Alkohol etylowy lub etanol –
organiczny
związek chemiczny
z
grupy
alkoholi
o wzorze
C
2
H
5
OH
.
Właściwości
Płonący etanol wraz z niskorozdzielczym
widmem
płomienia (linia żółta przy ok. 600 nm pochodzi od zanieczyszczenia
sodem
)
W temperaturze pokojowej jest to bezbarwna, łatwopalna
ciecz
o charakterystycznej
woni
i piekącym
smaku
. Na powietrzu pali się słabo widocznym niebieskawym płomieniem.
Lepkość etanolu w zależności od temperaturyTemperatura [°C] |
Lepkość
dynamiczna [cP] |
10 | 1,449 |
20 | 1,192 |
30 | 0,991 |
40 | 0,828 |
50 | 0,697 |
60 | 0,607 |
70 | 0,505 |
Miesza się z
wodą
w dowolnym stosunku i jako taki jest stosowany jako średniopolarny rozpuszczalnik organiczny.
Mieszanina 95,6% etanolu z wodą jest popularnie nazywana spirytusem. Jest to mieszanina
azeotropowa
i dlatego nie można uzyskać przez prostą
destylację
etanolu 100%. Etanol 100% jest nazywany alkoholem absolutnym, a do jego otrzymywania stosowana jest destylacja azeotropowa w układzie etanol-woda-
benzen
. Po dodaniu niewielkiej ilości benzenu najpierw wrze potrójny azeotrop: benzen-etanol-woda , później azeotrop: etanol-benzen, na końcu zaś destyluje czysty bezwodny etanol. Możliwe jest też związanie wody z 95,6% etanolu przez dodanie
tlenku wapnia
lub bezwodnego
siarczanu(VI) magnezu
lub
siarczanu(VI) sodu
. Etanol absolutny jest
higroskopijny
i pochłania wodę z powietrza, należy więc przechowywać go w szczelnie zamkniętych naczyniach. Całkowicie bezwodny etanol (zawartość wody < 100
ppm
) uzyskuje się przez destylację znad
etanolanu
magnezu
w układzie zabezpieczonym przed dostępem powietrza.
Stężenia etanolu w różnych jednostkach (20 °C)[4]
Stężenie objętościowe
[% v/v] | Stężenie wagowe [% w/w] | Gęstość [g/cm3] |
---|
100,0 | 100,0 | 0,79 |
95,0 | 92,4 | 0,81 |
90,0 | 85,7 | 0,83 |
70,0 | 62,4 | 0,89 |
50,0 | 42,4 | 0,93 |
40,0 | 33,3 | 0,95 |
20,0 | 16,2 | 0,97 |
0,0 | 0,0 | 1,00 |
Otrzymywanie i zastosowanie
Etanol do celów spożywczych (→
napój alkoholowy
) otrzymuje się w wyniku
fermentacji alkoholowej
. Podstawowymi surowcami do produkcji etanolu są:
buraki cukrowe
,
trzcina cukrowa
,
ziemniaki
, i wiele innych roślin.
W
farmacji
etanol wykorzystywany jest m.in. jako rozpuszczalnik do sporządzania niektórych leków. W
recepturach
nazywany bywa Ethanolum i Aethanolum, z podaniem stężenia w stopniach (
procentach objętościowych
) (np. Ethanolum 95°, Aethanolum 95°). Do określenia etanolu 95° używa się też nazwy: Spiritus Vini rectificatus.
Farmakopea Polska
VI podaje stężenie etanolu recepturowego wynoszące 96%.
Cena prostych napojów alkoholowych (czystych
wódek
i spirytusu spożywczego) w wielu krajach wynika z
podatków
nakładanych na te produkty, a nie z kosztów ich produkcji. Rzeczywisty koszt wytworzenia 1 l spirytusu to ok. 0,50 euro, gdy jest on otrzymywany przez fermentację i jeszcze taniej jeśli pochodzi z syntezy bezpośredniej[5][6].
