При какой температуре замерзает метанол
Свойства спиртных напитков всегда интересовали человека, ведь из-за особого состава они непохожи на все остальные жидкости, предназначенные для питья. Для того чтобы понять это, даже не нужно было знать формулы веществ. Как пример, историки знают об особенно холодных зимах в Европе по сохранившимся документам, где указано, что в погребах даже замерзало вино. Какова температура замерзания спирта и содержащих его напитков, тогда не было известно. В наши дни наука продвинулась вперёд и этот вопрос можно прояснить.
Этиловый спирт
Так как в алкогольных напитках (и прошлых столетий, и современных) содержится именно этиловый спирт, его свойства наиболее интересны не только химикам и физикам, но и всем остальным людям. Зная соотношение спирта и воды в напитке, можно рассчитать, при какой температуре он превратится в лёд и возможно ли это в бытовых условиях.
Этанол – он же этиловый, винный спирт, метилкарбинол или же просто спирт – в стандартных условиях представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Он горюч и выделяет летучие пары. Вкус и запах продукта примерно представляют себе все. Одноатомный насыщенный спирт со знакомой со школьной скамьи формулой C2H5(OH) используется не только в производстве алкоголя, но и как топливо, растворитель, компонент дезинфицирующих средств и лекарств, в парфюмерии, пищевой и химической промышленности. В медицине применяется раствор спирта 96-ти или 70%, который должен быть предварительно очищен.
Как замерзает этиловый спирт
Замерзание – это тот момент, когда вещество меняет агрегатную форму, переходя из жидкой формы в твёрдую, кристаллическую. На этот процесс оказывают влияние состав и молекулярные свойства вещества, наличие в нём примесей, уровень атмосферного давления в момент охлаждения и другие факторы.
Что касается этилового спирта, то достигнуть этого состояния в естественных природных условиях на планете Земля ему не суждено: абсолютная температура замерзания спирта равна -117°C. По другим данным это показатель составляет -114 или 115°C. Вот какой продукт не боится никаких морозов, может, поэтому прочно ассоциируется с согреванием.
Спиртовые растворы
Спиртосодержащие напитки тоже устойчивы к холоду, но заморозить их всё же возможно – как вино из европейских погребов, которое фактом своего замерзания ясно говорило об экстремальных для тех широт и времени температурах. Всё дело в воде и других добавках, которые делают из чистого спирта раствор, разбавляя его концентрацию.
Раствор, в котором спирта в 2 раза меньше, чем воды, замерзает при -17°C. Если соотношение спирта и воды составляет 1:3, то его температура замерзания будет уже -11 градусов ниже нуля.
Водка представляет собой 40%-ный раствор спирта, то есть в ней 6 частей воды и 4 части спирта. Она замерзает при 25-29° ниже нуля. Если же напиток превратился в лёд при более высокой температуре, например, -20 градусах, это уже серьёзный повод усомниться в его качестве и составе. Водка, разбавленная пополам с водой, переходит в твёрдое состояние уже при -7,5°C.
При этом водка замерзает постепенно, но не так, как вода. Сначала она становится вязкой, желеобразной, а потом индевеет отдельными пластинами. Это связано с тем, что по мере замерзания в растворе увеличивается концентрация этанола, процесс отвердевания протекает неравномерно. Загустевшая водка не имеет характерного вкуса и запаха, за счёт чего пьётся легко, а потому очень просто увлечься экспериментом, перебрать с её количеством и получить серьёзное отравление.
Пиво относится к слабоалкогольным напиткам, так как содержит мало этанола. И замерзает оно уже при -2 градусах, о чём знают все, кто хоть раз забывал пиво в морозилке, надеясь охладить его быстрее. Пить такой напиток не опасно, однако он может потерять во вкусовых качествах. То же самое относится и ко всем слабо- и среднеалкогольным напиткам: вину, вермуту, коктейлям.
Интересно, что сильное охлаждение играет существенную роль в приготовления ряда алкогольных напитков. Некоторые разновидности бренди и метаксу по технологии специально подвергают выдержке при -6°C в течение нескольких месяцев.
