تفاوت متانول و اتانول در فرمول شیمیایی، خواص و نحوه تولید

در شیمی آلی اتانول و متاول دو شکل اساسی و پرکاربرد الکل هستند. در واقع الکل مولکولی است که در انتها دارای یک گروه –OH است. الکل‌ها در بسیاری از فرایندهای شیمیایی آلی نقش مهمی دارند و میزان واکنش‌پذیری آن‌ها بر اساس اسکلت کربن و سایر گروه‌های مولکول الکل متغیر است. برای این که بهتر به تفاوت متانول و اتانول پی ببرید و بیشتر درمورد این دو ماده الکلی بدانید، ادامه مقاله را از دست ندهید. در این مقاله درمورد تفاوت متانول و اتانول در فرمول شیمیایی، خواص و نحوه تولید آن‌ها توضیح داده شده است.

اتانول چیست؟

اتانول (Ethanol) با فرمول شیمیایی CH3CH2OH شناخته و از پیوند یک گروه اتیل (-CH3CH2) با یک گروه هیدروکسید (OH-) تشکیل می‌شود. نام مخفف اتانول EtOH است. اتانول بسیار قابل اشتعال و فرار است؛ به همین دلیل در نگهداری از آن باید دقت زیادی داشت. همچنین اتانول به دلیل ایجاد پیوند هیدروژنی به راحتی در آب حل می‌شود. اتانول قابلیت این را دارد که با دیگر الکل‌ها نیز ترکیب شود. اتانول ترکیبی شیمیایی با بوی خاص و آتش‌گیری است که در نوشیدنی‌های الکلی وجود دارد. این نوع الکل دارای خاصیت مست‌کنندگی است و در نوشیدنی‌های الکلی با درصدهای مختلف پیدا می‌شود. علاوه بر این در صنایع مختلف کاربرد فراوان دارد. این کاربردها در عطر‌ها، ادکلن‌ها، وانیل و همچنین به‌عنوان سوخت در برخی خودروهای جدید است.

اتانول، مایعی بی‌رنگ بوده، گرانروی آن، مانند آب است و بوی نسبتاً تندی دارد. در صنعت به عنوان حلال و ماده واسطه شیمیایی برای تولید بیشتر ترکیبات آلی استفاده می‌شود. اتانول در مقایسه با ترکیبات آلی که وزن مولکولی یکسانی با آن دارند، نقطه جوش بالاتری دارد.

تفاوت متانول و اتانول در این است که اتانول یک مایع بی‌رنگ است و بوی شیمیایی ضعیفی دارد. اتانول جدا از برهم‌کنش‌های فراوانش با دیگر حلال‌های آلی، به عنوان یک اسید ضعیف نیز عمل می‌کند و میزان اسیدیته آن از میزان اسیدیته آب کمتر است.

متانول چیست؟

متانول (Methanol) را با نام دیگر متیل الکل نیز می‌شناسند. این نوع الکل از اتصال یک گروه متیل (-CH3) به یک گروه هیدروکسید (-OH) به دست می‌آید و فرمول شیمیایی آن به صورت CH3OH است. البته آن را به صورت کوتاه شده MeOH نیز می‌نویسند. متانول را با نام الکل چوب نیز می‌شناسند؛ زیرا در گذشته از آن برای تقطیر چوب استفاده می‌شده است. متانول معمولا با کاتالیز از مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن و هیدروژن سنتز می‌شود. متانول از فعالیت بی‌هوازی گونه‌های زیادی از باکتری‌ها تولید می‌شود و در نتیجه مقدار اندکی از بخار متانول وارد جو می‌شود و پس از چندین روز به‌وسیله اکسیژن و با کمک نور خورشید اکسید شده به آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌گردد.

