Etanol-1

Kedves Olvasó!

 

A korábbi bejegyzéseimben már sokat olvashattál a párolgás folyamatáról illetve a szilárd anyagok folyadékokkal történő nedvesítéséről. Ha esetleg lemaradtál ezekről, kellemes és hasznos böngészést kívánok a blogomhoz J

 

A következőekben a folyadékok pár alapvető tulajdonságáról, illetve a kísérleti munkám szempontjából is releváns oldószerekről olvashatsz ismeretterjesztő bejegyzéseket, melyeket konzultáció keretében tanár szakos hallgatók készítettek.

Üdvözlettel: Tóth Ildi

 

Kontakt: ildiko.toth@chem.u-szeged.hu

 

 

 

21_Etanol-1

 

Etanol, avagy „Nemcsak öl és butít, de még nyomorba se dönt...”

 

Kedves Olvasók!

 

Ebben a bejegyzésben egy olyan anyagot szeretnék bemutatni nektek, ami gyakorlatilag egyidős az emberiség történetével. Az ókorban egyik élettani hatásának még egy istent is szenteltek, aki Dionüszosz névre hallgatott. Jogosan merülhet fel a kérdés az évek távlatából, hogy ki is lehet ez a görög nevű figura. Segítek! Még gyermekkorában kitalálta, hogy a szőlőből bor készíthető. Értett a mezőgazdasághoz, és még a színjátszás egyik pártfogója is. Ő nem más, mint a bor és a mámor istene.

 

És ha már a mámornál tartunk… Nem kérdés, hogy melyik anyag jut mindannyiunk eszébe elsőként erről a szóról. Bizony, jól gondolod: az alkohol. Ez a megnevezés azonban nagyon sok vegyületet takar. Ha egyszerűen akarjuk megfogalmazni, akkor onnan kell induljunk, hogy a természetben nagyon sok olyan vegyület van, ami szén- és hidrogénatomokon kívül oxigénatomot (atomokat) is tartalmaz. Ez az oxigénatom különböző módokon épülhet be egy molekulába, így eltérő anyagokat eredményezve. Az egyik lehetséges mód, amikor a már emlegetett oxigénatom egyik kötésével egy hidrogénatomhoz, a másikkal pedig egy szénatomhoz kapcsolódik. Az így létrejött molekularészletet (funkcióscsoportot) hidroxilcsoportnak hívjuk.

 

Az etanol szerkezeti képlete

 

Ha ez a hidroxilcsoport egy olyan molekulához kapcsolódik, amelyben nincs többszörös kötés (egy vonalka van minden betű között a molekula rajzán), akkor alkoholokról beszélünk. Látható tehát, hogy ez az elnevezés nagyon sok molekulát jelenthet. A hétköznapi szóhasználatban, amikor valaki az alkoholt emlegeti, az szinte biztos, hogy az első ábrán lerajzolt etanolról, vagy leánykori nevén etil-alkoholról beszél.

 

A bejegyzés írása közben eszembe jut egyik kedvenc természetfilmem - a Sivatagi show - ikonikus jelenete, ami azt mutatja be, hogy az afrikai állatok hogyan kerülnek - hát, hogy is mondjam… - kissé szalonspicces állapotba az érett és már erjedésnek induló gyümölcsöktől. Ha nem ismered ezt a jelenetet, itt megtekintheted: https://www.youtube.com/watch?v=Ha9wLl11a7g

 

Ezzel az írással szeretném nektek megmutatni, hogy milyen sokoldalú anyag is az etil-alkohol és hogy sokkal többre hivatott annál, minthogy a szombat esti összejöveteleink állandó vendége legyen.

 

Az etanol előállításának egyik módja felől nyugodtan kérdezzétek meg idősebb rokonaitokat, ők biztosan tudni fogják. Azért egy pár mondatban én is leírom nektek. Ezt a folyamatot alkoholos (szeszes) erjedésnek hívjuk. Ennek során a magas cukortartalmú gyümölcsökből (pl. szőlő, kukorica, burgonya) a levegőben lévő élesztőgombák segítségével képződik az etil-alkohol. Bármi is legyen a kiindulási anyag (bármit is szedjen össze papa a hátsó kertben a cefréhez), minden esetben a szőlőcukor fog átalakulni etanollá a gombák enzimeinek segítségével. Hogy ez miért jó a gombáknak? Nos, ők a cukor felhasználásával energiát termelnek maguknak (mint mi, amikor egy vizsga előtt egy fél zacskó szőlőcukorkát szopogatunk el). A folyamat végén maximum 15-18 térfogatszázalékos (V/V%) vizes etil-alkohol oldat állítható elő, hiszen az ennél töményebb oldat a gombák pusztulásához vezet.

Az iparban is állítanak elő etanolt, de ott arra nincs idő, hogy kivárják, mire a gombák elvégzik dolgukat, így valamilyen gyorsabb megoldást kell használni. Az eljárás pofonegyszerű: fognak egy már régebben előállított kiindulási anyagot - jelen esetben az etilént - és vízzel egyesítik. Ezt vízaddíciónak hívjuk.

Az etén vízaddíciója

 

Az etanol egy színtelen, a víznél kisebb sűrűségű kellemes illatú (ízlések és pofonok...) folyadék. Vízzel és a vízben nem oldódó (úgynevezett apoláris) anyagokkal is kitűnően elegyedik. Ennek következtében kitűnő oldószer. Ugye milyen kis ügyes egy molekula? Naná! Minderre szerkezete teszi képessé, ugyanis az a része, ami csak szénből és hidrogénből áll (szénhidrogéncsoport), az apoláris anyagokkal tud kölcsönhatásba lépni, míg a hidroxilcsoport (-OH) a vízhez hasonló oldódási tulajdonságot mutató anyagokkal lép kapcsolatba. Nagy mennyiségű etanolt használ oldószerként a lakkipar, az illatszeripar és a kozmetikai ipar is.

