Ethanol, in de volksmond ook wel alcohol genoemd, is een stof waar de mens al een hele lange geschiedenis mee heeft. Het gebruik van alcohol is dan ook wijdverspreid onder de mensheid. Het woord alcohol is afgeleid van het Arabische woord al-kuḥl (الكحل) . Alcoholen zijn een groep van organische verbindingen waarbij een hydroxyl groep (OH) is gebonden aan de koolstofketen. De stof met een keten van twee koolstof atomen, ethylalcohol, is de bekendste en meest voorkomende alcohol, aangezien het een veelgebruikt oplosmiddel is en het de alcohol is die in alcoholische dranken zit. De molecuulformule van ethanol is C2H5OH, vanwege de naam wordt het vaak wordt afgekort als EtOH. Ethanol is een ontvlambare vloeistof met een zoete geur.
Er zijn verschillende methoden om ethanol te verkrijgen. Micro-organismen maken ethanol aan tijdens de anaerobe omzetting (fermentatie of vergisting) van bepaalde koolhydraten, dit is het langst bekende proces. In latere tijden slaagde men er ook in ethanol op andere wijze te verkrijgen dan door vergisting. Het is bijvoorbeeld een bijproduct van de raffinage van aardolie. Door zijn desinfecterende eigenschappen wordt ethanol verwerkt in sommige ontsmettingsmiddelen. De chemische industrie gebruikt het bij de synthese van organische verbindingen. Ook veel geneesmiddelen worden met behulp van ethanol toegediend. Ethanol is een belangrijke alternatieve brandstof. De naam Bio-ethanol word gebruikt wanneer het uit biologische bronnen wordt gewonnen zoals uit plantaardig materiaal. Bio-ethanol wordt voornamelijk gebruikt als een additief bij benzine.
Geschiedenis
Fermentatie (vergisting) is het oudste door de mensheid bekende biochemische proces. Bij dit proces worden suikers onder anaerobe omstandigheden omgezet tot ethanol door micro-organismen. Het bedwelmende effect van alcohol was al in de prehistorie bekend. Hedendaags kunnen er nog steeds groepen primaten geobserveerd worden die precies weten wanneer ze bepaalde gevallen rijpe vruchten moeten eten om dit effect te ervaren. Een vaak onderschat aspect is daarnaast het belang ervan in het sociale weefsel van veel menselijke samenlevingen, zowel in het verleden als in het heden. Sporen van het gebruik van vergisting zijn aangetroffen op 9000 jaar oude potscherven wat aantoont dat het gebruik hiervan zeker tot in de nieuwe steentijd teruggaat. Alcoholische dranken waren ook bekend bij de inwoners van Sumerië, zo'n 5000 jaar voor Christus. In India werd tussen 3000 en 2000 v.Chr. een alcoholische drank met de naam Sura, gedestilleerd uit rijst, gedronken. De Babyloniërs verafgoodden een godin van de wijn al in 2700 v.Chr. In Griekenland was een van de eerste alcoholische dranken die populair werd, gemaakt van gegiste honing en water. De Griekse literatuur staat vol met waarschuwingen tegen overmatig drankgebruik. Verschillende oorspronkelijke Amerikaanse beschavingen ontwikkelden in de periode voor Columbus al alcoholische dranken. Een aantal alcoholische dranken uit het Andes gebied in Zuid-Amerika werden gemaakt uit maïs, druiven of appels en hadden de naam “chicha”. In de negentiende eeuw kwam er een beweging op, die gematigd alcoholgebruik promootte, wat uiteindelijk resulteerde in totale drooglegging in de Verenigde Staten. In 1920 kwam er in Amerika een wet die het maken, verkopen, importeren en exporteren van bedwelmende middelen verbood. De illegale alcoholhandel groeide enorm en in 1933 werd het drankverbod opgeheven. De isolering van het werkzame bestanddeel liet veel langer op zich wachten. De eerste persoon die hierin slaagde was de Perzische alchemist Muhammad ibn Zakarīya Rāzi (865–925). Al-Kindi (Alkindus) en Geber (Jabir ibn Hayyan) zijn twee andere namen die bekend staan voor een bijdrage aan een kritische stap in de zuivering, Geschriften die toegeschreven worden aan Geber (721–815) vermelden brandbare dampen van kokende wijn. Al-Kindi (801–873) beschrijft de destillatie van wijn. Pas in 1796 werd zuivere alcohol verkregen door Johann Tobias Lowitz. Hij filtreerde gedestilleerde alcohol door een laag van geactiveerde kool. Antoine Lavoisier beschreef de verbinding als een verbinding van koolstof, waterstof en zuurstof. In 1808 bepaalde Nicolas-Théodore de Saussure de chemische samenstelling, vijftig jaar later publiceerde Archibald Scott Couper de structuurformule van ethanol. Dit maakte ethanol tot een van de eerste verbindingen waarvan de structuur opgehelderd werd. Ethanol was ook de eerste verbinding waarvan de structuur in 1954 via NMR-spectroscopie werd bevestigd, daarmee neemt het een prominente plaats in de geschiedenis van de structuuranalyse.
