Глицерин как химическое вещество¶

Глицерин (пропан-1,2,3-триол, этантриол) — органическое соединение класса многоатомных спиртов, простейший трёхатомный спирт. Представляет собой бесцветную вязкую жидкость сладковатого вкуса, без запаха, хорошо растворимую в воде и низших спиртах. Химическая формула — C₃H₈O₃, молярная масса — 92,09 г/моль. Вещество нетоксично, гигроскопично и широко применяется в промышленности, медицине, пищевой и косметической отраслях.

¶История и происхождение названия

Глицерин был открыт в 1779 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле при омылении оливкового масла свинцовым глётом. Шееле получил сладкую на вкус сиропообразную жидкость и назвал её «сладким маслом». Название «глицерин» (от греч. γλυκερός — «сладкий») предложил в 1811 году французский химик Мишель Эжен Шеврёль, установивший, что жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот.

В 1823 году Шеврёль определил элементарный состав вещества, а в 1854 году французский химик Марселен Бертло впервые синтезировал глицерин искусственно, доказав его строение. Промышленное производство началось в середине XIX века как побочный продукт мыловарения, а после изобретения в 1847 году Альфредом Нобелем нитроглицерина спрос на вещество резко возрос.

¶Физические и химические свойства

Глицерин смешивается с водой в любых пропорциях, образуя растворы с плотностью выше плотности воды. Он не растворяется в углеводородах и жирах. Вещество гигроскопично: на открытом воздухе поглощает влагу из атмосферы (до 40 % от собственной массы).

Химические свойства обусловлены наличием трёх гидроксильных групп. Глицерин вступает в реакции этерификации с кислотами, образуя моно-, ди- и триглицериды; с неорганическими кислотами даёт сложные эфиры (например, нитроглицерин при взаимодействии с азотной кислотой). Окисляется до глицеринового альдегида и дигидроксиацетона. Обезвоживание приводит к акролеину — веществу с резким запахом.

¶Способы получения

Основные промышленные методы:

• Омыление жиров и масел. При щелочном гидролизе триглицеридов образуются мыло (соли жирных кислот) и глицерин. Это исторически первый способ, дающий вещество как побочный продукт.
• Гидролиз жиров под давлением. Современный метод, позволяющий получать глицерин высокой чистоты без щелочи.
• Синтез из пропилена. Через промежуточное образование аллилхлорида или акролеина. Применяется в нефтехимии.
• Переэтерификация жиров. Реакция с метанолом даёт биодизель и глицерин в качестве побочного продукта; в последние десятилетия этот источник стал доминирующим.

¶Классификация и марки

По степени очистки различают:

• Технический глицерин (сырой) — содержит примеси, используется в технических целях.
• Дистиллированный — очищенный перегонкой, пригоден для большинства применений.
• Фармакопейный — соответствует требованиям фармакопеи, применяется в медицине и косметике.
• Пищевой (E422) — очищенный до пищевых стандартов, используется как добавка.

¶Применение

¶Медицина и фармацевтика

Глицерин применяется как растворитель, увлажнитель и слабительное средство. Входит в состав мазей, свечей, сиропов от кашля. Используется для снижения внутриглазного давления при глаукоме, для обработки кожи при сухости и трещинах. Служит основой для нитроглицерина — лекарства при стенокардии и одновременно взрывчатого вещества.

¶Пищевая промышленность

Пищевая добавка E422 выполняет функции влагоудерживающего агента, растворителя, загустителя и подсластителя. Применяется в кондитерских изделиях, напитках, жевательной резинке, соусах. Считается безопасной при употреблении в умеренных количествах.

¶Косметика и бытовая химия

Благодаря гигроскопичности глицерин — распространённый компонент кремов, лосьонов, зубных паст, мыла. Он удерживает влагу в коже, но в чистом виде может её обезвоживать, поэтому используется в разбавленном виде.

¶Технические области

• Производство нитроглицерина и динамита.
• Антифризы и жидкости для охлаждения.
• Табачная промышленность — увлажнение табака.
• Пластификаторы и смолы (глифталевые смолы).
• Электроника — компонент электролитов.
• Бумажная и текстильная промышленность — мягчитель и увлажнитель.

¶Биологическая роль

Глицерин — важный метаболит в живых организмах. В составе триглицеридов он служит формой запасания энергии в жировой ткани. При липолизе глицерин высвобождается и поступает в кровь, затем в печени превращается в глюкозу (глюконеогенез) или используется в гликолизе. В организме человека содержится в составе липидов клеточных мембран.

¶Безопасность и регулирование

Глицерин относится к веществам низкой токсичности (LD₅₀ для крыс при пероральном введении — около 12 600 мг/кг). При попадании в дыхательные пути в виде аэрозоля может раздражать слизистые. В больших дозах вызывает слабительный эффект. Пищевая добавка E422 разрешена в большинстве стран, включая Россию и государства Евросоюза. Взрывоопасен только в форме нитроглицерина, а не в чистом виде.

¶Экономика и рынок

Мировое производство глицерина оценивается в несколько миллионов тонн в год. Рост выпуска биодизеля привёл к избытку глицерина на рынке и снижению цен в 2010-х годах, что стимулировало поиск новых областей применения — например, производство эпихлоргидрина и биопластиков. Крупнейшие производители — предприятия химической и нефтехимической отрасли в Европе, Азии и США.

¶Интересные факты

• Нитроглицерин, полученный из глицерина, в 1847 году синтезировал Асканио Собреро; Альфред Нобель в 1867 году запатентовал динамит — стабилизированную форму нитроглицерина.
• Глицерин входит в состав «жидкости для электронных сигарет» вместе с пропиленгликолем.
• В криоскопии глицерин применяется как компонент антифризных растворов для биологических образцов.
• Вещество способно образовывать стеклообразную массу при быстром охлаждении, не кристаллизуясь.