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에탄올 증기압 표 | 배현약사의 약 꿀팁 – 알코올 스왑 종류별 …
에탄올 증기압 표 주제에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하세요. 화학물질검색 – – 화학물질종합정보시스템. 증기압. ·277.3 mmHg @ …
Source: you.dianhac.com.vn
Date Published: 3/29/2022
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클라우지우스-클라페이롱 식. 63.5℃에서 에탄올의 증기압
34.9℃에서 에탄올의 증기압은 100 mmHg이다. 63.5℃에서의 증기압을 구하시오. The vapor pressure of ethanol is 100 mmHg at …
Source: ywpop.tistory.com
Date Published: 9/4/2022
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에탄올 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
에탄올 ; 증기 압력, 5.95 kPa (at 20 °C) ; 산성도 (pKa), 15.9 (H2O), 29.8 (DMSO) ; 자화율 (χ). −33.60·10−6 cm3/mol ; 굴절률 (nD). 1.3611.
Source: ko.wikipedia.org
Date Published: 5/19/2021
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물과 알콜을 섞으면 몇 도에서 끓을까? – [상과 혼합물의 분리2]
대기압 상태에서 물은 0~100℃에서는 물로 존재하고 보다 높은 온도에서는 수증기로 존재합니다. 흔히 알코올이라고 부르는 에탄올은 순수한 상태로 대기압 …
Source: www.chemi-in.com
Date Published: 2/24/2021
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인화점 추정 – 안전보건공단
순물질의 증기압표(또는 식)에서 Psat에 해당하는 온도를 구하면. 이 온도가 혼합물의 예상 인화점이 된다. (2) 50 volume % 에탄올 수용액의 인화점을 구하면.
Source: kosha.or.kr
Date Published: 7/7/2022
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액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 이해 Pre-service …
이를 위해 사범대학에 재 학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등 에 대한 설문조사를 …
Source: kmbase.medric.or.kr
Date Published: 7/1/2022
View: 4928
여러 액체의 평형 증기압 – 나눔 과학 자료실
그 후 평형 증기앞에 도달할 때까지 증발한다.앞 절에서 사용한 방법으로 증기압을 측정해 볼 수 있다. 물과 에틸 알콜(에탄올)으로 실험한 결과는 아래 사진과 같다.
Source: www.sciencenanum.net
Date Published: 5/8/2021
View: 5961
계산기 : 포화증기표(온도) – A Steam Specialist Company (한국)
온라인 계산 선택 포화증기표(온도)。 53종류의 계산가능。 참고를 위한 계산식의 표시。
Source: www.tlv.com
Date Published: 5/4/2021
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- Author: 박인규 일반화학
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Vapor Pressure of Ethanol from Dortmund Data Bank
Dortmund Data Bank
Vapor Pressure of Ethanol
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Component
Formula Molar Mass CAS Registry Number Name C 2 H 6 O 46.069 64-17-5 Ethanol
Diagrams
Data Table
T [K] P [kPa] State Reference 273.15 1.5932 Vapor-Liquid 6 277.24 2.1065 Vapor-Liquid 1 277.24 2.112 Vapor-Liquid 1 278.12 2.233 Vapor-Liquid 1 278.12 2.2425 Vapor-Liquid 1 278.15 2.2395 Vapor-Liquid 4 281.45 2.760 Vapor-Liquid 2 281.55 2.800 Vapor-Liquid 2 282.15 2.920 Vapor-Liquid 2 282.45 2.9464 Vapor-Liquid 2 282.85 3.040 Vapor-Liquid 2 283.14 3.108 Vapor-Liquid 1 283.14 3.129 Vapor-Liquid 1 283.15 3.140 Vapor-Liquid 3 283.35 3.133 Vapor-Liquid 2 283.75 3.2264 Vapor-Liquid 2 284.15 3.2664 Vapor-Liquid 2 284.75 3.413 Vapor-Liquid 2 284.95 3.5064 Vapor-Liquid 2 285.25 3.5464 Vapor-Liquid 2 285.55 3.6264 Vapor-Liquid 2 286.05 3.693 Vapor-Liquid 2 286.35 3.813 Vapor-Liquid 2 286.75 3.880 Vapor-Liquid 2 287.05 3.986 Vapor-Liquid 2 287.25 4.013 Vapor-Liquid 2 287.95 4.200 Vapor-Liquid 2 288.11 4.276 Vapor-Liquid 1 288.11 4.302 Vapor-Liquid 1 288.35 4.306 Vapor-Liquid 2 289.05 4.493 Vapor-Liquid 2 289.05 4.520 Vapor-Liquid 2 289.45 4.586 Vapor-Liquid 2 289.65 4.666 Vapor-Liquid 2 289.85 4.786 Vapor-Liquid 2 290.25 4.840 Vapor-Liquid 2 290.35 4.853 Vapor-Liquid 2 290.65 4.960 Vapor-Liquid 2 291.05 5.080 Vapor-Liquid 2 291.45 5.186 Vapor-Liquid 2 291.75 5.333 Vapor-Liquid 2 291.85 5.320 Vapor-Liquid 2 292.25 5.466 Vapor-Liquid 2 292.45 5.546 Vapor-Liquid 2 292.65 5.613 Vapor-Liquid 2 293.05 5.760 Vapor-Liquid 2 293.15 5.786 Vapor-Liquid 2 293.15 5.865 Vapor-Liquid 4 293.20 5.860 Vapor-Liquid 3 293.20 5.864 Vapor-Liquid 1 293.20 5.882 Vapor-Liquid 1 293.35 5.893 Vapor-Liquid 2 293.65 5.960 Vapor-Liquid 2 293.75 6.026 Vapor-Liquid 2 294.25 6.173 Vapor-Liquid 2 294.25 6.199 Vapor-Liquid 2 294.65 6.319 Vapor-Liquid 2 294.75 6.359 Vapor-Liquid 2 294.95 6.426 Vapor-Liquid 2 295.25 6.533 Vapor-Liquid 2 295.45 6.599 Vapor-Liquid 2 295.45 6.653 Vapor-Liquid 2 295.55 6.533 Vapor-Liquid 2 295.65 6.733 Vapor-Liquid 2 295.85 6.773 Vapor-Liquid 2 295.95 6.866 Vapor-Liquid 2 296.05 6.879 Vapor-Liquid 2 296.25 6.946 Vapor-Liquid 2 296.35 7.026 Vapor-Liquid 2 296.55 7.066 Vapor-Liquid 2 296.65 7.146 Vapor-Liquid 2 298.12 7.883 Vapor-Liquid 1 298.12 7.889 Vapor-Liquid 1 298.15 7.869 Vapor-Liquid 6 303.16 10.454 Vapor-Liquid 1 303.16 10.460 Vapor-Liquid 1 303.20 10.479 Vapor-Liquid 3 307.65 13.372 Vapor-Liquid 2 308.14 13.736 Vapor-Liquid 6 308.15 13.672 Vapor-Liquid 3 308.15 13.703 Vapor-Liquid 5 308.15 13.760 Vapor-Liquid 4 308.18 13.777 Vapor-Liquid 1 308.18 13.785 Vapor-Liquid 1 313.15 17.877 Vapor-Liquid 5 313.17 17.909 Vapor-Liquid 1 313.17 17.916 Vapor-Liquid 1 314.85 19.985 Vapor-Liquid 2 315.55 20.225 Vapor-Liquid 2 318.14 23.058 Vapor-Liquid 6 318.15 23.033 Vapor-Liquid 5 318.18 23.093 Vapor-Liquid 1 318.18 23.119 Vapor-Liquid 1 319.17 24.247 Vapor-Liquid 1 319.17 24.257 Vapor-Liquid 1 321.05 26.798 Vapor-Liquid 2 323.15 29.456 Vapor-Liquid 6 323.15 29.488 Vapor-Liquid 5 323.15 29.491 Vapor-Liquid 4 325.55 33.411 Vapor-Liquid 2 328.14 37.302 Vapor-Liquid 6 328.15 37.312 Vapor-Liquid 5 329.55 39.757 Vapor-Liquid 2 329.65 40.010 Vapor-Liquid 2 333.15 46.839 Vapor-Liquid 5 335.85 53.356 Vapor-Liquid 2 338.15 58.358 Vapor-Liquid 4 338.15 58.400 Vapor-Liquid 6 338.15 58.443 Vapor-Liquid 5 340.85 66.874 Vapor-Liquid 2 341.15 67.154 Vapor-Liquid 2 343.15 72.273 Vapor-Liquid 5 345.15 80.180 Vapor-Liquid 2 348.15 88.858 Vapor-Liquid 5 348.55 93.432 Vapor-Liquid 2 349.05 93.846 Vapor-Liquid 2 350.75 99.698 Vapor-Liquid 2 350.85 100.045 Vapor-Liquid 2 351.15 101.325 Vapor-Liquid 2 351.25 101.325 Vapor-Liquid 2 351.70 102.220 Vapor-Liquid 6
List of References
Number Source 1 Mishchenko K.P.; Subbotina V.V.: Dampfdruck von Ethanol bei Temperaturen von 4 bis 46°C. Zh.Prikl.Khim. 40 (1967) 1156-1159 2 Kahlbaum G.W.A.; von Wirkner C.G.: 1.Hälfte (Vol. 2a). Monograph (1897) 1-222 3 Chun K.W.; Davison R.R.: Thermodynamic Properties of Binary Mixtures of Triethylamine with Methyl and Ethyl Alcohol. J.Chem.Eng.Data 17 (1972) 307-310 4 Scatchard G.; Satkiewicz F.G.: XII. The System Ethanol-Cyclohexane from 5 to 65°. J.Am.Chem.Soc. 86 (1964) 130-133 5 Scatchard G.; Raymond C.L.: II. Chloroform-Ethanol Mixtures at 35, 45 and 55 °. J.Am.Chem.Soc. 60 (1938) 1278-1287 6 Kretschmer C.B.; Wiebe R.: Liquid-Vapor Equilibrium of Ethanol-Toluene Solutions. J.Am.Chem.Soc. 71 (1949) 1793-1797
Pure Component Data Overview
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에탄올 증기압 표 | 배현약사의 약 꿀팁 – 알코올 스왑 종류별 전격 비교 99 개의 가장 정확한 답변
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증기압. ·277.3 mmHg @ 25 ℃ ·453.93 mmHg @ 37.8 ℃. 증기밀도. ·자료없음. 용해도(물) … 에탄올 에테르와 혼합됨, 아세톤에 아주 잘 용해됨, 클로로폼에 용해됨.
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Source: icis.me.go.kr
Date Published: 8/20/2021
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에탄올 ; 증기 압력, 5.95 kPa (at 20 °C) ; 산성도 (pKa), 15.9 (H2O), 29.8 (DMSO) ; 자화율 (χ). −33.60·10−6 cm3/mol ; 굴절률 (nD). 1.3611.
+ 자세한 내용은 여기를 클릭하십시오
Source: ko.wikipedia.org
Date Published: 12/22/2022
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순물질의 증기압표(또는 식)에서 Psat에 해당하는 온도를 구하면. 이 온도가 혼합물의 예상 인화점이 된다. (2) 50 volume % 에탄올 수용액의 인화점을 구하면.
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Source: kosha.or.kr
Date Published: 5/2/2022
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이를 위해 사범대학에 재 학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등 에 대한 설문조사를 …
+ 자세한 내용은 여기를 클릭하십시오
Source: kmbase.medric.or.kr
Date Published: 11/19/2021
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11 3장 증기압최종편집
11 3장 증기압최종편집
Vapor Pressure of Ethanol from Dortmund Data Bank
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에탄올 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
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이를 위해 사범대학에 재 학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등 에 대한 설문조사를 … … Most searched keywords: Whether you are looking for
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이를 위해 사범대학에 재 학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등 에 대한 설문조사를 … 의과학연구정보센터 Table of Contents:
액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 이해
Pre-service Chemistry Teachers’ Understanding of the Boiling Process of a Liquid Mixture
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여러 액체의 평형 증기압
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물과 알콜을 섞으면 몇 도에서 끓을까? – [상과 혼합물의 분리2]
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Most searched keywords: Whether you are looking for 물과 알콜을 섞으면 몇 도에서 끓을까? – [상과 혼합물의 분리2] 대기압 상태에서 물은 0~100℃에서는 물로 존재하고 보다 높은 온도에서는 수증기로 존재합니다. 흔히 알코올이라고 부르는 에탄올은 순수한 상태로 대기압 … 안녕하세요. 지난 시간에는 순수한 물질의 상(phase)과 평형에 대해서 알아보았어요. 순수한 물질을 알아보았으니 이번에는 혼합 물질에 대해서 알아봐야 할 차례입니다. 먼저 지난 시간에 다룬 내용을 한 문장으..
