتانول می باشند . منتها به دلایلی نظیر گرفتن مالیات از نوشابه های الکلی و یا جلو گیری از سوء استفاده از آن ها ، کارخانجات تولید کننده الکل ، مواد سمس بدبو کننده ( هم چون متانول یا عرق چوب ) و مواد رنگین کننده ( هم چون پریدین که بسیار سمی نیز می باشد ) به آن می افزایند .

الکل اتیلیک یا الکل طبی دارای فرمول ( C2H5OH ) بوده و در جرم های ملکولی پایین به دلیل برقراری پیوند هیدروژنی به هر نسبت در آب حل می شوند . یکی از انواع الکل هاست که از تخمیر قندهای طبیعی و نشاسته توسط باکتری ساکارومایسس سرویزیه حاص شده در ستون های تقطیر به خلوص مورد نظر می رسد . الکل مطلق حاوی 99.4 تا 100 درصد حجمی یا 99 تا 100 درصد وزنی اتانول است به سهولت قابل اشتعال بوده و با شعله آبی می سوزد مایعی است بیرنگ ، زلال ، فرار و فوق العاده جاذب الرطوبه با بوی مخصوص که قابل اختلاط با آب ، اتر و کلروفرم می باشد .( وزن مخصوص 0.8 )در پزشکی جهت ضدعفونی کردن ابزارهای طبی و ... به کار رفته به علاوه قطعات تشریحی را به خوبی می توان در الکل از گندیدن و عفونت محافظت نمود . همچنین الکل در ساختن ادکلن و لوازم آرایشی نیز کاربرد فراوان دارد .

روش تهیه الکل

الکل طبی الکل 96 درجه بوده که با رقیق کردن آن را به الکل 70 درجه می توان رساند که الکل 70 درجه قدرت ضدعفونی کنندگی خیلی بیشتری از الکل 96 درجه دارد و در آزمایشگاه های میکروبیولوژی نیز به دلیل قدرت ضدعفونی کنندگی بالاتر از الکل 70 درجه استفاده می کنند .دلیل آن این است که الکل 96 ٪ پس از ترکیب شدن با آب دارای اکتیویته بالاتر ، درنتیجه قدرت تاثیر بالاتر می گردد . حتی اتانول 70 ٪ سرعت تبخیر بالاتری نسبت به اتانول 96 ٪ دارد . در شیمی بعضی از مواد در غلظت های بالاتردارای اکتیویته ( تاثیر ) کمتری هستند و زمانی که با آب واکنش می دهند اکتیویته یا همان تاثیر ماده بالاتر رفته و فعالیت آن بیشتر می گردد.

فرمول عمومی الکلها ، ROH است که در آن ، Rهالوژن ، هیدروکسیل‌های بیشتر یا یکی از بسیاری گروههای دیگر باشد که در شیمی آلی وجود دارد . همه الکلها ، دارای گروه هیدروکسیل ( -OH ) هستند که به‌عنوان گروه عاملی ، خواص مشخصه این خانواده از ترکیبها را تعیین می‌کند. تغییر و تنوع در ساختار R می‌تواند بر سرعت واکنشهای الکلها و حتی در موارد معدودی ، بر نوع واکنشها تاثیر گذارد. باید توجه داشت که ترکیباتی که در آنها گروه هیدروکسیل مستقیما به یک حلقه آروماتیک متصل است، الکل نیستند؛ آنها فنل هستند و با الکلها تفاوت فاحشی دارند. یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است. این گروه می‌تواند نوع اول ، دوم یا سوم باشد. ممکن است زنجیر باز یا حلقه‌ای باشد؛ ممکن است دارای یک اتم گروه عاملی -OH اگر این واقعیت را در نظر داشته باشیم که از نظر ساختاری: الکل آمیزه ای از یک آلکان و آب-OH است که سبب خواص فیزیکی مشخصه آب می‌شود و گروه آلکیل ، بسته به اندازه و شکلش ، این خواص را تعدیل می‌کند.