متانول را مهمترین الکل شناخته شده در شیمی می‌دانند. این الکل بسیار فرار و قابل اشتعال است. از ویژگی‌های آن نیز می‌توان به بی‌رنگ بودن و بویی شبیه به بوی اتانول اشاره کرد. متانول می‌تواند با آب و سایر پیوندهای الکلی نیز ترکیب شود. در مقایسه با اتانول، متانول اسیدیته بیشتری دارد. متانول بیشتر برای ایجاد سوخت، حلال و ضد یخ به کار می‌رود. همچنین از متانول برای تولید انواع مواد شیمیایی دیگر از جمله اسیداستیک نیز استفاده می‌شود.

تفاوت‌های متانول و اتانول

در این بخش به بررسی تفاوت‌های متانول و اتانول می‌پردازیم. این دو ماده در مواردی که در ادامه ذکر می‌شوند، با یکدیگر تفاوت دارند. این موارد عبارت‌اند از:

• فرمول شیمیایی

اولین تفاوت متانول و اتانول به ساختار شیمیایی آن‌ها بر می‌گردد. اتانول که با نام اتیل الکل شناخته می‌شود، دارای فرمول شیمیایی CH3CH2OH است و از دو اتم کربن تشکیل شده است؛ اما متانول که متیل الکل نیز صدا می‌شود، فقط از یک اتم کربن تشکیل شده و دارای فرمول شیمیایی CH3OH است.

• خواص

یکی از عواملی که باعث تفاوت متانول و اتانول می‌شود، خواص آن‌هاست. اتانول و متانول هرچند از لحاظ ظاهری شبیه به هم هستند، تفاوت‌هایی دارند. برای مثال اتانول هنگامی که می‌سوزد، شعله آبی بدون دود ایجاد می‌کند که در نور معمولی قابل مشاهده نیست. همچنین در صورتی که در فضای باز قرار بگیرد، تبخیر می‌شود؛ اما متانول بوی قوی‌تری در مقایسه با اتانول دارد و هنگامی که می‌سوزد، به جای آبی روشن، شعله سفید درخشانی از خود نشان می‌دهند.

• نحوه تولید

بیش از 90 درصد اتانولی که در دنیا تولید می‌شود، از تخمیر کشاورزی به دست می‌آید و باقیمانده آن نیز از طریق هیدراتاسیون اتیلن تولید می‌شود. جو، برنج، ذرت، گندم و موارد مشابه محصولات زراعی‌ای هستند که از آن‌ها برای تولید اتانول استفاده می‌شود. همچنین هر محصول گیاهی که قند زیادی داشته باشد نیز برای تولید اتانول مناسب است. گاز طبیعی اقتصادی‌ترین و پرکاربردترین ماده اولیه برای تولید متانول است. با این حال، از مواد اولیه دیگر نیز می‌توان استفاده کرد. از ذغال سنگ به عنوان ماده اولیه تولید متانول، به ویژه در چین، استفاده می‌کنند. متانول معمولا در مقیاس بسیار بزرگ و با اصلاح گاز طبیعی به دست می‌آید.

کاربردهای اتانول

• اتانول به دلیل خواص ضد باکتریایی و ضد قارچی که دارد، معمولا در ضدعفونی کننده‌های دست و دستمال‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• برخی داروهای غیر قابل حل در آب اغلب در اتانول حل می‌شوند.
• یک حلال مؤثر برای استفاده در رنگ‌ها، لاک‌ها، پولیش‌ها و پاک‌کننده‌های خانگی است.
• اتانول به صورت صنعتی در تولید اتیل استرها، اسیدسیتریک، دی اتیل‌اتر و اتیل‌آمین‌ها استفاده می‌شود.
• در صورتی که فرد با اتیلن گلیکول یا با متیل الکل مسموم شده باشد، بهترین پادزهر اتانول است.
• به دلیل داشتن نقطه ذوب 114- درجه سانتی‌گراد، معمولا از آن در حمام‌های خنک کننده و آزمایشگاه‌ها استفاده می‌کنند.
• به محلول دهانشویه اضافه می‌شود تا سایر مواد را حل کند و به مواد فعالی مانند منتول، اکالیپتوس و تیمول کمک کند تا به داخل پلاک‌های دندانی نفوذ کنند.
• در شربت‌های سرماخوردگی و سرفه مورد استفاده قرار می‌گیرد تا به حل شدن مواد موثره و ماندگاری محصول کمک کند.
• این ماده می‌تواند به توزیع یکنواخت رنگ در مواد غذایی و همچنین افزایش طعم عصاره‌های غذایی کمک کند.