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물과 알콜을 섞으면 몇 도에서 끓을까? – [상과 혼합물의 분리2]
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에탄올 증기압 표
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에탄올 증기압 표
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화학물질검색 – 화학안전정보 – 화학물질종합정보시스템
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Vapor Pressure of Ethanol from Dortmund Data Bank
Dortmund Data Bank Vapor Pressure of Ethanol The experimental data shown in these pages are freely available and have been published already in the DDB Explorer Edition. The data represent a small sub list of all available data in the Dortmund Data Bank. For more data or any further information please search the DDB or contact DDBST. Component Formula Molar Mass CAS Registry Number Name C 2 H 6 O 46.069 64-17-5 Ethanol Diagrams Data Table T [K] P [kPa] State Reference 273.15 1.5932 Vapor-Liquid 6 277.24 2.1065 Vapor-Liquid 1 277.24 2.112 Vapor-Liquid 1 278.12 2.233 Vapor-Liquid 1 278.12 2.2425 Vapor-Liquid 1 278.15 2.2395 Vapor-Liquid 4 281.45 2.760 Vapor-Liquid 2 281.55 2.800 Vapor-Liquid 2 282.15 2.920 Vapor-Liquid 2 282.45 2.9464 Vapor-Liquid 2 282.85 3.040 Vapor-Liquid 2 283.14 3.108 Vapor-Liquid 1 283.14 3.129 Vapor-Liquid 1 283.15 3.140 Vapor-Liquid 3 283.35 3.133 Vapor-Liquid 2 283.75 3.2264 Vapor-Liquid 2 284.15 3.2664 Vapor-Liquid 2 284.75 3.413 Vapor-Liquid 2 284.95 3.5064 Vapor-Liquid 2 285.25 3.5464 Vapor-Liquid 2 285.55 3.6264 Vapor-Liquid 2 286.05 3.693 Vapor-Liquid 2 286.35 3.813 Vapor-Liquid 2 286.75 3.880 Vapor-Liquid 2 287.05 3.986 Vapor-Liquid 2 287.25 4.013 Vapor-Liquid 2 287.95 4.200 Vapor-Liquid 2 288.11 4.276 Vapor-Liquid 1 288.11 4.302 Vapor-Liquid 1 288.35 4.306 Vapor-Liquid 2 289.05 4.493 Vapor-Liquid 2 289.05 4.520 Vapor-Liquid 2 289.45 4.586 Vapor-Liquid 2 289.65 4.666 Vapor-Liquid 2 289.85 4.786 Vapor-Liquid 2 290.25 4.840 Vapor-Liquid 2 290.35 4.853 Vapor-Liquid 2 290.65 4.960 Vapor-Liquid 2 291.05 5.080 Vapor-Liquid 2 291.45 5.186 Vapor-Liquid 2 291.75 5.333 Vapor-Liquid 2 291.85 5.320 Vapor-Liquid 2 292.25 5.466 Vapor-Liquid 2 292.45 5.546 Vapor-Liquid 2 292.65 5.613 Vapor-Liquid 2 293.05 5.760 Vapor-Liquid 2 293.15 5.786 Vapor-Liquid 2 293.15 5.865 Vapor-Liquid 4 293.20 5.860 Vapor-Liquid 3 293.20 5.864 Vapor-Liquid 1 293.20 5.882 Vapor-Liquid 1 293.35 5.893 Vapor-Liquid 2 293.65 5.960 Vapor-Liquid 2 293.75 6.026 Vapor-Liquid 2 294.25 6.173 Vapor-Liquid 2 294.25 6.199 Vapor-Liquid 2 294.65 6.319 Vapor-Liquid 2 294.75 6.359 Vapor-Liquid 2 294.95 6.426 Vapor-Liquid 2 295.25 6.533 Vapor-Liquid 2 295.45 6.599 Vapor-Liquid 2 295.45 6.653 Vapor-Liquid 2 295.55 6.533 Vapor-Liquid 2 295.65 6.733 Vapor-Liquid 2 295.85 6.773 Vapor-Liquid 2 295.95 6.866 Vapor-Liquid 2 296.05 6.879 Vapor-Liquid 2 296.25 6.946 Vapor-Liquid 2 296.35 7.026 Vapor-Liquid 2 296.55 7.066 Vapor-Liquid 2 296.65 7.146 Vapor-Liquid 2 298.12 7.883 Vapor-Liquid 1 298.12 7.889 Vapor-Liquid 1 298.15 7.869 Vapor-Liquid 6 303.16 10.454 Vapor-Liquid 1 303.16 10.460 Vapor-Liquid 1 303.20 10.479 Vapor-Liquid 3 307.65 13.372 Vapor-Liquid 2 308.14 13.736 Vapor-Liquid 6 308.15 13.672 Vapor-Liquid 3 308.15 13.703 Vapor-Liquid 5 308.15 13.760 Vapor-Liquid 4 308.18 13.777 Vapor-Liquid 1 308.18 13.785 Vapor-Liquid 1 313.15 17.877 Vapor-Liquid 5 313.17 17.909 Vapor-Liquid 1 313.17 17.916 Vapor-Liquid 1 314.85 19.985 Vapor-Liquid 2 315.55 20.225 Vapor-Liquid 2 318.14 23.058 Vapor-Liquid 6 318.15 23.033 Vapor-Liquid 5 318.18 23.093 Vapor-Liquid 1 318.18 23.119 Vapor-Liquid 1 319.17 24.247 Vapor-Liquid 1 319.17 24.257 Vapor-Liquid 1 321.05 26.798 Vapor-Liquid 2 323.15 29.456 Vapor-Liquid 6 323.15 29.488 Vapor-Liquid 5 323.15 29.491 Vapor-Liquid 4 325.55 33.411 Vapor-Liquid 2 328.14 37.302 Vapor-Liquid 6 328.15 37.312 Vapor-Liquid 5 329.55 39.757 Vapor-Liquid 2 329.65 40.010 Vapor-Liquid 2 333.15 46.839 Vapor-Liquid 5 335.85 53.356 Vapor-Liquid 2 338.15 58.358 Vapor-Liquid 4 338.15 58.400 Vapor-Liquid 6 338.15 58.443 Vapor-Liquid 5 340.85 66.874 Vapor-Liquid 2 341.15 67.154 Vapor-Liquid 2 343.15 72.273 Vapor-Liquid 5 345.15 80.180 Vapor-Liquid 2 348.15 88.858 Vapor-Liquid 5 348.55 93.432 Vapor-Liquid 2 349.05 93.846 Vapor-Liquid 2 350.75 99.698 Vapor-Liquid 2 350.85 100.045 Vapor-Liquid 2 351.15 101.325 Vapor-Liquid 2 351.25 101.325 Vapor-Liquid 2 351.70 102.220 Vapor-Liquid 6 List of References Number Source 1 Mishchenko K.P.; Subbotina V.V.: Dampfdruck von Ethanol bei Temperaturen von 4 bis 46°C. Zh.Prikl.Khim. 40 (1967) 1156-1159 2 Kahlbaum G.W.A.; von Wirkner C.G.: 1.Hälfte (Vol. 2a). Monograph (1897) 1-222 3 Chun K.W.; Davison R.R.: Thermodynamic Properties of Binary Mixtures of Triethylamine with Methyl and Ethyl Alcohol. J.Chem.Eng.Data 17 (1972) 307-310 4 Scatchard G.; Satkiewicz F.G.: XII. The System Ethanol-Cyclohexane from 5 to 65°. J.Am.Chem.Soc. 86 (1964) 130-133 5 Scatchard G.; Raymond C.L.: II. Chloroform-Ethanol Mixtures at 35, 45 and 55 °. J.Am.Chem.Soc. 60 (1938) 1278-1287 6 Kretschmer C.B.; Wiebe R.: Liquid-Vapor Equilibrium of Ethanol-Toluene Solutions. J.Am.Chem.Soc. 71 (1949) 1793-1797 Pure Component Data Overview © DDBST GmbH
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에탄올(영어: ethanol)은 화학식이 C 2 H 6 O인 유기 화합물로 알코올의 한 종류이다. 에탄올은 또한 에틸 알코올(영어: ethyl alcohol), 그레인 알코올(영어: grain alcohol), 주정(酒精, 영어: spirit), 드링킹 알코올(영어: drinking alcohol), 단순하게 알코올(영어: alcohol)이라고 부르기도 한다. 에탄올의 화학식은CH 3−CH 2−OH 또는 C 2H 5OH (하이드록실기에 연결된 에틸기)로도 쓸 수 있으며, 종종 EtOH로 약칭되기도 한다. 에탄올은 약간 특유한 냄새가 나는 휘발성, 인화성, 무색 액체이다.[11][12] 에탄올은 향정신성 약물 및 기분전환용 약물이며 술(알코올 음료)에 들어 있는 활성 성분이다. 에탄올은 당을 효모로 발효시켜 자연적으로 생산하거나 에틸렌 수화와 같은 석유화학 공정을 통해 생산한다. 에탄올은 살균제 및 소독제와 같은 의료용으로도 사용된다. 에탄올은 화학 용매 및 유기 화합물의 합성에도 사용된다. 에탄올은 연료로도 사용된다. 어원 [ 편집 ] 에탄올이란 명칭은 2개의 탄소 원자를 가지고 있는 알킬기인 에틸기(접두사 “eth-“)와 이들 사이의 단일 결합(접요사 “-an-“)과 부착된 작용기인 하이드록실기(−OH) (접미사 “-ol”)로 구성된 화합물에 대해 국제 순수·응용 화학 연합(IUPAC)에서 정의한 계통명이다.[13] “에틸 알코올”의 “eth-” 접두사와 한정자 “ethyl”은 독일의 화학자 유스투스 폰 리비히가 1834년에 “C 2H 5−” 작용기에 할당한 “ethyl”이라는 이름에서 유래하였다. 리비히는 화합물 C 2H 5−O−C 2H 5 (일반적으로 영어로 “에터(ether)”라고 하며, 보다 구체적으로는 “다이에틸 에터(diethyl ether)”라고 함)의 독일어 이름인 “Aether”라는 단어로부터 용어를 만들었다.[14] 옥스포드 영어사전에 따르면 “Ethyl”은 고대 그리스어인 αἰθήρ (aithḗr, “upper air”)와 그리스어 ὕλη (hýlē, “substance”)의 축약형이다.[15] 에탄올이라는 용어는 1892년 4월에 스위스 제네바에서 개최된 화학명에 관한 국제 회의에서 채택된 결의에 대한 결과로 만들어졌다.[16] “알코올(alcohol)”이라는 용어는 이제 화학 명명법에서 보다 넓은 부류의 물질들을 의미하지만, 일반적인 의미로는 주로 에탄올을 의미한다. “알코올”은 고대부터 화장품으로 사용되어 온 안티몬 분말 광석을 의미하는 아랍어 “al-kuḥl”의 중세 외래어이며, 그 의미는 중세 라틴어에서 유지되어 왔다.[17] 에탄올에 대해서 “알코올”이란 단어를 사용(전체적으로 “포도주의 알코올”)한 것은 근대에 들어와서이며, 최초로 기록된 것은 1753년이며, 18세기 후반 이전에 “알코올”이란 용어는 일반적으로 모든 승화되는 물질들을 지칭했다.[18] 용도 [ 편집 ] 의료용 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 알코올 (의약품) 입니다. 살균제 및 소독제 [ 편집 ] 에탄올은 의료용 물티슈에 사용되며, 가장 일반적인 항균 및 항진균 효과를 지닌 소독제로 항균 손 소독제 젤에 사용된다.[19] 에탄올은 막의 인지질 이중층을 용해하고 단백질을 변성시켜 미생물을 죽이며, 대부분의 세균, 곰팡이, 바이러스에 효과적이다. 그러나 에탄올은 세균의 포자에 대해서는 효과가 없으며, 과산화 수소를 사용하면 이를 완화시킬 수 있다.[20] 에탄올은 최적의 항균 활성을 위해서 물 분자를 필요로 하기 때문에 70% 에탄올 용액이 순수 에탄올보다 더 효과적이다. 에탄올은 미생물 막을 완전히 투과할 수 없기 때문에 무수 에탄올은 미생물을 파괴시킬 수는 없고 비활성화시킬 수는 있다.[21][22] 에탄올은 또한 세포막을 경계로 삼투압의 균형을 파괴하여 세포의 탈수를 유발시키고 물이 세포에서 빠져나가 세포를 죽게 만들기 때문에 살균제 및 소독제로 사용할 수 있다.[23] 해독제 [ 편집 ] 에탄올은 에틸렌 글리콜 중독[24] 및 메탄올 중독[25]에 대한 해독제로 투여될 수 있다. 약용 용매 [ 편집 ] 고농도의 에탄올은 종종 많은 불용성 약물 및 관련 화합물을 용해시키는 데 사용된다. 예를 들어 진통제, 기침약, 감기약 및 구강 세정제의 액체 제제는 에탄올을 최대 25%까지 함유할 수 있으며,[26] 알코올 유발 호흡기 반응과 같은 에탄올에 대해 부작용이 있는 사람은 이를 피해야 한다.[27] 에탄올은 주로 아세트아미노펜, 철분 보충제, 라니티딘, 푸로세미드, 만니톨, 페노바르비탈, 트리메토프림/설파메톡사졸 및 처방전 없이 구입할 수 있는 기침약을 포함한 700가지 이상의 약액 제제에 항균 보존제로 첨가되어 있다.[28] 약리학 [ 편집 ] 포유류에서 에탄올은 주로 알코올 탈수소효소(ADH)에 의해 간과 위에서 대사된다.[29] 알코올 탈수소효소는 에탄올이 아세트알데하이드(에탄알)로 산화되는 것을 촉매한다.[30] CH 3 CH 2 OH + NAD+ → CH 3 CHO + NADH + H+ 에탄올의 이러한 대사는 에탄올이 상당한 농도로 존재하는 경우 사람에서 사이토크롬 P450 효소 CYP2E1에 의해 추가적인 도움을 받으며, 미량인 경우에는 카탈레이스에 의해 대사된다.[31] 생성되는 대사 중간생성물인 아세트알데하이드는 발암 물질로 알려져 있으며 에탄올 그 자체보다 사람에게 훨씬 더 큰 독성을 나타낸다. 일반적으로 알코올 중독과 관련된 많은 증상과 에탄올의 장기간 섭취와 관련된 건강상의 위험은 아세트알데하이드의 사람에 대한 독성에 기인하는 것일 수 있다.[32] 아세트알데하이드의 아세트산으로의 후속적인 산화는 알데하이드 탈수소효소(ALDH)에 의해 수행된다. 이 효소의 비활성화 또는 기능 장애 형태를 암호화하고 있는 ALDH2 유전자의 돌연변이는 동아시아 인구의 약 50%에 영향을 미치며, 피부가 일시적으로 붉어질 수 있는 특징적인 알코올 홍조 반응과 관련되고 종종 불쾌한 아세트알데하이드 독성 증상을 유발할 수 있다.[33] 이 돌연변이는 일반적으로 동아시아인의 약 80%에서 알코올 탈수소효소 ADH1B의 또 다른 돌연변이를 동반하며, 이는 에탄올을 아세트알데하이드로 전환하는 촉매 효율을 향상시킨다.[33] 기분전환용 [ 편집 ] 에탄올은 중추신경계 억제제로서 가장 일반적으로 소비되는 향정신성 약물 중 하나이다.[34] 에탄올의 향정신성 특성 및 발암성에도 불구하고 에탄올은 쉽게 구할 수 있으며, 대부분의 국가에서 합법적으로 판매된다. 그러나 주류의 판매, 수출 및 수입, 과세, 제조, 소비 및 소지를 규제하는 법률이 있다. 