Ethanol
| Strukturformel | |
|---|---|
| bild:Ethanol.png | |
| Allgemeines | |
| Name | Ethanol |
| Summenformel | C2H5OH |
| Andere Namen | Ethylalkohol, Äthanol (veraltet), Äthylalkohol (veraltet) |
| Kurzbeschreibung | farblose Flüssigkeit, mit charakteristischem Geruch |
| CAS-Nummer | 64-17-5 |
| Sicherheitshinweise | |
| Bild:Gefahrensymbol_F.png F: Leichtentzündlich VbF B | |
| R- und S-Sätze | R11 S7, S16 |
| Handhabung | Handhabung entsprechend den Laboratoriumsrichtlinien der BG-Chemie |
| Lagerung | Getrennt von Lebensmitteln lagern. In gut verschlossenen Gebinden kühl und trocken lagern. |
| MAK | 1000 ml/m3 |
| LD50 (Ratte) | 7.060 mg/kg (oral) |
| LD50 (Kaninchen) | >20.000 mg/kg (dermal) |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Aggregatzustand | flüssig |
| Farbe | farblos |
| Dichte | 0,7894 g/cm³ |
| Molaremasse | 46,069 g/mol |
| Schmelzpunkt | -114,4 °C |
| Siedepunkt | 78,37 °C |
| Flammpunkt | 12 °C |
| Dampfdruck | 58,7 hPa |
| Schallgeschwindigkeit | 1180 m/s bei 20°C, Temperaturabhängigkeit: -3.6 m/(s °C) |
| Weitere Eigenschaften | |
| Löslichkeit | in polaren und unpolaren Flüssigkeiten vollständig mischbar (amphiphil) |
| Gut löslich in | Wasser, Aceton, Ether |
| Schlecht löslich in | --- |
| Unlöslich in | |
| Thermodynamik | |
| ΔfH0g | -235,1 in kJ/mol |
| ΔfH0l | in kJ/mol |
| ΔfH0s | in kJ/mol |
| S0g, 1 bar | in J/(mol · K) |
| S0l, 1 bar | in J/(mol · K) |
| S0s | in J/(mol · K) |
| Analytik | |
| Klassische Verfahren | Jodoformprobe |
|
SI-Einheiten wurden wo möglich verwendet. Wenn nicht anders vermerkt wurden Normbedingungen benutzt. | |
Ethanol (veraltet Äthanol) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff, Wasserstoff und einer OH-Gruppe, also ein Alkohol. Früher wurde der Name Äthylalkohol verwendet.
Häufig wird diese Verbindung umgangssprachlich als Alkohol, auch Weingeist oder Spiritus, bezeichnet, obwohl sie nur der prominenteste Vertreter einer ganzen Gruppe von Stoffen ist.
Durch Gärung aus Biomasse gewonnenen Ethanol bezeichnet man auch als Agrar- oder Bioethanol. Man kann Ethanol aber auch durch die Synthese aus Wasser und Ethen unter Zugabe von Schwefelsäure als Katalysator herstellen.
| Inhaltsverzeichnis |
Beschaffenheit
| thumb|94%iger Spiritus |
Durch die OH-Gruppe ist Ethanol im Gegensatz zu Ethan wesentlich polarer. Daraus resultiert eine wesentlich bessere Wasserlöslichkeit. Als Lösungsmittel ist es deshalb für viele Stoffe besonders geeignet. So werden in der Pharmazie viele Pflanzenauszüge oder andere Medikamente als alkoholische Lösung dargeboten.
Mit Wasser ist Ethanol unbegrenzt mischbar. Es bildet ein azeotropes Gemisch, so dass beim Destillieren von Ethanol kein reiner (absoluter) Alkohol, sondern ein Gemisch mit rund 6 Prozent Wasser entsteht. Um absolutes Ethanol herzustellen, muss dem destillierten Ethanol mit Hilfe von Trockenmitteln das restliche Wasser entzogen werden.
