Ізопропіловий спирт (пропанол-2, ізопропанол, i-propanol, isopropyl alcohol) – хімічна сполука, яка отримала широке розповсюдження завдяки розчинюючої здібності, дезинфікуючим і консервуючим властивостями. Цей спирт використовують у багатьох видах промисловості, а також автомобілісти і медики.
Ізопропіловий спирт – що це таке?
Ізопропіловий спирт – вторинний одноатомний спирт. Хімічна формула ізопропанолу СН3 – СН (ОН) – СН3. Ізопропанол можна розглядати як похідне насиченого вуглеводню пропану СН3 – СН2 – СН3, у молекулі якого один атом водню заміщений на спиртову – гідроксильну групу (-ВІН). Оскільки гидроксильная група в молекулі одна, то спирт називають одноатомным. Як видно з хімічної формули ізопропілового спирту, вуглець, пов’язаний з гідроксильної групою, з’єднаний з двома групами СН3. Тому спирт називають вторинним.
Структурна формула ізопропілового спирту, а також формули деяких інших одноатомних спиртів наведено на рисунку.
Фізичні властивості
Багато властивості ізопропанолу, температура кипіння наприклад, обумовлені наявністю спиртової групи (-ОН). Ця група володіє високою полярністю. В результаті чого група –ВІН однієї молекули ізопропанолу утворює зв’язок з групою –ВІН інший молекули ізопропанолу. Таким чином, молекули асоціюються, тобто з’єднуються між собою. Такий зв’язок називають водневої. Вона слабка, але має велике значення в природі.
Завдяки водневим зв’язкам вода H2O при звичайних умовах – рідина, а не газ, як, наприклад, схожу за будовою речовина сірководень H2S. Саме наявність водневих зв’язків приводить до того, що тверда фаза води – лід – має меншу щільність в природі, ніж рідка фаза, в результаті чого лід не тоне.
Утворення водневих зв’язків пояснює високу температуру кипіння ізопропілового спирту та інших низькомолекулярних спиртів у порівнянні зі сполуками схожої будови. Наприклад, температура кипіння пропану -42 °С, тобто пропан при будь-яких температурах вище 42°С знаходиться в газоподібному стані. Температура кипіння ізопропілового спирту набагато вищий і становить 82,4 °С. Це означає, що ізопропанол при звичайній температурі знаходиться в рідкому стані.
Якщо порівняти температуру кипіння ізопропілового спирту та метилового, то у першого вона дещо вища: 82 градуси проти 65. Це означає, що при звичайних умовах ізопропіловий спирт менше випаровується, ніж метиловий.
Температура плавлення, температура кипіння ізопропілового спирту і деяких інших сполук представлені в таблиці.
| Речовина | Температура кипіння, оС | Температура плавлення, оС |
| Метанол | 65 | -98 |
| Етанол | 78 | -117 |
| Пропанол | 97 | -127 |
| Ізопропанол | 82 | -88 |
| Пропан | -42 | -190 |
Утворення водневих зв’язків між спиртовими групами ізопропанолу та молекулами води зумовлює розчинність цього спирту у воді. Розчинність залежить від кількості вуглецевих атомів у ланцюгу, чим їх менше, тим краще розчиняється спирт. Тому серед спиртів найбільшою розчинністю у воді має метанол, який можна змішати з водою у будь-якому співвідношенні. Етанол розчиняється у воді трохи гірше метанолу, а ізопропанол – гірше етанолу.
Основні характеристики ізопропілового спирту
Розчиняється в ацетоні, бензолі добре розчиняється, змішується з водою, ефіром, етанолом.
Щільність 0,7851 г/см3 (20 °С).
Нижня межа вибуховості – 2,5% (за об’ємом).
Температура плавлення -89,5 °С.
Температура кипіння +82,4°С.
Залежність температури кипіння ізопропілового спирту від тиску представлена в таблиці.
| Тиск пари, мм рт.ст. | Температура кипіння, оС |
| 1 | -26,1 |
| 10 | 2,4 |
| 40 | 23,8 |
| 100 | 39,5 |
| 400 | 67,8 |
| 1020,7 | 90 |
Хімічні властивості
Ізопропіловий спирт являє собою безбарвну рідину. Володіє характерним запахом, не схожим на запах етилового спирту. Не проводить електричний струм.
Вступає в численні хімічні реакції, що використовується для промислових синтезів. Більша частина виробленого ізопропілового спирту йде на виробництво ацетону. Для отримання ацетону ізопропанол необхідно окислити сильним окислювачем – сумішшю K2Cr2O7 + H2SO4 або KMnO4 + H2SO4.
Отримання
У Росії в 2017 році вироблено близько 40 тис. тонн ізопропілового спирту, майже на 20% менше, ніж в 2016 році. Обсяг виробництва досить малий – за цей же період метанолу вироблено майже 4 млн тонн.