가장 흔한 규제는 미성년자에게 판매를 금지하는 것이다. 연료 [ 편집 ] 엔진 연료 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 에탄올 연료 입니다. 에탄올과 비교한 일부 연료의 에너지 함량 (저위 발열량) 연료 종류 MJ/L MJ/kg 옥탄가 마른 나무 (20% 수분) ~19.5 메탄올 17.9 19.9 108.7[35] 에탄올 21.2[36] 26.8[36] 108.6[35] E85 (에탄올 85% + 휘발유 15%) 25.2 33.2 105 액화천연가스 (LNG) 25.3 ~55 자동차 연료용 가스 (LPG) (프로페인 60% + 뷰테인 40%) 26.8 50 항공 휘발유 (항공유가 아닌 고옥탄가 휘발유) 33.5 46.8 100/130 (lean/rich) 가소홀 (휘발유 90% + 에탄올 10%) 33.7 47.1 93/94 보통 휘발유 34.8 44.4[37] min. 91 고급 휘발유 max. 104 경유 38.6 45.4 25 목탄 50 23 에탄올의 가장 큰 단일 용도는 엔진 연료 및 연료 첨가제로 사용하는 것이다. 특히 브라질은 에탄올을 엔진 연료로 사용하는 것에 크게 의존하고 있는데, 이는 부분적으로 세계 최고의 에탄올 생산국으로서의 선도적인 역할 때문이다.[38][39] 브라질에서 판매되는 휘발유에는 최소 25%의 무수 에탄올이 포함되어 있다. 수화 에탄올(약 95% 에탄올, 물 5%)은 브라질에서 판매되는 신형 휘발유 연료 자동차의 90% 이상에서 연료로 사용할 수 있다. 브라질산 에탄올은 사탕수수를 원료로 생산되며, 이는 다른 에너지 작물에 비해 상대적으로 높은 생산성(에탄올을 생산하는 데 사용되는 화석 연료보다 830% 더 많은 연료)을 가지고 있다.[40] 미국 및 기타 여러 나라에서는 주로 E10 (10% 에탄올, 때로는 가소홀이라고도 함)과 E85 (85% 에탄올) 에탄올/가솔린 혼합물을 사용한다. 오스트레일리아 법률은 사탕수수 폐기물을 원료로 만든 순수 에탄올의 사용을 자동차에서 10%로 제한한다. 오래된 자동차(및 더 느린 연소 연료를 사용하도록 설계된 빈티지 자동차)는 엔진 벨브를 업그레이드하거나 교체해야 한다.[41] 산업 이익 단체에 따르면 연료로서 에탄올은 일산화 탄소, 미립자 물질, 질소 산화물 및 기타 오존 형성 오염 물질의 유해한 배기관 배출을 줄인다.[42] 아르곤 국립 연구소는 다양한 엔진 및 연료 조합의 온실 가스 배출량을 분석한 결과, 순수 가솔린에 비해 바이오디젤/페트로디젤 혼합(B20)이 8%, 기존의 E85 에탄올 혼합이 17%, 셀룰로스 에탄올이 64% 감소한 것으로 나타났다.[43] 에탄올은 가솔린보다 연구 옥탄가(RON)가 훨씬 더 높기 때문에 사전 점화가 덜 발생하여 더 나은 점화 진행을 가능하게 하며, 이는 낮은 탄소 배출과 더불어 토크 및 효율성이 더 높다는 것을 의미한다.[44] 내연 기관에서 에탄올의 연소는 가솔린에 의해 생성되는 불완전 연소 생성물의 대부분과 훨씬 더 많은 양의 폼알데하이드 및 아세트알데하이드와 같은 화합물을 생성한다.[45] 이것은 훨씬 더 큰 광화학적 반응성과 지상에서 더 높은 수준의 오존을 야기한다.[46] 이러한 데이터는 연료 배출량에 대한 청정 연료 보고서 비교에 통합되었으며,[47] 에탄올 배출은 가솔린 배출량보다 2.14 배 많은 오존을 생성한다는 것을 보여준다.[48] 이것이 청정 연료 보고서의 맞춤형 지역 오염 지수(LPI)에 추가되면 에탄올의 지역 오염(스모그에 기여하는 오염) 수치는 1.7로 휘발유가 1.0이며, 숫자가 높을수록 더 큰 오염을 의미한다.[49] 캘리포니아 대기 자원 위원회는 2008년에 폼알데하이드에 대한 통제 표준을 기존의 NOx 및 반응성 유기 가스(ROG)와 마찬가지로 배기가스 통제 그룹으로 인정함으로써 이 문제를 공식화했다.[50] 2006년 전세계 에탄올 생산량은 51 기가리터 (1.3×1010 US gal)였으며, 전세계 공급량의 69%를 브라질과 미국에서 생산했다.[51] 브라질 자동차의 20% 이상이 100% 에탄올을 연료로 사용할 수 있으며, 여기에는 에탄올 전용 엔진과 가변 연료 엔진이 포함된다.[52] 브라질에서 가변 연료 엔진은 모든 에탄올, 모든 휘발유 또는 이 둘의 혼합물로 작동할 수 있다. 미국에서 가변 연료 차량은 더 높은 에탄올 혼합물이 아직 허용되지 않거나 효율적이지 않기 때문에 0%에서 85% 에탄올 (15% 휘발유)로 달릴 수 있다. 브라질은 국내에서 재배한 사탕수수로 에탄올을 생산하는 대규모 국가 기반 시설을 갖추고 있으며, 에탄올 연료 자동차를 지원한다. 사탕수수는 옥수수보다 수크로스의 농도가 높을 뿐만 아니라(약 30%) 추출하기도 훨씬 쉽다. 이 과정에서 생성된 버개스는 버려지지 않고 발전소에서 전기를 생산하는 데 사용된다. 미국에서 에탄올 연료 산업은 주로 옥수수를 기반으로 한다. 재생 연료 협회에 따르면 2007년 10월 30일을 기준으로 미국의 131개의 곡물 에탄올 바이오 정제소는 연간 70억 미국 갤런 (26,000,000 m3)의 에탄올을 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 미국에서 진행 중인 추가적인 72건의 건설 프로젝트는 향후 18개월 뒤에 64억 미국 갤런 (24,000,000 m3)의 에탄올을 새롭게 생산할 수 있는 능력을 갖출 수 있도록 할 것이다. 시간이 지나면 연간 약 1,500억 미국 갤런 (570,000,000 m3)의 휘발유 시장 중 일부가 연료 에탄올로 대체되기 시작할 것으로 보인다.[53] 단수수는 에탄올의 또 다른 잠재적 공급원이며, 건조한 환경에서 재배하기에 적합하다. 반건조 열대지방 국제작물연구소(International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, ICRISAT)는 아시아와 아프리카의 건조 지역에서 연료, 식품 및 동물 사료의 공급원으로 단수수를 재배할 수 있는지에 대해 조사하고 있다.[54] 단수수의 수분 요구량은 사탕수수의 1/3 밖에 되지 않는다. 또한 단수수는 옥수수보다 물이 약 22% 적게 필요하다. 세계 최초의 단수수 에탄올 증류소는 인도의 안드라 프라데시에서 2007년에 상업적 생산을 시작했다.[55] 에탄올은 물과의 높은 혼화성으로 인해 액체 탄화수소와 같은 현대식 파이프라인을 통한 운송에는 적합하지 않다.[56] 정비사들은 소형 엔진(특히 기화기)에 대한 손상 사례가 증가하는 것을 확인했으며, 이러한 손상은 연료의 에탄올에 의한 수분 보유의 증가로 인한 것이다.[57] 로켓 연료 [ 편집 ] 에탄올은 액체 산소와 같은 산화제와 함께 초기 이중 추진 로켓(액체 추진) 발사체의 연료로 일반적으로 사용되었다. 제2차 세계 대전 시기의 선전명인 V-2 로켓으로 더 잘 알려져 있는 독일의 A-4 탄도 로켓은[58] 우주 시대를 열었다는 평가를 받았으며 B-스토프(B-Stoff)의 주성분으로 에탄올을 사용했다. 이러한 명명법에 따라 에탄올을 25%의 물과 혼합하여 열소실의 온도를 낮춘다.[59][60] V-2 로켓의 설계팀은 최초의 미국 인공 위성을 발사한 에탄올 연료 레드스톤 로켓을 포함하여 제2차 세계 대전 이후 미국의 로켓 개발을 도왔다.[61] 에탄올은 현재 경량 로켓 구동 경주용 항공기에 사용되지만[62] 에너지 밀도가 더 높은 로켓 연료가 개발됨에 따라 에탄올은 일반적으로 사용되지 않게 되었다.[60] 연료 전지 [ 편집 ] 상업용 연료 전지는 개질된 천연 가스, 수소 또는 메탄올로 작동한다. 에탄올은 광범위한 가용성, 저렴한 비용, 고순도 및 낮은 독성으로 인해 매력적인 대안이다. 직접 에탄올 연료전지, 자동 열 개질 시스템 및 열 통합 시스템을 포함하여 시험에 들어간 광범위한 연료 전지 개념이 있다. 에탄올 연료전지의 상용화 초기에는 많은 단체들이 있었지만, 대부분의 작업은 연구 수준에서 수행되었다.[63] 가정용 난방 및 요리 [ 편집 ] 에탄올 벽난로는 가정용 난방이나 장식용으로 사용할 수 있다. 에탄올은 요리용 스토브 연료로도 사용할 수 있다.[64][65] 공급 원료 [ 편집 ] 에탄올은 중요한 산업 재료이다. 에탄올은 할로젠화 에틸, 에틸 에스터, 다이에틸 에터, 아세트산 및 에틸아민과 같은 다른 유기 화합물들의 전구체로 널리 사용된다. 용매 [ 편집 ] 에탄올은 그 분자 구조로 인해 극성, 친수성 및 비극성, 소수성 화합물을 모두 용해시킬 수 있기 때문에 보편적인 용매로 간주된다. 에탄올은 또한 끓는점이 낮기 때문에 다른 화합물을 용해하는 데 사용된 용액으로부터 쉽게 제거할 수 있기 때문에 식물성 오일의 추출제로 널리 사용된다. 대마초 오일의 추출 방법은 보통 에탄올을 추출 용매로 사용하고,[66] 윈터리제이션으로 알려진 과정에서 용액으로부터 오일, 왁스 및 엽록소를 제거하기 위한 후처리 용매로도 에탄올을 사용한다. 에탄올은 페인트, 팅크제, 마커 및 구강 세정제, 향수, 탈취제와 같은 개인 위생 용품에서 발견된다. 그러나 다당류는 에탄올의 존재 하에서 수용액에서 침전되며, 이러한 이유로 에탄올 침전은 DNA 및 RNA의 정제에 사용된다. 저온 액체 [ 편집 ] 에탄올은 −114.14 °C (−173.20 °F)의 낮은 어는점과 낮은 독성 때문에 때때로 실험실(드라이아이스 또는 기타 냉각제를 사용)에서 용기를 물의 어는점 미만의 온도로 유지하기 위한 냉각 수조로 사용한다. 같은 이유로 알코올 온도계의 활성 유체로도 사용된다. 화학 [ 편집 ] 화학식 [ 편집 ] 에탄올은 2탄소 알코올이다. 에탄올의 분자식은 CH 3 CH 2 OH이다. 다른 표기법은 CH 3 −CH 2 −OH이며, 이는 메틸기(CH 3 −)의 탄소가 메틸렌기(−CH 2 –)의 탄소에 부착되어 있고, 이에 더해 하이드록실기(−OH)의 산소가 부착되어 있음을 나타낸다. 에탄올은 다이메틸 에터의 구조 이성질체이다. 에탄올은 때때로 에틸기(C 2 H 5 −)를 나타내는 일반적인 유기화학 표기법인 “Et”를 사용하여 “EtOH”로 축약 표기한다. 물리적 특성 [ 편집 ] 스펙트럼으로 나타낸 에탄올 연소 에탄올은 약간의 냄새가 나는 휘발성, 무색 액체이다. 에탄올은 보통의 빛에서 항상 보이지 않는 무연의 푸른 불꽃으로 연소된다. 에탄올의 물리적 특성은 주로 하이드록실기의 존재와 짧은 탄소 사슬로부터 비롯된다. 에탄올의 하이드록실기는 수소 결합에 참여할 수 있기 때문에 에탄올은 프로페인과 같은 비슷한 분자량을 갖는 덜 극성인 유기 화합물보다 점성이 더 있고 휘발성이 덜하다. 에탄올은 굴절률이 1.36242 (λ=589.3 nm 및 18.35 ℃ 또는 65.03 ℉에서)인 물보다 약간 더 굴절률이 높다.[67] 에탄올의 삼중점은 4.3 × 10−4 Pa의 압력에서 150 K이다.[68] 용매 특성 [ 편집 ] 에탄올은 물 및 아세트산, 아세톤, 벤젠, 사염화 탄소, 클로로포름, 다이에틸 에터, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 나이트로메테인, 피리딘, 톨루엔을 포함한 많은 유기 용매와 혼합될 수 있는 다목적 용매이다. 용매로서의 주요 용도는 아이오딘 팅크제, 감기 시럽 등을 만드는 데 있다.[67][69] 에탄올은 또한 펜테인 및 헥세인과 같은 경질 지방족 탄화수소 및 1,1,1-트라이클로로에테인 및 테트라클로로에틸렌과 같은 지방족 염화물과 혼합된다.[69] 에탄올과 물의 혼화성은 탄소수가 증가함에 따라 물과의 혼화성이 급격히 감소하는 긴 사슬 알코올(5개 이상의 탄소 원자들로 구성)의 비혼화성과 대조된다.[70] 에탄올과 알케인의 혼화성은 알케인에서 운데케인까지로 제한된다. 도데케인과 고급 알케인과의 혼합물은 특정 온도(도데케인의 경우 약 13 °C)[71] 미만에서 혼화성 갭을 나타낸다. 혼화성 갭은 알케인의 탄소 수가 증가할수록 더 넓어지는 경향이 있으며 완전한 혼화성을 위한 온도가 증가하게 된다. 에탄올과 물의 혼합물은 주어진 분획에서 개별 성분들의 합보다 부피가 적다. 같은 부피의 에탄올과 물을 혼합하면 1.92 부피의 혼합물이 생성된다.[67][72] 에탄올과 물의 혼합은 발열성이며 298 K에서 최대 777 J/mol[73]의 열이 방출된다. 에탄올과 물의 혼합물은 약 89 몰 %의 에탄올과 11 몰 %의 물에서 공비혼합물을 형성하거나[74] 351K (78 °C)에서 끓는 상압에서 질량 기준 95.6%의 에탄올(또는 부피 기준 97%의 에탄올)의 혼합물을 형성한다. 이러한 공비 구성은 온도 및 압력에 크게 의존하며 303 K 미만의 온도에서 사라진다.[75] −186 °C에서 고체 에탄올의 수소 결합 수소 결합은 순수한 에탄올이 공기 중의 물을 쉽게 흡수할 수 있을 정도의 흡습성을 갖게 한다. 하이드록실기의 극성으로 인해 에탄올은 많은 이온성 화합물, 특히 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 염화 마그네슘, 염화 칼슘, 염화 암모늄, 브로민화 암모늄, 브로민화 나트륨을 용해시킬 수 있다.[69] 염화 나트륨과 염화 칼륨은 에탄올에 약간 용해된다.[69] 에탄올 분자는 또한 비극성 말단을 가지고 있기 때문에 대부분의 에센셜 오일[76]과 수많은 향료, 착색제 및 의약 물질을 포함한 비극성 물질들도 용해한다. 물에 몇 %의 에탄올을 첨가해도 물의 표면 장력이 급격히 감소한다. 이러한 특성은 “와인의 눈물” 현상을 부분적으로 설명해 준다. 유리잔에 들어 있는 와인을 휘저으면 유리벽에 있는 와인의 얇은 막에서 에탄올이 빠르게 증발한다. 와인의 에탄올 함량이 감소함에 따라 표면 장력이 증가하고 얇은 필름이 매끄러운 시트가 아니라 유리벽을 따라 구슬 모양으로 흘러내린다. 가연성 [ 편집 ] 에탄올과 물의 혼합 용액은 인화점이라고 불리는 온도 이상으로 가열되고 점화되면 불이 붙는다.[77] 질량 기준 20% 알코올(부피 기준 약 25%)의 경우 약 25 °C (77 °F)에서 일어난다. 순수한 에탄올의 인화점은 13 °C (55 °F)이지만[78] 압력과 습도와 같은 대기 조성의 영향을 아주 약간 받을 수 있다. 에탄올 혼합물은 평균 실온 이하에서 발화할 수 있다. 에탄올은 농도가 질량 기준 2.35%(부피 기준 약 3.0%)를 초과하는 농도에서 인화성 액체(3등급 위험 물질)로 간주된다.[79][80][81] 에탄올과 물의 혼합물의 인화점[82][80][83] 에탄올의 질량백분율 (%) 온도 °C °F 1 84.5 184.1[80] 2 64 147[80] 2.35 60 140[80][79] 3 51.5 124.7[80] 5 43 109[82] 6 39.5 103.1[80] 10 31 88[82] 20 25 77[80] 30 24 75[82] 40 21.9 71.4[82] 50 20 68[82][80] 60 17.9 64.2[82] 70 16 61[82] 80 15.8 60.4[80] 90 14 57[82] 100 12.5 54.5[82][80][78] 타는 알코올을 사용해서 만든 요리를 플랑베라고 한다. 자연 생성 [ 편집 ] 에탄올은 효모의 대사 과정의 부산물이다. 따라서 에탄올은 모든 효모의 서식지에 존재한다. 에탄올은 일반적으로 지나치게 익은 과일에서 찾을 수 있다.[84] 공생하는 효모에 의해 생성된 에탄올은 베르탐 야자 꽃에서 발견할 수 있다. 붓꼬리나무두더지와 같은 일부 동물은 에탄올을 찾는 행동을 나타내지만, 대부분 동물들은 에탄올을 함유하고 있는 음식물에 관심을 나타내지 않거나 회피한다.[85] 에탄올은 또한 혐기성 미생물로 인해 많은 식물에서 발아하는 동안 자연적으로 생성된다.[86] 에탄올은 우주 공간에서 발견되며 성간운의 먼지 입자에 얼음 코팅을 형성한다.[87] 건강한 지원자의 날숨에서 내인성 에탄올과 아세트알데하이드가 극소량(평균 196 ppb) 검출되었다.[88] 장발효증후군으로도 알려져 있는 자동양조증후군은 소화계에서 내인성 발효를 통해 취할 정도의 에탄올을 생성하는 보기 드문 의학적 증상이다.[89] 생산 [ 편집 ] 가정용 병에 담겨 있는 94% 변성 에탄올 에탄올은 에탄올의 수화를 통해 석유화학적으로도 생산되며, 효모가 당을 발효시키는 생물학적 과정을 통해서도 생산된다.[90] 어느 공정이 더 경제적인지는 석유 및 곡물 공급 원료의 일반적인 가격에 따라 달라진다. 1970년대에 미국에서 대부분의 산업용 에탄올은 석유화학 제품으로 만들어졌지만 1980년대에 미국은 옥수수 기반의 에탄올에 보조금을 지급했으며 오늘날에는 대부분 옥수수 기반의 에탄올로 생산된다.[91] 인도에서는 사탕수수로 에탄올을 만든다.[92] 에틸렌 수화 [ 편집 ] 산업용 공급 원료 또는 용매(때때로 합성 에탄올이라고도 함)로 사용하기 위한 에탄올은 주로 에틸렌의 산 촉매 수화에 의해 석유화학 공급 원료로부터 만들어진다. C 2 H 4 + H 2 O → CH 3 CH 2 OH 가장 일반적인 촉매는 인산이며,[93][94] 실리카 겔이나 규조토와 같은 다공성 지지체에 흡착된다. 이 촉매는 1947년에 쉘 오일 컴퍼니에서의 대규모 에탄올 생산에 처음으로 사용되었다.