Etanol do celów przemysłowych jest często produkowany poprzez bezpośrednią syntezę z
gazu syntezowego
(mieszaniny
CO
,
H2
i H2O), która prowadzi do czystszego chemicznie etanolu. Etanol jest tanim w produkcji surowcem i jest jednocześnie stosunkowo niegroźny dla środowiska, dlatego jest wykorzystywany jako rozpuszczalnik w przemyśle chemicznym. Stosowany jest także jako
paliwo
napędowe np. w Brazylii 86% sprzedawanych nowych aut jest przystosowanych do spalania etanolu[7].
Działanie na organizm człowieka
Alkohol etylowy należy do związków chemicznych, które szybko wchłaniają się z
przewodu pokarmowego
– już w ciągu 5–10 minut po spożyciu można go wykryć we
krwi
. W ciągu 15 minut wchłonięciu ulega 50% spożytej dawki. Po pewnym czasie stabilizacji stężenia alkoholu etylowego w
tkankach
, rozpoczyna się proces jego eliminacji. Jest to w 90% eliminacja
enzymatyczna
, a w 10% usuwanie w postaci niezmienionej z
moczem
i powietrzem wydychanym.
Metabolizowanie
alkoholu etylowego przebiega w komórkach
wątrobowych
(
hepatocytach
) przy udziale trzech enzymów. Są to:
Etanol jest środkiem odurzającym o działaniu
narkotycznym
. Wypicie 150–250 g alkoholu etylowego w krótkim czasie może okazać się śmiertelne, choć nie są to zbyt częste przypadki i zwykle są one uwarunkowane innymi czynnikami takimi jak np. choroby
układu krwionośnego
.
Etanol jest substancją narkotyczną z kategorii
depresantów
. W małych dawkach – rzędu 30–35 ml (duże
piwo
, dwa kieliszki wódki) wywołuje on stan pobudzenia, przyspieszone bicie serca, rozszerzenie
źrenic
, zaprzestanie odczuwania zmęczenia i ogólną poprawę nastroju. U zdrowej, młodej osoby, która do tej pory nie spożywała alkoholu, wypicie 100 g etanolu (ok. 1/4 l wódki) powoduje już zwykle stan silnego zamroczenia – objawiający się utratą sprawności ruchowej, problemami z utrzymaniem równowagi, utratą kontroli nad własnymi emocjami. W skrajnych postaciach zamroczenie alkoholowe przejawia się czasami całkowitą utratą świadomości i zanikami pamięci, zanika zdolność koncentracji i oceny sytuacji, pamięć, mowa, widzenie staje się nieostre. Często alkohol leży u podstaw zachowań agresywnych i impulsywnych, a zaburzenie zdolności
logicznego
myślenia może powodować nieporozumienia, przez co osoby nadużywające alkoholu często wdają się w bójki.
Miara mocy uzależniającej wg Instytutu Cato dla nikotyny wynosi 100, dla etanolu 81, dla marihuany 21[]. Sporadyczne spożywanie etanolu zwykle nie powoduje
uzależnienia
, jednak systematyczne jego spożywanie – nawet w niewielkich ilościach – prowadzi do pełnego, fizycznego uzależnienia. Nagłe odstawienie lub zmniejszenie spożywania alkoholu powoduje wystąpienie objawów
zespołu abstynencyjnego
, a u ok. 5% alkoholików –
majaczenia alkoholowego
. Zespół uzależnienia od etanolu bywa nazywany także
alkoholizmem
.
Alkohol spowalnia aktywność ośrodkowego układu nerwowego, przez co zażywający go ludzie odczuwają odprężenie, podwyższoną pewność siebie, mimo że ich mowa oraz koordynacja ruchów zostają zaburzone.
Spożywaniu alkoholu towarzyszy złudne uczucie ciepła. Bierze się to stąd że alkohol przyśpiesza wymianę ciepła pomiędzy otoczeniem a organizmem poprzez przyspieszenie krążenia i rozszerzenie naczyń krwionośnych. Tak więc efekt rozgrzania wystąpi jedynie w ciepłym pomieszczeniu. Na mrozie nastąpi krótkotrwałe uczucie ciepła, następnie przyspieszenie wychłodzenia ciała co może doprowadzić do
hipotermii
a następnie śmierci.