کاربردهای متانول

• متانول به صورت گسترده در تولید فرمالدئید استفاده می‌شود.
• از متانول معمولا به عنوان ضدیخ در بسیاری از خطوط لوله‌ها استفاده می‌کنند.
• از متانول در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب استفاده می‌کنند؛ زیرا به عنوان منبع غذایی مبتنی بر کربن برای نیترات‌زدایی باکتری‌ها مفید است.
• متانول می‌تواند به عنوان رنگ‌زدا نیز در شرایط خاص استفاده شود.
• از متانول در تولید هیدروکربن‌ها، الفین‌ها و همچنین برخی از ترکیبات معطر استفاده می‌کنند. 
• متانول یک عامل دناتوراسیون در الکتروفورز ژل پلی‌آکریل آمید است.
• متانول همچنین به عنوان سوخت در اجاق‌های کمپینگ و قایقرانی بسیار استفاده می‌شود. 

آزمایش تشخیص اتانول از متانول

 اولین راه تشخیص فرق اتانول و متانول بوییدن است زیرا بوی متانول بویی تیز و ناخوشایند دارد. از تست شعله نیز می‌‌توان برای تشخیص این دو ترکیب استفاده کرد. اگر در اثر سوزاندن مقداری از مایع مشکوک شعله بیشتر به رنگ زرد باشد تا آبی می‌تواند متانول باشد. این روش‌ها‌ ایمن یا تضمین شده‌ نیستند و برای تشخیص بهتر اتانول از متانول می‌توان:

• سدیم کرومات

برای این کار ۸ میلی‌لیتر محلول سدیم دی‌کرومات را با ۴ میلی‌لیتر سولفوریک‌اسید مخلوط کنید سپس ۱۰ قطره از محلول بدست آمده را به لوله آزمایش یا ظرف کوچک حاوی الکل اضافه کنید. این ظرف را چند بار به آرامی تکان دهید سپس در حالی که ظرف تقریبا در فاصله‌ ۱۲-۸ اینچی از صورت شما قرار دارد، هوا را با دست از دهانه ظرف به سمت بینی خود هدایت کنید. اگر بوی آن تیز و تحریک کننده باشد متانول است ولی اگر بوی آن غالب و میوه‌ای باشد اتانول خواهد بود.

• یدوفرم

بهترین راه برای تشخیص این دو از یکدیگر آزمایش یدوفرم است. برای این کار کافی است که هیدروکسید سدیم (NAOH) و ید (I2) را در محلولی که درمورد اتانول یا متانول بودن آن شک دارید بریزید. اگر رسوب زردی را مشاهده کردید، بدانید که مایع شما متانول است؛ زیرا CHI3 آن رسوب زرد است.

روش کار

10 قطره از اتانول و 10 قطره از متانول را در دو ظرف جدا بریزید.

سپس 25 قطره از معرف یداین به هر دو ظرف اضافه کنید.

10  قطره از سدیم هیدروکسید به هر دو محلول اضافه نمایید.

سپس محلول‌ها را هم بزنید تا رنگ تیره‌ی ید از بین برود و آن را حرارت دهید.

نتیجه: در طی این آزمایش، با گرم نمودن ظرف حاوی اتیل الکل در حضور سدیم هیدروکسید و یداین رسوب زرد رنگی شکل می‌گیرد در حالی که این اتفاق برای ظرف حاوی متیل الکل رخ نمی‌دهد و به واکنش یدوفرم پاسخ مثبت نمی‌دهد.

