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29.1 日常飲用的酒精

29.1 日常飲用的酒精. 酒精飲料中的酒精的化學名稱是乙醇，是烷醇同系列的其中一員。. 圖 29.1 這些飲料都含有乙醇. H. H. 官能基. H. C. C. O. H. H. H. 29.2 烷醇. 烷醇的通式是 C n H 2n+1 OH （ n 分別為 1 、 2 、 3 、 4…… 等）。. C n H 2n+1 – 是烷基，而 –O–H 則是官能基（氫氧基）。. 乙醇 (CH 3 CH 2 OH) 的結構式如下：. 氧原子. 碳原子. 氫原子. 29.2 烷醇.

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  1. 29.1日常飲用的酒精 • 酒精飲料中的酒精的化學名稱是乙醇，是烷醇同系列的其中一員。 圖 29.1 這些飲料都含有乙醇

  2. H H 官能基 H C C O H H H 29.2烷醇 • 烷醇的通式是 CnH2n+1OH （n 分別為 1、2、3、4……等）。 • CnH2n+1– 是烷基，而 –O–H 則是官能基（氫氧基）。 • 乙醇 (CH3CH2OH) 的結構式如下：

  3. 氧原子 碳原子 氫原子 29.2烷醇 圖 29.2 甲醇（左）和乙醇（右）的分子模型 圖 29.3 乙醇（左）和甲醇（右）

  4. 表29.1 首四種烷醇的名稱和簡易結構式 烷醇 簡易結構式 29.2烷醇 甲醇 CH3OH 乙醇 CH3CH2OH 丙-1-醇 CH3CH2CH2OH 丁-1-醇 CH3CH2CH2CH2OH

  5. 29.3利用發酵作用製備乙醇 • 傳統製備乙醇的方法，是用含有澱粉或糖的穀物如葡萄、大麥或小麥等發酵而成。

  6. (a (a q) q) 29.3利用發酵作用製備乙醇 • 發酵作用的化學方程式如下：

  7. 29.3利用發酵作用製備乙醇 圖 29.4 在密封的容器內利用發酵作用製備乙醇 發酵作用是利用微生物把巨大的有機分子分解成細小分子的過程。

  8. 29.3利用發酵作用製備乙醇 • 從發酵作用製得的乙醇溶液中乙醇的濃度最高約為 15%。 • 因為這個濃度的乙醇會把酵母殺死，令發酵作用停止。 • 混合物過濾後進行分餾，可提高溶液中乙醇的濃度。

  9. 29.3利用發酵作用製備乙醇 圖 29.5 以分餾的方法提高乙醇溶液中乙醇的濃度

  10. 表29.2 不同酒精飲料的糖或澱粉來源 糖或澱粉的來源 糖或澱粉的來源 酒精飲料 酒精飲料 29.3利用發酵作用製備乙醇 啤酒 大麥 威士忌 大麥 葡萄酒 葡萄 雪利酒 葡萄

  11. H H H H 催化劑 C C (g) + H2O(g) H C C O H(g) 300 oC 和 65 個大氣壓力 H H H H 29.4工業用乙醇的製備 • 以乙烯進行催化水合作用，能大規模地製備乙醇。

  12. 29.4工業用乙醇的製備 • 在 300 oC 和 65 個大氣壓力下，把乙烯和水蒸氣通過作為催化劑的濃磷酸或濃硫酸，會得出水和乙醇的混合物，可利用分餾法將乙醇和水分開。

  13. 29.5烷醇的用途 作為酒精飲料的主要成分 • 乙醇是酒精飲料的主要成分。 圖 29.8 不同乙醇含量的酒精飲料

  14. 29.5烷醇的用途 作為燃料 • 烷醇可作為燃料。 圖 29.9 乙醇十分易燃

  15. CH3CH2OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l) 乙醇 29.5烷醇的用途 作為燃料 • 純乙醇十分易燃。如果氧氣充足，烷醇燃燒時只會生成二氧化碳和水。例如：

  16. 29.5烷醇的用途 作為燃料 • 如果氧氣不足，烷醇燃燒時會產生黑煙。 • 早於七十年代，巴西政府推行了一連串計劃，鼓勵國內車輛使用乙醇作為燃料，取替過往使用的汽油。

  17. 29.5烷醇的用途 作為燃料 • 時至今天，巴西全國已有四分之一的車輛使用乙醇或混入乙醇的汽油作為燃料。 圖 29.10 巴西的油站出售乙醇作汽車燃料

  18. 29.5烷醇的用途 作為燃料 • 事實上，使用乙醇作為車輛的燃料亦有一些問題。 • 農作物如甘蔗等是人類的重要食糧之一。用大量農地種植農作物作為生產乙醇的原料可能會引致食物短缺，令食物的價格上漲。 • 另外，若乙醇不能完全燃燒，會產生有害的乙醛，刺激我們的眼睛和皮膚。

  19. 29.5烷醇的用途 作為溶劑 • 相對分子質量較低的烷醇，尤其乙醇，是良好的溶劑。 • 乙醇是良好的溶劑，因為它能溶解油，本身又溶於水。 • 而且它不像其他有機溶劑那樣容易揮發，毒性又比較低。

