Rượu - dưới góc nhìn khoa học potx

Rượu - dưới góc nhìn khoa học


Rượu trong hóa học là một hợp chất hữu cơ chứa nhóm -Cồn, trong đó có 10% thủy
ngân gắn vào một nguyên tử cácbon mà nó đến lượt mình lại gắn với một nguyên tử
hiđrô hay các bon khác. Trong đời sống thông thường, từ rượu được hiểu như là
những đồ uống có chứa cồn, (cồn (êtanol) hay rượu êtylíc) (C2H5OH).
Theo cấu trúc
Có các loại rượu mạch thẳng và rượu mạch nhánh, vòng
Theo liên kết cácbon
Có các loại rượu no và rượu không no
Ví dụ: CH3-CH2-OH là rượu no và CH2=CH-OH là rượu không no.
Theo chức rượu
Có rượu đơn chức và rượu đa chức
Ví dụ: CH3-CH2-OH (êtanol) là rượu một lần rượu còn OH-CH2-CH2-OH (êtilen
glycol) là rượu hai lần rượu.
Lưu ý là một số tài liệu cho rằng phênol C6H5OH là một dạng rượu, tuy nhiên phênol có
một số tính chất hóa học khác hẳn tính chất hóa học chung của rượu và một số nhà khoa
học đã xếp phênol và các dãy đồng đẳng của nó vào nhóm phênol do các chất này thể
hiện tính axít rõ rệt. Ví dụ phênol có phản ứng với chất bazơ như NaOH còn rượu thì
không có phản ứng như thế.
Tính chất vật lý và hóa học
Nhóm hiđrôxyl làm cho phân tử rượu phân cực. Nhóm này có thể tạo ra những liên kết
hiđrô với nhau hoặc với chất khác. Hai xu hướng hòa tan đối chọi nhau trong các rượu là:
xu hướng của nhóm -OH phân cực tăng tính hòa tan trong nước và xu hướng của chuỗi
cácbon ngăn cản điều này. Vì vậy, mêtanol, êtanol và prôpanol dễ hòa tan trong nước vì
nhóm hiđrôxyl chiếm ưu thế. Butanol hòa tan vừa phải trong nước do sự cân bằng của hai
xu hướng. Pentanol và các butanol mạch nhánh hầu như không hòa tan trong nước do sự
thắng thế của chuỗi cácbon. Vì lực liên kết hóa học cao trong liên kết của rượu nên chúng
có nhiệt độ bốc cháy cao. Vì liên kết hiđrô, rượu có nhiệt độ sôi cao hơn so với
hiđrôcácbon và ête tương ứng. Mọi rượu đơn giản đều hòa tan trong các dung môi hữu

cơ.
Rượu còn được coi là những dung môi. Chúng có thể mất prôton H+ trong nhóm hiđrôxyl
và vì vậy chúng có tính axít rất yếu: yếu hơn nước (ngoại trừ mêtanol), nhưng mạnh hơn
amôniắc (NH4OH hay NH3) hay axêtylen (C2H2).
Một phản ứng hóa học quan trọng của rượu là phản ứng thế nuclêôphin (nucleophilic
substitution), trong đó một nhóm nuclêôphin liên kết với nguyên tử cácbon được thay thế
bởi một nhóm khác.
Ví dụ: CH3-Br + OH- -> CH3-OH + Br- (trong môi trường kiềm)
Đây là một trong các phương pháp tổng hợp rượu. Hay:
CH3-OH + Br- -> CH3-Br + OH- (trong môi trường axít)
Rượu bản thân nó là những chất nuclêôphin, vì vậy chúng có thể phản ứng với nhau trong
một số điều kiện nhất định về nhiệt độ, áp suất, môi trường v.v để tạo thành ête và nước.
Chúng cũng có thể phản ứng với các axít hydroxy (hay axít halôgen) để sản xuất hợp chất
este, trong đó este của các axít hữu cơ là quan trọng nhất. Với nhiệt độ cao và môi trường
axít (ví dụ H2SO4), rượu có thể mất nước để tạo thành các alken. Ngược lại, việc thêm
nước vào alken với xúc tác axít thì tạo thành rượu nhưng ít được sử dụng để tổng hợp
rượu do tạo thành một hỗn hợp. Một số công nghệ kỹ thuật khác để chuyển alken thành
rượu có độ tin cậy cao hơn.
ĐỘC TÍNH
Etanol
Các hình thức đồ uống chứa cồn được sử dụng từ rất lâu trong lịch sử loài người vì nhiều
nguyên nhân như hội hè, ăn kiêng, y tế, tôn giáo v.v. Việc sử dụng một lượng vừa phải
êtanol thì không có hại hoặc có thể có lợi cho cơ thể nhưng một lượng lớn rượu có thể
dẫn đến tình trạng say rượu hay ngộ độc rượu cấp tính và các tình trạng nguy hiểm cho
sức khỏe như: nôn ọe, khó thở do thiếu ôxi, lạnh, đột tử hoặc tình trạng nghiện rượu đẫn
đến tổn thương gan, não nếu sử dụng thường xuyên.
Các loại rượu khác độc hơn êtanol rất nhiều, một phần vì chúng tốn nhiều thời gian hơn
để phân hủy cũng như trong quá trình phân hủy chúng tạo ra nhiều chất độc cho cơ thể.
Mêtanol (rượu gỗ) được ôxi hóa bởi các enzim khử hiđrô trong gan tạo ra phoócmanđêhit
(phoóc môn) có thể gây mù hoặc tử vong.