CH3CH2OH+I2->CHI3+HCOO^–Na

CHI3 رسوب زرد رنگ می‌باشد.

• کروماتوگرافی گازی (GC)

این روش با استفاده از یک دستگاه کروماتوگرافی گازی، توانایی تفکیک ترکیبات را دارد. نمونه آزمایشی، متانول و اتانول را به گاز تبدیل کرده و آن را از طریق ستون جداکننده عبور می‌دهد. با استفاده از تشدیدکننده‌ها و گیرنده‌های مختلف، میزان و ترکیب این دو ترکیب در نمونه تعیین می‌شود.

• طیف‌سنجی نوری

متداول‌ترین روش برای تفکیک و تفاوت متانول با اتانول، استفاده از طیف‌سنجی نوری است. هر کدام از این ترکیبات دارای الکترون‌هایی با طیف جذب مشخص هستند. با استفاده از دستگاه طیف‌سنج، می‌توان جذب نور توسط نمونه را اندازه‌گیری کرده و مقدار هر ترکیب را تعیین کرد.

ایمنی و خطرات اتانول و متانول

اتانول یا الکل اتیلیک بسیار قابل اشتعال است و نباید در نزدیکی شعله‌های باز استفاده شود. همچنین استنشاق این ماده می‌تواند باعث سرفه یا سردرد شود. این الکل از نظر FDA ایمن شناخته می‌شود و استفاده از آن در مواد غذایی مورد تائید است. از آنجایی‌که اتانول نوعی الکل بسیار خالص است ، مصرف و استفاده از آن در مواد غذایی توسط اداره غذا و داروی ایالات متحده (FDA) تنظیم می‌شود. این ماده پس از مصرف ابتدا در بدن به استالدهید و سپس به دی‌اکسید کربن و آب تبدیل می‌شود. برای جلوگیری از نوشیدن الکل خالص مواد دناتورانتی مانند طعم‌دهنده‌های تلخ به آن اضافه می‌شود. دناتورانت‌ها باعث می‌شوند الکل برای مصرف انسان نامناسب شود اما خواص دیگر آن‌را تغییر نمی‌دهد.

در انسان، متانول سمیت بالایی دارد. متانول با دو مکانیسم سمی است. اول، متانول، چه بلعیده شود، چه استنشاق شود و چه از طریق پوست جذب شود، به دلیل خواص مهارکننده CNS مانند روش مسمومیت با اتانول می‌تواند کشنده باشد. دوم، در یک فرآیند مسمومیت، جایی که از طریق فرمالدئید در فرآیندی که توسط آنزیم الکل دهیدروژناز در کبد آغاز می‌شود، به اسید فرمیک متابولیزه می‌شود. واکنش برای تشکیل به طور کامل ادامه می‌یابد، و هیچ فرمالدئید قابل تشخیصی باقی نمی‌ماند. مسمومیت با متانول را می‌توان با پادزهرهای اتانول یا فومپیزول درمان کرد. هر دوی این داروها برای کاهش عملکرد الکل دهیدروژناز بر روی متانول از طریق مهار رقابتی عمل می‌کنند بنابراین بیشتر از این که به متابولیت‌های سمی تبدیل شود، از طریق کلیه‌ها دفع می‌شود. علائم اولیه مسمومیت با متانول شامل افسردگی سیستم عصبی مرکزی، سردرد، سرگیجه، حالت تهوع، عدم هماهنگی، گیجی و با دوزهای کافی زیاد، بیهوشی و مرگ است. علائم اولیه قرار گرفتن در معرض متانول معمولاً کمتر از علائم ناشی از بلع مقدار مشابهی از اتانول است. هنگامی که علائم اولیه از بین رفت، دسته دیگری از علائم، 10 تا 30 ساعت پس از قرار گرفتن در معرض اولیه متانول، شامل تاری یا از بین رفتن کامل بینایی و اسیدوز، ظاهر می‌شوند. این علائم در نتیجه تجمع سطح سمی فرمات در جریان خون است و ممکن است در اثر نارسایی تنفسی تا حد مرگ پیشرفت کند. مشتقات استر متانول این سمیت را ندارند.

