इथेनॉल (Ethanol)

इथेनॉल (Ethanol)

इथेनॉल को एथिल अल्कोहल के रूप में भी जाना जाता है। इथेनॉल एक रंगहीन, ज्वलनशील तरल, बी.पी. 78.1^oC. यह सभी अनुपातों में पानी के साथ गलत है, और अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ भी गलत है। इथेनॉल और मेथनॉल एक दूसरे के बहुत करीब से मिलते-जुलते हैं, लेकिन उन्हें इस तथ्य (i) से अलग किया जा सकता है कि इथेनॉल हॉलोफॉर्म प्रतिक्रिया (q.v) देता है, जबकि मेथनॉल नहीं करता है; और (ii) इथेनॉल ऑक्सीकरण पर एसिटिक एसिड देता है; मेथनॉल फॉर्मिक एसिड देता है। ये दोनों अम्ल एक दूसरे से आसानी से अलग होते हैं।

कैल्शियम क्लोराइड के माध्यम से इथेनॉल को सुखाया नहीं जा सकता है, क्योंकि एक यौगिक (एक एल्कोहल) बनता है, उदा, CaCl₂.3C₃H₅OH (cf. मेथनॉल)। कैल्शियम ऑक्साइड के ऊपर सुधारा गया आत्मा का आसवन, और फिर कैल्शियम पर, पूर्ण शराब देता है। इस पद्धति का उपयोग अक्सर प्रयोगशाला में किया जाता है, और पूर्व में औद्योगिक रूप से उपयोग किया जाता था।

इथेनॉल की तैयारी (Preparation of Ethanol)

इथेनॉल को कई तरीकों से औद्योगिक रूप से तैयार किया जाता है, जैसे, एथिलीन (फटा पेट्रोलियम से) 75-80^oC पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड (98per cent), दबाव (17.5-35 kg/cm²)में अवशोषित किया जाता है। एथिल हाइड्रोजन सल्फेट और एथिल सल्फेट बनते हैं:

C₂H₄   +   (HO)₂SO₂    ⟶    C₂H₅OSO₂OH

         C₂H₅OSO₂OH     ⟶     (C₂H₅O)₂SO₂

प्रतिक्रिया मिश्रण तब पानी की एक समान मात्रा के साथ पतला होता है, और गर्म होता है। हाइड्रोलिसिस होता है और इथेनॉल कुछ डायथाइल ईथर के साथ मिलकर बनता है:

  C₂H₅OSO₂OH   +   H₂O    ⟶    C₂H₅OH   +   H₂SO₄

    (C₂H₅O)₂SO₂   +   2H₂O    ⟶    2C₂H₅OH   +   H₂SO₄

(C₂H₅O)₂SO₂   +   C₂H₅OH    ⟶    (C₂H₅)₂O   +   C₂H₅OSO₂OH

एथिल सल्फेट को प्रतिक्रिया उत्पादों से अलग करके, और इसे अलग से हाइड्रोलाइज़ करके ईथर को न्यूनतम रखा जाता है। हाइड्रोलाइज्ड तरल पदार्थ आसुत होते हैं, और जलीय इथेनॉल डिस्टिलेट भिन्नात्मक आसवन द्वारा केंद्रित होता है।

इथेनॉल भी एक उपयुक्त उत्प्रेरक की उपस्थिति में दबाव के साथ एथिलीन के प्रत्यक्ष जलयोजन द्वारा निर्मित होता है, जैसे, एक समर्थन पर फॉस्फोरिक एसिड।

C₂H₄   +   H₂O    ⟶   C₂H₅OH

कुछ ईथर (〜5 per cent)एक उप-उत्पाद के रूप में बनता है।

इथेनॉल तैयार करने की सबसे प्रारंभिक विधि किण्वन द्वारा है, और यह अभी भी बीयर, शराब, ब्रांडी, आदि के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है, और इथेनॉल के स्रोत के रूप में भी। प्रारंभिक सामग्री स्टार्च है, जो विशेष देश के आधार पर स्रोतों से प्राप्त की जाती है: स्टार्च के सामान्य स्रोत गेहूं, जौ, आलू, आदि हैं। मोलासेस का उपयोग इथेनॉल के लिए शुरुआती सामग्री के रूप में भी किया जाता है, जैसे, गेहूं या जौ, गर्म पानी से मैश किया जाता है, और फिर माल्ट (अंकुरित जौ) से 50^oC पर 1 घंटे के लिए गर्म किया जाता है। माल्ट में एंजाइम डायस्टेज होता है, जो हाइड्रोलिसिस द्वारा, स्टार्च को शर्करा, माल्टोज (q.v) में परिवर्तित करता है:

यदि गुड़ का उपयोग किया जाता है, तो यह कदम अनावश्यक है, क्योंकि इसमें कार्बोहाइड्रेट पहले से ही शर्करा के रूप में मौजूद होते हैं जिन्हें किण्वित किया जा सकता है।

तरल को 30^oC तक ठंडा किया जाता है और 1-3 दिनों के लिए खमीर के साथ किण्वित किया जाता है। खमीर में विभिन्न एंजाइम होते हैं, जिनमें माल्टेज़ होता है, जो माल्टोज़ को ग्लूकोज़ में परिवर्तित करता है, और ज़ाइमेज़, जो ग्लूकोज़ को इथेनॉल में परिवर्तित करता है:

इथेनॉल की संरचना (Structure of ethanol)

विश्लेषण और आणविक-वजन निर्धारण से पता चलता है कि इथेनॉल का आणविक सूत्र C₂H₆O है। यह मानते हुए कि कार्बन चतुष्कोणीय है, ऑक्सीजन द्विध्रुवीय है, और हाइड्रोजन एकरूप है, दो संरचनाएँ संभव हैं:

CH₃-CH₂-OH                         CH₃-O-CH₃

    (I)                                             (II)

(i) इथेनॉल में केवल एक हाइड्रोजन परमाणु सोडियम या पोटेशियम द्वारा बदली जा सकता है। यह इंगित करता है कि एक हाइड्रोजन परमाणु अन्य पांच से संयोजन की एक अलग स्थिति में है। (I) में, एक हाइड्रोजन परमाणु अन्य पाँच से भिन्न होता है, लेकिन (II) सभी हाइड्रोजन परमाणु समान होते हैं।

(ii) जब इथेनॉल को हाइड्रोक्लोरिक एसिड या फास्फोरस पेंटाक्लोराइड के साथ इलाज किया जाता है, तो एथिल क्लोराइड, C₂H₅Cl को देने के लिए एक ऑक्सीजन परमाणु (द्विसंयोजक) और एक हाइड्रोजन परमाणु (एकसमान) को एक क्लोरीन परमाणु (एकसमान) से बदल दिया जाता है। इसका तात्पर्य एक हाइड्रॉक्सिल समूह (cf. मेथनॉल) की उपस्थिति से है।

(iii) जब एथिल क्लोराइड को तनु क्षार के साथ हाइड्रोलाइज किया जाता है, तो इथेनॉल प्राप्त होता है। यह प्रतिक्रिया इथेनॉल में एक हाइड्रॉक्सिल समूह की उपस्थिति को भी इंगित करती है।

(iv) इथेनॉल निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:

ईथेन में छह हाइड्रोजन परमाणुओं की व्यवस्था ज्ञात है, और यह मान लेना उचित है कि पांच एथिल क्लोराइड और इथेनॉल में अपनी मूल व्यवस्था को बनाए रखते हैं, क्योंकि ये पांच हाइड्रोजन परमाणु उपरोक्त प्रतिक्रियाओं में प्रवेश नहीं करते हैं (संभवतः)। इस प्रकार इथेनॉल में एक इथाइल समूह C₂H₅- है। यह (I) में ऐसा है, लेकिन (II) में नहीं है।

(v) संरचना (II) निश्चित रूप से समाप्त हो गई है, क्योंकि यह दिखाया जा सकता है कि यह डाइमिथाइल ईथर (q.v.) की संरचना है, एक यौगिक जिसमें बहुत कम समानता है, शारीरिक या रासायनिक रूप से, इथेनॉल के लिए।

इसलिए (I) इथेनॉल की संरचना के रूप में स्वीकार किया जाता है, और यह इथेनॉल के सभी ज्ञात गुणों के लिए जिम्मेदार है।

इथेनॉल का उपयोग (Use of Ethanol)

इथेनॉल का उपयोग एस्टर, ईथर, क्लोरल, क्लोरोफॉर्म इत्यादि की तैयारी के लिए किया जाता है। इसका उपयोग मसूड़ों, राल, पेंट, वार्निश, आदि के लिए विलायक के रूप में और ईंधन के रूप में भी किया जाता है।