Другие разновидности спирта
Изопропиловый спирт используют в качестве заменителя этанола в косметике, парфюмерии, для производства растворителя, антифриза, для сварки оптических волокон и так далее. Замерзает при -90°C. 70%-ный изопропанол применяется в качестве антисептика, пропитывающего медицинские салфетки. Его температура замерзания выше, примерно -29 градусов.
Метиловый спирт (метанол, древесный спирт, метилгидрат) имеет формулу CH₃OH. Сильный растворитель, в основном используется для производства формальдегида. Метанол – опаснейший яд, причём даже в малых количествах. 60%-ный раствор метилового спирта замерзает при температуре -75,7°C, 20%-ный – при -15°C, 10%-ный – при 5,6°C.
Нашатырный спирт – это водный раствор гидроксида аммония. Известен своим резким запахом и способностью приводить в чувство при обморочном состоянии. Также его применяют для того, чтобы вызвать рвоту при отравлении алкоголем: нужно выпить раствор нашатыря, 5-10 капель на 100 мл воды. Чаще всего в медицинских и бытовых целях нам помогает 10% раствор аммиачной воды, который обладает свойством замерзать уже при -12 градусах по Цельсию. 25%-ный раствор затвердевает при температуре -56°C.
Источник
С наступлением холодной погоды я, как всегда, немного заранее решил перейти на незамерзающую жидкость стеклоомывателя. В прошлые годы я использовал довольно хорошую жидкость Spectrol Лимон -30°C, продающуюся в 4 л канистрах с достаточно удобным носиком для заливки. Канистра от неё, с отрезанной боковиной, к тому же, оказалась очень хороша для слива и последующего перелива в другую тару отработанного моторного масла. Зайдя в привычный для покупки этой незамерзайки магазин я был обескуражен её отсутствием. Как оказалось, что хорошую текучесть в мороз и несильный запах Spectrol был обусловлен наличием в ней 32% объёма метанола, что указано на сайте Роспотребнадзора. Причём в ней явно был в добавок изопропиловый спирт, ведь характерный запах от неё присутствовал, хоть и не такой сильный, как от других незамерзающих жидкостей. В этот же список вошла и найденная хорошая по отзывам незамерзайка Blizzard. В связи с отсутствием Spectrol я решил в очередной раз быть обманутым и для разбавления воды в бачке стеклоомывающей жидкости купил концентрат незамерзайки Liquy Moly ANTIFROST -70°C.
Liquy Moly ANTIFROST -70°C
Конечно же, надежд эта фирма уже какой раз не оправдала, развевая ужасающий запах в салон, вместо обещанного запаха дыни. В принципе, запах – это терпимая мелочь, но вечером этого же дня у меня отказал датчик уровня омывающей жидкости (уже починил), о чём меня уведомил внезапно загоревшийся жёлтый значок на приборной панели.
Полный размер
Бачок-то полный!
Апогеем негативных впечатлений от этой жидкости стала плохо брызгающая правая форсунка омывателя стёкол. Каждой зимой пассажирская форсунка брызгает очень неуверенно, но я наивно полагал, что это происходит из-за отрицательной температуры и очень малого количества жидкости в форсунке. Сейчас это произошло в +5°C, ни о каком подмерзании речи и быть не может! Возможно, что поломка датчика и плохо брызгающая форсунка не связаны с жижей Liquy Moly, но этих совпадений мне достаточно. В который раз я зарёкся не приобретать продукцию этой фирмы, кроме, может быть, средства для чистки наружней поверхности радиатора. Маркетинг дело великое, скорее всего я потом опять наступлю в то же го на те же грабли, но это уже совсем другая история.
Продолжая выбирать незамерзайку я также прочитал о свойствах трёх спиртов, которые могут использоваться при её производстве: изопропилового, метилового и этилового. Поэтому зайдя по дороге в тот же магазин я уже не стал брать опять появившуюся в продаже жидкость Spectrol.
