Etanols – kas šī ir par vielu? Kāda ir tā izmantošana un kā tā tiek ražota? Etanols visiem labāk zināms ar citu nosaukumu – alkohols. Protams, tas nav gluži pareizais apzīmējums. Bet tikmēr ar vārdu "alkohols" mēs saprotam "etanolu". Pat mūsu senči zināja par tā esamību. Viņi to ieguva fermentācijas procesā. Tika izmantoti dažādi produkti no graudaugiem līdz ogām. Bet iegūtajā Bragā, ko senatnē sauca par alkoholiskiem dzērieniem, etanola daudzums nepārsniedza 15 procentus. Tīru spirtu varēja izolēt tikai pēc destilācijas procesu izpētes.
Etanols - kas tas ir?
Etanols ir vienvērtīgs spirts. Normālos apstākļos tas ir gaistošs, bezkrāsains, uzliesmojošs šķidrums ar specifisku smaržu un garšu. Etanols ir atradis plašu pielietojumu rūpniecībā, medicīnā un ikdienas dzīvē. Tas ir lielisks dezinfekcijas līdzeklis. Spirtu izmanto kā degvielu un kā šķīdinātāju. Bet visvairāk etanola C2H5OH formula ir zināma alkoholisko dzērienu cienītājiem. Tieši šajā jomā šī viela ir atradusi plašu pielietojumu. Bet neir vērts aizmirst, ka alkohols kā alkoholisko dzērienu aktīvā sastāvdaļa ir spēcīgs nomācošs līdzeklis. Šī psihoaktīvā viela spēj nomākt centrālo nervu sistēmu un ir ļoti atkarīga.
Mūsdienās ir grūti atrast nozari, kurā neizmantotu etanolu. Grūti uzskaitīt visu, kam alkohols ir tik noderīgs. Bet visvairāk tā īpašības tika novērtētas farmācijā. Etanols ir gandrīz visu ārstniecisko tinktūru galvenā sastāvdaļa. Daudzas "vecmāmiņas receptes" cilvēku slimību ārstēšanai ir balstītas uz šo vielu. Tā smeļ no augiem visas derīgās vielas, tās uzkrājot. Šis alkohola īpašums ir atradis pielietojumu mājās gatavotu augu un ogu tinktūru ražošanā. Un, lai gan tie ir alkoholiskie dzērieni, mērenībā tie ir labvēlīgi veselībai.
Etanola priekšrocības
Etanola formula ir zināma visiem kopš skolas ķīmijas stundām. Bet šeit ir šīs ķīmiskās vielas ieguvums, ne visi uzreiz atbildēs. Patiesībā ir grūti iedomāties nozari, kurā netiktu lietots alkohols. Pirmkārt, etanolu medicīnā izmanto kā spēcīgu dezinfekcijas līdzekli. Viņi apstrādā operācijas virsmu un brūces. Alkohols kaitīgi ietekmē gandrīz visas mikroorganismu grupas. Bet etanolu izmanto ne tikai ķirurģijā. Tas ir neaizstājams zāļu ekstraktu un tinktūru ražošanā.
Mazās devās alkohols ir labvēlīgs cilvēka organismam. Tas palīdz šķidrināt asinis, uzlabo asinsriti un paplašina asinsvadus. Tas pat attiecassirds un asinsvadu slimību profilaksei. Etanols palīdz uzlabot kuņģa-zarnu trakta darbību. Bet tikai ļoti mazās devās.
Īpašos gadījumos alkohola psihotropā iedarbība var apslāpēt vissmagākās sāpes. Etanols ir atradis pielietojumu kosmetoloģijā. Pateicoties izteiktajām antiseptiskajām īpašībām, tas ir iekļauts gandrīz visos attīrošajos losjonos problemātiskai un taukainai ādai.
Ethanola kaitējums
Etanols ir spirts, ko iegūst fermentācijas ceļā. Pārmērīgi lietojot, tas var izraisīt smagu toksikoloģisku saindēšanos un pat komu. Šī viela ir daļa no alkoholiskajiem dzērieniem. Alkohols izraisa spēcīgāko psiholoģisko un fizisko atkarību. Alkoholisms tiek uzskatīts par slimību. Etanola kaitīgums uzreiz saistās ar niknas dzēruma ainām. Pārmērīga alkoholu saturošu dzērienu lietošana izraisa ne tikai saindēšanos ar pārtiku. Viss ir daudz sarežģītāk. Bieža alkohola lietošana ietekmē gandrīz visas orgānu sistēmas. No skābekļa bada, kas izraisa etanolu, smadzeņu šūnas mirst lielā skaitā. Notiek personības degradācija. Agrīnā stadijā atmiņa vājina. Tad cilvēkam attīstās nieru, aknu, zarnu, kuņģa, asinsvadu un sirds slimības. Vīriešiem ir potences zudums. Alkoholiķa pēdējās stadijās atklājas psihes deformācija.
