Что выделяется при сгорании спирта
Пожарная характеристика спиртов, эфиров и ароматических углеводородов II
Этанол C2H5OH или CH3CH2OH, этиловый спирт – это органическое вещество, предельный одноатомный спирт.
Общая формула предельных нециклических одноатомных спиртов: CnH2n+2O.
В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.
| Электроотрицательность кислорода (ЭО = 3,5) больше электроотрицательности водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4). |
Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:
В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp3-гибридные орбитали, а еще две 2sp3-гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.
Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108о.
Водородные связи и физические свойства спиртов
Спирты образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:
Поэтому этанол – жидкость с относительно высокой температурой кипения (температура кипения этанола +78оС).
Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому спирты очень хорошо растворимы в воде. Молекулы спиртов в воде гидратируются:
| Чем больше углеводородный радикал, тем меньше растворимость спирта в воде. Чем больше ОН-групп в спирте, тем больше растворимость в воде. |
Этанол смешивается с водой в любых соотношениях.
Структурная изомерия
Для этанола характерна структурная изомерия – межклассовая изомерия.
Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Спирты являются межклассовыми изомерами с простыми эфирами. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — CnH2n+2О.
| Например. Межклассовые изомеры с общей формулой С2Н6О этиловый спирт СН3–CH2–OH и диметиловый эфир CH3–O–CH3 |
| Этиловый спирт | Диметиловый эфир |
| СН3–CH2–OH | CH3–O–CH3 |
Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.
1. Кислотные свойства
| Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды. |
1.1. Взаимодействие с раствором щелочей
При взаимодействии этанола с растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующийся алкоголят почти полностью гидролизуется водой.
Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому этанол не взаимодействуют с растворами щелочей.
1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)
Этанол взаимодействует с активными металлами (щелочными и щелочноземельными).
| Например, этанол взаимодействует с калием с образованием этилата калия и водорода. |
Видеоопыт взаимодействия спиртов (метанола, этанола и бутанола) с натрием можно посмотреть здесь.
Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.
| Например, этилат калия разлагается водой: |
Пожарная характеристика спиртов, эфиров и ароматических углеводородов II
Пожарная характеристика спиртов, эфиров и ароматических углеводородов II
Альдегид этилового спирта — ацетальдегид; ввиду повышенной пожарной опасности и низкой температуры кипения (+21°) на объектах хранится также в виде водного раствора с концентрацией не выше 70%.
В таком виде его опасность значительно снижается, и вспышка будет происходить только при высоких температурах.
Кроме альдегидов, из спиртов получают сложные и простые эфиры — ацетаты, формиаты, эфиры азотной кислоты, метиловый и диэтиловый эфиры и т. д.
Сложные эфиры представляют собой продукты, получаемые действием на спирты кислот. В этой реакции от молекулы спирта и кислоты отщепляется одна молекула воды
СН,СН,ОН + СН3СООН = СН3СООС2Н5 + Н20.
Как видно из реакции, радикал этилового спирта СНзСН2 или С2Н5 замещает в кислоте водород и образует молекулу эфира. А гидроксильная группа спирта, как и в случае образования альдегида, отщепляется и с водородом кислоты образует молекулу воды. Из формулы видно, что в молекулу эфира группа (ОМ) не входит.
Следовательно, пожарная опасность сложного эфира должна быть выше опасности спирта.
В этом можно убедиться, если сопоставить табличные данные их температур кипения, вспышки и пределов взрыва, например, ацетатов простых эфиров и соответственных им спиртов. Рассмотрение таблицы убеждает нас, что хотя температура кипения сложных эфиров не намного ниже, чем у спиртов, все же темпера туры их вспышки значительно снижаются, но в то же время промежутки между пределами взрыва сдвигаются и будут меньше, чем у спиртов.
Сложные эфиры, или ацетаты, широко применяются как растворители и разбавители нитролаков и нитрокрасок; значительна; часть сложных эфиров под названием эссенции грушевой, ананасной и т. д. применяется в пищевой промышленности, так как ацетаты обладают приятным ароматическим запахом.
Но следует всегда помнить, что эти жидкости имеют весьма повышенную, по сравнению со спиртами, пожарную опасность. Как и спирты, все ацетаты токсичны, и длительное вдыхание паров ацетатов большой концентрации может привести к смерти.
Значительно более опасны простые эфиры, которые получаются отщеплением одной молекулы воды от двух молекул спирта с помощью серной кислоты в присутствии катализатора. Эту реакцию можно представить схемой
Г н’г и’ПН + H*so Читайте также: Дегустация вина в Кахетии: авторский путеводитель по самым лучшим местам
наиболее широкое применение на объектах и в быту имеет этиловый эфир, поэтому остановимся кратко на его некоторых особенностях.
Этиловый эфир представляет собой бесцветную жидкость с сильным приятным запахом. Низкая температура кипения (+35°) обусловливает высокую испаряемость.