Полный размер
Spectrol Лимон -30°C
У неё изменился цвет крышки, с чёрного на жёлтый, появились отличия в материале наклейки и, по-моему, как-то поменялись надписи, как минимум на задней этикетке. Производитель остался тот же. В магазине расположилась табличка косвенно показывающая ухудшение качества и появление сильного запаха от омывайки.
Конечно, ведь выводить из производства и оборота незамерзайку приносящую стабильный доход не хочется, а вытянуть на доверии ещё можно, поэтому вопрос с её продажей был решён к сезону.
Ниже приведу важную информацию, которую я вычитал про спирты.
Источники: Википедия, немного разрозненных статей найденных через поисковик.
Изопропиловый спирт
Бесцветная жидкость с характерным спиртовым запахом, более резким, чем у этанола. Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров изопропанола в воздухе рабочей зоны составляет 10 мг/м³, в атмосферном воздухе населенных мест 0.6 мг/м³. Класс опасности III. Изопропиловый спирт значительно менее летуч, чем, например, этанол. При длительном воздействии больших концентраций паров вызывает головную боль, оказывает раздражающее воздействие на глаза и дыхательные пути. Может оказывать угнетающее действие на центральную нервную систему. Воздействие на уровне, значительно превышающем ПДК, может вызвать потерю сознания. Отравление изопропиловым спиртом возникает нечасто.
Метиловый спирт
Бесцветная жидкость с алкогольным запахом (запах этилового спирта). ПДК метанола в воздухе рабочей зоны равна 5 мг/м³, в атмосферном воздухе населенных мест 1 мг/м³. Класс опасности III. Наиболее легкая форма отравления характеризуется наличием головной боли, общей слабостью, недомоганием, ознобом, тошнотой, рвотой. Более тяжелая форма отравления уже в самом начале проявляется поражением зрительного нерва и сетчатой оболочки глаз и сопровождается потерей зрения. Токсичность метанола состоит в том, что при попадании в организм он с течением времени окисляется до ядовитого формальдегида, который вызывает слепоту, вредно влияет на нервную систему, вступает в реакции с белками.
Этиловый спирт
Бесцветная жидкость с характерным запахом. ПДК этанола в воздухе рабочей зоны равна 1000 мг/м³, в атмосферном воздухе населенных мест 5 мг/м³. Класс опасности IV. Способен вызвать кому, ступор, нечувствительность к боли, угнетение функций ЦНС.
Составил наглядную таблицу температуры замерзания раствора спиртов с водой. Данные брал с этого сайта (The Engineering ToolBox).
Полный размер
Таблица зависимости температуры замерзания от объёмной концентрации спиртов в растворе с водой
По своим свойствам наилучшим выбором спирта для использования в незамерзающих жидкостях является этиловый. Для производства незамерзающей жидкости до -30°C требуется не более 50% объёма этанола в растворе с водой. ПДК его паров в рабочей зоне выше изопропилового на 2 порядка. Исходя из ПДК паров – лучшая летучесть опасности для здоровья не представляет. Есть одно большое НО, из-за того, что этиловый спирт – это легализованный наркотик, то он попадает под государственные сборы. Спиртосодержащая продукция, за исключением алкогольной продукции (на неё отдельный пункт), при наличии этилового спирта более 9% в объёмной доле, облагается акцизом.
Следующим по совокупности свойств для незамерзаек можно использовать метиловый спирт. Для производства незамерзающей жидкости до -30°C требуется не более 40% объёма метанола в растворе с водой. Несмотря на лучшую летучесть, относительно изопропилового спирта, а также меньшую ПДК паров, для производства качественной незамерзающей жидкости требуется почти в 2 раза меньше спирта, чем при использовании изопропанола. В связи с этим отсутствует необходимость использования излишнего количества других опасных для здоровья вспомогательных добавок, например, этиленгликоля. Этиленгликоль, наряду с метанолом и изопропанолом относят к веществам III-его класса опасности. ПДК паров в рабочей зоне как и у метанола – 5 мг/м³. Тем не менее, метанол в РФ запрещён Постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 11 июля 2007 г. N 47 г. Москва “О прекращении использования метилового спирта в средствах по уходу за автотранспортом”. Постановление призвано сохранить жизнь и здоровье при халатном обращении с метанолосодержащими жидкостями: употребление (в том числе по неосторожности, например детьми), неправильным хранением (плохая канистра в багажнике), разведением жидкости в непроветриваемых помещениях, попадание на кожу при переливании и т.п.