Die verfahrentechnische Trennung von Ethanol/Wasser-Gemischen erfolgt durch eine Azeotrop-Rektifikation. Die technische Durchführung der Azeotrop-Rektifikation erfolgt in einer Anlage mit zwei Rektifikationssäulen. In der Haupttrennsäule erfolgt die normale Rektifikation des Ethanol/Wasser-Gemischs bis in die Nähe des azeotropen Punkts. Sumpfprodukt ist Wasser. Dem Kopfprodukt (etwa 97% Ethanol/ 3% Wasser) wird der Hilfsstoff Cyclohexan beigemischt und das Dreistoffgemisch wird dann in die Hilfsstoff-Trennsäule geführt. Dort erfolgt eine Auftrennung in das am Sumpf anfallende reine Ethanol sowie in das Kopfprodukt Cyclohexan/Wasser-Gemisch. Cyclohexan und Wasser sind im flüssigen Zustand nicht mischbar und trennen sich nach der Kondensation in einem Abscheider (Dekanter). Der Hilfsstoff Cyclohexan wird am Zulauf der Hilfsstoff-Trennsäule wieder dem zufließenden azeotropen Ethanol/ Wasser-Gemisch beigemischt. Er läuft im Kreislauf im oberen Bereich der Hilfsstoff-Trennsäule und wird deshalb auch als "kopflaufender Hilfsstoff" bezeichnet.
Giftigkeit
Ethanol ist der wichtigste alkoholische Bestandteil alkoholischer Getränke. Eine übermäßige Einnahme von Ethanol kann zu den typischen Symptomen der Trunkenheit (Schwindel, Übelkeit, Orientierungsstörungen, Redseligkeit, gesteigerte Aggressivität, u.ä.) führen. Die regelmäßige Einnahme von Ethanol führt zu Abhängigkeit/Sucht und Schädigung des Nervensystems. Bei einer akuten Ethanolvergiftung hilft die sofortige Einnahme von viel Wasser, Herbeiführen von Erbrechen oder das Auspumpen des Magens. Eine fast toxische Menge von Ethanol wirkt bei der übermäßigen Einnahme von Methanol als Gegengift.
Verwendung
Ethanol ist für Bakterien giftig und wird daher häufig als Desinfektionsmittel verwendet. Dabei ist die Wirksamkeit am höchsten, wenn ein Gemisch von Ethanol und Wasser mit ungefähr 70 % Alkoholgehalt verwendet wird. Auch wird durch Einreiben mit Spiritus die Durchblutung gefördert. Im Haushalt wird Spiritus gern als Reinigungsmittel für Glas, Chrom, Kunststoff usw. verwendet. In der Scheibenwaschanlage von Automobilen wirkt Spiritus sowohl als Reinigungsmittel als auch als Frostschutz.
Als Brennstoff wird Ethanol in Form von Brennspiritus verwendet, beispielsweise für Rechauds sowie Camping- und Expeditionskocher.
Grundsätzlich unterliegt die Verwendung von Ethanol der Branntweinsteuer. Um zu verhindern, dass Ethanol ohne Bezahlung der Alkoholsteuer, als Genussmittel getrunken oder diesen beigefügt wird, wird es vergällt. Die Verwendung des Ethanol im technischen Sektor (Druckerei, Lackherstellung, Reinigungsmittelproduktion, Kosmetik, etc.) ist bedingt durch die Vergällung steuerfrei möglich. Das heißt, dass es mit anderen Chemikalien, wie z. B. MEK (Butanon-2 mit 2 weiteren branntweinsteuerrechtlich vorgeschriebenen Markierungskomponenten), Petrolether, Cyclohexan, Phthtalsäurediethylester oder ähnlichem versetzt wird, um es für den menschlichen Genuss unbrauchbar zu machen.
Unter gleicher Maßgabe ist die steuerfreie Verwendung von Brennspiritus für Jedermann überhaupt erst möglich. Hier wird dem Ethanol zusätzlich zum MEK noch das extrem bittere Denatoniumbenzoat (1 Gramm/100 Liter) beigemischt. Die früher übliche Verwendung von Pyridinen als Vergällungsmittel für Brennspiritus ist zwar immer noch branntweinsteuerrechtlich erlaubt, wird aber wegen der gesundheitlichen Bedenklichkeit der Pyridine seit ca. 1993 von deutschen Herstellern nicht mehr eingesetzt. Zu beobachten ist zudem, dass einige Spiritusabfüller, vermutlich aus Kostengründen, kein reines Ethanol 94 % vol. verwenden, sondern dem Ethanol diverse Fremdstoffe, Regenerate, etc. beimischen. Hersteller, die noch reines Ethanol verwenden, werden dies zumeist durch die Kennzeichnung "UN 1170" auf der Flasche kenntlich machen.