Fysische eigenschappen
Ethanol is een kleurloze, vluchtige vloeistof met een sterke, karakteristieke geur. Onder normale condities brandt het met een rookloze blauwe vlam die niet altijd goed waarneembaar is bij daglicht.
De fysische eigenschappen van ethanol vinden voor een groot deel hun oorsprong in de hydroxylgroep en de kleine lengte van de koolstofketen. De hydroxylgroep van ethanol neemt deel aan waterstofbindingen, waardoor ethanol minder vluchtig en viskeuzer is dan andere organische verbindingen met een vergelijkbare molaire massa. Als ethanol en water gemengd worden, treedt er een verschijnsel op dat volumecontractie heet; Het volume van het mengsel is altijd kleiner dan de som van de bij elkaar gevoegde volumes. Bij het samenvoegen van gelijke volumes van ethanol en water, blijft er maar 96% van het totaalvolume over van de twee vloeistoffen. De oorzaak van dit verschijnsel is dat water een kleiner molecuul is dan ethanol, waardoor de bijeengevoegde volumes niet simpelweg optelbaar zijn. Het mengen van ethanol en water is exotherm, er ontstaat mengwarmte. Zuivere ethanol is zeer hygroscopisch, dit komt omdat er waterstofbruggen gevormd worden met de watermoleculen die opgenomen worden. De polaire hydroxylgroep zorgt ervoor dat ethanol een goed oplosmiddel voor een groot aantal polaire stoffen, maar omdat ethanol ook over een apolair gedeelte beschikt, kan ethanol ook goed optreden als oplosmiddel voor niet-polaire verbindingen. Mengsels van ethanol en water die meer dan ongeveer 50% ethanol bevatten, zijn ontvlambaar en kunnen makkelijk worden aangestoken.
Toepassingen
Alcohol voor consumptie
Alcoholhoudende dranken worden veel gedronken als sociaal geaccepteerd genotmiddel: bier, wijn, likeur en sterkedrank. Alcohol is een drug die vanwege de fysiek verslavende eigenschappen door sommigen gerekend wordt tot de harddrugs. Toch wordt alcohol wettelijk niet als zodanig gezien. Micro-organismen maken ethanol aan tijdens de anaerobe omzetting (fermentatie of vergisting) van bepaalde koolhydraten. Van oudsher wordt deze gisting gebruikt bij het maken van alcoholische dranken als bier en wijn. Wanneer de oplossing ongeveer 15% ethanol bevat, gaan de gistcellen zelf dood, sterkere alcoholische dranken kunnen alleen op kunstmatige wijze worden geproduceerd. Hiervoor kan men het product destilleren.
Ontsmetten en reinigen
Ethanol bezit een ontsmettende werking. In microbiologische laboratoria wordt een oplossing van 70% ethanol - en 30% water - als ontsmettingsmiddel voor laboratoriumtafels gebruikt. Een hogere concentratie dan 70% heeft minder bacteriedodende werking. Veel reinigingsproducten bevatten alcohol. Alcohol heeft veel kwaliteiten die wenselijk zijn voor een reinigingsmiddel. Het is een goede ontvetter, laat weinig residu achter, en tast ondergronden niet aan. Brandspiritus wordt bijvoorbeeld gebruikt om ruiten schoon te maken. De ethanol is dan vermengd met onder andere methanol en ook een blauwe waarschuwingskleurstof.
Ethanol als brandstof
Ethanol wordt gebruikt als weinig vervuilend additief in brandstoffen als benzine, omdat de verbrandingsproducten relatief schoon zijn. In Brazilië rijden veel auto's op bio-ethanol. Deze bio-ethanol wordt gewonnen uit vergist sap van suikerriet met behulp van destillatie. Watergehalte is de belangrijkste parameter die hierbij onder controle gehouden moet worden. Het natuurlijk evenwicht van een ethanol-water oplossing is 96% ethanol en 4% water. Bij een hogere concentratie ethanol zal de vloeistof water uit de lucht aantrekken totdat de concentratie het natuurlijke evenwicht weer heeft bereikt. Ethanol die gebruikt wordt in de benzine heeft altijd een concentratie van 99% of meer. Er geldt een Europese bijmengnorm voor watervrije bio-ethanol in benzine. Het relatief hoge gehalte aan reststoffen maakt dat de meeste Bio-ethanol ongeschikt is voor de andere toepassingen. Daarnaast wordt ethanol gebruikt in bijvoorbeeld rechauds en sfeerhaarden.
