술에 포함된성분들의 특성
ETHANOL
분자식CH3CH2OH. 사슬모양탄화수소의 수소원자 1개가 히드록시기로 치환된 대표적인 일가알코올로 분자량은 46.07이다. 일반식은 R―OH(R는 알킬기)로 표시된다. 에틸알코올 또는 주정(酒精)이라고도 하며, 보통 알코올이라 하면 이것을 가리킨다. 에탄올은 고대로부터 알려진 알코올음료의 주성분으로, 술에 취하는 원인이 된다는 사실이 판명된 것은 15세기에 이르러서이다. 그 조성은 A.L.라부아지에가 측정하였고, J.L.게이뤼삭에 의해 확정되었다.
[성질]
특유한 향기와 맛이 있는 무색 투명한 액체로서 녹는점 -114.5℃, 끓는점 78.32℃, 비중 0.818, 굴절률은 1.3623, 표면장력 22.3dyn/cm(20℃ 공기), 증발열 229cal/g(0℃), 폭발한계 3.3∼19vol%이다. 물/알코올류 및 클로로포름·에테르 등 대부분의 유기용매와 임의의 비율로 섞인다.
물과의 혼합물에서는 에탄올이 물보다 20℃ 이상 끓는점이 낮지만 순수한 에탄올을 얻을 수 없으며, 에탄올 96.0%와 물 4.0%로 된
함께끓음혼합물이 얻어진다. 이 혼합물에서 에탄올무수물을 얻으려면, 적당한 탈수제를 가하여 증류하거나 벤젠을 가하여 벤젠과 물의 함께끓음현상을 이용하여 증류한다. 연소되기 쉽고, 발화하면 엷은 푸른 불꽃을 내면서 탄다. 증기에 불을 붙이면 폭발하는 수도 있다. 산화하면 아세트알데히드를 거쳐서 아세트산이 된다. 단백질을 응고시키는 성질이 있어 살균작용을 하는데, 그 효과는 70%수용액이 가장 높다. 자연계에는 카르복시산의 에틸에스테르형으로 존재하고 유리상태로는 거의 존재하지 않는다.
[제법]
예로부터 녹말이나 당류를 발효시키는 방법으로 제조되었으며 오늘날에도 주류의 대부분은 이 방법으로 제조한다. 그러나 발효법으로는 원료당의 탄소 절반이 이산화탄소로 쓸모없이 방출되고 또 원료가격의 변동도 있으므로 석유로부터 얻은 에틸렌(에텐)을 원료로 하는 합성법이 성행하게 되었다. 합성법으로는 에틸렌을 황산에 흡수시켜 에탄올의 황산에스테르를 만든 후, 이것을 다시 가수분해하여 디에틸에테르와 함께 얻는 방법(황산가수법)이 있다. 이 방법은 원료인 에틸렌의 96%가 에탄올과 디에틸에테르로 변환하는점에서 효율은 좋으나 다량의 황산을 사용하는 점에서 문제가 되었다. 이에 대해 기상(氣相)에서 에틸렌을 고체인산촉매를 사용하여 접촉적으로 수증기와 반응시킴으로써 직접 에탄올을 합성하는 방법이 쓰이게 되었다(직접수화법). 에틸렌과 수증기로부터의 에탄올생성은 압력이 높을수록, 온도가 낮을수록 유리하므로 70atm, 300℃ 정도에서 반응을 일으킨다.
[용도]
주류는 에탄올을 함유하고 있는 음료로서 보통 청주(淸酒) 15∼16%, 맥주 3∼4%, 포도주 7∼14%, 위스키·브랜디 등의 증류주는 35∼55%의 에탄올을 함유하고 있다. 에탄올은 원래 아세트알데히드나 이것으로부터 얻는 아세트산을 합성하는 원료로 사용되었으나 현재는 에틸렌으로부터 얻는 직접수화법으로 대체되었다. 에탄올은 용제로 쓰이는 아세트산에틸의 원료 또는 그대로 용제로 사용된다.
또한 공업용 알코올과 음료용 알코올을 구별하기 위하여, 공업용에는 독성이 강한 메탄올(에틸알코올)을 소량으로 첨가하여 변성알코올로 만들어 음료용으로 사용하는 것을 방지하고 있다.
