Gimnazjum nr 1

Teresa Roszkowska

 

Tajemnicza substancja - alkohol etylowy "Wróg czy przyjaciel".

"Poznaj mnie bliżej z różnych stron, zanim po mnie sięgniesz na najbliższej imprezie."

Napoje zawierające alkohol towarzyszą nam prawie od początku naszego istnienia. Alkohol w najróżniejszych formach, bardziej lub mniej udoskonalonych, stanowił zawsze część cywilizacji. Ta tajemnicza substancja pojawia się obok nas już w pierwszych dniach naszego życia, gdyż świętowanie naszych narodzin przeważnie odbywa się wśród toastów i brzęku kieliszków. Będzie również w mniejszym lub większym stopniu towarzyszyła w trakcie naszego życia, a także po jego zakończeniu, gdy bliskie nam osoby będą spożywały ją z okazji stypy.

Alkohol symbolizuje połączenie wody z ogniem, a więc dwóch przeciwstawnych żywiołów, które wzajemnie się unicestwiają: woda gasi ogień, ogień zamienia wodę w parę. To przeciwieństwo zawsze przyciągało i zarazem przerażało człowieka. Alkohol nie jest niezbędną substancją dla organizmu ludzkiego, chociaż w pewnych wypadkach okazuje się mu nawet przyjazny, przyjemny, a w niektórych okolicznościach pobudza wyobraźnię twórczą. Granica między dobrem a złem, które może spowodować alkohol, jest jednak bardzo subtelna i nie wszyscy mają świadomość i wolę wystarczającą, by jej nie przekroczyć. Granica ta dla każdego jest inna, dlatego też tak trudno ją ustalić.

Samo słowo alkohol wywodzi się z języka arabskiego. "Al" jest rodzajnikiem, a "kohol" oznacza "delikatną substancję". Wyraz "kohol" przez długi czas oznaczał bardzo drobny proszek i stosowany był wśród ówczesnych farmaceutów jak też oznaczał puder używany przez piękności haremu do makijażu. Wyraz "alkohol" można również przypisać czasownikowi "kaly", który oznacza "ogrzewać, aby oddestylować". Jednakże przez długi czas dla określenia produktu destylacji nie przypisywano wyrazu "alkohol", lecz wyrażenia typu "aqua vitae" - woda życia, "aqua ardens" - woda ognista.

"Aqua vitae" coraz powszechniej była stosowana jako lek na wiele chorób i niedomagań, choć medycy zalecali ostrożne jej zażywanie. Przepisywano więc np. przyjmowanie "wody życia" dwa razy na miesiąc lub doraźnie przy bólach żołądka w ilości 28 gramów z dodatkiem wina i tzw. teriaku czyli leku na wszystkie choroby.

Ponieważ "aqua vitae" była popularnym terminem medycznym, szukano innego określenia dla trunku, którym coraz częściej odurzało się ówczesne społeczeństwo.

Ostatecznie wyraz "alkohol" - delikatna substancja, przyjęło się w XVIII wieku, kiedy to sławny do dziś niemiecki lekarz, przyrodoznawca i filozof - Paracelsus - nazwał "aqua vitae" - wodę życia - alkoholem.

Alkohol - tajemnicza substancja wprowadzająca w stan przyjemnego odurzenia była celem, do którego dążył człowiek od zarania dziejów. Za kolebkę destylowanych napojów alkoholowych uważany był Egipt, ale nazwa samego procesu wywodzi się od łacińskiego dis-stilare (oddzielać, spadać kroplami). Chociaż na wiele wieków przed naszą erą Egipcjanie i Rzymianie uzyskiwali w drodze destylacji różne olejki i pachnidła, to jednak alkohol destylowany nie był znany ludziom starożytnym. O procesie destylacji zadecydował przypadek, kiedy to człowiek znalazł na pokrywie pozostawionego naczynia z winem silnie odurzające krople.

Po odkryciu zjawiska, że skroplone pary ulatniające się z wina są silniej odurzające niż naturalne produkty fermentacji, rozpoczął się nowy okres w historii alkoholu.

Dziś już znamy tę tajemniczą substancję. Jest to alkohol etylowy zwany też etanolem. Wzór chemiczny to

C2H5OH lub po prostu ETOH.

 

Obecnie alkohol etylowy otrzymuje się kilkoma metodami:

Jednak do najbardziej rozpowszechnionych i najtańszych metod otrzymywania etanolu należy fermentacja alkoholowa (produkcja spirytusu, wina, piwa).

Spośród wszystkich cukrów występujących w przyrodzie, skrobia stanowi najdogodniejszy i najtańszy substrat do otrzymywania etanolu ze względu na jej występowanie w bulwach ziemniaków i ziarnach zbóż. Przebieg procesu fermentacji przedstawia najogólniej równanie:

kat.