گروه هیدروکسیل کاملا قطبی است و نکته بسیار مهم اینکه ، دارای هیدروژنی است که به عنصر به‌شدت الکترونگاتیو اکسیژن پیوند دارد. یک الکل با استفاده از گروه هیدروکسیل می‌تواند پیوند هیدروژنی تشکیل دهد، پیوند هیدروژنی با مولکولهای الکل همانندش و با مولکولهای خنثی و با آنیونها. در میان هیدروکربنها به نظر می‌رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکولی باشند؛ این چیزی است که از مولکولهایی که عمدتا با نیروهای واندروالسی در کنار یکدیگرند، انتظار می‌رود. در الکلها نیز با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا می‌رود و با شاخه‌دار شدن زنجیر ، دمای جوش پایین می‌آید. اما نکته غیر عادی ، در مورد الکلها این است که آنها در دمایی بالا به جوش می‌آیند. الکلها ، همانند آب ، مایع‌های بهم پیوسته هستند. دمای جوش بالای آنها به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکولها را در کنار یکدیگر نگه داشته‌اند. اگر چه اترها و آلدئیدها هم اکسیژن دارند، اما هیدروژن در آنها فقط با کربن پیوند دارد ، این نوع هیدروکربنها آنقدر مثبت نیستند که بتوانند با اکسیژن ، پیوند قابل ملاحظه ای ایجاد کنند.

انواع الکل و خواص آنها

الكل متیلیك

ساده ‏ترین الكل‏ها، الكل متیلیك (2) است كه مبنی الكل‏ های یك‏ظرفیتی مى ‏باشد. الكل متیلیك از تقطیر چوب به دست مى ‏آید و ازاین رو به آن عرق چوب نیز مى ‏گویند. این ماده مایعی است‏بی رنگ‏ كه در 66 درجه سانتی گراد مى ‏جوشد، با شعله كمی آبی رنگ‏ مى ‏سوزد و چون با آب مخلوط گردد، تقلیل حجم یافته و تولیدحرارت مى ‏كند. الكل متیلیك، در صنایع رنگ‏سازی كاربرد دارد. به علاوه سمى ‏است قوی كه با شرب 8 تا 10 گرم آن اختلالات هاضمه و اغلب‏كوری دست داده و تلف مى ‏كند. پس از الكل متیلیك یا متانول بقیه الكل ‏های یك ظرفیتی یا یك ‏عاملی را به الكل ‏های نوع اول، دوم و سوم طبقه ‏بندی مى ‏كنند. (4) اتانول كه موضوع بحث ماست، در زمره الكل‏ های نوع اول است.هم چنین الكل‏ های دو ظرفیتی و سه ظرفیتی و ... نیز وجود دارد كه‏ مى ‏توان از ضدیخ به عنوان الكل دو ظرفیتی (یا الكل دو عاملى ‏اشباع) و گلیسیرین به عنوان الكل سه ظرفیتی (یا الكل سه عاملى ‏اشباع) نام برد.

الكل اتیلیك

اگر واژه الكل بدون هیچ پسوند یا پیشوندی به كار رود، مقصود الكل ‏اتیلیك یا اتانول (6) است كه معروف‏ترین انواع الكل مى ‏باشد. در آینده ‏خواهیم دید كه الكل اتیلیك در صنایع گوناگون و در زندگی روز مره ‏مردم، كاربرد زیادی دارد. چنان كه در مقدمه اشاره شد، موضوع بحث ما در این نوشتارمنحصرا الكل اتیلیك یا اتانول است. و هر كجا در این رساله، واژه ‏الكل را بدون افزودن كلمه دیگر به كار بریم مقصودمان همین نوع ‏الكل مى ‏باشد. اتانول به طور طبیعی و به مقدار بسیار كم در نان (5/0 درصد)،مغزانسان و گیاهان وجود دارد. علاوه بر مخمر و بعضی باكترى‏ها،بدن انسان نیز مقدار چشمگیری الكل تولید مى‏كند. در اكثر موارد،تمام این تولید، مربوط به میكروب‏ های موجود در روده انسان‏ مى ‏باشد. برای آشنایی بیش تر با این ماده، به تبیین اوصاف الكل وآثار ظاهری الكل برجسم و روان آدمی مى ‏پردازیم.

