الکل به دسته کاملی از ترکیبات آلی اشاره دارد که شامل یک گروه هیدروکسیل متشکل از یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن است که به یک اتم کربن پیوند دارند. با این حال، در اصطلاح رایج، کلمه الکل معمولاً به یک ماده شیمیایی خاص با فرمول C2H5OH اشاره دارد که شیمیدانان آن را اتانول می نامند.
شناخته شده ترین نوع الکل، اتانول (C₂H₅OH) است که در نوشیدنی های الکلی و به عنوان حلال یا ضدعفونی کننده استفاده می شود. الکل ها به دلیل خواص شیمیایی شان، مانند قابلیت حل شدن در آب و واکنش پذیری، در صنایع مختلف از جمله داروسازی، آرایشی و بهداشتی، و تولید سوخت کاربرد دارند.
برخی الکل ها مانند متانول سمی هستند و مصرف آنها خطرناک است، در حالی که اتانول در مقادیر کم در نوشیدنی ها مصرف می شود، اما مصرف بیش از حد آن می تواند به سلامتی آسیب برساند. الکل ها از طریق تخمیر قندها توسط مخمرها یا از طریق فرآیندهای شیمیایی تولید می شوند و نقش مهمی در زندگی روزمره و صنایع دارند.
فرمول عمومی الکل ها به صورت زیر است:
R-OH
R: یک گروه آلکیل (زنجیره کربنی) یا گروه آریل (در الکل های آروماتیک).
OH: گروه هیدروکسیل که ویژگی الکل بودن را مشخص می کند.
الکل های تک عاملی (مونوهیدریک) معمولاً به این فرمول ساده پایبند هستند، مثل متانول (CH₃OH) یا اتانول (C₂H₅OH).
الکل های چندعاملی (پلی هیدریک) مانند اتیلن گلیکول یا گلیسرول چندین گروه OH دارند و فرمول عمومی آنها می تواند به صورت CₙH₂ₙ₊₂₋ₘ(OH)ₘ باشد، که در آن m تعداد گروه های هیدروکسیل است.
الکل (اتانول) کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف دارد.
1. الکل پزشکی و بهداشتی:
ضدعفونی کننده: برای استریل کردن تجهیزات پزشکی، سطوح و پوست (مثل الکل 70 درصد).
حلال دارویی: در تولید داروها، عصاره ها و تنتورها.
-پادزهر: در درمان مسمومیت با متانول یا اتیلن گلیکول.
2. الکل صنعتی:
حلال: در تولید رنگ ها، رزین ها، چسب ها و جوهرها.
سوخت: به عنوان سوخت زیستی (بیواتانول) در خودروها یا مخلوط با بنزین.
مواد شیمیایی: ماده اولیه در تولید استیک اسید، اتیل استات و سایر ترکیبات شیمیایی.
3. الکل آرایشی و بهداشتی:
در تولید عطرها، لوسیون ها، دئودورانت ها و محصولات مراقبت از پوست.
به عنوان پایه در اسپری های مو و ضدعفونی کننده های دست.
4. مصارف خانگی:
پاک کننده: برای تمیز کردن شیشه ها، سطوح و لکه های چربی.
حلال: در محصولات تمیزکننده خانگی.
5. غذایی و آشامیدنی:
نوشیدنی های الکلی: در تولید شراب، آبجو و مشروبات الکلی.
افزودنی غذایی: به عنوان نگهدارنده یا طعم دهنده در برخی محصولات.
6. علمی و تحقیقاتی:
در آزمایشگاه ها برای استخراج DNA، نگهداری نمونه های بیولوژیکی و تمیز کردن تجهیزات.
7. الکل در کشاورزی:
به عنوان ماده اولیه در تولید برخی آفتکش ها یا کودهای مایع.
8. انرژی:
در مشعل های الکلی یا به عنوان سوخت در ژنراتورهای کوچک.
الکل ها ترکیبات آلی هستند که بر اساس ساختار شیمیایی و کاربردشان به انواع مختلفی تقسیم می شوند. در زیر انواع اصلی الکل ها را به طور خلاصه و جامع توضیح می دهم.
1. الکل های تک عاملی (مونوهیدریک):
متانول (CH₃OH):
الکل چوب، سمی، مورد استفاده در سوخت، حلال های صنعتی و تولید فرمالدهید.
اتانول (C₂H₅OH):
الکل اتیلیک، رایج ترین نوع، مورد استفاده در نوشیدنی ها، ضدعفونی کننده ها، حلال ها و سوخت زیستی.
پروپانول (C₃H₇OH):
شامل ایزوپروپیل الکل (الکل مالشی)، استفاده در ضدعفونی، حلال و صنایع آرایشی.