Виробляють ізопропіловий спирт у Росії два підприємства: ЗАТ «Завод синтетичного спирту» в місті Орську Оренбурзької області та ТОВ «Синтез Ацетон» в місті Дзержинську Нижегородської області.
В Орську виробляють ізопропанол методом сернокислотной гідратації пропілену або пропан-пропіленової фракції, отриманої з газів термічного або каталітичного крекінгу. Отримують два види ізопропанолу, що відрізняються ступенем очищення: технічний (87%) і абсолютизований (99,95%). У Дзержинську ізопропанол отримують гідруванням ацетону.
Побічним продуктом при отриманні ізопропілового спирту гідратацією пропілену є диізопропіловий спирт, який представляє особливу цінність як речовину, що має високе октанове число, рівне 98.
Застосування
Ізопропіловий спирт – чудовий розчинник, тому має широку сферу застосування. Його використовують в основному в хімічній промисловості, а також в нафтопереробній, лісохімічної, меблевої, медичній, харчовій, парфумерній галузях промисловості, поліграфії, домашньому господарстві. Напрямки застосування:
- розчинник,
- консервант,
- зневоднюючу засіб,
- екстрагент домішок,
- стабілізатор,
- антиобледенитель.
Застосування ізопропанолу в хімічній та автомобільної промисловості
Застосування в хімічній промисловості наступне:
- сировина для виробництва ацетону,
- виробництво пластмас – поліетилену низького тиску і поліпропілену,
- синтез изопропилацетата,
- виробництво інсектицидів,
- розчинник при виробництві этилцеллюлозы, ацетилцелюлози, нітроцелюлози в лакофарбової промисловості,
- безпечне транспортування нітроцелюлози (в неї додають 30% ізопропанолу),
- екстрагент в тонкої хімічної технології.
- застосування в нафтопереробній промисловості:
- розчинник карбаміду, застосовуваного для депарафінізації дизельного палива,
- добавка до масел, посилює їхні антикорозійні властивості і знижує температуру застигання,
- видалення води з бензинових баків.
Вода потрапляє в паливні магістралі і баки нафтобаз шляхом конденсації з вологого повітря. При низьких температурах вона замерзає і може утворити крижану пробку. При додаванні абсолютованого ізопропанолу вода в ньому розчиняється і не замерзає.
В автомобільній промисловості:
- видалення води з бензобаків шляхом її розчинення,
- як компонент палива для підвищення октанового числа і зменшення токсичних викидів,
- антиобледенитель вітрового скла,
- антифриз для радіаторів,
- видалення гальмівної рідини з гідравлічних гальмівних систем.
Застосування ізопропанолу в інших видах господарської діяльності
Застосування в меблевій і лісохімічної промисловості:
- екстракція смол з деревини в суміші з іншими розчинниками,
- зняття старого лакового покриття, розчинник французької полірування, клеїв, масел,
- зв’язуюча речовина у полиролях і очисниках.
У поліграфії ізопропанол застосовують для зволоження у друкарських процесах. В електроніці – в якості розчинника для очищення контактних роз’ємів, магнітних стрічок, головок дисків, лазерних лінз, для видалення термопасти, очищення клавіатури, РК-моніторів, скляних екранів. Не можна застосовувати його тільки для очищення вінілу, так як ізопропанол вступає з ним у реакцію.
Застосування в медичній промисловості та медицині:
- входить до складу антисептичних розчинів, просочуючих рідин для серветок,
- знезаражуючий засіб для протирання місця ін’єкції,
- 75% водний розчин використовують як дезінфікуючий засіб для рук,
- дезінфікуючі тампони,
- осушувач для профілактики отиту,
- консервуючий засіб для збереження генетичного матеріалу і аналізів (менш токсичний, ніж формальдегід).
Ізопропанол має переваги перед етанолом: більш виражену антисептичну дію і низьку ціну. Тому в тих випадках, коли раніше застосовували етанол, зараз використовують ізопропанол.
У косметичній і парфумерній промисловостях ізопропанол застосовують у виробництві:
- косметичних засобів,
- засобів особистої гігієни,
- духів, одеколонів, лаків.
У харчовій промисловості ізопропанол використовують при виробництві заморожених продуктів в якості холодоносія.
У домашньому господарстві:
- для очищення різних поверхонь, крім гумових і вінілових,
- для видалення плям з тканин, деревини,
- для видалення клею від наклейок (на паперові ізопропанол не діє).
Токсичність
Ізопропанол застосовується в медицині як місцевого антисептика. При місцевому використанні швидко випаровується і не чинить негативного впливу.
При вдиханні парів подразнює дихальні шляхи, може викликати головний біль. Висока концентрація ізопропанолу в повітрі гальмує роботу ЦНС, призводить до втрати свідомості. Тому працювати з ізопропанол можна тільки в добре провітрюваному приміщенні.
Всередину ізопропанол не застосовується, оскільки він токсичний. Потрапляючи в печінку, перетворюється в отруйна речовина – ацетон, вражає печінку, нирки і головний мозок. 200 мл ізопропанолу є смертельною дозою.