Из-за описанных юридических ограничений у нас продаётся вонючая, достаточно дорогая и с посредственными свойствами “незамерзающая” жидкость на основе худшего из трёх претедентов – изопропилового спирта. Для производства незамерзающей жидкости до -30°C требуется чуть более 70% объёма изопропанола в растворе с водой. В связи с тем, что такую концентрацию, из-за его запаха и токсичности, никто разводить не будет, то не исключены возможные добавки слишком большого объёма других опасных веществ, за которыми ведётся меньший контроль при применении в производстве. При этом обещанную стойкость до -30°C всё равно никто не соблюдает.
Есть вариант приобретения незамерзайки у торговцев вдоль дорог, в надежде на метанольную омывайку, но нет никаких гарантий в её качестве и составе. Точнее есть гарантии плохого качества, если она и не будет замерзать, то забьёт отложениями красителя и моющего средства систему омывания стёкол, а может и метанола там будет столько, что использовать её будет совсем небезопасно.
Итогом стало решение самостоятельно развести незамерзающую омывающую жидкость на основе этилового спирта.
Использование особо вредных изопропилового и метилового спиртов в домашних условиях может быть очень опасно для жизни и здоровья, не рискуйте!
Самостоятельное разведение такой омывающей жидкости даже экономически обосновано. За прошлый сезон мной было израсходовано 12 л покупной омывайки Spectrol до -30°C и 5 литров летней омывайки Liquy Moly до -5°C (тоже гадость, как и их зимняя). При сравнимой цене можно самому намешивать омывающую жидкость на основе этилового спирта, воды и небольшого количества средства для мытья посуды. Спирт сам по себе здесь выступает хорошим пеногасителем, т.е. опасаться большого количества замёрзшей пены мешающей обзору не стоит. По прикидкам – 5 л на сезон должно хватить. С запасом имеется 10 л. Без нареканий я использую летом обычную фильтрованную воду и средство для мытья посуды.
Соблюдайте технику безопасности при работе с этиловым спиртом! Работы проводите в хорошо проветриваемом помещении. Рекомендуется использование респиратора и резиновых перчаток. Избегайте попадания на кожу и слизистую оболочку.
Для разведения зимнего раствора размечаем канистру с отсечками по 0.5 л (10%), начиная от 2.5 л. Поскольку практичнее в канистру сначала налить воду в раковине, из крана фильтра, то помечаем риски по уменьшению концентрации спирта и увеличению температуры до верхней части канистры, начиная с середины. Разметку делал доливая по поллитра воды из мерной ёмкости. Получается удобная шкала для приготовления раствора. Если опытным путём выяснится, что отмеченные температуры несколько ниже реальных температур замерзания, то пометки маркером можно будет легко стереть тем же самым спиртом.
Полный размер
Канистра для приготовления раствора
Теперь наливаем туда необходимое для приготовления раствора количество воды, в зависимости от предполагаемой уличной температуры. Не забываем добавить средство для мытья посуды (одного-двух нажатий дозатором вполне хватит) и немного взболтать. Получается некоторое количество летней омывающей жидкости.
Полный размер
Летняя омывайка
Доливаем до 5 л вещество IV-го класса опасности и опять немного взбалтываем. Незамерзайка готова!