[95] 반응은 에틸렌 대 증기의 비율이 5:3으로 유지되는 300 °C (572 °F)에서 고압 증기의 존재 하에 수행된다.[96][97] 이 공정은 유니온 카바이드 및 미국의 다른 기업들에서 산업적 규모로 사용되었지만, 현재는 리온델바셀에서만 상업적으로 사용한다. 1930녕에 유니온 카바이드에 의해 산업적 규모로 처음 시행되었으며,[98] 지금은 거의 사용하지 않는 오래된 공정으로, 에틸렌을 진한 황산과 반응시켜 간접적으로 수화되게 하여 황산 에틸을 생성하고, 이를 가수분해하여 에탄올을 생성하고 황산을 재생하는 다음과 같은 공정이 있다.[99] CO 2 로부터 생성 [ 편집 ] 에탄올은 생물학적 및 전기화학적 반응을 통해 실험실에서 이산화 탄소로부터 생산되었다.[100][101] CO 2 + H 2 O → CH 3 CH 2 O H + 부산물 발효 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 에탄올 발효 입니다. 알코올 음료 및 연료의 에탄올은 발효에 의해 생성된다. 특정 종의 효모(예: 사카로미케스 케레비시아이(Saccharomyces cerevisiae))는 당을 대사하여 에탄올과 이산화 탄소를 생성한다. 화학 반응식은 다음과 같다. C 6 H 12 O 6 → 2 CH 3 CH 2 O H + 2 CO 2 C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4 CH 3 CH 2 O H + 4 CO 2 발효는 에탄올을 생산하기 위해 유리한 열 조건에서 효모를 배양하는 과정이다. 이 과정은 약 35–40 °C (95–104 °F)에서 수행된다. 에탄올은 효모에 대해 독성을 지니고 있기 때문에 양조를 통해 얻을 수 있는 에탄올의 농도는 제한된다. 따라서 높은 농도의 에탄올을 얻기 위해서 강화 또는 증류를 한다. 에탄올에 대한 내성이 가장 큰 호모 균주는 부피 기준으로 약 18%의 에탄올까지 생존할 수 있다. 곡물과 같은 녹말로부터 에탄올을 생산하려면 먼저 녹말을 당으로 전환해야 한다. 맥주 양조에서는 전통적으로 아밀레이스를 생성하는 맥아 또는 발아하는 곡물을 이용함으로써 녹말을 당으로 전환하였다. 맥아를 으깨면 아밀레이스가 남아있는 녹말을 당으로 전환시킨다. 셀룰로스 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 셀룰로스 에탄올 입니다. 에탄올 발효용 당은 셀룰로스로부터도 얻을 수 있다. 이 기술을 적용하면 옥수수속대, 짚, 톱밥과 같은 셀룰로스를 함유한 농업 부산물을 재생 가능한 에너지 자원으로 전환할 수 있다. 사탕수수 버개스와 같은 농업 잔류물 및 스위치그래스와 같은 에너지 작물도 발효 가능한 당 공급원이 될 수 있다.[102] 테스팅 [ 편집 ] −1 근체에 중심이 있는 −OH 밴드와 2950 cm−1 근처에 C−H 밴드가 있음. 액체 에탄올의 적외선 반사 스펙트럼으로 3300 cm근체에 중심이 있는 −OH 밴드와 2950 cm근처에 C−H 밴드가 있음. 양조장과 바이오연료 공장은 에탄올 농도를 측정하기 위해 두 가지 방법을 사용한다. 적외선 에탄올 센서는 2900 cm−1에서 C−H 밴드를 사용하여 용해된 에탄올의 진동 주파수를 측정한다. 이 방법은 에탄올 함량을 계산하기 위해 C−H 밴드와 기준 밴드를 비교하는 비교적 저렴한 고체상 센서를 사용한다. 계산은 비어-람베르트 법칙을 사용한다. 또는 비중계를 사용해서 출발 물질의 밀도와 생성물의 밀도를 측정하여 발효 중 비중의 변화로 알코올의 함량을 표시한다. 이와 같은 저렴하고 간접적인 방법은 맥주 양조 산업에서 오랜 역사를 가지고 있다. 정제 [ 편집 ] 증류 [ 편집 ] 에틸렌 수화 또는 양조는 에탄올과 물의 혼합물을 생성한다. 대부분의 산업용 및 연료용의 경우 에탄올을 정제해야 한다. 대기압에서 분별 증류하면 에탄올을 중량 기준 95.6%(89.5 몰%)까지 농축할 수 있다. 이 혼합물은 끓는점이 78.1 °C (172.6 °F)인 공비혼합물이며, 증류로 더 이상 정제할 수 없다. 벤젠, 사이클로헥세인 또는 헵테인과 같은 연행제의 첨가는 에탄올, 물, 연행제를 포함하는 새로운 삼원 공비혼합물을 형성한다. 이러한 낮은 끓는점의 삼원 공비혼합물은 우선적으로 제거되어 물을 포함하지 않는 에탄올이 된다.[94] 분자체 및 건조제 [ 편집 ] 증류와는 별도로 에탄올은 분자체(molecular sieve, 分子箭), 셀룰로스, 옥수수 가루와 같은 건조제를 첨가하여 건조시킬 수 있다. 건조제는 건조하여 재사용할 수 있다.[94] 분자체를 사용하여 95.6% 에탄올 용액에서 물을 선택적으로 흡수할 수 있다.[103] 제올라이트의 일종인 공극의 크기가 3 Å인 분자체는 에탄올 분자를 배제하면서 물 분자는 효과적으로 격리시킨다. 젖은 체를 가열하면 수분이 빠져나와 건조제 기능이 재생된다.[104] 막과 역삼투 [ 편집 ] 막을 이용하여 에탄올과 물을 분리할 수도 있다. 분리가 증기-액체 평형을 기반으로 하지 않기 때문에 막 기반 분리는 물과 에탄올의 공비혼합물의 제한을 받지 않는다. 막은 소위 하이브리드 막 증류 공정에서 자주 사용된다. 이 공정은 첫 번째 분리 단계로 사전 농축 증류 컬럼을 사용한다. 그런 다음 증기 투과 또는 투과 증발 모드로 작동되는 막을 사용하여 추가 분리를 수행한다. 증기 투과는 증기막 피드를 사용하고 투과 증발은 액체막 피드를 사용한다. 기타 기술 [ 편집 ] 다음을 포함한 다양한 기타 기술들이 논의되었다.[94] 불용성을 이용하기 위해 탄산 칼륨을 사용하여 염을 형성하면 에탄올과 물로 상이 분리된다. 이것은 증류에 의해 제거될 수 있는 에탄올에 매우 작은 탄산 칼륨 불순물을 제공한다. 이 방법은 에탄올이 물과 공비혼합물을 형성하기 때문에 증류에 의한 에탄올의 정제에 매우 유용하다. 탄소 나노스파이크 필름 상의 구리 나노입자를 촉매로 사용하여 주변 조건에서 이산화 탄소를 에탄올로 직접적인 전기화학적 환원 [105] 초임계 이산화 탄소에 의한 곡물 매쉬로부터 에탄올의 추출 투과증발 분별 동결은 전통적인 방법으로 만든 애플잭과 같은 발효 알코올 용액을 농축하는 데에도 사용된다. 압력 순환 흡착공정[106] 에탄올의 등급 [ 편집 ] 변성 알코올 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 변성 알코올 입니다. 순수한 에탄올과 알코올 음료는 향정신성 약물로 무거운 세금이 부과되지만 에탄올은 섭취 외에도 다양한 용도로 사용된다. 이러한 용도에 대한 세금 부담을 완화시키기 위해 대부분의 사법권역에서는 에탄올을 마시기에 부적합하게 만들기 위해 에탄올에 물질을 첨가한 경우에는 세금을 면제한다. 이러한 물질에는 벤조산 데나토늄과 같은 고미제와 메탄올, 나프타, 피리딘과 같은 독소가 포함된다. 이러한 종류의 제품을 변성 알코올이라고 한다.[107][108] 무수 알코올 [ 편집 ] 무수 알코올은 수분 함량이 낮은 에탄올을 지칭한다. 최대 수분 함량이 1%에서 몇 ppm 수준까지 다양한 등급이 있다. 공비 증류를 사용하여 물을 제거하는 경우 미량의 물질 분리제(예: 벤젠)이 포함될 수도 있다.[109] 무수 알코올은 사람이 섭취해서는 안된다. 무수 알코올은 물이 다른 화학 물질과 반응하는 실험실 및 산업 응용 분야의 용매 및 연료 알코올로 사용된다. 분광 에탄올은 자외선 및 가시광선의 흡광도가 낮은 무수 에탄올로 자외선 가시광선 분광법에서 용매로 사용하기에 적합하다.[110] 순수 에탄올은 미국에서 200 프루프, 영국에서 175도 프루프에 해당한다.[111] 정류 알코올 [ 편집 ] 96% 에탄올에 4%의 수분을 함유한 공비조성물인 정류 알코올(rectified spirit, 정류정, 정류된 주정)은 무수 에탄올 대신에 다양한 용도로 사용된다. 와인의 정류된 주정은 약 94%(188 프루프) 에탄올이다. 불순물은 95%(190 프루프)의 실험실 에탄올의 불순물과는 다르다.[112] 반응 [ 편집 ] 알코올 문서에 이 부분의 추가 정보가 있습니다. 에탄올은 1차 알코올로 분류되는데, 이는 하이드록실기가 부착된 탄소에 적어도 2개의 수소 원자가 부착되어 있음을 의미한다. 많은 에탄올 반응들은 에탄올의 하이드록실기에서 일어난다. 에스터 형성 [ 편집 ] 산 촉매가 존재하는 경우, 에탄올은 카복실산과 반응하여 에틸 에스터와 물을 다음과 같이 생성한다. RCOOH + HOCH 2 CH 3 → RCOOCH 2 CH 3 + H 2 O 산업적으로 대규모로 수행되는 이 반응은 반응 혼합물이 생성될 때 물을 제거해야 한다. 에스터는 산이나 염기가 있을 때 반응하여 알코올과 염을 다시 생성한다. 이 반응은 비누를 만드는 데 사용되기 때문에 비누화라고 한다. 에탄올은 또한 무기산과 반응하여 에스터를 생성할 수 있다. 황산 다이에틸과 인산 트라이에틸은 에탄올을 각각 삼산화 황과 오산화 인으로 처리하여 제조한다. 황산 다이에틸은 유기 합성에서 유용한 에틸화제이다. 에탄올을 아질산 나트륨 및 황산과 반응시켜 제조한 아질산 에틸은 예전에 이뇨제로 사용되었다. 탈수 [ 편집 ] 산 촉매가 존재하면 에탄올은 에틸렌으로 전환된다. 일반적으로 산화 알루미늄과 같은 고체산이 사용된다.[113] CH 3 CH 2 OH → H 2 C=CH 2 + H 2 O 당으로부터 생산된 에탄올(주로 브라질)을 기반으로 생산된 에틸렌은 나프타 및 에테인과 같은 석유화학 원료에서 생산된 에틸렌과 경쟁한다. 대체 조건에서 다이에틸 에터는 다음과 같이 생성된다. 2 CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + H 2 O 연소 [ 편집 ] 에탄올은 완전 연소되면 이산화 탄소와 물을 생성한다. C 2 H 5 OH (l) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l); −ΔH c = 1371 kJ/mol[114] = 29.8 kJ/g = 327 kcal/mol = 7.1 kcal/g C 2 H 5 OH (l) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (g); −ΔH c = 1236 kJ/mol = 26.8 kJ/g = 295.4 kcal/mol = 6.41 kcal/g[115] 비열 = 2.44 kJ/(kg·K) 산-염기 화학 [ 편집 ] 에탄올은 중성 분자이며, 물에 용해된 에탄올 용액의 pH는 거의 7.0이다. 에탄올은 나트륨과 같은 알칼리 금속과의 반응에 의해 짝염기인 에톡사이드 이온(CH 3 CH 2 O−)으로 정량적으로 전환될 수 있다.[70] 2 CH 3 CH 2 OH + 2 Na → 2 CH 3 CH 2 ONa + H 2 또는 수산화 나트륨과 같은 매우 강한 염기와 반응한다. CH 3 CH 2 OH + NaH → CH 3 CH 2 ONa + H 2 물과 에탄올의 산도는 각각 pKa 15.7과 16으로 거의 동일하다. 따라서 나트륨 에톡사이드와 수산화 나트륨은 밀접하게 균형을 이루는 평형 상태로 존재한다. CH 3 CH 2 OH + NaOH ⇄ CH 3 CH 2 ONa + H 2 O 할로젠화 [ 편집 ] 에탄올은 에틸 할라이드의 전구체로 산업적으로 사용되지는 않는다. 에탄올은 할로젠화 수소와 반응하여 S N 2 반응을 통해 클로로에테인 및 브로모에테인과 같은 에틸 할라이드를 생성한다. CH 3 CH 2 OH + HCl → CH 3 CH 2 Cl + H 2 O 이러한 반응에는 염화 아연과 같은 촉매가 필요하다.[99] HBr은 황산 촉매로 환류해야 한다.[99] 에틸 할라이드는 원칙적으로 염화 싸이오닐 또는 삼브로민화 인과 같은 보다 전문화된 할로젠화제로 에탄올을 처리하여 생성할 수도 있다.[70][99] CH 3 CH 2 OH + SOCl 2 → CH 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl 염기의 존재 하에 할로젠으로 처리하면 에탄올은 상응하는 트라이할로메테인(CHX 3 , 여기서 X = Cl, Br, I)을 생성한다. 이러한 전환을 할로폼 반응이라고 한다.[116] 염소와의 반응에서 중간생성물은 클로랄이라고 하는 알데하이드이며, 물과 반응하면 클로랄 수화물을 형성한다.[117] 4 Cl 2 + CH 3 CH 2 OH → CCl 3 CHO + 5 HCl CCl 3 CHO + H 2 O → CCl 3 C(OH) 2 H 산화 [ 편집 ] 에탄올은 시약 및 조건에 따라 아세트알데하이드로 산화된 다음 아세트산으로 산화될 수 있다.[99] 이러한 산화는 산업적으로 중요하지 않지만 인체에서 이러한 산화 반응은 간에서 알코올 탈수소효소에 의해 촉매된다. 에탄올의 산화 생성물인 아세트산은 사람에서 아세틸-CoA의 전구체로 사용되며, 아세틸-CoA의 아세틸기는 에너지로 사용되거나 생합성에 사용될 수 있다. 물질대사 [ 편집 ] 에탄올은 열량을 제공할 수 있다는 점에서 단백질, 지방, 탄수화물과 같은 주영양소와 유사하다. 섭취 및 대사될 때 에탄올 대사를 통해 그램 당 7 칼로리를 제공한다.[118] 안전성 [ 편집 ] 순수한 에탄올은 피부와 눈을 자극한다.[119] 메스꺼움, 구토 및 중독은 에탄올 섭취의 증상이다. 에탄올을 장기간 섭취하면 심각한 간 손상을 초래할 수 있다.[120] 1/1,000 이상의 대기 농도는 유럽 연합의 작업 노출 한도를 초과한다.[120] 역사 [ 편집 ] 증류주 문서에 이 부분의 추가 정보가 있습니다. 당을 에탄올로 발효시키는 것은 인류가 사용한 최초의 생명공학적 방법 중 하나이다. 에탄올은 역사적으로 와인의 주정이나 열렬한 영혼[121] 그리고 아쿠아 비타(aqua vita)로 다양하게 인식되어 왔다. 에탄올 섭취시 취하는 효과는 고대부터 알려져 왔다. 에탄올은 선사 시대부터 알코올 음료의 취하게 하는 성분으로 사람에 의해 사용되었다. 중국에서 발견된 9000년된 그릇의 마른 찌꺼기는 신석기 시대 사람들이 술을 마셨음을 시사한다.[122] 포도주에 가연성이 있는 성분이 있다는 것은 아리스토텔레스(기원전 384년~322년), 테오프라스토스(기원전 371년~287년경), 대플리니우스(기원전 23/24년~서기 79년)와 같은 고대 자연철학자들에게 이미 알려져 있었다.[123] 그러나 이것은 2세기와 3세기에 로마령 이집트에서 더 진보된 증류 기술의 발달에도 불구하고, 에탄올의 분리로 즉각적으로 이어지지는 않았다.[124] 자비르 이븐 하이얀(서기 9세기)의 저서 중 하나에서 처음 발견되는 중요한 인식은 끓는 포도주에 소금을 첨가하여 포도주의 상대 휘발도를 증가시켜 결과적으로 증기의 가연성을 높일 수 있다는 것이었다.[125] 포도주의 증류는 킨디(801년~873년경)와 파라비(872년~950년경)의 아랍 작품과 알 자흐라위(라틴어: Abulcasis, 936년~1013년)의 28번째 책인 《Kitāb al-Taṣrīf》 (나중에 라틴어로 번역된 《Liber servatoris》)에서 입증된다.[126] 12세기에 소금을 넣은 포도주를 증류하여 아쿠아 아르덴(aqua ardens, “불타는 물”, 즉 에탄올)을 생산하는 제법이 많은 라틴 작품에 등장하기 시작했고, 13세기 말에는 서유럽의 화학자들 사이에서 널리 알려진 물질이 되었다.[127] 타데오 알데로티(1223년~1296년)의 연구는 90%의 에탄올 순도를 얻을 수 있는 수냉식 증류기를 통한 반복적인 분별 증류를 포함하는 에탄올 농축 방법을 설명했다.[128] 에탄올의 의학적 특성은 아르날두스 드 빌라 노바(1240년~1311년)와 장 드 로케타일라드(1310년~1366년경)에 의해 연구되었으며, 후자는 모든 질병을 예방할 수 있는 생명을 보존할 수 있는 물질(아쿠아 비타 또는 “생명수, 장은 포도주의 정수라고도 함)로 간주했다.[129] 중국에서의 고고학적 증거에 따르면 알코올의 진정한 증류는 12세기 금(1115년~1234년) 또는 남송(1127년~1279년)에서 시작되었다.[130] 12세기에 만들어진 허베이성 칭룽의 유적지에서 유물이 발견되었다.[130] 인도에서 알코올의 진정한 증류는 중동에서 도입되어 시작되었으며, 14세기까지 델리 술탄국에서 널리 사용되었다.[131] 1796년 독일계 러시아인 화학자 요한 토비아스 로위츠(Johann Tobias Lowitz)는 부분적으로 정제된 에탄올(알코올과 물의 공비혼합물)을 과량의 무수 알칼리와 혼합한 다음 저열로 혼합물을 증류하여 순수한 에탄올을 얻었다.[132] 프랑스의 화학자 앙투안 라부아지에는 에탄올을 탄소, 수소, 산소의 화합물로 설명했으며, 1807년에 니콜라스 시어도어 드 소쉬르는 에탄올의 화학식을 결정했다.[133][134] 50년 후 아치볼드 스콧 쿠퍼는 에탄올의 구조식을 발표했다. 이것은 최초로 결정된 구조식들 중 하나이다.[135] 에탄올은 1825년에 마이클 패러데이에 의해 최초로 합성 제조되었다. 패러데이는 황산이 많은 양의 석탄 가스를 흡수할 수 있음을 발견했다.[136] 패러데이는 “설포빈산”(황산 에틸)이 포함되어 있음을 발견한 영국의 화학자 헨리 헨넬에게 결과로 생성된 용액을 주었다.[137] 1828년에 헨넬과 프랑스의 화학자 조르주 시몽 세룰라스는 술포빈산이 에탄올로 분해될 수 있다는 것을 각각 독립적으로 발견했다.[138][139] 1825년에 패러데이는 에틸렌(석탄 가스의 성분)으로부터 에탄올이 현재의 산업용 에탄올 합성과 유사한 산 촉매 수화 과정을 통해 생성될 수 있다는 것을 자신도 모르게 발견했다.[140] 에탄올은 일찍이 1840년에 미국에서 램프 연료로 사용되었지만 남북전쟁 동안 산업용 알코올에 부과된 세금으로 인해 이러한 사용은 비경제적이게 되었다. 세금은 1906년에 폐지되었다.[141] 자동차 연료로 사용하기 시작한 시기는 1908년으로 거슬러 올라가며, 포드 모델 T는 휘발유(가솔린) 또는 에탄올로 작동했다.[142] 에탄올은 알코올 램프의 연료이기도 하다. 산업용 에탄올은 보통 에틸렌으로부터 생산된다.[143] 에탄올은 향료, 착색제, 의약품을 포함하여 사람의 접촉 또는 소비를 위한 물질들의 용매로 널리 사용된다. 화학에서 이는 다른 제품의 합성을 위한 용매이자 공급 원료이다. 에탄올은 열과 빛을 내기 위한 연료로서 오랜 역사를 가지고 있으며 최근에는 내연기관의 연료로도 사용되고 있다. 같이 보기 [ 편집 ] 각주 [ 편집 ] 더 읽을거리 [ 편집 ]