C6H12O6 a 2 CO2 + 2 C2H5OH

cukier prosty

Mechanizm reakcji jest złożony i wieloetapowy. Rolę katalizatora spełnia zespół enzymów tzw. zymaza, wytwarzana przez drożdże. Ponieważ bezpośrednim substratem fermentacji alkoholowej jest cukier prosty C6H12O6, w przypadku użycia dwucukru - sacharozy (cukru buraczanego) lub wielocukru (skrobi) należy cukier ten poddać uprzednio hydrolizie do cukru prostego.

Wino produkuje się z cukrów prostych występujących w owocach (najczęściej w winogronach). Właściwości smakowe i zapachowe wina pochodzą od estrów i innych substancji zawartych w owocach jak i tworzących się w procesie fermentacji alkoholowej.

Spirytus produkowany jest w gorzelniach, zazwyczaj z ziemniaków, które są myte, spulchniane w parnikach na papkę zwaną "zacierem". Zacier przenoszony jest do kadzi fermentacyjnych, gdzie w temperaturze 70°C następuje hydroliza skrobi do glukozy pod wpływem enzymu - diastazy.. Właściwa fermentacja alkoholowa zaczyna się dopiero po dodaniu drożdży. Po zakończeniu fermentacji ciecz w kadzi jest mieszaniną zawierającą od 10 do 18% czystego etanolu oraz fuzle (wyższe alkohole), które są jeszcze bardziej szkodliwe dla organizmu ludzkiego niż sam etanol. Usunięcie fuzli jest zabiegiem trudnym i kosztownym, gdyż wymaga kosztownej aparatury do rektyfikacji czyli wielokrotnej destylacji. Spirytus rektyfikowany zawiera 95,5% etanolu i 4,5% wody. Większego stężenia etanolu nie można już uzyskać, gdyż dalsze ogrzewanie prowadzi do wytworzenia azeotropu - mieszaniny, która wrze w stałej temperaturze przy identycznym składzie pary i cieczy.

Do metod współczesnych otrzymywania etanolu należy zaliczyć katalityczną syntezę tlenku węgla (gazu syntezowego) i wodoru. Niemniej jednak w tej metodzie etanol zawarty jest w produkcie ubocznym tzw. syntiolu, będącym mieszaniną etanolu, butanolu, oktanolu i innych. Syntiol rozdziela się przez destylację frakcyjną, w wyniku której otrzymuje się pożądany przez nas składnik - etanol.

kat.

CO + 2H2 a CH3OH + syntiol

gaz metanol etanol + butanol + oktanol...

syntezowy

Oprócz przedstawionych metod, etanol otrzymuje się z etenu (etylenu) będącego odpadowym produktem krakingowej przeróbki nafty. W podwyższonej temperaturze i przy użyciu odpowiedniego katalizatora eten przyłącza wodę i tworzy się etanol.

kat.

CH2=CH2 + H2O a CH3-CH2-OH => C2H5OH

temp.

Alkohol etylowy jest bezbarwną cieczą o charakterystycznym zapachu i ostrym smaku, jest lotny i palny, nieograniczenie miesza się z wodą (podczas mieszania towarzyszy zjawisko kontrakcji), jest dobrym rozpuszczalnikiem dla wielu substancji nie rozpuszczalnych w wodzie, utrwala zapachy. Alkohol ten jednak ścina białko, które jest podstawowym budulcem każdego żywego organizmu, prościej mówiąc wywiera bardzo niszczący wpływ na organizm - dawka śmiertelna wynosi 7g czystego etanolu na każdy kg ciała.

95% wodny roztwór C2H5OH, jak wiemy, zwany jest spirytusem. W języku potocznym, gdy mówi się o alkoholu, ma się na myśli alkohol zawarty w piwie, winie, wódce, koniaku oraz w innych trunkach.

ETANOL stanowi około 5% zawartości każdego kufla piwa, 12% zawartości każdej lampki wina i 40% każdego kieliszka wódki. Oznacza to, że gdy wypijesz małe piwo (250g), lampkę wina (100g) czy mały kieliszek wódki (25g), to za każdym razem zużywasz tę samą ilość alkoholu etylowego - 10g ETOH.

Kiedy sięgamy po kufelek piwa, lampkę wina czy kieliszek wódki, nie zastanawiamy się ani nad historią alkoholu, ani nad sposobem otrzymywania, ani też nad niszczącym jego wpływem na nasz organizm. Przyjemność sprawia nam te 10g ETOH, które powoduje 'milutki szmerek", "miły zawrocik głowy" itp. Spożycie nieco większych ilości powoduje zamroczenie, tymczasowy zanik pamięci i niekontrolowanie własnych zachowań. Tymczasowy stan upojenia przechodzi, ale to dlatego, iż cząsteczki ETOH zawarte w piwie, winie, wódce, likierach i innych trunkach nie wymagają trawienia tak jak pozostała zawartość tych napojów. Są one bardzo małe i zostają bezpośrednio wchłonięte przez organizm. Za pomocą krwiobiegu trafiają szybko do mózgu i dzięki swym specyficznym właściwościom wywołują odpowiednie efekty psychologiczne, działając jak usypiacz i znieczulacz np. uśmierzanie przykrych uczuć, samoobrona przed niepożądanymi informacjami, rozluźnienie wewnętrznych zahamowań i obaw, przeżywanie odmiennych stanów psychicznych czy też ułatwianie umacnianie kontaktów z innymi ludźmi.

