Phương pháp định lượng cồn - Ethanol

Ethanol có mặt trong tất cả các loại rượu thường dùng trong sinh hoạt xã hội từ bia cho đến rượu mùi,rượu vang,rượu trắng.Việc uống rượu quá liều dẫn tới say,gây hậu quả tai hại:tai nạn giao thông,mất trật tự xã hội.Uống quá nhiều có thể chết.Vì vậy trong kiểm nghiệm độc chất thường phải xác định ethanol.

 Về mặt lý tính ethanol là một chất lỏng không màu,mùi hắc,vị cay,khối lượng riêng ở 15^oC là 0.7943 ; sôi ở 80^oC.Ethanol tan trong nước ở bất kì tỷ lệ nào.Mặt khác nó là dung môi của nhiều chất hữu cơ và vô cơ.Đốt cháy ngoài không khí tạo CO₂    và H₂O.

Đo nồng độ cồn

1.Các phản ứng định tính ethanol

 Sau khi phân lập khỏi mẫu thử bằng cách cất có thể xác định ethanol bằng các phản ứng sau:

·        Phản ứng tạo idoform:dùng iod trong môi trường kiềm oxi hóa ethanol thành acetaldehyde.Sau đó iod sẽ thế Hydro tạo ra dẫn xuất triodo acetaldehyde.Nó sẽ phân hủy trong môi trường kiềm tạo ra iodoform có mùi đặc biệt.Nhiều ethanol sẽ có nhiều tủa vàng.

               2NaOH + I₂  è NaI + NaIO + H₂O

             C₂H₅OH + NaIO  è CH –CHO + NaI + H₂O

              CH₃CHO + 3I₂ è 3CI₃CHO + 3HI

              CI₃CHO + NaOH è CHI₃ + HCOONa

·        Phản ứng oxi hóa ethanol bằng KMnO₄ : trong môi H₂SO₄ ethanol bị KMnO₄   oxi hóa thành acetaldehyde.Hơi aldehyde này bay lên sẽ làm xanh giấy quỳ tím tẩm natri nitroprussiat và pyridine.

·        Phản ứng oxi hóa etanol bằng K₂Cr₂O₇ :trong môi trường acid mạnh ethanol bị  K₂Cr₂O₇  oxi hóa thành acid acetic.Nếu vừa đủ hoặc thiếu dicromat dung dịch có màu xanh của ion Cr(III).Nếu thừa dicromat dung dịch có màu xanh lơ.

   3CHOH + K₂Cr₂O₇ +  H₂SO₄ è 3CH₃COOH + 2Cr₂(SO₄)₃ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

·        Phản ứng este hóa ethanol:các este như acetyat etyl,benzoate etyl có mùi đặc biệt.Vì vậy ta làm phản ứng este hóa ethanol để xác định sự có mặt của nó trong mẫu thử.

2.Các phương pháp định lượng ethanol

 Dựa vào tính chất vật lý và hóa học của ethanol,người ta đề xuất nhiều phương pháp định lượng ethanol.Sau đây nêu một số phương pháp điển hình.

·        Phương pháp đo bằng tửu kế: nếu ta có dung dịch ethanol trong nước với nồng độ khá cao thì có thể dùng tửu kế đo độ cồn,rồi từ đó suy ra lượng ethanol.Nếu cần dùng xác dịnh nồng độ ethanol trong rượu mùi,rượu pha đường,các hóa chất,đông dược…thì lấy một thể tích rượu cần xác định xong đem cất cho đến khi hết ethanol.Thêm nước cất vào dịch cất cho đến thể tích bằng lượng rượu ban đầu.Đo độ cồn dung dịch tạo thành bằng tửu kế.Độ cồn đó là độ cồn trong mẫu nghiên cứu.

·        Phương pháp lắng:Nguyên tắc cất phân đoạn nhiều lần để làm giàu ethanol.Hướng dịch cất vào trong ống chia độ có tinh thể kali cacbonat khan và phenolphthalein.Nước trong dịch cất bị K₂CO₃ khan hút tạo thành dung dịch bão hòa.Ethanol không tan trong dung dịch này sẽ nổi lên trên kéo theo màu đỏ của phenolphatalein trong kiềm.Đọc thể tích rượu màu đỏ ở trên và tính ra lượng ethanol trong mẫu.Để định lượng người ta lấy 50ml dung dịch cất khi phân lớp ethanol bằng cất kéo hơi nước,đem cất lại trong bình cất có ống phân đoạn(deflemateur) lần thứ nhất lấy 20ml,cất lần thứ hai 2.5ml vào ống chia độ 0.01ml có chứa 3g tinh thể K₂CO₃ khan.Tỉ lệ ethanol(khối lượng/Khối lượng) trong mẫu được tính theo công thức thực nghiệm:

                      X% = (((a * 0.74 ) + 0.041 ) /P)    * 1000

     Trong đó a là thể tích trên ống(ml),P là khối lượng mẫu thử đã lấy(g).

  Để định lượng chính xác hơn,ta rút hết lượng rượu ở trên theme 5ml nước.Đem cất vi phân đoạn lấy 3ml về định lượng bằng phương pháp hóa học.Chú ý là cần cộng them 0.02ml là số thể tích ethanol do dung dịch K₂CO₃ giữ lại.

 Phương pháp lắng này ưu điểm:

-Loại trừ các chất khử khác có mặt trong mẫu thử(trừ aceton và methanol ở nồng độ trên 2%)

-Đơn giản và nhanh chóng.

-Theo nhiều tác giả phương pháp này phản ánh trung thành lượng ethanol trong mẫu thử đã thối rữa mà các phương pháp khác không giải quyết được

 Tuy vậy phương pháp này vẫn có nhược điểm là phải làm với lượng mẫu lớn là 50ml máu,100g mẫu thử khác….với nồng độ trên 1% mới có kết quả tin cậy.Nếu dưới 1% sai số có thể lên tới 20 -25%.

·        Định lượng rượu trong hơi thở:Harger-lamb và Hulpieu dùng nguyên tắc này để đo nồng độ rượu trong không khí thở ra ở người uống rượu từ đó suy ra lượng ethanol trong máu.Theo các tác giả này nếu 2l không khí thở ra chứa 190 mg CO₂ thì tương đương với 1ml máu chứa 1mg ethanol,vì vậy cần đo lượng ethanol và lượng CO₂ trong không khí thở ra để xác định gián tiếp ethanol trong máu.

-      Đo ethanol bằng hai bình chứa dung dịch Cordebard ở trên

-      Đo CO₂ bằng cách cho không khí thở ra qua 2 bình đựng nước baryt.

-      Cho bệnh nhân thở qua qua bốn bình nói trên với tốc độ 0.5l/phút.Lấy hai bình đựng dung dịch Cordebard để định lượng ethanol.Lấy hai bình còn lại định lượng bari hydroxyd thừa bằng dd acid oxalic 0.5N – 1ml dung dịch acid oxalic 0.5N ứng với 11 mg CO₂

-      Nếu lượng rượu là A,lượng CO₂ thì P là nồng độ ethanol trong máu(mg/ml)

X = A/P * 190

Các pha dung dịch baryt:
Bari hydroxyd 160g

Saccarose 200g

Nước hòa tan vừa đủ 1000ml

Hòa tan và lọc.Ngoài phương pháp này ở nhiều nước Tây Âu có nhiều dụng cụ đo ethanol trong hơi thở hoạt động dựa vào nhiều nguyên tắc khác nhau.