액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 이해 Pre-service Chemistry Teachers’ Understanding of the Boiling Process of a Liquid Mixture 박기라, 윤희숙, 소속 상세정보 박기라 ( Park Ki-Ra ) – 강원대학교 과학교육학부 윤희숙 ( Yoon Hee-Sook ) – 강원대학교 과학교육학부 1059520150590050454 DOI : dx.10.5012/jkcs.2015.59.5.454 KMID : Abstract 본 연구의 목적은 액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 인식을 알아보는 것이다. 이를 위해 사범대학에 재 학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등 에 대한 설문조사를 실시하고, 이 중 9명을 면담하였다. 그 결과, 50% 몰분율의 에탄올 수용액의 끓는점에 대한 예비교사의 인식은 ‘78-100 oC 구간에서 끓기 시작한다’는 과학적인 응답이 52.3%이었고, ‘에탄올 끓는점인 78 oC에서 끓기 시작한다’고 생각하는 응답이 35.4%이었다. 전자의 경우, 물과 에탄올의 부분 증기압력의 합이 순수한 에탄올의 증기압력보다 작고, 물 의 증기압력보다 커진다는 과학적인 설명에 비해 ‘끓을 때 에탄올 분자가 물 분자와의 인력이나 진로 방해 등을 통해 순수 한 끓는점보다 높아진다’고 생각하는 설명이 많았다. 후자의 경우, 에탄올이 먼저 끓는데, 끓는점은 물질의 고유성질이므로 혼합물이 되어도 변하지 않는다고 생각하였다. 액체 혼합물의 가열 시 온도변화에 대해서는 끓기 시작하면서 온도가 증가하 다가 일정한 온도가 된다고 생각하는 응답자가 69.2%이었으나 이들은 에탄올이 끓으면서 기화되어, 액체상에 물의 비율이 높아지기 때문에 점점 끓는점이 증가하게 된다는 설명을 하거나, 에탄올은 상태 변화하지만 액체로 남아있는 물이 열에너지 를 흡수하기 때문에 혼합액체의 온도가 증가한다는 설명을 제시하였다. 상당수의 예비교사는 두 개의 일정한 온도 구간이 나 타난다는 응답을 하였는데 이들은 액체 혼합물의 각 성분이 자신의 고유한 끓는점에서 상태변화를 한다고 생각하고 있었다. 또한, 액체 혼합물의 증발과 끓음 상황에서 기체상에서의 입자 모형을 분석한 결과, 증발 상황에서는 대부분의 예비교사가 기체상에 물과 에탄올이 동시에 존재하는 모형을 그렸으나, 끓음 상황에서는 기체상에 에탄올만 존재하는 모형을 그리는 비 율이 증가하였다. 결과를 바탕으로 예비교사들이 혼합액체의 끓음에 대해 가지고 있는 대체적 개념과 이들의 인식 개선을 위 한 시사점을 논의하였다. The goal of this study is to investigate pre-service chemistry teachers’ understanding of the boiling process of a liquid mixture. We surveyed 65 students in the chemistry program of the College of Education about the boiling point of a 50%(by mole) ethanol aqueous solution and the temperature changes during heating. We then interviewed 9 of these students. According to the survey results, the percent of the pre-service teachers who thought that the boiling point of the ethanol solution would be ‘between the boiling points of ethanol and water (78-100 oC)’ and ‘the same as that of ethanol’ were 52.3% and 35.4%, respectively. The majority of those who stated the former explained that the boiling point of the ethanol solution increased due to the effects of attraction or blocking by water molecules. Most of those who believed the latter explained that physical properties such as the boiling point would not be changed by the addition of water. With regard to the temperature change during heating, 69.2% of the teachers thought that the temperature would increase gradually while boiling, which some thought resulted from the increasing amount of water in the solution as the ethanol boiled off. Others thought that two temperature plateaus would be observed as each component of the liquid mixture underwent phase transition at its specific boiling point. When asked about the particle model of the gas phase during the boiling and evaporation process, some students drew both ethanol and water during evaporation but only ethanol when boiling. We discussed several alternative concepts of pre-service chemistry teachers about the boiling process of liquid mixtures and ways to improve their understanding. 키워드 액체 혼합물; 끓음; 대체적 개념; 예비 화학교사 Liquid mixture; Boiling; Alternative concept; Pre-service chemistry teacher 원문 및 링크아웃 정보 등재저널 정보
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클라우지우스-클라페이롱 식. 63.5℃에서 에탄올의 증기압
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클라우지우스-클라페이롱 식. 63.5℃에서 에탄올의 증기압
34.9℃에서 에탄올의 증기압은 100 mmHg이다.
63.5℃에서의 증기압을 구하시오.
The vapor pressure of ethanol is 100 mmHg at 34.9℃.
What is its vapor pressure at 63.5℃?
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> 에탄올의 증발엔탈피(증발열) = 38.6 kJ/mol
> 1: 100 mmHg, 34.9 + 273.15 = 308.05 K
> 2: x mmHg, 63.5 + 273.15 = 336.65 K
Clausius-Clapeyron equation
( 참고 https://ywpop.tistory.com/3133 )
ln(100 mmHg / x mmHg) = [(38600 J/mol) / (8.314 J/mol•K)] [(308.05 K – 336.65 K) / (308.05 K × 336.65 K)]
ln(100/x) = (38600/8.314) [(308.05–336.65) / (308.05×336.65)] = –1.2804
100/x = e^(–1.2804) = 0.2779
x = 100 / 0.2779 = 359.8 mmHg
답: 359.8 mmHg
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34.9℃에서 에탄올의 증기압은 100 mmHg이다.
63.5℃에서의 증기압을 구하시오.
(에탄올의 ΔH_vap는 39.3 kJ/mol이다.)
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ln(100/x) = (39300/8.314) [(308.05–336.65) / (308.05×336.65)] = –1.3036
100/x = e^(–1.3036) = 0.27155
x = 100 / 0.27155 = 368.3 mmHg
[키워드] 클라우시우스 기준문서, 클라우지우스 기준문서, 에탄올의 증발엔탈피 기준문서, 에탄올의 증발열 기준문서, 에탄올의 증기압 기준문서, 34.9℃ ethanol 100 mmHg 63.5℃ 39.3 kJ/mol그리드형(광고전용)
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에탄올(영어: ethanol)은 화학식이 C 2 H 6 O인 유기 화합물로 알코올의 한 종류이다. 에탄올은 또한 에틸 알코올(영어: ethyl alcohol), 그레인 알코올(영어: grain alcohol), 주정(酒精, 영어: spirit), 드링킹 알코올(영어: drinking alcohol), 단순하게 알코올(영어: alcohol)이라고 부르기도 한다. 에탄올의 화학식은CH
3−CH
2−OH 또는 C
2H
5OH (하이드록실기에 연결된 에틸기)로도 쓸 수 있으며, 종종 EtOH로 약칭되기도 한다. 에탄올은 약간 특유한 냄새가 나는 휘발성, 인화성, 무색 액체이다.[11][12] 에탄올은 향정신성 약물 및 기분전환용 약물이며 술(알코올 음료)에 들어 있는 활성 성분이다.
에탄올은 당을 효모로 발효시켜 자연적으로 생산하거나 에틸렌 수화와 같은 석유화학 공정을 통해 생산한다. 에탄올은 살균제 및 소독제와 같은 의료용으로도 사용된다. 에탄올은 화학 용매 및 유기 화합물의 합성에도 사용된다. 에탄올은 연료로도 사용된다.
어원 [ 편집 ]
에탄올이란 명칭은 2개의 탄소 원자를 가지고 있는 알킬기인 에틸기(접두사 “eth-“)와 이들 사이의 단일 결합(접요사 “-an-“)과 부착된 작용기인 하이드록실기(−OH) (접미사 “-ol”)로 구성된 화합물에 대해 국제 순수·응용 화학 연합(IUPAC)에서 정의한 계통명이다.[13]
“에틸 알코올”의 “eth-” 접두사와 한정자 “ethyl”은 독일의 화학자 유스투스 폰 리비히가 1834년에 “C
2H
5−” 작용기에 할당한 “ethyl”이라는 이름에서 유래하였다. 리비히는 화합물 C
2H
5−O−C
2H
5 (일반적으로 영어로 “에터(ether)”라고 하며, 보다 구체적으로는 “다이에틸 에터(diethyl ether)”라고 함)의 독일어 이름인 “Aether”라는 단어로부터 용어를 만들었다.[14] 옥스포드 영어사전에 따르면 “Ethyl”은 고대 그리스어인 αἰθήρ (aithḗr, “upper air”)와 그리스어 ὕλη (hýlē, “substance”)의 축약형이다.[15]
에탄올이라는 용어는 1892년 4월에 스위스 제네바에서 개최된 화학명에 관한 국제 회의에서 채택된 결의에 대한 결과로 만들어졌다.[16]
“알코올(alcohol)”이라는 용어는 이제 화학 명명법에서 보다 넓은 부류의 물질들을 의미하지만, 일반적인 의미로는 주로 에탄올을 의미한다. “알코올”은 고대부터 화장품으로 사용되어 온 안티몬 분말 광석을 의미하는 아랍어 “al-kuḥl”의 중세 외래어이며, 그 의미는 중세 라틴어에서 유지되어 왔다.[17] 에탄올에 대해서 “알코올”이란 단어를 사용(전체적으로 “포도주의 알코올”)한 것은 근대에 들어와서이며, 최초로 기록된 것은 1753년이며, 18세기 후반 이전에 “알코올”이란 용어는 일반적으로 모든 승화되는 물질들을 지칭했다.[18]
용도 [ 편집 ]
의료용 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 알코올 (의약품) 입니다.
살균제 및 소독제 [ 편집 ]
에탄올은 의료용 물티슈에 사용되며, 가장 일반적인 항균 및 항진균 효과를 지닌 소독제로 항균 손 소독제 젤에 사용된다.[19] 에탄올은 막의 인지질 이중층을 용해하고 단백질을 변성시켜 미생물을 죽이며, 대부분의 세균, 곰팡이, 바이러스에 효과적이다. 그러나 에탄올은 세균의 포자에 대해서는 효과가 없으며, 과산화 수소를 사용하면 이를 완화시킬 수 있다.[20] 에탄올은 최적의 항균 활성을 위해서 물 분자를 필요로 하기 때문에 70% 에탄올 용액이 순수 에탄올보다 더 효과적이다. 에탄올은 미생물 막을 완전히 투과할 수 없기 때문에 무수 에탄올은 미생물을 파괴시킬 수는 없고 비활성화시킬 수는 있다.[21][22] 에탄올은 또한 세포막을 경계로 삼투압의 균형을 파괴하여 세포의 탈수를 유발시키고 물이 세포에서 빠져나가 세포를 죽게 만들기 때문에 살균제 및 소독제로 사용할 수 있다.[23]
해독제 [ 편집 ]
에탄올은 에틸렌 글리콜 중독[24] 및 메탄올 중독[25]에 대한 해독제로 투여될 수 있다.
약용 용매 [ 편집 ]
고농도의 에탄올은 종종 많은 불용성 약물 및 관련 화합물을 용해시키는 데 사용된다. 예를 들어 진통제, 기침약, 감기약 및 구강 세정제의 액체 제제는 에탄올을 최대 25%까지 함유할 수 있으며,[26] 알코올 유발 호흡기 반응과 같은 에탄올에 대해 부작용이 있는 사람은 이를 피해야 한다.[27] 에탄올은 주로 아세트아미노펜, 철분 보충제, 라니티딘, 푸로세미드, 만니톨, 페노바르비탈, 트리메토프림/설파메톡사졸 및 처방전 없이 구입할 수 있는 기침약을 포함한 700가지 이상의 약액 제제에 항균 보존제로 첨가되어 있다.[28]
약리학 [ 편집 ]
포유류에서 에탄올은 주로 알코올 탈수소효소(ADH)에 의해 간과 위에서 대사된다.[29] 알코올 탈수소효소는 에탄올이 아세트알데하이드(에탄알)로 산화되는 것을 촉매한다.[30]
CH 3 CH 2 OH + NAD+ → CH 3 CHO + NADH + H+
에탄올의 이러한 대사는 에탄올이 상당한 농도로 존재하는 경우 사람에서 사이토크롬 P450 효소 CYP2E1에 의해 추가적인 도움을 받으며, 미량인 경우에는 카탈레이스에 의해 대사된다.[31]
생성되는 대사 중간생성물인 아세트알데하이드는 발암 물질로 알려져 있으며 에탄올 그 자체보다 사람에게 훨씬 더 큰 독성을 나타낸다. 일반적으로 알코올 중독과 관련된 많은 증상과 에탄올의 장기간 섭취와 관련된 건강상의 위험은 아세트알데하이드의 사람에 대한 독성에 기인하는 것일 수 있다.[32]
아세트알데하이드의 아세트산으로의 후속적인 산화는 알데하이드 탈수소효소(ALDH)에 의해 수행된다. 이 효소의 비활성화 또는 기능 장애 형태를 암호화하고 있는 ALDH2 유전자의 돌연변이는 동아시아 인구의 약 50%에 영향을 미치며, 피부가 일시적으로 붉어질 수 있는 특징적인 알코올 홍조 반응과 관련되고 종종 불쾌한 아세트알데하이드 독성 증상을 유발할 수 있다.[33] 이 돌연변이는 일반적으로 동아시아인의 약 80%에서 알코올 탈수소효소 ADH1B의 또 다른 돌연변이를 동반하며, 이는 에탄올을 아세트알데하이드로 전환하는 촉매 효율을 향상시킨다.[33]
기분전환용 [ 편집 ]
에탄올은 중추신경계 억제제로서 가장 일반적으로 소비되는 향정신성 약물 중 하나이다.[34]
에탄올의 향정신성 특성 및 발암성에도 불구하고 에탄올은 쉽게 구할 수 있으며, 대부분의 국가에서 합법적으로 판매된다. 그러나 주류의 판매, 수출 및 수입, 과세, 제조, 소비 및 소지를 규제하는 법률이 있다. 가장 흔한 규제는 미성년자에게 판매를 금지하는 것이다.
연료 [ 편집 ]
엔진 연료 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 에탄올 연료 입니다.