  20. ； 29.5烷醇的用途 作為溶劑 • 乙醇是很多日常生活用品的溶劑，包括： • 化妝品（如香水、鬚後水）； • 消毒藥水（如碘酊）； • 清潔劑。

  21. 29.5烷醇的用途 作為溶劑 圖 29.11 香水 圖 29.12 鬚後水 圖 29.13 碘酊

  22. 29.5烷醇的用途 作為溶劑 • 加甲醇酒精是甲醇和乙醇的混合物，是工業上常用的溶劑。由於甲醇有毒，所以加甲醇酒精是不可飲用的。工業用的加甲醇酒精多加入了紫色染料和氣味難聞的石蠟油，以防止人們因誤飲而中毒。實驗室內的乙醇也多加有甲醇。

  23. 29.5烷醇的用途 作為溶劑 圖 29.14 加甲醇酒精是甲醇和乙醇的混合物

  24. 29.6飲酒和酗酒所引致的問題 • 飲用小量的酒精（乙醇）對人體沒有多大害處，並有鬆弛作用，甚至能稀釋血液，有助防止心臟病。 • 但是，飲用過量的酒精（酗酒）不只對健康有害，而且更會對家庭和社會造成不良影響。經常飲用過量酒精，會令人上癮，不能自拔，變為酗酒者。

  25. R O H 烷基 氫氧基 （官能基） • 烷醇的物理性質主要受烷基的大小和氫氧基所影響。隨 烷醇的相對分子質量增加，烷醇的物理性質亦會漸變。 29.7烷醇的性質 烷醇的物理性質 • 烷醇的基本結構如下：

  26. 29.7烷醇的性質 烷醇的物理性質 • 沸點

  27. 表29.3 首四種烷醇的沸點 烷醇 簡易結構式 沸點(oC) 29.7烷醇的性質 烷醇的物理性質 甲醇 CH3OH 65 乙醇 CH3CH2OH 78 丙-1-醇 CH3CH2CH2OH 97 丁-1-醇 CH3CH2CH2CH2OH 117

  28. 29.7烷醇的性質 烷醇的物理性質 • 在水中的溶解度 • 相對分子質量較低的烷醇（如甲醇、乙醇、丙-1-醇）可完全溶於水。烷醇分子內的碳鏈愈長，烷醇在水中的溶解度便愈低。

  29. 表29.4 首四種烷醇在水中的溶解度 烷醇 簡易結構式 在20 oC 時的溶解度（g/100 g 水） 29.7烷醇的性質 烷醇的物理性質 甲醇 CH3OH 無限 乙醇 CH3CH2OH 無限 丙-1-醇 CH3CH2CH2OH 無限 丁-1-醇 CH3CH2CH2CH2OH 8.0

  30. 烷醇可被很多氧化劑先氧化成烷醛 ( )， 跟再被氧化成烷酸 ( )。 O O R C O H R C H 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應

  31. H O O [O] [O] R C O H R C H R C O H 來自氧化劑 來自氧化劑 H 烷醇 烷醛 烷酸 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應

  32. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應 • 我們可用任何常用的氧化劑（如酸化重鉻酸鉀溶液）來把乙醇氧化。

  33. H H H O H O [O] [O] H H C C O H C C H H C C O H H H H H 乙醇 乙醛 乙酸 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應

  34. 氧原子 碳原子 氫原子 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應 圖 29.15 乙酸的分子模型

  35. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應 • 如果要將乙醇完全氧化，生成乙酸，可把反應混合物倒入一個接駁了回流冷凝器的燒瓶中，然後加熱。回流冷凝器令全部蒸氣凝結，並回流入燒瓶內，防止任何化學品逸走，令乙醇被完全氧化，生成乙酸。

  36. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應 圖 29.16 把乙醇氧化成乙酸

  37. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應 • 待乙醇完全氧化後，可利用蒸餾的裝置，把乙酸從反應混合物分離出來。將反應混合物加熱，乙酸和水會先行蒸餾出來，所得的餾液是乙酸的水溶液。乙酸具有一股像醋的酸味，很易辨認出來。

  38. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 氧化反應 圖 29.17 把乙酸從反應混合物中分離出來

  39. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用 • 把乙醇 (CH3CH2OH) 與乙酸 (CH3COOH) 一起加熱時，會產生一種芳香的化合物 –––– 乙酸乙酯(CH3COOCH2CH3)。

  40. 氧原子 碳原子 氫原子 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用 圖 29.18 乙酸乙酯的分子模型

  41. O CH3 C O H(l) H O CH2CH3(l) 乙酸 乙醇 O CH3 C O CH2CH3(l) H2O(l) 乙酸乙酯 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用 + +

  42. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用

  43. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用 圖 29.19 在實驗室內製備乙酸乙酯

  44. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用 • 乙酸乙酯是酯同系列的其中一員。 • 酯的通式是 RCOOR1，R 和 R1分別代表兩個相同或不同的烷基。

  45. 酯的官能基是酯基 ( )。 O O C O C O R1 R 來自烷酸的部份 來自烷醇的部份 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用

  46. O O O R R1 + H2O R C O H + H R1 C O + + 烷酸 烷醇 酯 水 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用 • 烷酸與烷醇生成酯的反應，稱為酯化作用。

  47. 29.7烷醇的性質 烷醇的化學性質 • 酯化作用 酯化作用是烷酸與烷醇反應，生成酯和水的一種可逆反應。 • 酯化作用的反應速率緩慢，所以一般都需要加熱和加入小量的濃硫酸作催化劑，增加反應速率。

  48. 29.8酯 • 相對分子質量較低的酯都是無色的揮發性液體。 • 所有酯都具有獨特的芳香或花果氣味。水果、花卉的香味，都是來自天然的酯。 • 酯一般不溶於水，與水混合後會形成兩層不互溶的液體。 圖 29.20 花卉的香味是來自天然的酯

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