Löslichkeit und Anwendungen von Ethanol einfach erklärt

Hast du dich schon einmal gefragt, warum sich Tinte aus einem Füller nicht einfach mit Wasser aus der Kleidung waschen lässt, aber mit etwas Haarspray oder Desinfektionsmittel sofort verschwindet? Das Geheimnis dahinter ist oft der Alkohol, genauer gesagt die Löslichkeit und Anwendungen von Ethanol.

In dieser Lektion erfährst du, warum Ethanol wie ein chemischer Zauberkünstler wirkt, der sich mit fast allem mischen kann. Wir schauen uns an, wie sein besonderer Aufbau das möglich macht und warum wir ihn deshalb jeden Tag in Kosmetik, Medizin und sogar in Autos verwenden.

Vorwissen

• Polare und unpolare Stoffe: Stoffe mit elektrischen Ladungsschwerpunkten (polar) mischen sich gut mit anderen polaren Stoffen. Stoffe ohne diese Schwerpunkte (unpolar) mischen sich gut mit unpolaren Stoffen.

  Beispiel: Wasser ist polar, Speiseöl ist unpolar. Deshalb mischen sie sich nicht.

• Aufbau von Ethanol: Das Ethanolmolekül ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$) besteht aus einem Kohlenwasserstoff-Rest und einer Hydroxygruppe.

  Beispiel: Die chemische Formel zeigt den Rest ($\text{C}_2\text{H}_5$) und die angehängte Gruppe ($\text{OH}$).

Aufgabentyp 1: Die zwei Gesichter des Ethanols

In der Chemie gibt es einen sehr wichtigen Merksatz für das Mischen von Stoffen: „Gleiches löst sich in Gleichem“ (oder auch „Ähnliches löst sich in Ähnlichem“). Das bedeutet, dass sich polare Stoffe gut in polaren Lösungsmitteln (wie Wasser) lösen und unpolare Stoffe gut in unpolaren Lösungsmitteln (wie Benzin oder Fett).

Ethanol ist hierbei etwas ganz Besonderes, denn es besitzt quasi zwei verschiedene „Hände“, mit denen es sich festhalten kann. Schauen wir uns das Molekül genauer an:

1. Die Hydroxygruppe ($\textcolor{#08BFFF}{\text{OH}}$) ist polar. Sie ist hydrophil (wasserliebend) und kann sich wie ein kleiner Magnet an Wassermoleküle heften. Diese Verbindung nennt man Wasserstoffbrückenbindung. Gleichzeitig ist dieser Teil lipophob (fettabweisend).

2. Die Ethylgruppe ($\textcolor{#FFCE51}{\text{C}_2\text{H}_5}$) ist unpolar. Sie ist genau wie Benzin oder Alkane aufgebaut. Daher ist sie lipophil (fettliebend) und gleichzeitig hydrophob (wasserabweisend).

Weil Ethanol beide Eigenschaften besitzt, kann es sich sowohl in Wasser als auch in unpolaren Lösungsmitteln wie Benzin hervorragend lösen.

Durchgerechnete Beispiele

Aufgabentyp 2: Ethanol im Alltag und in der Industrie

Weil Ethanol so ein hervorragender Alleslöser ist, finden wir es in vielen Produkten unseres Alltags. Es kann gleichzeitig wasserlösliche (hydrophile) und fettlösliche (hydrophobe) Wirkstoffe aufnehmen. Deshalb ist es das perfekte Lösungsmittel für:

• Kosmetik: In Parfüm, Aftershave oder Mundwasser löst es die Duftstoffe und ätherischen Öle.

• Medizin: Viele flüssige Medikamente enthalten Ethanol, um die pflanzlichen Wirkstoffe zu lösen und haltbar zu machen.

• Farben und Tinten: Es hält die Farbstoffe flüssig, bis sie auf dem Papier trocknen.

Neben seiner Eigenschaft als Lösungsmittel ist Ethanol auch sehr gut brennbar. Wässrige Lösungen brennen bis zu einer Alkoholkonzentration von etwa $50 \%$. Daher wird es als Brennspiritus für Campingkocher oder als umweltfreundlicherer Kraftstoffzusatz (wie im Super E10 Benzin) verwendet. Auch zum Desinfizieren von Wunden oder Oberflächen und als ungiftige rote Flüssigkeit in Thermometern (als Ersatz für Quecksilber) kommt es zum Einsatz.

Aber woher kommt all dieser Alkohol für die Industrie? Der Großteil des Industriealkohols wird nicht durch Gärung von Früchten hergestellt, sondern künstlich in großen Fabriken. Dabei lässt man Ethen (ein Gas, das aus Erdöl gewonnen wird) mit Wasser reagieren, um riesige Mengen an Ethanol zu produzieren.

Wichtige Erkenntnisse

• Der Merksatz der Löslichkeit lautet: „Gleiches löst sich in Gleichem“.

• Ethanol hat eine polare, hydrophile (wasserliebende) Hydroxygruppe und eine unpolare, lipophile (fettliebende) Ethylgruppe.

• Weil es sowohl wasser- als auch fettlösliche Stoffe aufnehmen kann, ist es ein universelles Lösungsmittel für Kosmetik, Medizin und Tinten.

• In der Industrie wird Ethanol meist aus Ethen und Wasser hergestellt und oft als Brennstoff genutzt.