エタノールと硫酸の関係は？
エタノールと硫酸の接続には、少なくとも3つの可能な反応経路が含まれます。 それらは、エタノールまたはアルコールの1つまたは2つの分子を含むエステル化と脱水であり、再び1つまたは2つのアルコール分子を含みます。 脱水にエタノールと硫酸がそれぞれ1分子しか含まれない場合、生成物は気体であり、本質的に重要であり、実験室および産業で有用です。 2分子のアルコールが脱水により結合すると、医学的に重要な歴史的な液体が結果として生じます。 両方のエステル化生成物の使用は限られています。
硫酸は非常に強い酸であるだけでなく、例外的な脱水剤でもあります。 それは非常に強い酸なので、水がなくてもそれ自体をイオン化できますが、脱水剤としては、水素原子と酸素原子を分子から「引き裂いて」、その「渇き」を満たすことができます。 この後者の特性は、少数の卓上砂糖C 12 H 22 O 11を試験管またはビーカー内で数滴の濃硫酸と組み合わせる単純な高校の実験で実証されています。 数秒で、反応物は真っ暗になり、激しく沸騰します。 黒い色は、各糖分子からの元素の12個の炭素原子に起因しますが、除去された22個の水素原子と11個の酸素原子は、11個の水分子に変わりました。
エチルアルコールまたは穀物アルコールとも呼ばれるエタノールは、水に非常によく似ています。 その構造はCH 3 CH 2 OHです。 基本的に、エタノールは単なる水であり、その水素原子の1つは炭素ベースのハンドル、比較的不活性なCH 3 CH 2-に置き換えられています。 エタノールを見る別の方法は、非常に弱い塩基であり、少なくとも表面的には水酸化ナトリウム、NaOHに似ています。 エタノールは通常、弱すぎてイオン化する塩基ではありませんが、特定の条件下では、塩のような構造を生成できるはずです。
水酸化ナトリウムは、硫酸との2つの塩のいずれかを生成できます。その1つは、1分子の塩基と1酸から誘導される硫酸水素ナトリウム（NaHSO 4 ）です。 それは塩であるが、構造中に1個の水素原子を保持しているため、酸でもある。 この酸の塩がNaOHの2番目の分子と反応すると、中性の塩が生じる-硫酸ナトリウム（Na 2 SO 4 ）。 同様に、エタノールと硫酸を温和で制御された条件下で組み合わせると、反応経路CH 3 CH 2 OH + H 2 SO 4 →CH 3 CH 2 OSO 3 Hを介して硫酸水素エチルが生成されます。エタノールと硫酸の組み合わせは、別のエタノール分子である硫酸ジエチルとさらに反応し、より簡単に硫酸エチルと呼ばれます。 興味深いことに、法医学者は使用が限られていますが、硫酸エチルを使用して、血液と尿中のアルコールを消費して数日後に検出します。
より厳しい条件下では、エステル化は脱水に置き換わります。 単一分子の脱水は、CH 3 CH 2 OH→CH 2 = CH 2 + HOHという式に従います。 ガス状の製品は、果物の熟成やその他のプロセスに関連する植物ホルモンであるエチレンです。 1分子ではなく2分子のエタノールを脱水すると、反応は2 CH 3 CH 2 OH→CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + HOHになります。 この反応により、歴史的に重要な最終製品、麻酔液、エチルエーテルが生成されます。
したがって、エタノールと硫酸の関係は少なくとも4倍です。 これらの組み合わせの結果には、反応が行われる条件に応じて、2つのエステル化生成物と2つの脱水生成物が含まれます。 穏やかな反応条件に加えて、エステル化の生成物は、反応中の各時点での各反応物の量に依存します。 脱水は、反応中の常にエタノールと硫酸の相対的な集団にも依存します。