Vloeistofthermometer
Ethanol wordt gebruikt als hoofdbestanddeel in vloeistofthermometers. Ethanol heeft een erg laag vriespunt, zo'n -115°C, naarmate er meer water aanwezig is in het mengsel gaat het vriespunt omhoog. Vanwege het lage vriespunt kan een alcoholthermometer tot ver onder het vriespunt van water de temperatuur nog aangeven.
Gebruik in het chemie
In het laboratorium wordt ethanol gebruikt bij verscheidene chemische reacties waar een erg sterke base voor nodig is, waaronder eliminatiereacties. Bij reactie met een (aard)alkalimetaal ontstaat namelijk het zeer basische ethoxide-anion en waterstofgas. Ethanol is een bijna universeel oplosmiddel, mengbaar met water in alle verhoudingen, maar daarnaast ook met een grote verscheidenheid aan organische oplosmiddelen, waaronder apolaire stoffen zoals kleinere alkanen, zoals n-pentaan en n-hexaan, ook alifatische halogeenverbindingen zoals trichloorethaan en tetrachlooretheen lossen goed op.
Accijns en Denatureren
Traditiegetrouw wordt er in Nederland belasting geheven op alcohol die geschikt is voor consumptie. Deze belasting is niet van toepassing als het product een ander beoogd gebruik heeft. Daarbij is het wel verplicht dat het product ongeschikt wordt gemaakt voor consumptie door er toevoegingen aan te doen. Dit wordt ook wel denatureren genoemd, de toevoegingen die gedaan moeten worden zijn wettelijk vastgelegd. Vroeger had elk land zijn eigen procedure voor het denatureren, dit had nadelige gevolgen voor in- en export van ethanol houdende producten. Sinds 2017 zijn deze toevoegingen op Europees niveau gelijk getrokken. In het nieuwe systeem wordt onderscheid gemaakt tussen volledig gedenatureerde alcohol en gedeeltelijk gedenatureerde alcohol. Het volledig denatureren heeft als voordeel dat het product vervolgens vrij verhandelbaar is door de hele EU, vrijgesteld van accijns. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van Eurodenaturant, dit bestaat uit Isopropylalcohol (IPA), Methylethylketon (MEK) of Denatoniumbenzoaat (Bitrex). Deze stoffen zijn gekozen zodat het voor de consument nagenoeg onmogelijk gemaakt wordt om ze uit de ethanol te halen, Denatoniumbenzoaat is een van de meest bittere stoffen die er bestaat, elk spoor wat achterblijft maakt het product ongeschikt voor consumptie. Andere producten worden gedeeltelijk gedenatureerd omdat de eigenschappen vereisen dat er bijvoorbeeld geen onaangename geur aan zit. Gedeeltelijk gedenatureerde ethanol is vrij verhandelbaar in het land van herkomst maar niet vrij exporteerbaar binnen de EU. De naam Alcohol Ketonatus komt van oorsprong in de drogisterij branche. Ketonatus verwijst naar de denaturatie met een keton, in Nederland wordt meestal butanon gebruikt, vaak wordt die geur geneutraliseerd door toevoeging van een etherische olie.
Wilt u ethanol kopen? Dan bent u bij Boom aan het juiste adres. Wij beschikken over alle kwaliteiten Ethanol in elke gewenste zuiverheid. Denk hierbij aan ethanol 96% of 70% ethanol. Let er wel op dat u bij de aanschaf van de meeste soorten ethanol ook accijns moet betalen. Indien u kunt aantonen over een geldige accijnsvergunning te beschikken, betaalt u slechts de kosten van een accijnsdocument.
Echter, over gedenatureerde ethanol betaalt u geen accijns. Wilt u bij het kopen van alcohol weten of u accijns moet betalen? Indien dit het geval is, verschijnen de kosten voor accijns direct in uw winkelwagen. Naast de grote merken hebben wij ook ethanol van ons eigen prijstechnisch interessante Boom label, van gedenatureerde oplossingen tot 100% absoluut, klaar voor gebruik in het laboratorium.
Lees meer
