Alkohol – Konsummittel und Chemikalie

Alkohol – Konsummittel und Chemikalie – Chemie

Sicher ist dir Alkohol im Alltag schon einmal begegnet. Alkohol kannst du im Bier und Wein, in Desinfektionsmitteln oder im Parfüm wiederfinden. Aber auch in der Chemie werden Alkohole eingesetzt. Was ist der Alkohol also chemisch gesehen? Und welche Arten von Alkohol gibt es?

Im folgenden Text werden dir das Genussmittel und die Chemikalie Alkohol vorgestellt. Du erfährst, welche Eigenschaften Alkohol hat und welche Alkohole es gibt.

Was ist Alkohol? – Definition

In der organischen Chemie werden Verbindungen als Alkohole bezeichnet, wenn sie mindestens eine Hydroxylgruppe, kurz Hydroxygruppe, mit der chemischen Formel $(\ce{R-O-H})$ besitzen. Man bezeichnet diese auch als OH-Gruppe. Hydroxygruppen sind die sogenannte funktionelle Gruppe der Alkohole.

In der Chemie können Alkohole noch in unterschiedliche Arten eingeteilt werden. Abhängig von der Anzahl der OH-Gruppen an einem Alkohol bezeichnet man Alkohole als mehrwertige Alkohole. Es wird dabei zwischen primären Alkoholen (eine OH-Gruppe) und mehrwertigen Alkoholen (zwei OH-Gruppen oder drei OH-Gruppen) unterschieden. Man spricht dabei auch von primären, sekundären und tertiären Alkoholen.

Als Alkanole werden Alkohole bezeichnet, die sich von den Alkanen ableiten. Alkanole gehören also auch zu den Alkoholen und bilden eine homologe Reihe, bei der am Ende der Alkylkette eine OH-Gruppe hängt. Aber was ist nun der Unterschied zwischen Alkohol und Alkanol? Alkanole sind gesättigte Verbindungen, die mindestens eine Hydroxygruppe besitzen. Die Gruppe der Alkohole ist dagegen größer gefasst. Es ist nicht festgelegt, ob der Alkylrest (Kohlenwasserstoffrest) gesättigt ist oder nicht. Alkohole können damit also Alkanole sein, müssen es aber nicht.

In der folgenden Tabelle kannst du die ersten zehn Vertreter der Alkohole mit ihren chemischen Formeln sowie die Alkane aus der homologen Reihe sehen. Die Nomenklatur der Alkohole ist der Nomenklatur der Alkane sehr ähnlich. Die Endung des Alkans -an wird hier durch die Endung für den Alkohol -ol ersetzt.

Da ab drei C-Atomen die Kette verzweigt und die OH-Gruppe auch an einem anderen Kohlenstoffatom hängen könnte, werden die Alkohole mit einer 1 vor der Endung -ol bezeichnet. Damit wird verdeutlicht, dass sich die OH-Gruppe hier am Anfang der Alkylkette befindet.

Wie entsteht Alkohol?

Alkohol kann durch die Gärung von Biomasse entstehen. Dabei wird Zucker (Glucose) zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid abgebaut. Der folgenden Abbildung kannst du die wichtigsten Informationen zur alkoholischen Gärung entnehmen.

Dieser Gärungsprozess wird nicht nur für die Herstellung von Trinkalkohol genutzt – auch für die Ethanolproduktion (Herstellung Bioethanol) als Kraftstoff wird, beispielsweise in Amerika, vermehrt die Gärung eingesetzt. Neben der Gärung kann Alkohol auch synthetisch aus Ethen und Wasser hergestellt werden. Der so entstandene Alkohol wird dann auch als Industriealkohol bezeichnet.

Eigenschaften von Alkohol

Die Hydroxygruppe der Alkohole hat einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der Alkohole, weil sie polar ist. Der Alkylrest, der aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen besteht, ist dabei unpolar.