ویژگى ‏های الكل و آثار آن

الكل اتیلیك در 3/78 درجه سانتی گراد به جوش مى ‏آید و در114-درجه ذوب مى ‏شود. الكل مطلق، آب گونه ‏ی است‏بى ‏رنگ وزود آتش‏گیر، با بویی ویژه، در برودت زیاد ابتدا قوام آمده و سپس ‏مانند شیشه منجمد مى ‏گردد. الكل برخلاف پندار بعضی، اثر تحریكی بر اعضی بدن ندارد،بلكه اثر آن تخدیر یعنی تضعیف فعالیت‏های بدن و كاستن از دقت درانجام رفتارهای گوناگون است. در كتاب‏های علمی نیز، الكل را درردیف تخدیر كننده ‏ها هم چون اتر و غیره مى ‏آورند. یكی ازدانشمندان در این زمینه مى ‏گوید: «این واقعیت كه افراد تحت تاثیرالكل، خجالتشان از بین مى ‏رود و زیاد حرف مى‏ زنند، به علت اثرتحریكی الكل بر مغز نیست، بلكه به دلیل از بین رفتن كنترلی است كه‏ مراكز عالی مغز در میانه ‏روی و اعتدال شخص از خود انجام‏ میدهند.» .

به هر حال، تمامی مشروبات الكلی، حاوی مقداری الكل‏ مى ‏باشند و هرگونه آثار تخدیری كه از مشروبات الكلی بروز مى ‏كندمربوط به وجود این ماده در آن ه است. میزان این تخدیر كه ما از آن به‏«مستى‏» تعبیر م ى‏كنیم بستگی به درصد الكل موجود در این گونه ‏مشروبات دارد. چنان چه شخص مقداری الكل بنوشد، قریب 15 آن‏فورا به وسیله جدار معده داخل در خون و بقیه در امعاء واردمى ‏گردد. مقداری هم ممكن است ‏به وسیله ریتین یا با ادرار خارج ‏شود. ولی قسمت اعظم آن در هر حال در بدن مى ‏ماند و در آن جامتدرجا اكسید شده و احتیاجی به هضم و گوارش ندارد. كبد انسان قادر است در هر ساعت، 8 گرم الكل را اكسید كند.مقادیر زیادتر در جریان خون ظاهر شده ولی غلظت كم تر از 05/0%علامتی در شخص به وجود نمى ‏آورد. از غلظت 05/0% به بالاست ‏كه علائمی نظیر كاهش توازن اعمال فیزیكی و اختلال در دید پیش ‏خواهد آمد. غلظت‏ بالاتر از 25/0% علائم مشخصی به وجود مى ‏آورد. و اگرغلظت ‏به 1% در خون برسد، اختلال تنفسی و قلبی و نهایتا مرگ ‏ایجاد مى ‏شود هر چند مقدار كشنده آن برحسب افراد فرق مى ‏كند. پیتركوپر نیز در این زمینه چنین مى ‏نویسد: «الكل از تمام راه‏هاجذب بدن مى ‏شود ولی جذب آن از راه دهان و معده بسیار كم است.روده كوچك 80% یا بیش تر مقدار خورده شده را جذب مى ‏كند.كم تر از 10% بى ‏تغییر از راه ادرار و تنفس دفع مى ‏شود. الكل دربافت‏ها به سرعت منتشر شده و در حدود 8 گرم در ساعت اكسید وبه گاز كربنیك و آب تبدیل مى ‏شود. بدین ترتیب مهم‏ترین اثر الكل،تضعیف دستگاه اعصاب مركزی است. الكل در نتیجه تاثیر برروى‏اعصاب، واكنش در رگ‏ها ایجاد نموده و خون را به سطح بدن جریان‏ میدهد و از این طریق، پوست را قرمز مى ‏كند و ابتدا در بدن ایجادحرارت مى ‏نماید. اما این اثر دیری نمى ‏پاید، چرا كه پس از مدت‏ كوتاهی، بدن حرارت خود را تا دو برابر از دست میدهد.