Alkohola vēsture
Etanols – kas ir šī viela un kā tā iegūta? Ne visi zina, ka tas ir izmantots kopš aizvēsturiskiem laikiem. Viņšiekļauts alkoholisko dzērienu sastāvā. Tiesa, tā koncentrācija bija neliela. Taču tikmēr Ķīnā uz 9000 gadus veciem keramikas izstrādājumiem atrastas alkohola pēdas. Tas skaidri norāda, ka cilvēki neolīta laikmetā dzēra alkoholiskos dzērienus.
Pirmais alkohola iegūšanas gadījums reģistrēts 12. gadsimtā Salerno. Tiesa, tas bija ūdens-spirta maisījums. Tīru etanolu izdalīja Johans Tobiass Lovics 1796. gadā. Viņš izmantoja aktīvās ogles filtrēšanas metodi. Ilgu laiku etanola ražošana ar šo metodi palika vienīgā metode. Alkohola formulu aprēķināja Nicolo-Théodore de Saussure, un Antoine Lavoisier aprakstīja to kā oglekļa savienojumu. 19. un 20. gadsimtā daudzi zinātnieki pētīja etanolu. Visas tā īpašības ir pētītas. Pašlaik tas ir kļuvis plaši izplatīts un tiek izmantots gandrīz visās cilvēka darbības jomās.
Etanola ražošana spirta fermentācijas ceļā
Iespējams, slavenākais etanola ražošanas veids ir alkoholiskā fermentācija. Tas iespējams, tikai lietojot bioloģiskos produktus, kas satur lielu daudzumu ogļhidrātu, piemēram, vīnogas, ābolus, ogas. Vēl viens svarīgs komponents, lai fermentācija noritētu aktīvi, ir rauga, fermentu un baktēriju klātbūtne. Kartupeļu, kukurūzas, rīsu apstrāde izskatās tāpat. Degvielas spirta iegūšanai izmanto jēlcukuru, ko ražo no niedrēm. Reakcija ir diezgan sarežģīta. Fermentācijas rezultātā tiek iegūts šķīdums, kas satur ne vairāk kā 16% etanola. Augstāku koncentrāciju nevar iegūt. Tas ir saistīts ar faktu, ka vairākpiesātinātos šķīdumos, raugs nespēj izdzīvot. Tādējādi iegūtais etanols ir jāpakļauj attīrīšanas un koncentrēšanas procesiem. Parasti tiek izmantoti destilācijas procesi.
Etanola iegūšanai izmanto dažādus Saccharomyces cerevisiae rauga celmus. Principā visi no tiem spēj aktivizēt šo procesu. Zāģskaidas var izmantot kā barības vielu substrātu vai, alternatīvi, no tām iegūto šķīdumu.
Degviela
Daudzi cilvēki zina par etanola īpašībām. Plaši zināms arī tas, ka tas ir alkohols vai dezinfekcijas līdzeklis. Bet alkohols ir arī degviela. To izmanto raķešu dzinējos. Vispārzināms fakts – Pirmā pasaules kara laikā 70% ūdens etanolu izmantoja kā degvielu pasaulē pirmajai vācu ballistiskajai raķetei V-2.
Šobrīd alkohols ir kļuvis plašāk izplatīts. Kā degvielu to izmanto iekšdedzes dzinējos, apkures ierīcēm. Laboratorijās to ielej spirta lampās. Etanola katalītisko oksidēšanu izmanto gan militāro, gan tūristu sildīšanas paliktņu ražošanai. Ierobežots alkohols tiek izmantots maisījumā ar šķidro naftas degvielu tā higroskopiskuma dēļ.
