การเชื่อมต่อระหว่างเอทานอลกับกรดซัลฟูริกคืออะไร?

การเชื่อมต่อระหว่างเอทานอลและกรดซัลฟูริกเกี่ยวข้องกับเส้นทางของปฏิกิริยาอย่างน้อยสามอย่าง พวกมันคือเอสเทอริฟิเคชันซึ่งเกี่ยวข้องกับโมเลกุลเอทานอลหนึ่งหรือสองอันหรือแอลกอฮอล์ - และการคายน้ำอีกครั้งหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลแอลกอฮอล์หนึ่งหรือสองโมเลกุล หากการคายน้ำเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของเอทานอลและกรดซัลฟูริกเพียงหนึ่งโมเลกุลผลิตภัณฑ์นั้นเป็นก๊าซซึ่งมีความสำคัญในธรรมชาติและมีประโยชน์ในห้องปฏิบัติการและในอุตสาหกรรม เมื่อแอลกอฮอล์สองโมเลกุลถูกทำให้เป็นน้ำโดยการขาดน้ำผลการรักษาทางการแพทย์ที่สำคัญทางประวัติศาสตร์ก็คือผลลัพธ์ ทั้งผลิตภัณฑ์เอสเทอริฟิเคชั่นมีการใช้งาน จำกัด

กรดซัลฟูริกไม่เพียง แต่เป็นกรดที่แข็งแกร่งมากเท่านั้น แต่ยังเป็นสารที่ทำให้ขาดน้ำเช่นกัน มันเป็นกรดที่แข็งแกร่งมันสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้แม้ไม่มีน้ำในขณะที่เครื่องขจัดน้ำออกก็สามารถ "ฉีก" ไฮโดรเจนและออกซิเจนอะตอมออกจากโมเลกุลเพื่อสนองความกระหาย " ลักษณะหลังนี้แสดงให้เห็นผ่านการทดลองระดับมัธยมอย่างง่าย ๆ ซึ่งมีน้ำตาลทรายจำนวน 3 เม็ด C 12 H 22 O 11 รวมกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเข้มข้นหยดหนึ่งในหลอดทดลองหรือบีกเกอร์ ในไม่กี่วินาทีสารตั้งต้นจะกลายเป็นสีดำสนิทและเดือดอย่างรุนแรง สีดำเกิดจากอะตอมของคาร์บอน 12 อะตอมจากโมเลกุลน้ำตาลแต่ละโมเลกุลในขณะนี้ไฮโดรเจน 22 อะตอมและออกซิเจน 11 อะตอมที่ถูกแยกออกได้กลายเป็นน้ำ 11 โมเลกุล

เอทานอลหรือที่เรียกว่าเอทิลแอลกอฮอล์หรือแอลกอฮอล์เม็ดมีความคล้ายคลึงกับน้ำมาก โครงสร้างของมันคือ CH 3 CH 2 OH โดยพื้นฐานแล้วเอทานอลเป็นเพียงน้ำโดยอะตอมไฮโดรเจนตัวใดตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยด้ามจับคาร์บอน อีกวิธีในการดูเอธานอลคือฐานที่อ่อนแอมากซึ่งคล้ายกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีผิวเผินอย่างน้อยที่สุด ถึงแม้ว่าเอธานอลจะอ่อนแอเกินกว่าพื้นฐานที่จะแตกตัวเป็นไอออนได้ แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการมันควรจะสามารถผลิตโครงสร้างคล้ายเกลือได้

โซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถผลิตเกลือสองชนิดด้วยกรดซัลฟูริกซึ่งหนึ่งในนั้นคือโซเดียมไฮโดรเจนซัลไฟด์ (NaHSO 4 ) ซึ่งได้มาจากโมเลกุลฐานหนึ่งและกรดหนึ่ง แม้ว่ามันจะเป็นเกลือ แต่ก็เป็นกรดด้วยเนื่องจากมันยังคงรักษาอะตอมไฮโดรเจนไว้ในโครงสร้างของมัน ถ้าเกลือกรดนี้ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลที่สองของ NaOH ผลเกลือเป็นกลาง - โซเดียมซัลเฟต (Na 2 SO 4 ) ตามลําดับหากเอทานอลและกรดซัลฟูริกรวมกันภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรงและมีการควบคุมผลของเอทิลไฮโดรเจนซัลเฟตผ่านทางเดินปฏิกิริยา CH 3 CH 2 OH + H 2 SO 4 → CH 3 CH 2 OSO 3 H ในขณะที่กรดเอสเตอร์นี้ การรวมกันของเอทานอลและกรดซัลฟิวริกจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของเอทานอลอีกชนิดหนึ่งเรียกว่าไดเอทิลซัลเฟต - เรียกได้ง่ายกว่าคือเอทิลซัลเฟต - ผลลัพธ์ ที่น่าสนใจแม้ว่าจะมีการใช้งาน จำกัด นักวิทยาศาสตร์ทางนิติวิทยาศาสตร์จ้างเอทิลซัลเฟตในการตรวจจับแอลกอฮอล์ในเลือดและปัสสาวะวันหลังจากที่มีการบริโภค

ภายใต้เงื่อนไขที่เข้มงวดยิ่งขึ้นเอสเทอริฟิเคชั่นจะถูกแทนที่ด้วยการขาดน้ำ การคายน้ำโมเลกุลเดี่ยวตามสมการ CH 3 CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + HOH ผลิตภัณฑ์ก๊าซคือเอทิลีนซึ่งเป็นฮอร์โมนพืชที่เกี่ยวข้องกับการทำให้สุกของผลไม้และกระบวนการอื่น ๆ ถ้าสองโมเลกุลของเอทานอลถูกคายน้ำมากกว่าหนึ่งปฏิกิริยาจะเท่ากับ 2 CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + HOH ปฏิกิริยานี้ส่งผลให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่มีความสำคัญในอดีต: ของเหลวยาสลบเอทิลอีเธอร์

การเชื่อมต่อระหว่างเอทานอลและกรดซัลฟูริกจึงอย่างน้อยสี่เท่า ผลลัพธ์ของการรวมกันของพวกเขารวมถึงสองผลิตภัณฑ์เอสเทอริฟิเคชันและสองผลิตภัณฑ์การคายน้ำขึ้นอยู่กับเงื่อนไขภายใต้ปฏิกิริยาที่จะดำเนินการ นอกจากสภาพของปฏิกิริยาที่อ่อนโยนผลิตภัณฑ์ของเอสเทอริฟิเคชันขึ้นอยู่กับว่าแต่ละปฏิกิริยามีเวลาเท่าใดระหว่างปฏิกิริยา การคายน้ำยังขึ้นอยู่กับจำนวนประชากรของเอทานอลและกรดซัลฟูริกตลอดเวลาที่เกิดปฏิกิริยา