Znaczne upojenie alkoholowe może skutkować ostrym nieżytem żołądka, a nawet prowadzić do groźnego krwotocznego zapalenia żołądka. Spożywanie działa niszcząco również na wątrobę, początkowo powodując jej odwracalne stłuszczenie, a po wielu latach picia nieodwracalną
marskość
, co przekłada się na komplikacje w przetwarzaniu substancji odżywczych trafiających do organizmu podczas trawienia. Upośledzone są też wtedy procesy detoksykacji. Do objawów marskości wątroby należą obrzęki (zatrzymywanie płynów w ustroju),
żółtaczka
, podbarwienie skóry i białkówek oczu, puchlina brzuszna i krwawe
wymioty
.
Spożycie alkoholu etylowego jest związane ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia raka dna jamy ustnej, raka gardła,
krtani
,
przełyku
i
wątroby
(w przypadku wystąpienia marskości tego narządu) oraz prawdopodobnie
raka piersi
,
okrężnicy
i
odbytnicy
.
Alkohol zmniejsza aktywność
leukocytów
, co powoduje spadek sprawności
układu odpornościowego
. U alkoholików zmniejsza się wytwarzanie
trombocytów
. Pod wpływem etanolu może się również zmniejszać
potencja
, mimo odczuwanego często w stanie nietrzeźwym podniecenia seksualnego.
Spożywanie alkoholu etylowego podczas
ciąży
może prowadzić do wystąpienia u dziecka
alkoholowego zespołu płodowego
.
Neurofarmakologia
Działanie alkoholu na komórki
mózgu
jest wielokierunkowe. Alkohol wpływa na
błony komórkowe
neuronów zwiększając ich płynność, przez co zaburzone są funkcje
kanałów jonowych
. Alkohol wchodzi także w bezpośrednie interakcje z
receptorami GABA
,
NMDA
, a także z receptorami
acetylocholiny
i
serotoniny
. Wykazano istnienie specyficznego miejsca wiążącego etanol na powierzchni tych receptorów[8]. Wpływ alkoholu na receptory może polegać na ich pobudzeniu lub zahamowaniu. Pod wpływem alkoholu dochodzi także do uwalniania
endorfiny
i
dopaminy
co warunkuje „nagradzające” działanie alkoholu. Regularne nadużywanie alkoholu powoduje "hiperaktywność" receptorów NMDA i nieaktywność receptorów GABA czego skutkiem jest wystąpienie zespołu abstynencyjnego.
Wytwarzanie etanolu do celów edukacyjnych
Za pomocą niektórych zestawów Małego chemika można wyprodukować alkohol etylowy, jednak ilość uzyskanego w ten sposób produktu jest bardzo mała. Zgodnie z instrukcją, do doświadczenia używa się niewielkiej
retorty
napełnionej wodą do 1/3 objętości, 2 kostek cukru i drożdży piwnych. Destylację przeprowadza się przez podgrzewanie retorty i schładzanie oparów w
probówce
zanurzonej w szklance zimnej wody. Ilość destylatu wynosi ok. 0,5–1 ml.
Zobacz też
Przypisy
- ↑
Alkohol etylowy – podsumowanie
(
ang.
). PubChem Public Chemical Database.
- ↑ R. Starkey, J. Norman, M. Hintze. Who Knows the Ka Values of Water and the Hydronium Ion. „J. Chem. Educ.”. 63 (6), ss. 473-474 (1986).
doi:10.1021/ed063p473
.
- ↑
Alkohol etylowy
(
pol.
)
European chemical Substances Information System
.
IHCP
. [dostęp 2010-09-27].
- ↑ Kalendarz chemiczny. Część pierwsza.. Warszawa: Państwowe Wydawnictwa Techniczne, 1954, ss. 178-179.
- ↑ Sławomir Podlaski.
Paliwo z buraków
. „Farmer”. 05/2007 (2007-03-15). [dostęp 2010-02-20].
- ↑ Sławomir Podlaski,
Burak cukrowy jako surowiec do produkcji etanolu
- ↑ Ewa Czechowska.
Auto na alkohol - czyli produkcja biopaliw w Brazylii
. „Auto Świat”. 22/08, s. 14 (26.05.2008). [dostęp 2010-02-20].
- ↑ MP. Mascia, JR. Trudell, RA. Harris. Specific binding sites for alcohols and anesthetics on ligand-gated ion channels.. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 97 (16), ss. 9305-10 (2000).
doi:10.1073/pnas.160128797
.
PMID 10908659
.