Etanols ķīmiskajā rūpniecībā
Etanolu plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā. Tas kalpo kā izejviela tādu vielu ražošanai kā dietilēteris, etiķskābe, hloroforms, etilēns, acetaldehīds, tetraetilsvins, etilacetāts. Krāsu rūpniecībā etanolu plaši izmanto kāšķīdinātājs. Stikla mazgātāju un antifrīzu galvenā sastāvdaļa ir alkohols. Alkoholu izmanto arī sadzīves ķīmijā. To izmanto mazgāšanas un tīrīšanas līdzekļos. Tas ir īpaši izplatīts kā sastāvdaļa higiēnas un stikla kopšanas šķidrumos.
Etilspirts medicīnā
Etilspirtu var attiecināt uz antiseptiķiem. Tam ir kaitīga ietekme uz gandrīz visām mikroorganismu grupām. Tas iznīcina baktēriju un mikroskopisko sēnīšu šūnas. Etanola izmantošana medicīnā ir gandrīz universāla. Tas ir lielisks žāvēšanas un dezinfekcijas līdzeklis. Pateicoties iedeguma īpašībām, spirtu (96%) izmanto operāciju galdu un ķirurga roku ārstēšanai.
Etanols ir zāļu šķīdinātājs. To plaši izmanto tinktūru un ekstraktu ražošanai no ārstniecības augiem un citiem augu materiāliem. Minimālā alkohola koncentrācija šādās vielās nepārsniedz 18 procentus. Etanolu bieži izmanto kā konservantu.
Etilspirts lieliski noder arī beršanai. Drudža laikā tas rada dzesēšanas efektu. Ļoti bieži sasilšanas kompresēm izmanto alkoholu. Tajā pašā laikā tas ir absolūti drošs, uz ādas nav apsārtuma un apdegumu. Turklāt etanolu izmanto kā putu slāpētāju, ja plaušu ventilācijas laikā mākslīgi piegādā skābekli. Arī alkohols ir vispārējās anestēzijas sastāvdaļa, ko var lietot medikamentu deficīta gadījumā.
Dīvainā kārtā medicīniskais etanols tiek izmantots kāpretlīdzekļi saindēšanās gadījumā ar toksiskiem spirtiem, piemēram, metanolu vai etilēnglikolu. Tās darbība ir saistīta ar faktu, ka vairāku substrātu klātbūtnē enzīms alkohola dehidrogenāze veic tikai konkurējošu oksidāciju. Tas ir saistīts ar to, ka pēc tūlītējas etanola uzņemšanas pēc toksiska metanola vai etilēnglikola tiek novērota pašreizējās metabolītu koncentrācijas samazināšanās, kas saindē ķermeni. Metanolam tā ir skudrskābe un formaldehīds, bet etilēnglikola gadījumā tā ir skābeņskābe.
Pārtikas rūpniecība
Tātad mūsu senči zināja, kā iegūt etanolu. Bet visplašāk to izmantoja tikai 19. un 20. gadsimtā. Līdzās ūdenim etanols ir gandrīz visu alkoholisko dzērienu, galvenokārt degvīna, džina, ruma, konjaka, viskija un alus, pamatā. Nelielos daudzumos alkohols ir arī dzērienos, kas iegūti fermentācijas ceļā, piemēram, kefīrā, kumisā, kvasā. Bet tie nav klasificēti kā alkohols, jo alkohola koncentrācija tajos ir ļoti zema. Tādējādi etanola saturs svaigā kefīrā nepārsniedz 0,12%. Bet, ja tas nosēžas, tad koncentrācija var pieaugt līdz 1%. Kvasā ir nedaudz vairāk etilspirta (līdz 1,2%). Lielākā daļa alkohola ir koumisā. Svaigā piena produktā tā koncentrācija ir no 1 līdz 3%, bet nostādinātā tā sasniedz 4,5%.
Etilspirts ir labs šķīdinātājs. Šis īpašums ļauj to izmantot pārtikas rūpniecībā. Etanols ir smaržvielu šķīdinātājs. Turklāt to var izmantot kā konservantu konditorejas izstrādājumiem. Viņš ir reģistrēts kāpārtikas piedeva E1510. Etanola enerģētiskā vērtība ir 7,1 kcal/g.