에탄올과 비교한 일부 연료의 에너지 함량 (저위 발열량) 연료 종류 MJ/L MJ/kg 옥탄가 마른 나무 (20% 수분) ~19.5 메탄올 17.9 19.9 108.7[35] 에탄올 21.2[36] 26.8[36] 108.6[35] E85
(에탄올 85% + 휘발유 15%) 25.2 33.2 105 액화천연가스 (LNG) 25.3 ~55 자동차 연료용 가스 (LPG)
(프로페인 60% + 뷰테인 40%) 26.8 50 항공 휘발유
(항공유가 아닌 고옥탄가 휘발유) 33.5 46.8 100/130 (lean/rich) 가소홀
(휘발유 90% + 에탄올 10%) 33.7 47.1 93/94 보통 휘발유 34.8 44.4[37] min. 91 고급 휘발유 max. 104 경유 38.6 45.4 25 목탄 50 23
에탄올의 가장 큰 단일 용도는 엔진 연료 및 연료 첨가제로 사용하는 것이다. 특히 브라질은 에탄올을 엔진 연료로 사용하는 것에 크게 의존하고 있는데, 이는 부분적으로 세계 최고의 에탄올 생산국으로서의 선도적인 역할 때문이다.[38][39] 브라질에서 판매되는 휘발유에는 최소 25%의 무수 에탄올이 포함되어 있다. 수화 에탄올(약 95% 에탄올, 물 5%)은 브라질에서 판매되는 신형 휘발유 연료 자동차의 90% 이상에서 연료로 사용할 수 있다. 브라질산 에탄올은 사탕수수를 원료로 생산되며, 이는 다른 에너지 작물에 비해 상대적으로 높은 생산성(에탄올을 생산하는 데 사용되는 화석 연료보다 830% 더 많은 연료)을 가지고 있다.[40] 미국 및 기타 여러 나라에서는 주로 E10 (10% 에탄올, 때로는 가소홀이라고도 함)과 E85 (85% 에탄올) 에탄올/가솔린 혼합물을 사용한다.
오스트레일리아 법률은 사탕수수 폐기물을 원료로 만든 순수 에탄올의 사용을 자동차에서 10%로 제한한다. 오래된 자동차(및 더 느린 연소 연료를 사용하도록 설계된 빈티지 자동차)는 엔진 벨브를 업그레이드하거나 교체해야 한다.[41]
산업 이익 단체에 따르면 연료로서 에탄올은 일산화 탄소, 미립자 물질, 질소 산화물 및 기타 오존 형성 오염 물질의 유해한 배기관 배출을 줄인다.[42] 아르곤 국립 연구소는 다양한 엔진 및 연료 조합의 온실 가스 배출량을 분석한 결과, 순수 가솔린에 비해 바이오디젤/페트로디젤 혼합(B20)이 8%, 기존의 E85 에탄올 혼합이 17%, 셀룰로스 에탄올이 64% 감소한 것으로 나타났다.[43] 에탄올은 가솔린보다 연구 옥탄가(RON)가 훨씬 더 높기 때문에 사전 점화가 덜 발생하여 더 나은 점화 진행을 가능하게 하며, 이는 낮은 탄소 배출과 더불어 토크 및 효율성이 더 높다는 것을 의미한다.[44]
내연 기관에서 에탄올의 연소는 가솔린에 의해 생성되는 불완전 연소 생성물의 대부분과 훨씬 더 많은 양의 폼알데하이드 및 아세트알데하이드와 같은 화합물을 생성한다.[45] 이것은 훨씬 더 큰 광화학적 반응성과 지상에서 더 높은 수준의 오존을 야기한다.[46] 이러한 데이터는 연료 배출량에 대한 청정 연료 보고서 비교에 통합되었으며,[47] 에탄올 배출은 가솔린 배출량보다 2.14 배 많은 오존을 생성한다는 것을 보여준다.[48] 이것이 청정 연료 보고서의 맞춤형 지역 오염 지수(LPI)에 추가되면 에탄올의 지역 오염(스모그에 기여하는 오염) 수치는 1.7로 휘발유가 1.0이며, 숫자가 높을수록 더 큰 오염을 의미한다.[49] 캘리포니아 대기 자원 위원회는 2008년에 폼알데하이드에 대한 통제 표준을 기존의 NOx 및 반응성 유기 가스(ROG)와 마찬가지로 배기가스 통제 그룹으로 인정함으로써 이 문제를 공식화했다.[50]
2006년 전세계 에탄올 생산량은 51 기가리터 (1.3×1010 US gal)였으며, 전세계 공급량의 69%를 브라질과 미국에서 생산했다.[51] 브라질 자동차의 20% 이상이 100% 에탄올을 연료로 사용할 수 있으며, 여기에는 에탄올 전용 엔진과 가변 연료 엔진이 포함된다.[52] 브라질에서 가변 연료 엔진은 모든 에탄올, 모든 휘발유 또는 이 둘의 혼합물로 작동할 수 있다. 미국에서 가변 연료 차량은 더 높은 에탄올 혼합물이 아직 허용되지 않거나 효율적이지 않기 때문에 0%에서 85% 에탄올 (15% 휘발유)로 달릴 수 있다. 브라질은 국내에서 재배한 사탕수수로 에탄올을 생산하는 대규모 국가 기반 시설을 갖추고 있으며, 에탄올 연료 자동차를 지원한다. 사탕수수는 옥수수보다 수크로스의 농도가 높을 뿐만 아니라(약 30%) 추출하기도 훨씬 쉽다. 이 과정에서 생성된 버개스는 버려지지 않고 발전소에서 전기를 생산하는 데 사용된다.
미국에서 에탄올 연료 산업은 주로 옥수수를 기반으로 한다. 재생 연료 협회에 따르면 2007년 10월 30일을 기준으로 미국의 131개의 곡물 에탄올 바이오 정제소는 연간 70억 미국 갤런 (26,000,000 m3)의 에탄올을 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 미국에서 진행 중인 추가적인 72건의 건설 프로젝트는 향후 18개월 뒤에 64억 미국 갤런 (24,000,000 m3)의 에탄올을 새롭게 생산할 수 있는 능력을 갖출 수 있도록 할 것이다. 시간이 지나면 연간 약 1,500억 미국 갤런 (570,000,000 m3)의 휘발유 시장 중 일부가 연료 에탄올로 대체되기 시작할 것으로 보인다.[53]
단수수는 에탄올의 또 다른 잠재적 공급원이며, 건조한 환경에서 재배하기에 적합하다. 반건조 열대지방 국제작물연구소(International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, ICRISAT)는 아시아와 아프리카의 건조 지역에서 연료, 식품 및 동물 사료의 공급원으로 단수수를 재배할 수 있는지에 대해 조사하고 있다.[54] 단수수의 수분 요구량은 사탕수수의 1/3 밖에 되지 않는다. 또한 단수수는 옥수수보다 물이 약 22% 적게 필요하다. 세계 최초의 단수수 에탄올 증류소는 인도의 안드라 프라데시에서 2007년에 상업적 생산을 시작했다.[55]
에탄올은 물과의 높은 혼화성으로 인해 액체 탄화수소와 같은 현대식 파이프라인을 통한 운송에는 적합하지 않다.[56] 정비사들은 소형 엔진(특히 기화기)에 대한 손상 사례가 증가하는 것을 확인했으며, 이러한 손상은 연료의 에탄올에 의한 수분 보유의 증가로 인한 것이다.[57]
로켓 연료 [ 편집 ]
에탄올은 액체 산소와 같은 산화제와 함께 초기 이중 추진 로켓(액체 추진) 발사체의 연료로 일반적으로 사용되었다. 제2차 세계 대전 시기의 선전명인 V-2 로켓으로 더 잘 알려져 있는 독일의 A-4 탄도 로켓은[58] 우주 시대를 열었다는 평가를 받았으며 B-스토프(B-Stoff)의 주성분으로 에탄올을 사용했다. 이러한 명명법에 따라 에탄올을 25%의 물과 혼합하여 열소실의 온도를 낮춘다.[59][60] V-2 로켓의 설계팀은 최초의 미국 인공 위성을 발사한 에탄올 연료 레드스톤 로켓을 포함하여 제2차 세계 대전 이후 미국의 로켓 개발을 도왔다.[61] 에탄올은 현재 경량 로켓 구동 경주용 항공기에 사용되지만[62] 에너지 밀도가 더 높은 로켓 연료가 개발됨에 따라 에탄올은 일반적으로 사용되지 않게 되었다.[60]
연료 전지 [ 편집 ]
상업용 연료 전지는 개질된 천연 가스, 수소 또는 메탄올로 작동한다. 에탄올은 광범위한 가용성, 저렴한 비용, 고순도 및 낮은 독성으로 인해 매력적인 대안이다. 직접 에탄올 연료전지, 자동 열 개질 시스템 및 열 통합 시스템을 포함하여 시험에 들어간 광범위한 연료 전지 개념이 있다. 에탄올 연료전지의 상용화 초기에는 많은 단체들이 있었지만, 대부분의 작업은 연구 수준에서 수행되었다.[63]
가정용 난방 및 요리 [ 편집 ]
에탄올 벽난로는 가정용 난방이나 장식용으로 사용할 수 있다. 에탄올은 요리용 스토브 연료로도 사용할 수 있다.[64][65]
공급 원료 [ 편집 ]
에탄올은 중요한 산업 재료이다. 에탄올은 할로젠화 에틸, 에틸 에스터, 다이에틸 에터, 아세트산 및 에틸아민과 같은 다른 유기 화합물들의 전구체로 널리 사용된다.
용매 [ 편집 ]
에탄올은 그 분자 구조로 인해 극성, 친수성 및 비극성, 소수성 화합물을 모두 용해시킬 수 있기 때문에 보편적인 용매로 간주된다. 에탄올은 또한 끓는점이 낮기 때문에 다른 화합물을 용해하는 데 사용된 용액으로부터 쉽게 제거할 수 있기 때문에 식물성 오일의 추출제로 널리 사용된다. 대마초 오일의 추출 방법은 보통 에탄올을 추출 용매로 사용하고,[66] 윈터리제이션으로 알려진 과정에서 용액으로부터 오일, 왁스 및 엽록소를 제거하기 위한 후처리 용매로도 에탄올을 사용한다.
에탄올은 페인트, 팅크제, 마커 및 구강 세정제, 향수, 탈취제와 같은 개인 위생 용품에서 발견된다. 그러나 다당류는 에탄올의 존재 하에서 수용액에서 침전되며, 이러한 이유로 에탄올 침전은 DNA 및 RNA의 정제에 사용된다.
저온 액체 [ 편집 ]
에탄올은 −114.14 °C (−173.20 °F)의 낮은 어는점과 낮은 독성 때문에 때때로 실험실(드라이아이스 또는 기타 냉각제를 사용)에서 용기를 물의 어는점 미만의 온도로 유지하기 위한 냉각 수조로 사용한다. 같은 이유로 알코올 온도계의 활성 유체로도 사용된다.
화학 [ 편집 ]
화학식 [ 편집 ]
에탄올은 2탄소 알코올이다. 에탄올의 분자식은 CH 3 CH 2 OH이다. 다른 표기법은 CH 3 −CH 2 −OH이며, 이는 메틸기(CH 3 −)의 탄소가 메틸렌기(−CH 2 –)의 탄소에 부착되어 있고, 이에 더해 하이드록실기(−OH)의 산소가 부착되어 있음을 나타낸다. 에탄올은 다이메틸 에터의 구조 이성질체이다. 에탄올은 때때로 에틸기(C 2 H 5 −)를 나타내는 일반적인 유기화학 표기법인 “Et”를 사용하여 “EtOH”로 축약 표기한다.
물리적 특성 [ 편집 ]
스펙트럼으로 나타낸 에탄올 연소
에탄올은 약간의 냄새가 나는 휘발성, 무색 액체이다. 에탄올은 보통의 빛에서 항상 보이지 않는 무연의 푸른 불꽃으로 연소된다. 에탄올의 물리적 특성은 주로 하이드록실기의 존재와 짧은 탄소 사슬로부터 비롯된다. 에탄올의 하이드록실기는 수소 결합에 참여할 수 있기 때문에 에탄올은 프로페인과 같은 비슷한 분자량을 갖는 덜 극성인 유기 화합물보다 점성이 더 있고 휘발성이 덜하다.
에탄올은 굴절률이 1.36242 (λ=589.3 nm 및 18.35 ℃ 또는 65.03 ℉에서)인 물보다 약간 더 굴절률이 높다.[67] 에탄올의 삼중점은 4.3 × 10−4 Pa의 압력에서 150 K이다.[68]
용매 특성 [ 편집 ]
에탄올은 물 및 아세트산, 아세톤, 벤젠, 사염화 탄소, 클로로포름, 다이에틸 에터, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 나이트로메테인, 피리딘, 톨루엔을 포함한 많은 유기 용매와 혼합될 수 있는 다목적 용매이다. 용매로서의 주요 용도는 아이오딘 팅크제, 감기 시럽 등을 만드는 데 있다.[67][69] 에탄올은 또한 펜테인 및 헥세인과 같은 경질 지방족 탄화수소 및 1,1,1-트라이클로로에테인 및 테트라클로로에틸렌과 같은 지방족 염화물과 혼합된다.[69]
에탄올과 물의 혼화성은 탄소수가 증가함에 따라 물과의 혼화성이 급격히 감소하는 긴 사슬 알코올(5개 이상의 탄소 원자들로 구성)의 비혼화성과 대조된다.[70] 에탄올과 알케인의 혼화성은 알케인에서 운데케인까지로 제한된다. 도데케인과 고급 알케인과의 혼합물은 특정 온도(도데케인의 경우 약 13 °C)[71] 미만에서 혼화성 갭을 나타낸다. 혼화성 갭은 알케인의 탄소 수가 증가할수록 더 넓어지는 경향이 있으며 완전한 혼화성을 위한 온도가 증가하게 된다.
에탄올과 물의 혼합물은 주어진 분획에서 개별 성분들의 합보다 부피가 적다. 같은 부피의 에탄올과 물을 혼합하면 1.92 부피의 혼합물이 생성된다.[67][72] 에탄올과 물의 혼합은 발열성이며 298 K에서 최대 777 J/mol[73]의 열이 방출된다.
에탄올과 물의 혼합물은 약 89 몰 %의 에탄올과 11 몰 %의 물에서 공비혼합물을 형성하거나[74] 351K (78 °C)에서 끓는 상압에서 질량 기준 95.6%의 에탄올(또는 부피 기준 97%의 에탄올)의 혼합물을 형성한다. 이러한 공비 구성은 온도 및 압력에 크게 의존하며 303 K 미만의 온도에서 사라진다.[75]
−186 °C에서 고체 에탄올의 수소 결합
수소 결합은 순수한 에탄올이 공기 중의 물을 쉽게 흡수할 수 있을 정도의 흡습성을 갖게 한다. 하이드록실기의 극성으로 인해 에탄올은 많은 이온성 화합물, 특히 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 염화 마그네슘, 염화 칼슘, 염화 암모늄, 브로민화 암모늄, 브로민화 나트륨을 용해시킬 수 있다.[69] 염화 나트륨과 염화 칼륨은 에탄올에 약간 용해된다.[69] 에탄올 분자는 또한 비극성 말단을 가지고 있기 때문에 대부분의 에센셜 오일[76]과 수많은 향료, 착색제 및 의약 물질을 포함한 비극성 물질들도 용해한다.
물에 몇 %의 에탄올을 첨가해도 물의 표면 장력이 급격히 감소한다. 이러한 특성은 “와인의 눈물” 현상을 부분적으로 설명해 준다. 유리잔에 들어 있는 와인을 휘저으면 유리벽에 있는 와인의 얇은 막에서 에탄올이 빠르게 증발한다. 와인의 에탄올 함량이 감소함에 따라 표면 장력이 증가하고 얇은 필름이 매끄러운 시트가 아니라 유리벽을 따라 구슬 모양으로 흘러내린다.
가연성 [ 편집 ]
에탄올과 물의 혼합 용액은 인화점이라고 불리는 온도 이상으로 가열되고 점화되면 불이 붙는다.[77] 질량 기준 20% 알코올(부피 기준 약 25%)의 경우 약 25 °C (77 °F)에서 일어난다. 순수한 에탄올의 인화점은 13 °C (55 °F)이지만[78] 압력과 습도와 같은 대기 조성의 영향을 아주 약간 받을 수 있다. 에탄올 혼합물은 평균 실온 이하에서 발화할 수 있다. 에탄올은 농도가 질량 기준 2.35%(부피 기준 약 3.0%)를 초과하는 농도에서 인화성 액체(3등급 위험 물질)로 간주된다.[79][80][81]
에탄올과 물의 혼합물의 인화점[82][80][83] 에탄올의
질량백분율 (%) 온도 °C °F 1 84.5 184.1[80] 2 64 147[80] 2.35 60 140[80][79] 3 51.5 124.7[80] 5 43 109[82] 6 39.5 103.1[80] 10 31 88[82] 20 25 77[80] 30 24 75[82] 40 21.9 71.4[82] 50 20 68[82][80] 60 17.9 64.2[82] 70 16 61[82] 80 15.8 60.4[80] 90 14 57[82] 100 12.5 54.5[82][80][78]
타는 알코올을 사용해서 만든 요리를 플랑베라고 한다.