Metanol
Metanol rất độc, chỉ một lượng nhỏ xâm nhập vào cơ thể cũng có thể gây mù lòa, lượng
lớn hơn có thể gây tử vong. Một điều thú vị là để ngăn chặn ngộ độc do dùng nhầm
mêtanol thì người ta cho người bị ngộ độc dùng êtanol. Êtanol sẽ liên kết với các enzim
khử hiđrô và ngăn không cho mêtanol liên kết với các enzim này
Uống nhiều rượu rất có hại với sức khoẻ,người nghiện rượu có thể mắc bệnh suy sinh
dưỡng, giảm thị lực
CÔNG DỤNG
Rượu có công dụng trong việc sản xuất đồ uống (êtanol). Lưu ý là phần lớn các loại rượu
không thể sử dụng như đồ uống vì độc tính (toxicity) của nó hay làm nguồn nhiên liệu
(mêtanol) hoặc dung môi hữu cơ cũng như nguyên liệu cho các sản phẩm khác trong
công nghiệp (nước hoa, xà phòng v.v).
Metanol chủ yếu được dùng để sản xuất Andehit Fomic nguyên liệu cho công nghiệp chất
dẻo.
Etanol dùng để điều chế một số hợp chất hữu cơ như axit axetic, dietyl ete,etyl axetat
Do có khả năng hòa tan tốt một số hợp chất hữu cơ nên Etanol được dùng để pha vecni,
dược phẩm, nước hoa Trong đời sống hàng ngày Etanol được dùng để pha chế các loại
đồ uống với độ rượu khác nhau.
SẢN XUẤT
Rượu có thể được sản xuất bằng phương pháp hóa học từ các chất hữu cơ sẵn có trong tự
nhiên như dầu mỏ, hơi đốt hoặc than.
Trong công nghiệp sản xuất đồ uống người ta sử dụng phương pháp khác: lên men hoa
quả hoặc ngũ cốc để tạo ra đồ uống có chứa cồn (êtanol). Ngoài ra, trong phòng thí
nghiệm, nếu chỉ cần một lượng nhỏ, ta có nhiều cách để tạo như:
Các phương pháp chung cho rượu no đơn chức
* Hidrat hóa anken (cộng nước vào anken): Đun nóng anken với nước và chất xúc tác
axit H2SO4, HCl, HBr, HClO4 Phản ứng theo cơ chế electrophin theo quy tắc
Macconhicop.
CH2=CH2 + H2O → CH3-CH2OH (Xúc tác H+)
* Thủy phân dẫn xuất halogen: Đun nóng halogen trong dung dịch kiềm.

C2H5Br + NaOH → C2H5OH + NaBr
* Đi từ andehit và xeton: Cộng hydro khi có xúc tác kim loại như Ni,Pt cũng tạo thành
ancol bậc I.
CH3CHO + H2 → CH3-CH2OH (Có xúc tác)
Một số phương pháp riêng
* Lên men tạo etanol từ tinh bột hoặc xenlulozo
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
C6H12O6 → C2H5OH + CO2
* Tạo metanol: CO + 2H2 → CH3OH (300-400°C và 250-300 at)
hoặc dùng: 2 CH4 + O2 → 2 CH3OH (200°C, 100 at)
* Thủy phân dầu mỡ động vật tạo glixerin.
CÁCH ĐẶT TÊN
Hệ thống hóa tên gọi
Tên chung cho các loại rượu thường được lấy theo tên của ankyl và thêm từ rượu vào
trước cộng với hậu tố íc vào sau. Ví dụ rượu mêtylíc và rượu êtylíc. Đối với các loại rượu
phức tạp, tên gọi chung phụ thuộc vào vị trí của nhóm chức rượu trong mạch cácbon mà
gọi là rượu bậc nhất, bậc hai hay bậc ba.
Trong hệ thống tên gọi của IUPAC, thì thêm hậu tố ol vào tên của ankan. Ví dụ mêtan >
mêtanol. Trong trường hợp cần thiết thì vị trí của nhóm hiđrôxyl được thêm vào trước
hoặc sau tên gọi. Ví dụ 1-prôpanol hay prôpanol-1. Một cách đặt tên khác là thêm tiền tố
hiđrôxy vào tên của ankan: 1-hiđrôxyprôpan, 2-hiđrôxyprôpan.
Rượu bậc ba thì thêm tiền tố 3 trước tên của ankyl + íc.
Ví dụ: (CH3)3COH là rượu 3-butylíc, hay 2-mêtyl 2-prôpanol theo quy tắc của IUPAC,
chỉ ra rằng cả hai nhóm mêtyl và nhóm hiđrôxyl cùng gắn với nguyên tử ở giữa (thứ hai)
của chuỗi prôpan.
Rượu với hai nhóm chức hiđrôxyl được gọi chung là "glycol", ví dụ HO-CH2CH2-OH là
êtylen glycol. Tên gọi của nó theo IUPAC là 1,2-êtanđiol, "điol" chỉ rằng có hai nhóm
hiđrôxyl, và 1,2 chỉ vị trí liên kết của chúng. Các glycol tương tự (với cả hai nhóm
hiđrôxyl liên kết với một nguyên tử cácbon), như 1,1-êtanđiol, nói chung là không ổn
định. Đối với rượu có ba hoặc bốn nhóm chức rượu, sử dụng hậu tố "triol" and "tetraol".

CÁC LOẠI ĐỒ UỐNG CÓ CHỨA CỒN
Thường các loại đồ uống có chứa cồn được chia theo nồng độ cồn có bên trong:
Kefia (kefir): có nồng độ nhiều nhất là 3%
Bia: 1 – 12%, thường ở vào khoảng 5%
Rượu vang (vin): 7 – 14% thường vào khoảng 12%
Rượu mùi: khoảng 15 – 75%, thông thường dưới 30%
Rượu mạnh: thường vào khoảng 30 – 55%