Die Vergällungsmittel haben meist ähnliche Siedepunkte wie Ethanol, so dass sie sich durch Destillieren nur schwierig entfernen lassen.
Nicht zu verwechseln ist Brennspiritus mit Trockenspiritus, der das Tetramere (CH3CHO)4 des Acetaldehyds CH3CHO ist.
Eine interessante Verwendung hat Ethanol als Mittel gegen Insektenstiche: Ein alkoholgetränktes Tuch einige Zeit auf dem frischen Stich, die Schwellung geht zurück, der Juckreiz verschwindet.
Bioethanol als Kraftstoff
Im Zusammenhang mit dem Kyoto-Protokoll wird heute häufig über die Herstellung und den Einsatz biogener Treibstoffe (also Treibstoffe biologischen oder organischen Ursprungs) und die Reduzierung von Kohlenstoffdioxid-Emissionen pro gefahrenem Kilometer debattiert.
Hier kommt der Rohstoff Zuckerrübe ins Spiel; denn aus dem gewonnenen Zucker ist die Produktion von neuerdings steuerbefreitem Bioethanol möglich. Jener kann beispielsweise gemäß der Euronorm EN DIN 228 herkömmlichem Treibstoff direkt ohne Umbau des Motors bis ungefähr zu einem Anteil von 5 Volumen-Prozent beigemischt werden (wie es z.B. in Brasilien mit Bioethanol aus Zuckerrohr-Zucker schon seit Jahren der Fall ist). Er kann auch indirekt als Rohstoff für die Herstellung von Ethyltertiärbutylether (ETBE) genutzt werden, welcher sogar zu einem Anteil von 15 Volumen-Prozent normalem Benzin beigemischt werden kann. Die Beimischungen bewirken neben den zahlreichen Produktionsmöglichkeiten und langfristig sinkenden Preisen eine Reduzierung der anthropogenen Treibhausgase, da die energetische Nutzung von Bioethanol oder Ethern, wie ETBE CO2-neutral passiert: Das emittierte Kohlenstoffdioxid wird durch Photosynthese der Zuckerrüben wieder verbraucht. In einigen EU-Ländern (z.B. Polen, Tschechien) wird sogar eine Zwangsbeimischung von Bioethanol geprüft.
Vorreiter in Europa in der Beimischung von Ethanol ist Schweden. Dort wird inzwischen der Treibstoff E85 angeboten. E85 besteht zu 85 % aus wasserfreiem Bioethanol und zu 15 % aus herkömmlichem Benzin. Die Motoren für die Verbrennung dieses Kraftstoffes müssen besondere Anforderungen an die verwendeten Metalle und Legierungen erfüllen. Dies ist bedingt durch die spezifischen Verbrennungseigenschaften des Ethanol, die von denen des Benzin abweichen. Für die Verwendung des E85-Kraftstoffs kommen überwiegend FFV (Flexible Fuel Vehicle) in Frage, die jegliche Ethanol-Benzin-Mischung auch unterhalb eines Anteils von 85 % Ethanol verbrennen können. Sichergestellt wird dies durch einen speziellen Sensor, der fortlaufend das Mischungsverhältnis feststellt und den Motor im laufenden Betrieb darauf justiert. Bei einem reinen Benzinmotor, der mit E85 betrieben würde, käme es recht schnell zum Totalschaden am Motor. Eine Nachrüstung von reinen Benzin-Motoren zu FFV-Motoren scheidet aus den o. g. Materialgründen ebenso aus. Zum Zeitpunkt Anfang 2005 wurde in Schweden bereits ein Bestand von ca. 11.000 FFV gezählt. Kategorie:Alkohol Kategorie:Kraftstoff Kategorie:Biomasse