2. الکل های چند عاملی (پلی هیدریک):
اتیلن گلیکول (C₂H₆O₂):
دی ال (دو گروه هیدروکسیل)، مورد استفاده در ضدیخ و تولید پلی استر.
گلیسیرین (C₃H₈O₃):
تری ال (سه گروه هیدروکسیل)، در صنایع آرایشی، غذایی و دارویی (مثل مرطوب کننده ها).
3. الکل های آروماتیک:
مانند فنل اتیل الکل، که در عطرها و مواد شیمیایی خاص استفاده می شود.
4. بر اساس تعداد کربن:
الکل های اولیه: مانند اتانول و متانول (گروه OH به کربن انتهایی متصل است).
الکل های ثانویه: مانند ایزوپروپانول (گروه OH به کربن میانی متصل است).
الکل های ثالثیه: مانند ترت بوتیل الکل (گروه OH به کربن با سه پیوند کربنی متصل است).
5. بر اساس کاربرد:
الکل های صنعتی: مثل متانول و ایزوپروپانول برای حلال ها و سوخت.
الکل های پزشکی: مثل اتانول برای ضدعفونی.
الکل های خوراکی: اتانول در نوشیدنی های الکلی.
در زیر جدولی از نقطه جوش الکل های رایج (بر حسب درجه سلسیوس) ارائه شده است. این مقادیر برای الکل های تک عاملی و الکل های چندعاملی مهم در فشار استاندارد (1 اتمسفر) هستند:
| نام الکل | فرمول شیمیایی | نقطه جوش (°C) |
| متانول | CH₃OH | 64.7 |
| اتانول | C₂H₅OH | 78.4 |
| پروپان-1-ال (نرمال پروپانول) | C₃H₇OH | 97.2 |
| ایزوپروپانول (پروپان-2-ال) | C₃H₇OH | 82.5 |
| بوتان-1-ال (نرمال بوتانول) | C₄H₉OH | 117.7 |
| ایزوبوتانول | C₄H₉OH | 108.0 |
| ترت بوتیل الکل | C₄H₉OH | 82.4 |
| اتیلن گلیکول | C₂H₆O₂ | 197.3 |
| گلیسرول | C₃H₈O₃ | 290.0 |
ساختار الکل ها را می توان به عنوان یک اتم اکسیژن چهاروجهی هیبرید شده sp3 با جفت الکترون های غیر پیوندی که دو اوربیتال از چهار اوربیتال هیبریدی sp3 را اشغال می کند، تصویر کرد. گروه های آلکیل عموماً حجیم‌تر از اتم های هیدروژن هستند، بنابراین زاویه پیوند R-O-H در این ماده به طور کلی بزرگتر از زاویه پیوند H-O-H 104.5 درجه در آب است.
به عنوان مثال، زاویه پیوند 108.9 درجه در متانول، اثر گروه متیل را نشان می دهد که بزرگتر از اتم هیدروژن آب است. یکی از راه های طبقه بندی این ماده این است که بر اساس کدام اتم کربن به گروه هیدروکسیل پیوند می خورد. اگر این کربن اولیه باشد (1 درجه، فقط به یک اتم کربن دیگر پیوند دارد)، ترکیب یک الکل اولیه است.
یک الکل ثانویه دارای گروه هیدروکسیل روی یک اتم کربن ثانویه (2 درجه) است که به دو اتم کربن دیگر پیوند دارد. یک الکل سوم دارای گروه هیدروکسیل بر روی یک اتم کربن سوم (3 درجه) است که به سه کربن دیگر پیوند دارد. اگر گروه هیدروکسیل به ترتیب به یک اتم کربن آلیلیک (در مجاورت پیوند دوگانه C=C) یا یک اتم کربن بنزیل (در کنار یک حلقه بنزن) پیوند داشته باشد، الکل ها آلیلیک یا بنزیلیک نامیده می شوند.
الکل دناتوره شده (Denatured Alcohol) نوعی الکل اتیلیک (اتانول) است که با افزودن مواد شیمیایی خاص (دناتوران ها) غیرقابل شرب شده و برای مصارف صنعتی، خانگی یا پزشکی استفاده می شود. الکل دناتوره شده، اتانولی است که به آن موادی مانند متانول، استون، ایزوپروپانول یا بیترکس (ماده تلخ کننده) اضافه می شود تا سمی یا بدمزه شود و از مصرف خوراکی آن جلوگیری گردد.
کاربرد الکل دناتوره
1. صنعتی:
حلال در تولید رنگ ها، رزین ها، چسب ها و پوشش ها.
ماده اولیه در تولید مواد شیمیایی مانند اتیل استات.
2. پاک کننده:
تمیز کردن سطوح، شیشه ها و تجهیزات صنعتی.