سوالات متداول

• آیا اتانول و متانول هردو خوراکی هستند؟

به علت کم بودن اختلاف و فرق اتانول و متانول به اشتباه متانول بجای اتانول خوراکی توسط مردم عادی استفاده می‌شود، که سبب مشکلات جسمانی و کوری و حتی مرگ مصرف کنندگان به راحتی می‌شود . متاسفانه خیلی از افراد سود جود بخاطر قیمت پایین خرید و فروش متانول نسبت به اتانول اقدام به فروش این ماده به‌عنوان اتانول به کارخانجات تولیدی و مردم عادی می‌کنند.

• راهکار تشخیص اتانول طبی از صنعتی به چه شکل است؟

بهترین و در دسترس‌ترین راه برای تشخیص نوع طبی (اتانول بدون ناخالصی متانول) و صنعتی ( اتانول همراه با ناخالصی متانول) تست شعله می‌باشد. دو پنبه را به این مواد به طور جداگانه آغشته نمایید و سپس آتش بزنید. پنبه‌ی آغشته شده به نوع طبی در مرکز آبی و در کناره و انتهای شعله زرد می‌سوزد. پنبه‌ی آغشته شده به اتانول صنعتی اما نارنجی رنگ (همان رنگ الکل صنعتی) می‌سوزد و شعله‌ی آن کوتاه‌تر از شعله‌ی اتانول طبی خواهد بود.

اگر اتانول صنعتی تهیه شده با کمک وایتکس سفید رنگ شده باشد، تست شعله‌ی آن نارنجی رنگ و بسیار کوتاه خواهد بود و پایداری شعله‌ی به وجود آمده بسیار کم می‌باشد. پنبه آغشته شده به آن پس از اشتعال به سرعت خاموش و دیگر مشتعل نمی‌گردد.

• کدام یک بهتر است؟ اتانول یا متانول؟

مقایسه بین کاهش انتشار HC و سوخت‌های مخلوط نشان می‌دهد که متانول موثرتر از اتانول است.

• کدام یک مضرتر است؟ اتانول یا متانول؟

متانول نسبت به اتانول بسیار سمی‌تر است! از اتانول در موارد خوراکی استفاده می‌شود. در حالی که متانول کاملا سمی بوده و چنین قابلیتی ندارد.

• چرا می‌توانیم اتانول را بنوشیم ولی متانول را نه؟

‏به دلیل سمی بودن متانول! متانول گاهی اوقات به محصولات اتانولی با مصارف صنعتی مانند حلال‌ها اضافه می‌شود تا پتانسیل آن‌ها به عنوان نوشیدنی را رد کند.! با افزودن متانول، تولیدکنندگان می‌توانند از مالیات‌های مربوط به مشروبات الکلی اجتناب کنند و محصولات خود را با هزینه کمتر به فروش برسانند.

نتیجه‌گیری

اتانول و متانول دو مورد از پرکاربردترین الکل‌هایی هستند که امروزه در سرتاسر جهان از آن‌ها استفاده می‌کنند. این دو الکل شباهت‌های ظاهری زیادی دارند؛ اما کاربردهای آن‌ها با هم بسیار متفاوت است. متانول بسیار سمی و کشنده است؛ اما بر خلاف آن از اتانول حتی در برخی از نوشیدنی‌های الکلی نیز استفاده می‌شود. برای این که بهتر به تفاوت متانول و اتانول پی ببرید، در این مقاله درمورد این دو ماده الکلی توضیح دادیم، کاربردهای هر کدام را به صورت مجزا بررسی نمودیم و آزمایشی را توضیح دادیم که به کمک آن می‌توان تفاوت این دو ماده الکلی را به آسانی تشخیص داد.