Полный размер
Зимняя омывайка
По желанию, можно добавить какой-нибудь дополнительной отдушки: эфирное масло, душистые настойки, жидкий ароматизатор для салона и т.п. Отдушка должна быть жидкой, чтобы не царапать стекло и не засорять систему омывания. Количество отдушки выбирать исходя из её растворимости в различных концентрациях раствора спирта и воды, во избежание осадка.
Возможно, в морозы потребуется добавление гликолей. Они используются для понижения испаряемости спирта. Это необходимо во избежание ситуации, когда спирт со стекла испарился и на стекле замерзает оставшаяся плёнка воды. В небольшой минус этот недостаток устраняется хорошими щётками стеклочистителя, но при сильных морозах любая резинка уже задубеет. Думаю, может подойти добавка какого-нибудь дешёвого тосола, который содержит максимум этиленгликоля и минимум других добавок. Опять же важно будет добиться оптимальной пропорции, чтобы достичь нужного эффекта и избежать мутной плёнки на стекле от химии.
Хорошим дополнительным плюсом полного перехода на собственную омывайку стал выбор канистры. Выбрал канистру объёмом 5 литров приспособленную для хранения топлива.
Полный размер
Канистра для хранения и перевозки
Объём канистры позволяет заполнить до краёв бачок омывателя и сохранить в багажнике запас жидкости на “чёрный день”. Канистра низкая и широкая, что позволяет ей не болтаться по всему багажнику. Т.к. предназначена для хранения топлива – имеет герметичную крышку, что предотвращает риск протечки, если вдруг она упадёт. Имеет удобную лейку для заливки жидкости в бачок.
Итоги сезона использования
Запах спирта есть. Он въедается в салон автомобиля, как и запах любой незамерзайки зимой. Немного помогает апельсиновое эфирное масло, для его полной растворимости я высчитал примерное соотношение: 1 капля на каждые 2 градуса цельсия под которые намешан раствор. Лично запах чувствуешь только сразу после омывания лобового стекла, но пассажиры отмечают присутствие запаха спирта даже если уже неделю не пользовались омывайкой. Сотрудники ГИБДД из машины высаживают, пытаются добиться признания употребления, но отмазаться довольно просто, если вы, конечно, не употребляли.
Текучесть великолепная! Нет никакого снижения напора жидкости которое у меня было с любой покупной незамерзайкой. Плёнка на стекле не остаётся, хорошо справляются щётки.
Приведённая таблица замерзаемости предельно точная. При понижении температуры ниже расчётной превращается в жёсткий снег. Можно есть как мороженое ????
За сезон ушло 5 литров спирта, наводил
растворы по предполагаемой погоде.
_______________________
Обновлено 08.11.2017:
В запись добавлены возможные корректировки состава (отдушки, гликоли).
Обновлено 16.04.2018:
Добавлены итоги сезона использования.
_______________________
Новые интересные записи будут выходить в БЖ моей новой машины KIA Ceed Скрат ????
Источник
Спирты бывают разные. Вообще, любой спирт произошел от воды – H₂O, просто одно H (атом углерода) вытеснила углеродная группа (C… OH). Но в классификации спиртов пусть разбираются химики – это нам ни к чему.
Если рассматривать происхождение, то слово спирт произошло от латинского spiritus (дух, душа). И это нам пока не интересно.
Нас интересуют физические свойства. А если конкретно, то температура замерзания этилового спирта (этанола). Ведь именно этот спирт и является основной составляющей алкогольных напитков.
Замерзает этанол или нет
Теоретически – да, замерзает. Практически… Осуществить этот процесс, по крайней мере в домашних условиях, невозможно. −117 °C по Цельсию – это вам не “хухры-мухры”.
Может быть, ученые в каких-то специальных камерах и могут это сделать. Ведь выяснили они как-то абсолютную температуру замерзания этилового спирта. Но обычному человеку это не под силу, да и не нужно. Для практического применения нам надо знать, при какой температуре замерзают спиртосодержащие напитки.
Алкогольные напитки – устойчивость к пониженным температурам
Для чего замораживают алкоголь?