Du kannst dir in der Chemie merken: Gleiches löst sich in Gleichem. Die polare Hydroxygruppe löst sich also gut im polaren Wasser. Die Eigenschaften von Alkoholen sind dabei abhängig von der Länge des Alkylrests. Allgemein können wir folgende Punkte festhalten:

• Je länger die Kettenlänge – also der Alkylrest –, desto unpolarer wird der Alkohol und desto geringer wird seine Löslichkeit.
• Je länger die Alkylreste sind, desto stärker bilden sich Van-der-Waals-Kräfte aus. Damit steigt der Siedepunkt der Alkohole mit zunehmender Kettenlänge.
• Zwischen den Hydroxygruppen bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen aus. Der Siedepunkt eines Alkohols liegt deshalb deutlich höher als der eines Alkans mit vergleichbarer Masse.

Alkohol im Alltag – Ethanol

Der Alkohol Ethanol mit der Strukturformel $\ce{CH3-CH2OH}$ ist dir sicher im Alltag schon oft begegnet. Wo man Ethanol überall findet und welche Verwendungen von Alkohol es gibt, kannst du in der folgenden Liste an Beispielen sehen:

• Alkoholische Getränke wie Bier oder Wein: Auf den Getränken ist der Alkoholgehalt oft in Volumenprozent angegeben. Bier hat ungefähr ein Volumenprozent von $\pu{5 Vol.-\%}$. Das bedeutet, dass in einem Liter Bier (also $\pu{1 000 ml}$) $\pu{50 ml}$ Ethanol enthalten sind. Und was denkst du, ab wie viel Prozent brennt Alkohol? Ab einem Volumenprozent von $\pu{40\%}$ brennt Alkohol.

• Alkohol als Lösungsmittel in der Chemie: Einsatz in Deodorants, Parfümen oder in der Medizin für Medikamente und Desinfektionsmittel

Ethanol ist toxisch – also giftig. Die Risiken von Alkohol bei übermäßigem Konsum sind dabei nicht zu unterschätzen. Wenn du zu viel davon zu dir nimmst, wirken Alkohole als starkes Zellgift. Während der Schwangerschaft kann der Konsum von Alkohol zu Fehlbildungen des ungeborenen Kindes führen. Außerdem gehen mit der Einnahme von Alkohol auch Orientierungsstörungen einher. Eine weitere Folge kann das Herabsetzen der Gedächtnisleistung sein. Es besteht ein Abhängigkeitspotenzial.

Für den Alkohol Ethanol halten wir in einem Steckbrief die wesentlichen Eigenschaften fest:

• Siedepunkt von Ethanol: $\pu{78 °C}$
• Schmelzpunkt von Ethanol: $\pu{-114,5 °C}$
• Dichte von Ethanol: $\pu{0,79 g//cm3}$

Auf dem folgenden Bild siehst du die Molekülstruktur von Ethanol:

Reaktionen der Alkohole

In diesem Abschnitt schauen wir uns kurz ein paar Reaktionen der Alkohole an.

Destillation

Mit einer Destillation kann der Alkohol in der Chemie von anderen Stoffen getrennt werden. Dadurch erhält man hochprozentigen Alkohol. Dieses Verfahren wird auch in der Schnapsbrennerei verwendet.

Nachweis von Alkohol

Bei dem Konsum von Alkohol wird Ethylglucuronid gebildet, das nachweisbar ist. Damit kann Alkohol im Körper nachgewiesen werden.

Weitere Reaktionen

In der folgenden Liste kannst du dir einige der wichtigsten Reaktionen ansehen, bei denen Alkohole zum Einsatz kommen können.

• Protonierung
• Deprotonierung
• Oxidation
• Substitution
• Veresterung
• Dehydratisierung

Dieses Video

In diesem Video lernst du, was Alkohole und Alkanole sind. Es werden die wesentlichen Eigenschaften von Alkoholen erklärt und die alkoholische Gärung wird kurz beschrieben.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben und Arbeitsblätter zu dem Thema Alkohol, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!