 

Az etanol

 

És most jön a kémia látványosabb része. Mi történne, ha meggyújtanánk ezt az anyagot? Miért ne! Ha az etanolt elégetjük, kékes lánggal ég, ami szerintem nagyon szép. Mindeközben nagy hő fejlődik. Bizonyára emlékeztek kémia órákról a borszeszégőnek nevezett alkalmatosságra. Milyen érdekes, hogy amikor meggyújtjuk a kanócot az nem ég el azonnal, nem? Ennek oka, hogy a borszesz vizet is tartalmaz, valamint, hogy az égés során víz is keletkezik, ami szintén védi a kanóc épségét.

 

A borszeszégő

 

Az etanol energiaforrásként is kiválóan alkalmazható. Gondoljunk csak a benzin mellett használható bioetanolra. Magas keményítő- és cellulóztartalmú úgynevezett „energianövényekből” (kukorica, burgonya fű-és szalmafélék) kémiai átalakítással etil-alkohol nyerhető. Az így nyert alkoholt benzinnel keverik és a robbanómotorok üzemanyagaként használják. A jelenlegi motorokban 50-50%-os elegyet használnak, de már van olyan autó is, ami 85%-os bioetanollal is képes működni. Az így üzemeltetett járművek kevésbé szennyezik a környezetet, mint a tisztán benzinüzeműek, egyszerűen azért, mert kevesebb szennyező anyag keletkezik az égés során, illetve az égés során keletkezett szén-dioxid a bioetanol növényi eredete miatt nem növeli a globális szén-dioxid szintet.

 

Térjünk vissza egy kicsit a gombákhoz! Nagyon sokszor nem elég az általuk létrehozott 15-18%-os töménység. A gyógyászatban például 70%-os alkoholra van szükség ahhoz, hogy az etanolt fertőtlenítőszerként tudják használni. Szerintem nem kell sokat taglaljam, hogy miért van ennek a témának hatalmas létjogosultsága napjainkban. Töményebb alkoholt úgy tudunk előállítani, hogy az adott térfogatú vizes oldatból megpróbáljuk a vizet úgy eltávolítani az etil-alkohol mellől, hogy ő maga az oldatban maradjon. Ezt leginkább a két anyag forráspontjának különbsége teszi lehetővé és az ezen alapuló művelet az, amit desztillálásnak hívunk. Nagyon misztikusnak tűnhet ez a szó, de nagypapa is ezt csinálja, amikor a szorgosan gyűjtögetett és megerjesztett szilvacefréből pálinkát készít.  Érdekes lehet, hogy desztillálással legfeljebb 96%-os etanolt lehet előállítani (azt azért már nem ajánlatos meginni…). Ennek oka, hogy a vízzel a folyamat végén egy olyan elegyet képez (azeotróp a vájtfülűek kedvéért), amit már hiába melegítünk tovább, vagy alkalmazunk magasabb hőmérsékletet, nem lehet szétválasztani. A 96%-os alkoholt tiszta szesznek hívjuk. Előállítható ugyan 100%-os töménységű alkohol is (például a korábbi ábra reakcióegyenletének megfelelően), de azt csak különböző víztelenítési eljárások segítségével, nem pedig tisztán forralással (desztillációval).

Érdekességként még megemlíteném nektek, hogy azt az alkoholt, amit ipari célokra használnak (például más vegyületek kiindulási anyagaként), azt denaturálják (élvezhetetlenné teszik). Olyan anyagokat tesznek hozzá (benzol, benzin, piridin), amelyek ízük és illatuk folytán emberi fogyasztásra alkalmatlanná teszik anyagunkat, de további felhasználását nem befolyásolják. Az etil-alkoholból így készül a denaturált szesz is, amit a borszeszégőbe is teszünk.

 

És végül, de nem utolsó sorban egy-két mondatot szánjunk az etil-alkohol élvezeti cikként történő felhasználásának is. Az előállított etanol legnagyobb részét szeszes italok (borok, sörök, pálinka …) formájában hozzák forgalomba a 18 életévüket betöltő személyek részére. Következő bejegyzésben még más felhasználási módokról is értekezni fogunk, érdemes lesz azt is elolvasnotok majd.

 

Remélem sikerült bemutatnom nektek, hogy mennyire sokszínű anyagról beszélünk, és ezek után, ha meghalljátok az alkohol szót, akkor tudni fogjátok, hogy nagyon sokféle molekulát jelölhet ez a kifejezés.

 

Üdvözlettel: Péter

 

Bartusz Péter

Biológia – kémia osztatlan tanári szakos hallgató

 

 

Bartusz Péter bemutatkozása:

Bartusz Péter V. évfolyamos biológia-kémia tanár szakos hallgató, aki az egyetemi feladatai mellett a toxikus- és jótékony mennyiségű szelén hatásait vizsgálja indiai mustár csíranövényekben az SZTE TTIK Növénybiológiai Tanszékén. Számára nagyon fontos a különböző természettudományok ismereteinek együttes felhasználása egy adott probléma megoldása során, így esett választása erre a kutatási témára. Szabadidejében szívesen túrázik, jár színházba, olvas verseket. 

 

Bartusz Péter

Biológia – kémia osztatlan tanári szakos hallgató