[의약용]
에탄올·에탄올무수물/소독용에탄올 등이 있다. 에탄올의 농도는 95.1∼95.6%, 무수에탄올은 99.5% 이상이며, 팅크제/주정제/엘릭서제/엑스제/황엑스제 등의 침출제(浸出劑)나 용제로 쓰인다. 에탄올무수물은 삼차신경통이나 암의 말기 등 진통제로는 효력이 없는 심한 통증에 대해 신경차단을 실시할 때주사(注射)로 응용된다. 소독용 에탄올은 에탄올과 에탄올무수물을 정제수로 희석하여 농도를 76.9∼81.4%로 만든 것인데, 손가락이나 주사부위의 피부소독에 흔히 쓰인다. 또 피부자극약으로서 욕창을 예방하기 위해 바르기도 하는데 기기소독용으로는 부적합하다.
퓨젤유 fusel oil
알코올 발효의 부산물로서 얻는 고급 알코올류의 혼합물.
황색∼갈색의 유상(油狀) 액체로 끓는점 범위 100∼145℃, 비중 0.811∼0.815, 인화점 42℃, 물에 녹기 어렵고, 원료와 효모의 종류나 발효조건에 따라 다르나 이소아밀알코올·활성아밀알코올·이소부탄올이 주성분이다. 주요 용도는 아세트산에스테르로 만들어 도료의 용제로 쓰며, 증류하여 각 유분(溜分)으로 나누어 향료의 원료 등에 사용한다.
이소부탄올 isobutanol
퓨젤유에 함유된 무색의 액상 유기화합물.
이소부틸알코올, 2-메틸프로판올 등이라고도 한다. 화학식 (CH3)2CHCH2OH. 분자량 74.2, 녹는점 －108℃, 끓는점 107.9℃이다. 물에는 약간 녹고 에테르에는 쉽게 녹는다.
부탄올의 이성질체의 하나로 프로필렌을 원료로 하는 옥소법(法)이나 레페법에 의한 합성, 프로판과 부탄의 공기산화(空氣酸化)에 의하여 얻는다. 메탄올 합성 때의 부산물로서도 얻는다. 과일에센스용의 에스테르 합성원료나, 페인트·니스의 용제로서 사용된다.
ISOPROPYLALCOHOL
분자식 C3H8O. 지방족 포화알/코올류의 하나. 2―프로판올이라고도 한다. 분자량 60.10, 녹는점 -89.5℃, 끓는점 82.4℃, 비중 0.7864(측정온도 20℃), 초류점은 81, 증류점은 83, 인화점은 8, 굴절률 1.3771이다. 독특한 냄새가 나고 물보다 약간 점성이 있는 무색의 휘발성 액체이다. 크래킹으로 얻어지는 프로필렌을 진한 황산에 흡수시키고 이것에 물을 작용시켜 제조한다. 물/알코올류/탄화수소에 잘 녹고, 또 인화성이 있다. 이소프로필알코올의 증기를 가열한 산화구리 또는 산화아연 촉매 위로 통과시키면 탈수소되어 아세톤이 생성된다. 또 이소프로필알코올의 증기는 은(銀) 촉매상에서 산소에 의해 부분적으로 산화되어 아세톤이 된다. 이소프로필알코올은 아세톤의 합성원료·용제로 이용된다.
BUTANOL
분자식 C4H9OH. 지방족포화알코올의 일종. 부틸알코올이라고도 한다. 분자량 74.1, 탄소수 4개인 모화탄화수소 부탄의 수소원자 1개가 수산기로 치환된 구조를 가진다. 다음 4중의 이성질체가 있고, 모두 독특한 향을 가진다
1―부탄올(일차부틸알코올) : 석유화학에서 얻어진 프로필렌으로부터 옥소법 또는 아세톤부탄올 발효에 의해 얻어진다. 도료의 용제로서, 또 아세트산과의 에스테르는 용제로, 프탈산의 에스테르는 가역제로 사용된다. 비중 : 0.811, 초루점 : 115, 증류점 : 118, 인화점 : 33
2―부탄올(이차부틸알코올) : 부텐에 물을 첨가하여 재조한다. 비대칭탄소원자가 있으므로 1쌍의 광학이성질체가 존재하는데, 시판품은 그 2가지가 같은 양으로 혼합된 라세미체이다. 용재나 에센스의 원료로서 이용된다.