Пять кубических сантиметров эфира, налитые в чашечку диаметром 8,5 см, испаряются в течение одной минуты. Скорость испарения этилового эфира принята за единицу и относительно ее устанавливается скорость испарения всех остальных легковоспламеняющихся жидкостей. Низкая температура кипения обусловливает и чрезвычайно низкую по сравнению с другими жидкостями критическую температуру.
Критическая температура эфира 193,3°; этой температуре соответствует давление пара, равное 35,5 ат (критическое давление). Следует отметить, что если нагреть этиловый спирт до температуры 90°, то в закрытом сосуде давление пара будет равно 5 ат, следовательно, можно ожидать разрыва сосуда, а если нагреть сосуд с эфиром до 159°, давление пара в нем достигнет 20 ат.
Упругость пара некоторых жидкостей при температурах выше температур кипения
| Наименование вещества и его формула | Давление | в ат | Критическая точка | ||||||
| 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 40 | 50 | ^кр в °С | »кр в ат | |
| Температура | в °С | ||||||||
| Метиловый спирт | |||||||||
| СН3ОН | 65 | 84 | 112,5 | 138 | 167,8 | — | 214 | 240 | 78,7 |
| Этилопый спирт | |||||||||
| C5HGOH | 78 | 97 | 126 | 151 | 183 | — | 230 | 243,5 | 63,1 |
| Пропиловый | |||||||||
| спирт С3Н7ОН | 97,8 | 117 | 149 | 177 | 210,8 | 250 | — | 263,7 | 49,9 |
| Бутиловый спирт | |||||||||
| С4Н„ОН | 117,5 | 139,8 | 172,5 | 203 | 237 | 277 | — | 287,1 | 48,4 |
| Этиловый эфир | |||||||||
| (С2Н6)20. | 34,6 | 56 | 90 | 122 | 159 | 183 | — | 193,8 | 35,5 |
| Бензол СвНв | 80 | 103 | 142 | 178,8 | 221,5 | 272,3 | — | 290,5 | 50,1 |
| Толуол СсН5СН3 | 110,6 | 136,5 | 178 | 216,8 | 262,5 | 319 | — | 320,6 | 44,6 |
| Сероуглерод CS2 | 45,6 | 69,1 | 104,8 | 136,3 | 175,5 | — | 240 | 273 | 72,9 |
| Ацетон | |||||||||
| СН3СОСН3 | 56,5 | 78,6 | 113,0 | 144,5 | 181,0 | 214,5 | — | 235 | 47,0 |
| Метилацетат | |||||||||
| СНзСООСНз | 57,8 | 79,5 | 113,1 | 144,2 | 181,0 | 225 | — | 233 | 46,3 |
| Этилацетат | |||||||||
| СН3СООСгНб | 77,1 | 100,6 | 136,6 | 169 7 | 209,5 | 235 | — | 250 | 37,9 |
Как видно из таблицы, во всех случаях пожара в хранилищах с легковоспламеняющимися жидкостями вопрос охлаждения резервуаров и сосудов с ними приобретает исключительно важное значение; случаи взрыва сосудов с жидкостями практически являются не взрывами, а разрывами сосудов под влиянием огромного давления паров жидкости, которое в последующем, естественно, приводит к мгновенному воспламенению выделившихся паров или при некоторых условиях — к взрыву.
Эфир легче воды, удельный вес его 0,73; в воде растворяется незначительно (13—15%).
Теплоемкость эфира незначительна — 0,529. Таким образом, для нагрева его до температур, опасных в смысле разрыва резервуара, требуется незначительное количество тепла.
При хранении на солнечном свету этиловый эфир разлагается с образованием перекисей, весьма чувствительных к внешним воздействиям. Чтобы устранить эту опасность, в эфир добавляют стабилизаторы, в частности дифениламин. Эфир легко электризуется и дольше всех жидкостей удерживает на своей поверхности электрический заряд. Потенциал 3 ООО в падает до 300 в только через 35 минут, что больше» чем у бензина, примерно в 3 раза.
Имея в виду низкую температуру вспышки, большой промежуток между н. г. в. и в. г. в., а также низкую температуру самовоспламенения, можно сказать, что этиловый эфир является самой опасной жидкостью из всех спиртов и эфиров.
Эфир обычно хранят в помещениях 1-й или 2-й степени огнестойкости, защищая от действия прямых солнечных лучей и нагревания.
Тарой для эфира служат металлические бочки емкостью 250 и 325 л, баллоны из двойного стекла емкостью 20 и 30 л и мелкая стеклянная посуда емкостью 3—5 и 10 л, с притертой пробкой
В лабораториях этиловый спирт часто применяется в смеси с прошловым или этиловым спиртом для приготовления из кинопленки коллодия.
Температуры кипения и вспышки спиртов, простых и сложных эфиров и границы их взрыва