حذف لکه های چربی و جوهر.
3. سوخت:
در چراغ های الکلی یا به عنوان سوخت در برخی دستگاه ها.
4. پزشکی و بهداشتی:
در برخی ضدعفونی کننده ها (با درصد خلوص کنترل شده).
پایه برخی محصولات آرایشی و بهداشتی.
5. خانگی:
در محصولات تمیزکننده خانگی یا به عنوان حلال در کارهای دستی.
انواع الکل دناتوره شده:
کاملاً دناتوره شده (Completely Denatured): حاوی درصد بالایی از مواد سمی (مثل متانول) برای مصارف صنعتی.
نیمه دناتوره شده (Specially Denatured): با افزودنی های خاص برای کاربردهای مشخص (مثل عطرها یا محصولات آرایشی).
واکنش های شیمیایی الکل ها به دلیل وجود گروه هیدروکسیل (-OH) و ساختار کربنی آنها بسیار متنوع هستند. در زیر، مهم‌ترین واکنش های الکل ها به صورت خلاصه و جامع شرح داده شده است.
1. واکنش های گروه هیدروکسیل (-OH):
الکل ها به دلیل داشتن گروه OH می توانند در واکنش هایی که شامل پیوند هیدروژنی یا جدایش هیدروژن/اکسیژن هستند، شرکت کنند.
اکسیداسیون:
الکل های اولیه: به آلدهید و سپس اسید کربوکسیلیک تبدیل می شوند.
مثال: اتانول → استالدهید → اسید استیک
CH₃CH₂OH → CH₃CHO → CH₃COOH (با اکسیدکننده هایی مثل KMnO₄ یا K₂Cr₂O₇)
الکل های ثانویه: به کتون تبدیل می شوند.
مثال: ایزوپروپانول → استون
(CH₃)₂CHOH → (CH₃)₂CO
الکل های ثالثیه: به دلیل نبود هیدروژن در کربن متصل به OH، اکسید نمی شوند.
دهیدراسیون (آب زدایی):
الکل ها در حضور اسید (مثل H₂SO₄) و گرما آب از دست داده و به آلکن تبدیل می شوند.
مثال: اتانول → اتیلن
CH₃CH₂OH → C₂H₄ + H₂O (در دمای 170-180°C با H₂SO₄)
استری سازی:
الکل ها با اسیدهای کربوکسیلیک در حضور کاتالیزور اسیدی (مثل H₂SO₄) واکنش داده و استر تولید می کنند.
مثال: اتانول + اسید استیک → اتیل استات
CH₃CH₂OH + CH₃COOH → CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O
جایگزینی (هالوژن دار کردن):
گروه OH می تواند با هالیدها (مثل HCl یا HBr) در حضور کاتالیزور (مثل ZnCl₂) جایگزین شود و هالوآلکان تولید کند.
مثال: اتانول → اتیل کلرید
CH₃CH₂OH + HCl → CH₃CH₂Cl + H₂O
2. واکنش های خاص الکل ها:
تشکیل الکاکسید:
الکل ها با فلزات فعال (مثل Na یا K) واکنش داده و الکاکسید تولید می کنند.
مثال: اتانول + سدیم → سدیم اتوکسید
2CH₃CH₂OH + 2Na → 2CH₃CH₂ONa + H₂↑
واکنش با اسیدهای قوی:
الکل ها می توانند با اسیدهای قوی (مثل HNO₃) نیترات های آلی تشکیل دهند.
مثال: گلیسرول + اسید نیتریک → تری نیتروگلیسرین (نیتروگلیسرین).
3. واکنش های الکل های چندعاملی:
اتیلن گلیکول و گلیسرول به دلیل داشتن چند گروه OH می توانند در واکنش های چندگانه شرکت کنند، مثل تشکیل پلی استرها یا پلیمرها.
مثال: اتیلن گلیکول + اسید ترفتالیک → پلی‌اتیلن ترفتالات (PET).
4. واکنش های متانول (الکل مصنوعی):
اکسیداسیون: متانول به فرمالدهید (CH₂O) و سپس اسید فرمیک (HCOOH) اکسید می شود.
تولید سوخت: متانول در واکنش های کاتالیزوری برای تولید سوخت های زیستی یا مواد شیمیایی استفاده می شود.
نوشیدن الکل مضر است اگرچه اتانول کمتر از متانول سمی است، اما با این وجود یک ماده سمی است و سالانه افراد زیادی بر اثر مسمومیت با اتانول جان خود را از دست می دهند. زمانی که فردی از مسمومیت خفیف با اتانول رنج می برد، گفته می شود که فرد مست است.