자연 생성 [ 편집 ]
에탄올은 효모의 대사 과정의 부산물이다. 따라서 에탄올은 모든 효모의 서식지에 존재한다. 에탄올은 일반적으로 지나치게 익은 과일에서 찾을 수 있다.[84] 공생하는 효모에 의해 생성된 에탄올은 베르탐 야자 꽃에서 발견할 수 있다. 붓꼬리나무두더지와 같은 일부 동물은 에탄올을 찾는 행동을 나타내지만, 대부분 동물들은 에탄올을 함유하고 있는 음식물에 관심을 나타내지 않거나 회피한다.[85] 에탄올은 또한 혐기성 미생물로 인해 많은 식물에서 발아하는 동안 자연적으로 생성된다.[86] 에탄올은 우주 공간에서 발견되며 성간운의 먼지 입자에 얼음 코팅을 형성한다.[87] 건강한 지원자의 날숨에서 내인성 에탄올과 아세트알데하이드가 극소량(평균 196 ppb) 검출되었다.[88] 장발효증후군으로도 알려져 있는 자동양조증후군은 소화계에서 내인성 발효를 통해 취할 정도의 에탄올을 생성하는 보기 드문 의학적 증상이다.[89]
생산 [ 편집 ]
가정용 병에 담겨 있는 94% 변성 에탄올
에탄올은 에탄올의 수화를 통해 석유화학적으로도 생산되며, 효모가 당을 발효시키는 생물학적 과정을 통해서도 생산된다.[90] 어느 공정이 더 경제적인지는 석유 및 곡물 공급 원료의 일반적인 가격에 따라 달라진다. 1970년대에 미국에서 대부분의 산업용 에탄올은 석유화학 제품으로 만들어졌지만 1980년대에 미국은 옥수수 기반의 에탄올에 보조금을 지급했으며 오늘날에는 대부분 옥수수 기반의 에탄올로 생산된다.[91] 인도에서는 사탕수수로 에탄올을 만든다.[92]
에틸렌 수화 [ 편집 ]
산업용 공급 원료 또는 용매(때때로 합성 에탄올이라고도 함)로 사용하기 위한 에탄올은 주로 에틸렌의 산 촉매 수화에 의해 석유화학 공급 원료로부터 만들어진다.
C
2 H
4 + H
2 O → CH
3 CH
2 OH
가장 일반적인 촉매는 인산이며,[93][94] 실리카 겔이나 규조토와 같은 다공성 지지체에 흡착된다. 이 촉매는 1947년에 쉘 오일 컴퍼니에서의 대규모 에탄올 생산에 처음으로 사용되었다.[95] 반응은 에틸렌 대 증기의 비율이 5:3으로 유지되는 300 °C (572 °F)에서 고압 증기의 존재 하에 수행된다.[96][97] 이 공정은 유니온 카바이드 및 미국의 다른 기업들에서 산업적 규모로 사용되었지만, 현재는 리온델바셀에서만 상업적으로 사용한다.
1930녕에 유니온 카바이드에 의해 산업적 규모로 처음 시행되었으며,[98] 지금은 거의 사용하지 않는 오래된 공정으로, 에틸렌을 진한 황산과 반응시켜 간접적으로 수화되게 하여 황산 에틸을 생성하고, 이를 가수분해하여 에탄올을 생성하고 황산을 재생하는 다음과 같은 공정이 있다.[99]
CO 2 로부터 생성 [ 편집 ]
에탄올은 생물학적 및 전기화학적 반응을 통해 실험실에서 이산화 탄소로부터 생산되었다.[100][101]
CO 2 + H
2 O → CH
3 CH
2 O H + 부산물
발효 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 에탄올 발효 입니다.
알코올 음료 및 연료의 에탄올은 발효에 의해 생성된다. 특정 종의 효모(예: 사카로미케스 케레비시아이(Saccharomyces cerevisiae))는 당을 대사하여 에탄올과 이산화 탄소를 생성한다. 화학 반응식은 다음과 같다.
C
6 H
12 O
6 → 2 CH
3 CH
2 O H + 2 CO 2 C
12 H
22 O
11 + H
2 O → 4 CH
3 CH
2 O H + 4 CO 2
발효는 에탄올을 생산하기 위해 유리한 열 조건에서 효모를 배양하는 과정이다. 이 과정은 약 35–40 °C (95–104 °F)에서 수행된다. 에탄올은 효모에 대해 독성을 지니고 있기 때문에 양조를 통해 얻을 수 있는 에탄올의 농도는 제한된다. 따라서 높은 농도의 에탄올을 얻기 위해서 강화 또는 증류를 한다. 에탄올에 대한 내성이 가장 큰 호모 균주는 부피 기준으로 약 18%의 에탄올까지 생존할 수 있다.
곡물과 같은 녹말로부터 에탄올을 생산하려면 먼저 녹말을 당으로 전환해야 한다. 맥주 양조에서는 전통적으로 아밀레이스를 생성하는 맥아 또는 발아하는 곡물을 이용함으로써 녹말을 당으로 전환하였다. 맥아를 으깨면 아밀레이스가 남아있는 녹말을 당으로 전환시킨다.
셀룰로스 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 셀룰로스 에탄올 입니다.
에탄올 발효용 당은 셀룰로스로부터도 얻을 수 있다. 이 기술을 적용하면 옥수수속대, 짚, 톱밥과 같은 셀룰로스를 함유한 농업 부산물을 재생 가능한 에너지 자원으로 전환할 수 있다. 사탕수수 버개스와 같은 농업 잔류물 및 스위치그래스와 같은 에너지 작물도 발효 가능한 당 공급원이 될 수 있다.[102]
테스팅 [ 편집 ]
−1 근체에 중심이 있는 −OH 밴드와 2950 cm−1 근처에 C−H 밴드가 있음. 액체 에탄올의 적외선 반사 스펙트럼으로 3300 cm근체에 중심이 있는 −OH 밴드와 2950 cm근처에 C−H 밴드가 있음.
양조장과 바이오연료 공장은 에탄올 농도를 측정하기 위해 두 가지 방법을 사용한다. 적외선 에탄올 센서는 2900 cm−1에서 C−H 밴드를 사용하여 용해된 에탄올의 진동 주파수를 측정한다. 이 방법은 에탄올 함량을 계산하기 위해 C−H 밴드와 기준 밴드를 비교하는 비교적 저렴한 고체상 센서를 사용한다. 계산은 비어-람베르트 법칙을 사용한다. 또는 비중계를 사용해서 출발 물질의 밀도와 생성물의 밀도를 측정하여 발효 중 비중의 변화로 알코올의 함량을 표시한다. 이와 같은 저렴하고 간접적인 방법은 맥주 양조 산업에서 오랜 역사를 가지고 있다.
정제 [ 편집 ]
증류 [ 편집 ]
에틸렌 수화 또는 양조는 에탄올과 물의 혼합물을 생성한다. 대부분의 산업용 및 연료용의 경우 에탄올을 정제해야 한다. 대기압에서 분별 증류하면 에탄올을 중량 기준 95.6%(89.5 몰%)까지 농축할 수 있다. 이 혼합물은 끓는점이 78.1 °C (172.6 °F)인 공비혼합물이며, 증류로 더 이상 정제할 수 없다. 벤젠, 사이클로헥세인 또는 헵테인과 같은 연행제의 첨가는 에탄올, 물, 연행제를 포함하는 새로운 삼원 공비혼합물을 형성한다. 이러한 낮은 끓는점의 삼원 공비혼합물은 우선적으로 제거되어 물을 포함하지 않는 에탄올이 된다.[94]
분자체 및 건조제 [ 편집 ]
증류와는 별도로 에탄올은 분자체(molecular sieve, 分子箭), 셀룰로스, 옥수수 가루와 같은 건조제를 첨가하여 건조시킬 수 있다. 건조제는 건조하여 재사용할 수 있다.[94] 분자체를 사용하여 95.6% 에탄올 용액에서 물을 선택적으로 흡수할 수 있다.[103] 제올라이트의 일종인 공극의 크기가 3 Å인 분자체는 에탄올 분자를 배제하면서 물 분자는 효과적으로 격리시킨다. 젖은 체를 가열하면 수분이 빠져나와 건조제 기능이 재생된다.[104]
막과 역삼투 [ 편집 ]
막을 이용하여 에탄올과 물을 분리할 수도 있다. 분리가 증기-액체 평형을 기반으로 하지 않기 때문에 막 기반 분리는 물과 에탄올의 공비혼합물의 제한을 받지 않는다. 막은 소위 하이브리드 막 증류 공정에서 자주 사용된다. 이 공정은 첫 번째 분리 단계로 사전 농축 증류 컬럼을 사용한다. 그런 다음 증기 투과 또는 투과 증발 모드로 작동되는 막을 사용하여 추가 분리를 수행한다. 증기 투과는 증기막 피드를 사용하고 투과 증발은 액체막 피드를 사용한다.
기타 기술 [ 편집 ]
다음을 포함한 다양한 기타 기술들이 논의되었다.[94]
불용성을 이용하기 위해 탄산 칼륨을 사용하여 염을 형성하면 에탄올과 물로 상이 분리된다. 이것은 증류에 의해 제거될 수 있는 에탄올에 매우 작은 탄산 칼륨 불순물을 제공한다. 이 방법은 에탄올이 물과 공비혼합물을 형성하기 때문에 증류에 의한 에탄올의 정제에 매우 유용하다.
탄소 나노스파이크 필름 상의 구리 나노입자를 촉매로 사용하여 주변 조건에서 이산화 탄소를 에탄올로 직접적인 전기화학적 환원 [105]
초임계 이산화 탄소에 의한 곡물 매쉬로부터 에탄올의 추출
투과증발
분별 동결은 전통적인 방법으로 만든 애플잭과 같은 발효 알코올 용액을 농축하는 데에도 사용된다.
압력 순환 흡착공정[106]
에탄올의 등급 [ 편집 ]
변성 알코올 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 변성 알코올 입니다.
순수한 에탄올과 알코올 음료는 향정신성 약물로 무거운 세금이 부과되지만 에탄올은 섭취 외에도 다양한 용도로 사용된다. 이러한 용도에 대한 세금 부담을 완화시키기 위해 대부분의 사법권역에서는 에탄올을 마시기에 부적합하게 만들기 위해 에탄올에 물질을 첨가한 경우에는 세금을 면제한다. 이러한 물질에는 벤조산 데나토늄과 같은 고미제와 메탄올, 나프타, 피리딘과 같은 독소가 포함된다. 이러한 종류의 제품을 변성 알코올이라고 한다.[107][108]
무수 알코올 [ 편집 ]
무수 알코올은 수분 함량이 낮은 에탄올을 지칭한다. 최대 수분 함량이 1%에서 몇 ppm 수준까지 다양한 등급이 있다. 공비 증류를 사용하여 물을 제거하는 경우 미량의 물질 분리제(예: 벤젠)이 포함될 수도 있다.[109] 무수 알코올은 사람이 섭취해서는 안된다. 무수 알코올은 물이 다른 화학 물질과 반응하는 실험실 및 산업 응용 분야의 용매 및 연료 알코올로 사용된다. 분광 에탄올은 자외선 및 가시광선의 흡광도가 낮은 무수 에탄올로 자외선 가시광선 분광법에서 용매로 사용하기에 적합하다.[110]
순수 에탄올은 미국에서 200 프루프, 영국에서 175도 프루프에 해당한다.[111]
정류 알코올 [ 편집 ]
96% 에탄올에 4%의 수분을 함유한 공비조성물인 정류 알코올(rectified spirit, 정류정, 정류된 주정)은 무수 에탄올 대신에 다양한 용도로 사용된다. 와인의 정류된 주정은 약 94%(188 프루프) 에탄올이다. 불순물은 95%(190 프루프)의 실험실 에탄올의 불순물과는 다르다.[112]
반응 [ 편집 ]
알코올 문서에 이 부분의 추가 정보가 있습니다.
에탄올은 1차 알코올로 분류되는데, 이는 하이드록실기가 부착된 탄소에 적어도 2개의 수소 원자가 부착되어 있음을 의미한다. 많은 에탄올 반응들은 에탄올의 하이드록실기에서 일어난다.
에스터 형성 [ 편집 ]
산 촉매가 존재하는 경우, 에탄올은 카복실산과 반응하여 에틸 에스터와 물을 다음과 같이 생성한다.
RCOOH + HOCH 2 CH 3 → RCOOCH 2 CH 3 + H 2 O
산업적으로 대규모로 수행되는 이 반응은 반응 혼합물이 생성될 때 물을 제거해야 한다. 에스터는 산이나 염기가 있을 때 반응하여 알코올과 염을 다시 생성한다. 이 반응은 비누를 만드는 데 사용되기 때문에 비누화라고 한다. 에탄올은 또한 무기산과 반응하여 에스터를 생성할 수 있다. 황산 다이에틸과 인산 트라이에틸은 에탄올을 각각 삼산화 황과 오산화 인으로 처리하여 제조한다. 황산 다이에틸은 유기 합성에서 유용한 에틸화제이다. 에탄올을 아질산 나트륨 및 황산과 반응시켜 제조한 아질산 에틸은 예전에 이뇨제로 사용되었다.
탈수 [ 편집 ]
산 촉매가 존재하면 에탄올은 에틸렌으로 전환된다. 일반적으로 산화 알루미늄과 같은 고체산이 사용된다.[113]
CH 3 CH 2 OH → H 2 C=CH 2 + H 2 O
당으로부터 생산된 에탄올(주로 브라질)을 기반으로 생산된 에틸렌은 나프타 및 에테인과 같은 석유화학 원료에서 생산된 에틸렌과 경쟁한다.
대체 조건에서 다이에틸 에터는 다음과 같이 생성된다.
2 CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + H 2 O
연소 [ 편집 ]
에탄올은 완전 연소되면 이산화 탄소와 물을 생성한다.
C 2 H 5 OH (l) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l); −ΔH c = 1371 kJ/mol[114] = 29.8 kJ/g = 327 kcal/mol = 7.1 kcal/g
C 2 H 5 OH (l) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (g); −ΔH c = 1236 kJ/mol = 26.8 kJ/g = 295.4 kcal/mol = 6.41 kcal/g[115]
비열 = 2.44 kJ/(kg·K)
산-염기 화학 [ 편집 ]
에탄올은 중성 분자이며, 물에 용해된 에탄올 용액의 pH는 거의 7.0이다. 에탄올은 나트륨과 같은 알칼리 금속과의 반응에 의해 짝염기인 에톡사이드 이온(CH 3 CH 2 O−)으로 정량적으로 전환될 수 있다.[70]
2 CH 3 CH 2 OH + 2 Na → 2 CH 3 CH 2 ONa + H 2
또는 수산화 나트륨과 같은 매우 강한 염기와 반응한다.
CH 3 CH 2 OH + NaH → CH 3 CH 2 ONa + H 2
물과 에탄올의 산도는 각각 pKa 15.7과 16으로 거의 동일하다. 따라서 나트륨 에톡사이드와 수산화 나트륨은 밀접하게 균형을 이루는 평형 상태로 존재한다.
CH 3 CH 2 OH + NaOH ⇄ CH 3 CH 2 ONa + H 2 O
할로젠화 [ 편집 ]
에탄올은 에틸 할라이드의 전구체로 산업적으로 사용되지는 않는다. 에탄올은 할로젠화 수소와 반응하여 S N 2 반응을 통해 클로로에테인 및 브로모에테인과 같은 에틸 할라이드를 생성한다.
CH 3 CH 2 OH + HCl → CH 3 CH 2 Cl + H 2 O
이러한 반응에는 염화 아연과 같은 촉매가 필요하다.[99] HBr은 황산 촉매로 환류해야 한다.[99] 에틸 할라이드는 원칙적으로 염화 싸이오닐 또는 삼브로민화 인과 같은 보다 전문화된 할로젠화제로 에탄올을 처리하여 생성할 수도 있다.[70][99]
CH 3 CH 2 OH + SOCl 2 → CH 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
염기의 존재 하에 할로젠으로 처리하면 에탄올은 상응하는 트라이할로메테인(CHX 3 , 여기서 X = Cl, Br, I)을 생성한다. 이러한 전환을 할로폼 반응이라고 한다.[116] 염소와의 반응에서 중간생성물은 클로랄이라고 하는 알데하이드이며, 물과 반응하면 클로랄 수화물을 형성한다.[117]
4 Cl 2 + CH 3 CH 2 OH → CCl 3 CHO + 5 HCl CCl 3 CHO + H 2 O → CCl 3 C(OH) 2 H
산화 [ 편집 ]
에탄올은 시약 및 조건에 따라 아세트알데하이드로 산화된 다음 아세트산으로 산화될 수 있다.[99] 이러한 산화는 산업적으로 중요하지 않지만 인체에서 이러한 산화 반응은 간에서 알코올 탈수소효소에 의해 촉매된다. 에탄올의 산화 생성물인 아세트산은 사람에서 아세틸-CoA의 전구체로 사용되며, 아세틸-CoA의 아세틸기는 에너지로 사용되거나 생합성에 사용될 수 있다.
