Этиловый спирт (этанол), С2Н5ОН

Этиловый, или винный, спирт может быть получен всеми общими способами получения спиртов. Наиболее старым техническим методом его получения является алкогольное, или спиртовое, брожение. Этот процесс основан на том, что один из простейших сахаров состава C₆H₁₂O₆ — виноградный сахар, или глюкоза, получаемый в технике из крахмала, в присутствии особого рода микроорганизмов, называемых дрожжевым грибком (Saccharomyces cerevisiae), распадается на спирт и углекислоту по уравнению

Спиртовому брожению может подвергаться не только виноградный сахар, но и другие сахаристые вещества состава C₆H₁₂O₆ (гексозы). Виноградный сахар и другие гексозы, например плодовый сахар (фруктоза), часто находятся в природе уже в готовом виде в соке плодов различных растений (виноградный сахар в соке винограда), а также могут получаться из других природных веществ (например, из свекловичного или тростникового сахара) в процессе брожения. Так как зародыши дрожжевых грибков всегда находятся в воздухе (в пыли), то процесс брожения сладких жидкостей есть самое обычное явление, нередко наблюдаемое в повседневном быту. Поэтому приготовление алкогольных напитков известно с самой глубокой древности.

В природе спиртовое брожение происходит так часто, что спирт, хотя и в ничтожных количествах, является постоянной составной частью почвенных вод, а пары его всегда в небольшом количестве содержатся в воздухе.

Из растительного сырья, содержащего крахмал (например, из картофеля, хлебных злаков, риса и пр.), брожением получают пищевой этиловый спирт. Богатый крахмалом материал измельчают и заваривают перегретым водяным паром при температуре 140—150° С. При этом получается густая масса, содержащая крахмал в виде «клейстера». По охлаждении массы к ней прибавляют солод, представляющий собой измельченные проросшие зерна ячменя. В солоде имеется азотсодержащее вещество — диастаз, относящееся к классу сложных органических катализаторов, образующихся в живых организмах и называемых энзимами или ферментами. Диастаз способен вызывать превращение крахмала в мальтозу, т. е. в сахар состава C₁₂H₂₂O₁₁. Это превращение, идущее с присоединением воды, быстрее всего совершается при температуре около 62° С. К осахаренному раствору прибавляют дрожжи и ведут брожение при 33 °С. Благодаря присутствию в дрожжах энзима, получившего название мальтазы, мальтоза превращается с присоединением воды в глюкозу, которая и подвергается процессу спиртового брожения. По окончании брожения содержащую спирт жидкость подвергают дробной перегонке (ректификации) в особых ректификационных аппаратах.

Дробной перегонкой, однако, нельзя получить безводный (абсолютный) алкоголь, так как этиловый спирт, кипящий при 78,3° С, образует с водой азеотропную смесь, содержащую около 4,5% воды и кипящую при 78,15° С. Такой спирт, называемый 96-градусным, обычно готовят в технике. Чтобы получить абсолютный алкоголь, азеотропную смесь надо освободить от воды химическим способом, например настаиванием с негашеной известью или действием металлического кальция и пр.

Можно также отделить воду, прибавляя к водному спирту немного бензола и подвергая эту смесь перегонке. Тогда сначала отгоняется постояннокипящая «тройная» смесь бензола, воды и спирта (при 64,85° С), затем «двойная» смесь спирта и бензола (68,25° С) и, наконец, чистый безводный спирт (78,3° С).

Кроме винного спирта, при спиртовом брожении образуются также вещества, кипящие при более низкой температуре (уксусный альдегид) и кипящие при более высокой температуре, представляющие собой смесь высших гомологов спирта, называемую «сивушными маслами». Кроме того, всегда образуются небольшие количества глицерина и янтарной кислоты.

Этиловый спирт представляет собой бесцветную жидкость, смешивающуюся с водой и обладающую жгучим вкусом; горит голубоватым, слабо светящим пламенем. Он имеет важное применение для технических целей. Так, спирт применяется для получения синтетического каучука (С. В. Лебедев), как исходный продукт в производстве ацетальдегида и уксусной кислоты, как растворитель для экстракции и кристаллизации, для приготовления лаков и политур, для синтеза органических красителей и фармацевтических препаратов (хлороформа, хлораля, иодоформа и пр.), для приготовления лекарственных экстрактов и настоек, для консервирования анатомических препаратов и пр., а также в виде различных спиртных напитков. Из готового перегнанного спирта приготовляют лишь часть спиртных напитков (водку крепостью 40—50 градусов, коньяк и др.). Другие спиртные напитки (виноградные и плодово-ягодные вина, пиво, квас, кумыс, сидр и пр.) представляют собой непосредственные продукты брожения жидкостей, содержащих сахаристые вещества.

Чтобы сделать негодным для питья непищевой спирт, к нему прибавляют различные «денатурирующие» вещества.

В связи со значительным ростом потребления этилового спирта в промышленности, в частности для производства синтетического каучука, техническое значение этилового спирта чрезвычайно возросло. Поэтому было разработано несколько промышленных методов его получения из непищевого сырья.

Основным промышленным методом синтеза этанола является гидратация этилена, выделяемого из газов крекинга нефти или продуктов пиролиза низших парафиновых углеводородов (этана, пропана, бутана), а также легких нефтяных фракций. Большое распространение получил метод гидратации этилена водой под давлением в присутствии катализатора, чаще всего фосфорнокислого (так называемый метод прямой гидратации).

Некоторое количество технического этилового спирта готовят сбраживанием смеси углеводов (главным образом, глюкозы), получаемой при гидролизе кислотами целлюлозы, содержащейся в древесных опилках и тому подобных отходах лесной промышленности. Этот так называемый «гидролизный» спирт содержит небольшие количества практически трудно отделимого метилового спирта, который образуется при расщеплении лигнина, содержащегося в древесине. В несколько меньших количествах спирт получают гидролизом неполностью разложившейся целлюлозы, содержащейся в сульфитных щелоках целлюлозно-бумажного производства.