از آنجایی که حیوانات اغلب غذاهای تخمیر شده و حاوی اتانول مصرف می کنند، بدن آنها روش هایی را برای حذف یا سم زدایی اتانول قبل از تجمع و مسموم کردن مغز ایجاد کرده است. یکی از راه های سم زدایی بدن برای اتانول، اکسید کردن آن با استفاده از آنزیمی است که توسط کبد، دهیدروژناز یا ADH تولید می شود.
الکل دهیدروژناز اکسیداسیون اتانول به استالدهید را کاتالیز می کند، که بیشتر به اسید استیک (به عنوان یون استات)، یک متابولیت طبیعی اکسید می شود. عامل اکسید کننده واقعی شکل اکسید شده نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید، NAD+ است.
سوالات متداول
1. الکل چیست و چه کاربردی دارد؟
الکل (اتانول) یک ترکیب شیمیایی است که در ضدعفونی کننده ها، نوشیدنی ها و صنایع استفاده می شود. به دلیل خاصیت ضدمیکروبی، در پزشکی و نظافت کاربرد دارد. در نوشیدنی ها به عنوان ماده اصلی الکلی شناخته می شود. مصرف و استفاده آن باید با احتیاط باشد.
2. آیا الکل برای ضدعفونی پوست بی خطر است؟
الکل 70٪ برای ضدعفونی پوست ایمن است، اما ممکن است باعث خشکی یا تحریک شود. از تماس با زخم های باز یا چشم خودداری کنید. برای پوست حساس، محصولات حاوی مرطوب کننده مناسب ترند. استفاده طولانی مدت باید تحت نظر پزشک باشد.
3. تفاوت الکل اتانول و متانول چیست؟
اتانول الکل ایمن برای ضدعفونی و نوشیدنی هاست، اما متانول سمی و خطرناک است. متانول حتی در مقادیر کم می تواند باعث کوری یا مرگ شود. همیشه از الکل با منشأ معتبر استفاده کنید. برچسب محصول را با دقت بررسی کنید.
4. آیا الکل در محصولات آرایشی مضر است؟
الکل در برخی محصولات آرایشی (مانند تونرها) به عنوان حلال یا ضدمیکروب استفاده می شود. در پوست های خشک یا حساس ممکن است باعث تحریک شود. محصولات با الکل های چرب (مانند ستیل الکل) ملایم ترند. برای پوست حساس، محصولات بدون الکل انتخاب کنید.
5. چگونه الکل به عنوان ضدعفونی کننده عمل می کند؟
الکل با تخریب پروتئین ها و غشای میکروب ها، باکتری ها و ویروس ها را از بین می برد. غلظت 60-90٪ برای ضدعفونی موثر است. روی سطوح باید 1 دقیقه بماند تا اثر کند. برای ویروس های خاص، دستورالعمل های بهداشتی را رعایت کنید.
6. عوارض مصرف الکل در نوشیدنی ها چیست؟
مصرف بیش از حد الکل می تواند به کبد، قلب و مغز آسیب برساند. عوارض شامل اعتیاد، مشکلات گوارشی و افزایش خطر سرطان است. مصرف متعادل (1-2 واحد روزانه) برای برخی بی خطر است. افراد با بیماری های خاص باید از مصرف اجتناب کنند.
7. آیا الکل برای درمان جرم گوش مناسب است؟
الکل (مانند الکل بوریک) گاهی برای خشک کردن گوش یا درمان عفونت های خفیف استفاده می شود. نباید در گوش آسیب دیده یا پرده گوش پاره استفاده شود. حتماً با پزشک مشورت کنید. استفاده نادرست ممکن است باعث تحریک شود.
8. چگونه الکل را ایمن نگهداری کنیم؟
الکل را در ظرف دربسته، دور از گرما و شعله نگهداری کنید، زیرا قابل اشتعال است. دور از دسترس کودکان و در دمای اتاق نگه دارید. از مخلوط کردن با سایر مواد شیمیایی خودداری کنید. تاریخ انقضا و شرایط نگهداری را بررسی کنید.
9. آیا الکل در مکمل های دارویی استفاده می شود؟
الکل گاهی به عنوان حلال در شربت ها یا عصاره های دارویی استفاده می شود. مقدار آن معمولاً کم و بی خطر است. در صورت حساسیت یا بیماری کبدی، با پزشک مشورت کنید. برچسب داروها را برای وجود الکل بررسی کنید.
10. چگونه الکل با کیفیت برای ضدعفونی بخریم؟
الکل با خلوص 70٪ یا بالاتر از داروخانه ها یا تامین کنندگان معتبر خریداری کنید. از خرید الکل های بدون برچسب یا مشکوک خودداری کنید. گواهی کیفیت و منشأ محصول را بررسی کنید. برای مصارف پزشکی، الکل دارویی انتخاب کنید.
منبع: Alcohol