물질대사 [ 편집 ]
에탄올은 열량을 제공할 수 있다는 점에서 단백질, 지방, 탄수화물과 같은 주영양소와 유사하다. 섭취 및 대사될 때 에탄올 대사를 통해 그램 당 7 칼로리를 제공한다.[118]
안전성 [ 편집 ]
순수한 에탄올은 피부와 눈을 자극한다.[119] 메스꺼움, 구토 및 중독은 에탄올 섭취의 증상이다. 에탄올을 장기간 섭취하면 심각한 간 손상을 초래할 수 있다.[120] 1/1,000 이상의 대기 농도는 유럽 연합의 작업 노출 한도를 초과한다.[120]
역사 [ 편집 ]
증류주 문서에 이 부분의 추가 정보가 있습니다.
당을 에탄올로 발효시키는 것은 인류가 사용한 최초의 생명공학적 방법 중 하나이다. 에탄올은 역사적으로 와인의 주정이나 열렬한 영혼[121] 그리고 아쿠아 비타(aqua vita)로 다양하게 인식되어 왔다. 에탄올 섭취시 취하는 효과는 고대부터 알려져 왔다. 에탄올은 선사 시대부터 알코올 음료의 취하게 하는 성분으로 사람에 의해 사용되었다. 중국에서 발견된 9000년된 그릇의 마른 찌꺼기는 신석기 시대 사람들이 술을 마셨음을 시사한다.[122]
포도주에 가연성이 있는 성분이 있다는 것은 아리스토텔레스(기원전 384년~322년), 테오프라스토스(기원전 371년~287년경), 대플리니우스(기원전 23/24년~서기 79년)와 같은 고대 자연철학자들에게 이미 알려져 있었다.[123] 그러나 이것은 2세기와 3세기에 로마령 이집트에서 더 진보된 증류 기술의 발달에도 불구하고, 에탄올의 분리로 즉각적으로 이어지지는 않았다.[124] 자비르 이븐 하이얀(서기 9세기)의 저서 중 하나에서 처음 발견되는 중요한 인식은 끓는 포도주에 소금을 첨가하여 포도주의 상대 휘발도를 증가시켜 결과적으로 증기의 가연성을 높일 수 있다는 것이었다.[125] 포도주의 증류는 킨디(801년~873년경)와 파라비(872년~950년경)의 아랍 작품과 알 자흐라위(라틴어: Abulcasis, 936년~1013년)의 28번째 책인 《Kitāb al-Taṣrīf》 (나중에 라틴어로 번역된 《Liber servatoris》)에서 입증된다.[126] 12세기에 소금을 넣은 포도주를 증류하여 아쿠아 아르덴(aqua ardens, “불타는 물”, 즉 에탄올)을 생산하는 제법이 많은 라틴 작품에 등장하기 시작했고, 13세기 말에는 서유럽의 화학자들 사이에서 널리 알려진 물질이 되었다.[127]
타데오 알데로티(1223년~1296년)의 연구는 90%의 에탄올 순도를 얻을 수 있는 수냉식 증류기를 통한 반복적인 분별 증류를 포함하는 에탄올 농축 방법을 설명했다.[128] 에탄올의 의학적 특성은 아르날두스 드 빌라 노바(1240년~1311년)와 장 드 로케타일라드(1310년~1366년경)에 의해 연구되었으며, 후자는 모든 질병을 예방할 수 있는 생명을 보존할 수 있는 물질(아쿠아 비타 또는 “생명수, 장은 포도주의 정수라고도 함)로 간주했다.[129]
중국에서의 고고학적 증거에 따르면 알코올의 진정한 증류는 12세기 금(1115년~1234년) 또는 남송(1127년~1279년)에서 시작되었다.[130] 12세기에 만들어진 허베이성 칭룽의 유적지에서 유물이 발견되었다.[130] 인도에서 알코올의 진정한 증류는 중동에서 도입되어 시작되었으며, 14세기까지 델리 술탄국에서 널리 사용되었다.[131]
1796년 독일계 러시아인 화학자 요한 토비아스 로위츠(Johann Tobias Lowitz)는 부분적으로 정제된 에탄올(알코올과 물의 공비혼합물)을 과량의 무수 알칼리와 혼합한 다음 저열로 혼합물을 증류하여 순수한 에탄올을 얻었다.[132] 프랑스의 화학자 앙투안 라부아지에는 에탄올을 탄소, 수소, 산소의 화합물로 설명했으며, 1807년에 니콜라스 시어도어 드 소쉬르는 에탄올의 화학식을 결정했다.[133][134] 50년 후 아치볼드 스콧 쿠퍼는 에탄올의 구조식을 발표했다. 이것은 최초로 결정된 구조식들 중 하나이다.[135]
에탄올은 1825년에 마이클 패러데이에 의해 최초로 합성 제조되었다. 패러데이는 황산이 많은 양의 석탄 가스를 흡수할 수 있음을 발견했다.[136] 패러데이는 “설포빈산”(황산 에틸)이 포함되어 있음을 발견한 영국의 화학자 헨리 헨넬에게 결과로 생성된 용액을 주었다.[137] 1828년에 헨넬과 프랑스의 화학자 조르주 시몽 세룰라스는 술포빈산이 에탄올로 분해될 수 있다는 것을 각각 독립적으로 발견했다.[138][139] 1825년에 패러데이는 에틸렌(석탄 가스의 성분)으로부터 에탄올이 현재의 산업용 에탄올 합성과 유사한 산 촉매 수화 과정을 통해 생성될 수 있다는 것을 자신도 모르게 발견했다.[140]
에탄올은 일찍이 1840년에 미국에서 램프 연료로 사용되었지만 남북전쟁 동안 산업용 알코올에 부과된 세금으로 인해 이러한 사용은 비경제적이게 되었다. 세금은 1906년에 폐지되었다.[141] 자동차 연료로 사용하기 시작한 시기는 1908년으로 거슬러 올라가며, 포드 모델 T는 휘발유(가솔린) 또는 에탄올로 작동했다.[142] 에탄올은 알코올 램프의 연료이기도 하다.
산업용 에탄올은 보통 에틸렌으로부터 생산된다.[143] 에탄올은 향료, 착색제, 의약품을 포함하여 사람의 접촉 또는 소비를 위한 물질들의 용매로 널리 사용된다. 화학에서 이는 다른 제품의 합성을 위한 용매이자 공급 원료이다. 에탄올은 열과 빛을 내기 위한 연료로서 오랜 역사를 가지고 있으며 최근에는 내연기관의 연료로도 사용되고 있다.
같이 보기 [ 편집 ]
각주 [ 편집 ]
더 읽을거리 [ 편집 ]
물과 알콜을 섞으면 몇 도에서 끓을까? – [상과 혼합물의 분리2]
안녕하세요. 지난 시간에는 순수한 물질의 상(phase)과 평형에 대해서 알아보았어요. 순수한 물질을 알아보았으니 이번에는 혼합 물질에 대해서 알아봐야 할 차례입니다. 먼저 지난 시간에 다룬 내용을 한 문장으로 요약하면 ‘물질은 각각 특정한 압력, 온도 조건에서 특정 상으로 존재한다.’라고 할 수 있겠네요. 오늘은 상과 혼합물의 분리 그 두 번째, ‘혼합물’에 대해 알아보겠습니다.
01
혼합물의 분리
대기압 상태에서 물은 0~100℃에서는 물로 존재하고 보다 높은 온도에서는 수증기로 존재합니다. 흔히 알코올이라고 부르는 에탄올은 순수한 상태로 대기압에서는 78℃를 넘어서면 기체로 존재하게 됩니다. 그렇다면 물과 에탄올을 섞여 있으면 어떨까요?
50℃의 물과 에탄올이 반씩 섞인 용액이 있다고 생각해보세요. 여기에 서서히 일정하게 열을 가하면 어떻게 될까요? 물과 에탄올이 섞여만 있을 뿐 각각 순수한 물질처럼 거동한다 가정하면 위 그림처럼 될 거에요. 위 그림은 78℃에서는 에탄올만 끓기 시작해 에탄올이 전부 다 끓을 때까지 온도 상승이 없다가 에탄올이 다 기화되고 나서야 온도가 상승하고 이후 100℃에서는 물이 끓기 시작하여 물이 다 끓은 후 다시 온도 상승이 일어나는 걸 의미해요. 사실 이렇게 된다면 굳이 혼합물을 생각할 필요도 없어요. 섞여 있다 한들 순수한 물질의 거동이 각각 나타나는 것일 뿐이니까요.
하지만 실제론 절대 이렇지 않답니다. 그래서 혼합물의 분리가 어려운 것이기도 하고요. 혼합물일 때는 순수한 물질과 달리 서로 간의 분자들도 각각의 분자 운동에 영향을 주기 때문이죠. 실제로는 위 그림과 같은 온도 변화가 일어나요. 그리고 대략 반씩 섞은 물과 에탄올 혼합물은 78~100℃ 사이 구간에서 순수한 물질이 아닌 에탄올과 물의 혼합물로 기화가 된답니다.
02
혼합물의 상호작용
각각의 끓는점 사이에서 혼합물이 끓기 시작하는 것이 일반적이지만 때로는 혼합된 물질 각각의 순수한 끓는점 중 낮은 온도 보다 더 낮은 온도에서, 또는 높은 온도보다 더 높은 온도에서 혼합물이 기화 되기도 해요. 심지어 물과 에탄올도 특수한 비율로 잘 섞으면 순수한 에탄올의 끓는점보다 미세하게나마 더 빨리 끓게 할 수도 있어요.
이러한 특수성은 혼합된 분자들의 친화도에 따라서 나타나는 현상입니다. 혼합된 분자 간 반발력이 굉장히 크다고 생각해보세요. 순수한 상태에서 끓는 것 보다 빨리 기체가 되어서 분자간의 간격이 멀어지고 싶을 거에요. 반대로 혼합물의 인력이 매우 강하다면 되려 기체가 되기 어렵겠지요. 그리고 이러한 특수성은 혼합된 양과도 관련이 있을 수 밖에 없습니다. 분자들 간에 상호작용에는 인력과 척력이 동시에 작용하기 때문이죠.
03
혼합물의 상태를 결정짓는 요소
혼합물의 상태를 결정짓는 요소는 무엇이 있을까요? 순수한 물질일 때는 온도와 압력이 결정적이었지만 혼합물일 때는 여기에 ‘조성’이라는 것이 추가됩니다. 조성이라는 것은 혼합물의 혼합 비율을 의미하는 것입니다. 즉, 혼합물에서는 온도와 압력, 그리고 ‘혼합 비율’을 알면 상태가 결정된다는 것이죠. 따라서 혼합물의 평형도 역시 특정 온도, 압력, 그리고 각 상의 특정한 조성으로 유지된답니다. 다시 말해, 같은 압력과 온도라도 혼합된 조성에 따라 끓는점과 어는점이 바뀔 수 있다는 뜻이에요.
그렇다면 앞선 예시에서 순수한 물질이 끓을 때는 온도가 바뀌지 않는 반면, 물과 에탄올의 혼합물을 서서히 가열할 때는 혼합물이 끓어 나오는 동안에도 왜 끓는 온도가 변하는지 실마리를 얻을 수 있습니다. 바로 혼합물의 조성이 바뀌기 때문이지요! 끓는점처럼 평형 상태에서는 액체상과 기체상이 공존할 수 있지만 대개 액체상의 혼합 조성과 기체상의 혼합 조성이 같지 않아요.
보통은 끓는점이 낮은 쪽이 더 기체가 잘 되는 경향이 있으므로 (항상 그런건 아니에요. 혼합물에서는 분자간의 상호작용에 의한 특수성이 꽤 많습니다.) 앞선 물과 에탄올을 반씩 섞은 경우는 끓기 시작하면 물보단 에탄올이 기화되어 더 많이 날아갈 수 밖에 없습니다. 따라서 기체상의 에탄올이 액체상의 에탄올보다 많고, 반대로 남는 액체상에는 상대적으로 물이 점점 더 많아지기 때문에 끓는점이 계속 바뀌면서 온도가 100℃에 다가가게 되는 것이랍니다. 어때요? 감이 오나요?
다음 시간에는 이러한 혼합물의 평형을 더 자세하게 알아 볼 거에요. 많은 관심 부탁드려요!
(글: 한화토탈 심상현 과장)
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액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 이해 Pre-service Chemistry Teachers’ Understanding of the Boiling Process of a Liquid Mixture
박기라, 윤희숙,
소속 상세정보
박기라 ( Park Ki-Ra ) – 강원대학교 과학교육학부
윤희숙 ( Yoon Hee-Sook ) – 강원대학교 과학교육학부
1059520150590050454 DOI : dx.10.5012/jkcs.2015.59.5.454 KMID :
Abstract
본 연구의 목적은 액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 인식을 알아보는 것이다. 이를 위해 사범대학에 재 학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등 에 대한 설문조사를 실시하고, 이 중 9명을 면담하였다. 그 결과, 50% 몰분율의 에탄올 수용액의 끓는점에 대한 예비교사의 인식은 ‘78-100 oC 구간에서 끓기 시작한다’는 과학적인 응답이 52.3%이었고, ‘에탄올 끓는점인 78 oC에서 끓기 시작한다’고 생각하는 응답이 35.4%이었다. 전자의 경우, 물과 에탄올의 부분 증기압력의 합이 순수한 에탄올의 증기압력보다 작고, 물 의 증기압력보다 커진다는 과학적인 설명에 비해 ‘끓을 때 에탄올 분자가 물 분자와의 인력이나 진로 방해 등을 통해 순수 한 끓는점보다 높아진다’고 생각하는 설명이 많았다. 후자의 경우, 에탄올이 먼저 끓는데, 끓는점은 물질의 고유성질이므로 혼합물이 되어도 변하지 않는다고 생각하였다. 액체 혼합물의 가열 시 온도변화에 대해서는 끓기 시작하면서 온도가 증가하 다가 일정한 온도가 된다고 생각하는 응답자가 69.2%이었으나 이들은 에탄올이 끓으면서 기화되어, 액체상에 물의 비율이 높아지기 때문에 점점 끓는점이 증가하게 된다는 설명을 하거나, 에탄올은 상태 변화하지만 액체로 남아있는 물이 열에너지 를 흡수하기 때문에 혼합액체의 온도가 증가한다는 설명을 제시하였다. 상당수의 예비교사는 두 개의 일정한 온도 구간이 나 타난다는 응답을 하였는데 이들은 액체 혼합물의 각 성분이 자신의 고유한 끓는점에서 상태변화를 한다고 생각하고 있었다. 또한, 액체 혼합물의 증발과 끓음 상황에서 기체상에서의 입자 모형을 분석한 결과, 증발 상황에서는 대부분의 예비교사가 기체상에 물과 에탄올이 동시에 존재하는 모형을 그렸으나, 끓음 상황에서는 기체상에 에탄올만 존재하는 모형을 그리는 비 율이 증가하였다. 결과를 바탕으로 예비교사들이 혼합액체의 끓음에 대해 가지고 있는 대체적 개념과 이들의 인식 개선을 위 한 시사점을 논의하였다.
The goal of this study is to investigate pre-service chemistry teachers’ understanding of the boiling process of a liquid mixture. We surveyed 65 students in the chemistry program of the College of Education about the boiling point of a 50%(by mole) ethanol aqueous solution and the temperature changes during heating. We then interviewed 9 of these students. According to the survey results, the percent of the pre-service teachers who thought that the boiling point of the ethanol solution would be ‘between the boiling points of ethanol and water (78-100 oC)’ and ‘the same as that of ethanol’ were 52.3% and 35.4%, respectively. The majority of those who stated the former explained that the boiling point of the ethanol solution increased due to the effects of attraction or blocking by water molecules. Most of those who believed the latter explained that physical properties such as the boiling point would not be changed by the addition of water. With regard to the temperature change during heating, 69.2% of the teachers thought that the temperature would increase gradually while boiling, which some thought resulted from the increasing amount of water in the solution as the ethanol boiled off. Others thought that two temperature plateaus would be observed as each component of the liquid mixture underwent phase transition at its specific boiling point. When asked about the particle model of the gas phase during the boiling and evaporation process, some students drew both ethanol and water during evaporation but only ethanol when boiling. We discussed several alternative concepts of pre-service chemistry teachers about the boiling process of liquid mixtures and ways to improve their understanding.
키워드
액체 혼합물; 끓음; 대체적 개념; 예비 화학교사
Liquid mixture; Boiling; Alternative concept; Pre-service chemistry teacher
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