Im większe jest stężenie alkoholu we krwi, tym większe są rozmiary zaburzeń reagowania, myślenia i zachowania. Poziom alkoholu we krwi określany jest w promilach. 1 promil jest to liczba gramów czystego C2H5OH przypadająca na 1 litr krwi. Około 3 promili stanowi zagrożenie dla każdego dorosłego człowieka, zaś typowe zatrucia śmiertelne są spowodowane przez stężenie 4 promili. Stężenie alkoholu we krwi zależy od ilości i rodzaju konsumowanych napojów alkoholowych, takich czynników jak waga, płeć, budowa ciała oraz czas konsumpcji. I tak np. przeciętna kobieta o masie 60kg, która w dość krótkim odstępie czasu wypija 4 "pięćdziesiątki" wódki, we krwi posiada ok. 2,8 promila alkoholu.

60kg x 69% = 36kg 4 x 50g C2H5OH = 100g 100g: 36kg > 2,8 promila

masa ciała płyny ustrojowe

Mężczyzna o tej samej masie ciała będzie miał we krwi ok. 2,4 promila, a to dlatego, ze posiada o 10% więcej płynów ustrojowych.. Jasno z tego wynika, że różni ludzie reagują w różny sposób na te same ilości alkoholu. Badania wykazały, że przekroczeniem granicy ryzyka dla kobiet jest picie tygodniowo od 120 do 140g ETOH, a dla mężczyzn od 200 do 220g. Ryzykownym piciem jest picie codziennie w małych ilościach lub jednorazowo w dużych ilościach.

Większemu i bardziej niszczącemu działaniu alkoholu na organizm sprzyja spożywanie go w "towarzystwie" papierosa i kawy, w czasie choroby i razem z lekami oraz podczas zmęczenia czy w sytuacjach stresowych. Najbardziej narażoną grupą społeczną na zgubny wpływ alkoholu są dzieci i młodzież. Badania potwierdzają, że co piąty młody człowiek ma poważne problemy z powodu picia alkoholu (upija się, ma kłopoty w szkole i w domu, popełnia drobne przestępstwa i inne wykroczenia przeciw prawu). Piwo pije 73% chłopców i 67% dziewcząt, wino 69% chłopców i 36% dziewcząt, wódkę zaś odpowiednio 14% i 7%.

Młody człowiek, który sięga po alkohol, nie rozumie lub nie chce zrozumieć faktu, że ma znacznie niższą tolerancję na alkohol niż dorosła osoba i dlatego bardzo szybko może stać się jego niewolnikiem. Nadużywanie alkoholu etylowego prowadzi do wielu chorób jak: uszkodzenie mięśnia sercowego, nieżytu przełyku, owrzodzenia żołądka i jelit, stany zapalne trzustki, rak wargi, języka, gardła (jeśli spożywany jest w "towarzystwie" papierosów), marskość wątroby, cukrzycę, anemię, impotencję, uszkodzenie płodu przyszłej matki.

Przytoczone przykłady negatywnego działania ETOH na organizm ludzki nie oznaczają, że nie należy go spożywać. Alkohol jest dla ludzi, tyle ze dojrzałych, którzy zdają sobie sprawę z konsekwencji wypitego przez siebie alkoholu. Etanol ma również swoje pozytywne strony. Jest świetnym rozpuszczalnikiem (nierozpuszczalny w wodzie jod dobrze rozpuszcza się w alkoholu tworząc tzw. "jodynę"), jako spirytus służy do odkażania ran i skaleczeń w medycynie. Etanol jest składnikiem leków, służy do wyrobu perfum, wód kolońskich oraz do produkcji farb i lakierów a także stosowany jest do wielu syntez organicznych. Skażony spirytus zwany popularnie denaturatem służy jako paliwo w palnikach turystycznych. Tak więc alkohol etylowy ma wiele pozytywnych zastosowań. Prawdziwym staje się stwierdzenie:

"Etanol nie jest wrogiem człowieka pod warunkiem, że człowiek sam go takim dla siebie nie uczyni."

 

Literatura:

  1. Pacewicz - " Jak pomóc dziecku nie pić"

J. Melliburda - "Tajemnice ETOH"

Z. T. Nowicki - "Cocktaile, Cocktaile..."

G. Delos - "Wielka księga alkoholi świata"

T. Kulawik, J. Kulawik, M. Litwin - "Chemia dla gimnazjum 3"

K. M. Pazdro - "Podstawy chemii"

                                                                                                              Opracowała: Teresa Roszkowska