2―메틸프로판올(이소부틸알코올) : 페인트 등의 세정액이나 과일에센스 원료로 이용된다. 비중 : 0.8011, 초류점 : 107, 증류점 : 126, 인화점 : 26
2―메틸―2―프로판올(삼차부틸알코올) : 2―메틸프로펜(이소부틸렌)에 물을 첨가함으로써 제조원다. 석유첨가제·삼차부틸화제로 이용된다.
ETHYL ACETATE
화학식 CH3COOCH3 아세트산과 알코올로부터 생기는 에스테르의 하나. 분자량 88.1. 초산에틸이라고도 한다. 상온에서 방향(芳香)을 가지는 무색 투명한 가연성 액체로 녹는점 -83.6℃, 끓는점 76.82℃, 비중 0.9005, 초류점 73, 증류점 78, 인화점 -4, 굴절률() 1.3723이다. 천연에는 파인애플 등의 과일 속에 존재하여 향기의 성분이 된다. 포도주/청주(淸酒)에도 미량 함유되어 있다. 아세트산과 에탄올(에틸알코올)에 소량의 황산을 넣고 가열하면 생성된다. 이 반응에서 황산은 촉매와 탈수제로서의 역할을 동시에 한다.
아세트산에틸은 에탄올/에테르/벤젠 등 거의 모든 유기용매에 임의의 비율로 섞이며, 물에도 제법 녹는다. 수분이 있으면 서서히 가수분해를 일으켜 아세트산과 에탄올로 되는데, 이 반응은 산이나 염기가 공존하면 촉진된다. 여러 종류의 유기물을 잘 녹이므로 도료(塗料) 및 인쇄잉크/피혁/접착제 등의 용제(溶劑)로서 광범위하게 이용된다. 또한 향료로서 과즙/과일에센스/과자 등에 폭넓게 사용되는데, 사용량은 보통 음료에는 0.1∼100, 사탕류에는 20∼70, 아이스크림에 1∼100, 빵류에는 20∼30이다.
METHANOL
분자식 CH3OH. 가장 간단한 구조의 알코올. 메틸알코올이라고도 하며, 목재의 건류로 얻어진 목초액에서얻어졌기 때문에 목정(wood spirit)이라고도 한다. 분자량은 32.0이고, 녹는점은 -97.78℃, 끓는점은 64.65℃, 비중은 0.791(20℃), 초류점은 64, 증류점은 66, 굴절률은 1.32855, 인화점은 16℃(개방)와 12℃(밀폐)이다. 살리실산 등 각종 카르복시산의 메틸에스테르형 또는 각종 메틸에테르형으로서 여러 가지 천연물에 함유되어 있다. 무색 투명하고 특유의 방향이 있는 휘발성 액체이다. 물/에탄올/벤젠/에테르 등 많은 용매와 잘 혼합된다. 메탄올은 분자 속에 탄소원자를 1개만 함유하고 있기 때문에, 똑같이 1개의 탄소원자만 함유한 탄소화합물로부터 합성된다. 원료로서 석탄을 이용했던 시대에는, 거기서 얻어지는 일산화탄소와 수소혼합물(수성가스)의 접촉반응으로 제조하였다. 천연가스의 주성분이 메탄이기 때문에 오늘날에는 이것을 원료로 사용한다. 메탄올 촉매상수증기 또는 산소와 반응시켜서 수소를 주성분으로 하여 일산화탄소를 포함한 가스를 만든다〔그림 1〕. 이것을 합성가스라고 하며, 합성가스를 200∼300℃ 정도의 온도와 수백기압의 고압하에서 금속산화물을 촉매로 이용하여 반응시키면 메탄올이 제조된다. 메탄올은 주로 포름알데히드의 제조에 쓰이며, 메탄올과 공기의 혼합물을 촉매상에서 600℃ 정도로 상압하에서 반응시켜 제조한다. 생성된 포름알데히드를 원료의 하나로 해서, 페놀수지·요소수지·멜라민수지 등의 플라스틱을 제조한다. 이 밖에 용제로서, 메타크릴산메틸이나 테레프탈산디메틸 등의 메틸에스테르로서, 합성섬유나 합성수지의 제조 원료의 하나로서, 또한 각종 의약이나 향료 등의 원료로서도 사용된다. 가솔린에 혼입하여 자동차의 내한연료(耐寒燃料)로서, 에탄올에 혼입하여 변성알코올로서도 사용된다. 메탄올은 유독(허용용도 200ppm)하므로 마셔서는 안 된다.