Плотность этилового спирта

Плотность этилового спирта и другие его физические свойства

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Этиловый спирт (этанол) представляет собой бесцветную жидкость со слабым запахом, легко воспламеняется. Смешивается с водой во всех соотношениях. Этанол хорошо растворяет многие органические вещества.

Безводный (абсолютный) спирт кипит при 78,37^oС. Получаемый в промышленности спирт-ректификат представляет собой смесь 95,5% этанола и 4,4% воды, которая кипит при 78,37^oС (смеси определенного состава, кипящие при постоянной температуре, называют азеотропными смесями).

Основные константы этилового спирта приведены в таблице ниже.

Таблица 1. Физические свойства и плотность этилового спирта.

Плотность, г/см³	0,7893
Температура плавления, ^oС	-114,3
Температура кипения, ^oС	78,4
Молярная масса, г/моль	46,069

Прием внутрь даже небольших количеств этанола понижает восприимчивость органов чувств, вызывает сильное поражение центральной нервной системы.

Химический состав и строение молекулы этилового спирта

Химический состав этилового спирта можно изобразить при помощи эмпирической (C₂H₅OH) и рациональной (CH₃-CH₂-OH) формул (рис. 1).

Строение молекулы и плотность этилового спирта

Рис. 1. Строение молекулы этилового спирта

Атом кислорода в молекуле этанола обладает большой электроотрицательностью и оттягивает на себя электронную плотность σ-связей связанных с ним атомов, в частности атома водорода. Связь O-H в молекуле этилового спирта сильно поляризована CH₃-CH₂→O←H. Электронная плотность в атоме водорода оказывается пониженной. Поэтому он может взаимодействовать с неподеленной парой электронов атома кислорода другой молекулы этанола. Между двумя молекулами возникает нековалентная водородная связь. Связанные между собой водородными связями молекулы этилового спирта образуют ассоциаты.

Краткая характеристика химических свойств и плотность этилового спирта

Этанол является представителем одноатомных спиртов.

За счет присутствия в воздухе кислорода, который способен выступать в роли окислителя, этиловый спирт сгорает на воздухе (светло-голубое пламя) с образованием углекислого газа и воды:

C₂H₅OH + 3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O.

За счет наличия в молекуле этанола кислотного центра он взаимодействует со щелочными, а также некоторыми щелочноземельными металлами и их гидридами с образованием солеподобных соединений – алкоголятов:

2C₂H₅OH + 2K = 2C₂H₅OK + H₂;

C₂H₅OH + NaH = C₂H₅ONa + H₂.

Этиловый спирт вступает в реакции нуклеофильного замещения с галогенводородными кислотами:

C₂H₅OH + HCl = C₂H₅Cl + H₂O.

При взаимодействии этанола с альдегидами образуются ацетали, с карбоновыми кислотами – сложные эфиры:

C₂H₅OH + R-COH = R-CH(OH)-O-C₂H₅;

C₂H₅OH + R-COOH = R-COOC₂H₅ + H₂O.

В присутствии водоотнимающих реагентов и при нагревании до температуры выше 120^oС этиловый спирт подвергается дегидратации:

2C₂H₅OH = C₂H₅-O- C₂H₅ + H₂O (H₂SO_{4 (conc)}, 120^oC);

CH₃-CH₂-OH = CH₂=CH₂ + H₂O (H₂SO_{4 (conc)}, Al₂O₃, 350-500^oC).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Вычислите плотность по метану смеси, состоящей из 15 л аргона и 35 л криптона. Рассчитайте объемные доли газов в смеси.

Решение

Найдем объемные доли веществ в смеси:

φ = V_gas / V_{mixture_gas};

φ (Ar) = V(Ar) / V_{mixture_gas};

φ (Ar) = 15 / (15 + 35) = 15 / 50 = 0,3.

φ (Kr) = V(Kr) / V_{mixture_gas};

φ (Kr) = 35 / (15 + 35) = 35 / 50 = 0,7.

Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси:

M_r^conditional (mixture) = φ (Ar) ×M_r(Ar) + φ (Kr) ×M_r(Kr);

M_r^conditional (mixture) = 0,3 × 40 + 0,7 ×84 = 12 + 58,8 = 70,8.

Найдем относительную плотность смеси по метану:

D_CH4(mixture) = M_r^conditional (mixture) / M_r(CH₄);

D_CH₄(mixture) = 70,8 / 16 = 4,425.

Ответ

Относительная плотность смеси аргона и криптона по метану равна 4,425.

ПРИМЕР 2

Задание

Определите плотность по водороду смеси кислорода и оксида углерода (IV), если объем первого газа в смеси равен 150 л, а второго – 350 л.

Решение

Найдем объемные доли веществ в смеси:

φ = V_gas / V_{mixture_gas};

φ (O₂) = V(O₂) / V_{mixture_gas};

φ (O₂) = 150 / (150 + 350) = 150 / 500 = 0,3.

φ (CO₂) = V(CO₂) / V_{mixture_gas};

φ (CO₂) = 350 / (150 + 350) = 350 / 500 = 0,7.

M_r^conditional (mixture) = φ (O₂) ×M_r(O₂) + φ (CO₂) ×M_r(CO₂);

M_r^conditional (mixture) = 0,3 ×32 + 0,7 ×44 = 9,6 + 30,8 = 40,4.

Найдем относительную плотность смеси по метану:

D_H2(mixture) = M_r^conditional (mixture) / M_r(H₂);

D_H₂(mixture) = 40,4 / 2 = 20,2.

Ответ

Относительная плотность смеси газов кислорода и оксида углерода (IV) по водороду равна 20,2.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Советуем прочитать:

Плотность этилового спирта