● Самогон. Таким образом повышают вкус, качество и крепость напитка. Вода вместе с сивушными маслами замерзает, а оставшийся дистиллят сливают в отдельную емкость.
● Слабоалкогольные напитки. Вино, пиво, коктейли – их скорее охлаждают, а не замораживают. Большинство алкогольных напитков (глинтвейн и некоторые виды коктейлей – исключение) в охлажденном состоянии имеют более приятный вкус.
● Водка, коньяк, виски. Та же история, что и у слабоалкогольных напитков. Охлаждение – для вкуса.
Более того, низкие (0-6 °C) температуры для большинства напитков крепостью 15% и выше просто необходимы. Сама технология создания коньяка, бренди, виски и др. предусматривает их выдержку в течение нескольких месяцев или лет в специальных емкостях, в прохладных помещениях.
Интересно. Американская компания Beyond Zero выпустила в продажу аппарат для заморозки алкоголя. Прибор не из дешевых – 8000 долларов.
Замораживать можно все, кроме спирта. Получается алкогольное мороженое, которое можно есть ложечкой, лизать и т.д. Удовольствие, конечно, сомнительное. Хотя, если подумать, можно замораживать крепкие напитки кубиками и добавлять в коктейли.
Температура, при которой алкоголь превращается в лед
На температуру замерзания любого алкогольного напитка влияет количество спирта, сахара и других веществ, содержащихся в нем. Чем больше сахара и спирта, тем ниже температура, при которой этот напиток замерзает.
● Пиво. Замерзает при температуре от −1 до −5 °C, в зависимости от сорта. Если передержать в морозильной камере: в алюминиевой банке лед выдавит дно; стеклянная бутылка может лопнуть, а вкусовые качества напитка уже не вернешь.
● Вино. Температура заморозки колеблется от −20 °C у десертных вин, до −5 °C у столовых. После размораживания вкус меняется в худшую сторону, но не настолько, чтобы пить вино уже было нельзя. Более устойчивые в этом отношении белые десертные вина – вкус практически не меняется.
● Шампанское. Праздничный напиток, который подают при температуре +5-12 °C. Если шампанское случайно замерзло, размораживать его надо постепенно. Иначе из-за высокого давления может произойти взрыв. Замерзает при температуре −5-10 °C.
● Коньяк. Элитный алкогольный напиток. Экспериментировать с замораживанием-размораживанием не стоит. Бокал с коньяком, наоборот, следует согреть в руках, чтобы проявился тот аромат, который отличает настоящий напиток от подделки. Температура замерзания −35 °C и ниже.
● Водка. Кристаллизация начинается при температуре −28 °C. Полное замерзание наступает при температуре −35 °C. Магазинная водка при низких температурах становится тягучей, но не замерзает полностью. Скорее всего, это происходит из-за того, что в нее добавляют глицерин. Чистый, качественный домашний самогон замерзает постепенно, начиная от частей, соприкасающихся с бутылкой, к центру.
Технические спирты
Они используются: при производстве моющих средств, лакокрасочной продукции, парфюмерии, как добавки к топливу, в медицине. Этиловый спирт с добавлением специальных веществ тоже считается техническим.
● Денатурат. Смесь этилового спирта с метанолом и керосином. Не пригоден для питья. Используется для освещения, в качестве топлива, для промышленных надобностей. Температура замерзания −114 °C.
● Метиловый спирт. Сильнейший яд! Взрывоопасен! Используется в качестве растворителя в лакокрасочной промышленности, при производстве уксусной кислоты и формалина. Замерзает при температуре от −15 до −75 °C (в зависимости от концентрации раствора).
● Нашатырный спирт. Лекарственное средство. В быту применяется как пятновыводитель, для мытья окон, зеркал и т.д. Температура замерзания: от −12 до −60 °C (смотря какая концентрация раствора).
● Изопропиловый спирт. Используется при производстве косметики и бытовой химии. Благодаря низкой токсичности и дезинфицирующим свойствам, применяется в медицине. Замерзает при температуре от −30 до −90 °C.
Источник