Etanola ietekme uz cilvēka ķermeni
Etanola ražošana ir izveidota visā pasaulē. Šo vērtīgo vielu izmanto daudzās cilvēka dzīves jomās. Alkohola tinktūras ir zāles. Ar šo vielu piesūcinātas salvetes tiek izmantotas kā dezinfekcijas līdzeklis. Bet kādu ietekmi uz mūsu ķermeni atstāj etanols, kad to uzņem? Vai tas ir noderīgi vai kaitīgi? Šie jautājumi prasa detalizētu izpēti. Ikviens zina, ka cilvēce ir lietojusi alkoholiskos dzērienus gadsimtiem ilgi. Bet tikai pagājušajā gadsimtā alkoholisma problēma ir ieguvusi liela mēroga apmērus. Mūsu senči dzēra misu, medu un pat tagad tik populāro alu, taču visos šajos dzērienos bija maz etanola. Tāpēc tie nevarēja radīt būtisku kaitējumu veselībai. Bet pēc tam, kad Dmitrijs Ivanovičs Mendeļejevs noteiktās proporcijās atšķaidīja alkoholu ar ūdeni, viss mainījās.
Šobrīd alkoholisms ir problēma gandrīz visās pasaules valstīs. Nokļūstot organismā, alkohols patoloģiski ietekmē gandrīz visus orgānus bez izņēmuma. Atkarībā no koncentrācijas, devas, iekļūšanas ceļa un iedarbības ilguma etanolam var būt toksiska un narkotiska iedarbība. Tas spēj traucēt sirds un asinsvadu sistēmas darbību, veicina gremošanas trakta slimību, tostarp kuņģa un divpadsmitpirkstu zarnas čūlu, rašanos. Ar narkotisko efektu tiek domāta alkohola spēja izraisīt stuporu, nejutīgumu pret sāpēmsajūtas un centrālās nervu sistēmas funkciju kavēšana. Turklāt cilvēkam ir alkoholisks uztraukums, ļoti ātri viņš kļūst atkarīgs. Dažos gadījumos pārmērīgs etanola patēriņš var izraisīt komu.
Kas notiek mūsu organismā, kad dzeram alkoholiskos dzērienus? Etanola molekula spēj bojāt centrālo nervu sistēmu. Alkohola reibumā endorfīna hormons izdalās kodolā, cilvēkiem ar izteiktu alkoholismu un orbitofrontālajā garozā. Bet, neskatoties uz to, etanols nav atzīts par narkotisko vielu, lai gan tas parāda visas atbilstošās darbības. Etilspirts netika iekļauts starptautiskajā kontrolējamo vielu sarakstā. Un tas ir strīdīgs jautājums, jo noteiktās devās, proti, 12 grami vielas uz 1 kilogramu ķermeņa svara, etanols vispirms izraisa akūtu saindēšanos un pēc tam nāvi.
Kādas slimības izraisa etanols?
Etanola šķīdums pats par sevi nav kancerogēns. Bet tā galvenais metabolīts, acetaldehīds, ir toksiska un mutagēna viela. Turklāt tai piemīt arī kancerogēnas īpašības un provocē vēža attīstību. Tās īpašības tika pētītas laboratorijas apstākļos ar izmēģinājuma dzīvniekiem. Šie zinātniskie darbi ir noveduši pie ļoti interesantiem, bet tajā pašā laikā satraucošiem rezultātiem. Izrādās, ka acetaldehīds nav tikai kancerogēns, tas var sabojāt DNS.
Ilgstoša alkoholisko dzērienu lietošana var izraisīt tādas slimības kā gastrīts, aknu ciroze, čūlas cilvēkam12-resnās zarnas, kuņģa, barības vada, mazo un taisnās zarnas vēzis, sirds un asinsvadu slimības. Regulāra etanola uzņemšana organismā var izraisīt smadzeņu neironu oksidatīvos bojājumus. Sakarā ar asins-smadzeņu barjeras bojājumiem viņi mirst. Alkoholu saturošu dzērienu ļaunprātīga izmantošana izraisa alkoholismu un klīnisku nāvi. Cilvēkiem, kuri regulāri lieto alkoholu, ir ievērojami lielāks sirdslēkmes un insulta risks.
Bet tās vēl nav visas etanola īpašības. Šī viela ir dabisks metabolīts. Nelielos daudzumos to var sintezēt cilvēka ķermeņa audos. To sauc par patieso endogēno alkoholu. Tas rodas arī ogļhidrātu pārtikas sadalīšanās rezultātā kuņģa-zarnu traktā. Šādu etanolu sauc par "nosacīti endogēno spirtu". Vai parasts alkometrs var noteikt alkoholu, kas sintezēts organismā? Teorētiski tas ir iespējams. Tās daudzums reti pārsniedz 0,18 ppm. Šī vērtība atrodas vismodernāko mērinstrumentu apakšējā daļā.
