Этиленгликоль — двухатомный спирт¶

Этиленгликоль (1,2-этандиол, C₂H₆O₂) — органическое вещество класса двухатомных спиртов, бесцветная гигроскопичная вязкая жидкость со сладковатым вкусом и слабым запахом. Относится к простейшим предельным гликолям. Молекула содержит две гидроксильные группы (–OH), что определяет его свойства: высокую гидрофильность, способность образовывать водородные связи, низкую летучесть и высокую температуру кипения (197,3 °C) при нормальном давлении. Температура плавления −12,9 °C, плотность 1,113 г/см³ при 20 °C. Смешивается с водой, этанолом, ацетоном в любых соотношениях; с бензолом, четырёххлористым углеродом и диэтиловым эфиром — не смешивается.

¶Свойства и строение

Этиленгликоль — дигидрированный продукт окисления этилена. Строение молекулы: HOCH₂–CH₂OH. Благодаря двум гидроксильным группам вещество обладает аномально высокой для своей молекулярной массы (62,07 г/моль) вязкостью и температурой кипения — следствие интенсивного межмолекулярного водородного связывания.

Основные физические свойства:

Химически этиленгликоль ведёт себя как типичный первичный спирт: окисляется до гликолевой кислоты, щавелевой кислоты и далее до диоксида углерода; этерифицируется, сложные эфиры и сложные эфиры диэтиленгликоля — важные растворители. С щелочными металлами образует гликолаты. При нагреве выше 200 °C в присутствии катализаторов способен дегидратироваться с образованием диоксана и оксирана (этиленоксида).

¶Получение

Промышленный способ получения — гидратация этиленоксида:

C₂H₄O + H₂O → HOCH₂CH₂OH

Реакция идёт при 50–60 °C и давлении 1,5–2 МПа в присутствии кислотных или ионнообменных катализаторов. Выход продукта превышает 90 %. Альтернативный метод — окисление этилена ацетальдегидом с последующим восстановлением, а также синтез из синтез-газа (СО + H₂) через метанол и формальдегид.

В России этиленгликоль производят на крупных нефтехимических предприятиях, в частности на «Нижнекамскнефтехиме», «Казаньоргсинтезе», «Сибуре» и на заводах в Ставрополе и Новом Уренгое. Объёмы производства в стране оцениваются в сотни тысяч тонн в год; значительная часть экспортируется.

¶Применение

Основное применение этиленгликоля — как компонент антифризов и теплоносителей. Водные растворы 30–60 % используются в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, теплосетях, холодильных установках и кондиционерах. Антифризы на основе этиленгликоля (классы G11, G12, G12+ по спецификации Volkswagen) снижают температуру замерзания воды до −60 °C и повышают точку кипения.

Другие направления:

• Полиэфиры. Полиэтиленгликоль (ПЭГ) и полиэтилентерефталат (ПЭТ) — полимеры, получаемые из этиленгликоля. ПЭТ — основной материал для производства пластиковых бутылок, плёнки и синтетического волокна (лавсан, дакрон).
• Растворители. Используется как растворитель для нитроцеллюлозы, смол, красок, а также как компонент тормозных жидкостей и гидравлических жидкостей.
• Химический синтез. Служит сырьём для производства диоксана, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, пластификаторов, взрывчатых веществ (нитрогликоль).
• Фармацевтика и косметика. Входит в состав растворителей для инъекционных препаратов, а также в косметические средства как увлажняющий компонент.

¶Токсичность

Этиленгликоль — сильный яд. При попадании в организм метаболизируется в печени ферментом алкогольдегидрогеназой с образованием гликолевой кислоты, глиоксиловой кислоты и щавелевой кислоты, которые вызывают метаболический ацидоз, оксалатурию и острую почечную недостаточность. Смертельная доза для человека — около 100–150 мл (1,5–3 мл/кг массы тела). Отравление часто заканчивается смертью из-за позднего обращения за помощью: первые симптомы (тошнота, рвота, сонливость) неспецифичны и напоминают алкогольное опьянение.

Противоядием служит этанол или фомепизол, которые блокируют алкогольдегидрогеназу и предотвращают образование токсичных метаболитов. Лечение также включает гемодиализ и введение бикарбоната натрия.

Из-за токсичности и сладкого вкуса (привлекательного для детей и животных) этиленгликоль входит в перечень веществ, подлежащих учёту, и в ряде стран ограничена продажа концентрированных антифризов. В России производители обязаны добавлять в антифризы горькие добавки (денатония бензоат) и красители.

¶Экология

При разливе этиленгликоль легко смывается водой и в почве биодеградируется аэробными микроорганизмами за несколько недель. Вместе с тем аварийные выбросы антифризов в водоёмы приводят к массовой гибели рыбы: вещество снижает содержание кислорода и повреждает жабры. В России разливы антифриза на автозаправках и предприятиях регулируются нормативами предельно допустимых концентраций.

¶Историческая справка

Этиленгликоль впервые получен в 1856 году французским химиком Шарлем-Франсуа де Сент-Клер Девилем гидратацией этиленоксида. Промышленное производство развилось в 1920-х годах в США и Германии, а в СССР — на заводах синтетического каучука в 1930-е годы. Широкое применение как антифриза получило во время Второй мировой войны.

¶Источники

• ГОСТ 19750-74. Этиленгликоль технический. Технические условия.
• Ремизов А. М. Химия и технология неорганических веществ. — М.: Высшая школа.
• Кнунянц И. Л. и др. Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская энциклопедия.
• Удденберг Б., Хаммарстрём С. Органическая химия. — СПб.: Химиздат.