TEORETISKE MÅL FOR EMNET:
•
Kendskab til organiske forbindelser
•
Kende alkoholen ethanol samt enkelte andre simple alkoholer
•
Vide, hvad der kendetegner en alkohol
•
Vide, hvordan alkoholprocenter beregnes; herunder forskellen på volumenprocent og
vægtprocent
•
Viden om, hvordan alkohol forbrændes i kroppen
•
Vide, hvordan alkohol fremstilles (herunder øl, vin og spiritus)
•
Viden om alkoholers egenskaber, herunder fenoler
PRAKTISKE MÅL FOR EMNET:
•
Udføre gæringsforsøg
•
Udføre en destillering
•
Demonstrere nogle af alkoholens egenskaber
•
Vise, hvordan man finder alkoholprocenten i en væske
Du skal vælge nogle få forsøg ud, der så vidt muligt dækker alle de praktiske mål
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Indholdsfortegnelse
ORGANISKE FORBINDELSER OG ALKOHOL
1
FREMSTILLING AF ØL OG VIN
2
FREMSTILLING AF SPIRITUS
2
ALKOHOLPROCENT
3
GENSTANDE/PROMILLER
3
TØMMERMÆND OG KROPPENS FORBRÆNDING AF ALKOHOL
4
FENOLER
5
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Organiske forbindelser og alkohol
En organisk forbindelse er en forbindelse, der indeholder kulstof – altså en kulstof-forbindelse og nogle
andre grundstoffer. De organiske forbindelser udgør 90% af de kemiske forbindelser, som vi kender; de
er altså en meget væsentlig del af kemien.
Organiske forbindelser kan, ud over kulstof (carbon), indeholde alle mulige andre grundstoffer, og de
er altid bundet sammen i en eller flere kovalente bindinger (atombindinger).
Når vi taler om alkohol tænker vi oftest på den slags alkohol, som de fleste mennesker drikker i større
eller mindre udstrækning. Men den type alkohol, som kan drikkes er bare én alkohol ud af mange.
Alkohol er nemlig en hel klasse af stoffer, der indeholder en kulbrintekæde (nogle C’er og H’er) og så
udskiller alkoholerne sig ved at have en eller flere OH-grupper hæftet på.
Eksempler:
H
H
H
H
H
C
C
C
C
H
H
H
H
O
H
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
Butanol
H
H
H
C
C
H
H
O
H
Propanol
H
O
H
H
C
O
H
H
Ethanol (almindelig sprit)
Methanol (træsprit)
Alkohol kan fremstilles på flere måder. I industrien fremstilles alkohol ud fra ethen, der reagerer med
vand og bliver til ethanol:
C2H2
+ H 2O
→ C2H5OH
Man overvejer også at fremstille ethanol ud fra den overskudshalm, som landmændene ofte brænder
af. Denne ethanol skal så blandes med benzin og brugs i bilmotorer. Det skulle give en række fordele,
bl.a. mindre forurening og valutabesparelser.
Alkoholen der findes i vin er fremstillet ud fra en gæringsproces, hvor frugterne er gæret:
C12H22O11 + H2O
gær
⎯⎯
⎯→ 4 C2H5OH + 4 CO2
En gærcelle starter så at sige sit liv som en slags ”spire”. En gærcelle virker ved at ”spise” sukker og
vand, der omdanner sukker og vand til alkohol og kuldioxid. Når alkoholprocenten bliver for høj, kan
gærcellen ikke længere danne ethanol, fordi alkoholen virker som gift på gærcellerne. Derfor vil
gærcellerne falde til bunds og dø.
En gærcelle nedbryder sukker. Under omstændigheder, hvor der er ilt til stede, vil sukker i gærcellen
reagere med ilt, og der dannes CO2 og vand. Dette kaldes aerob respiration.
Under omstændigheder, hvor er ikke er ilt, vil sukkeret i stedet nedbrydes som vist i reaktionen ovenfor; sukkerstoffet reagerer med vand og danner et giftstof – en alkohol (ethanol) – æ og CO2. Dette
kaldes anaerob respiration.
Kan reaktionen i gærcellen sammenlignes med andre reaktioner i levende organismer (hvilke)?
side 1
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
For at finde alkoholprocenten i en fremstillet vin, kan man destillere vinen. Ethanol (alkoholen) har et
kogepunkt på 78°.
Hvordan kan dette udnyttes til at skille ethanol fra vand?
Fremstilling af øl og vin
Som nævnt er også ethanol et giftstof, men mennesket kan godt tåle det i forholdsvis små mængder.
Mange mennesker nyder en øl eller et glas vin i ny og næ – andre nyder andre alkoholiske drikke.
Nogle gør det mere end andre.
Måden, man producerer alkoholen på, afhænger af, hvad man ønsker at bruge den til. Vin og øl produceres fx ved den føromtalte gæringsproces, og andre alkoholiske drikke, fx whisky og cognac er
ligeledes udviklet dels ved gæring og siden ved en destillation, som du skal læse mere om under
”fremstilling af spiritus”.
Ved den vinproduktion der foregår nu til dags, tilsætter man fx gær og sukker til de modne vindruer.
Men i virkeligheden findes der både gær og sukker i druerne, hvorfor en gæring alligevel ville forløbe,
når vindruerne blev presset til saft.
Man vælger dog at tilsætte både gær, sukker og gæringssalt, der medvirker til at få gæringen til at
forløbe bedre og hurtigere.
Gærcellerne dør, som nævnt, når alkoholprocenten kommer op omkring 14-15 %, fordi de ikke kan
tåle alkoholen.
Ved dette tidspunkt, kan man så filtrere bundfaldet fra, og man har en færdig vin, man kan hælde på
flaske og lagre, inden den skal drikkes.
Når man producerer øl, er det oftest de sukkerstoffer, der kommer fra spirende byg, der skal gære
(man kan også anvende hvede, men man bruger hovedsageligt byg til dansk ølproduktion).
Dermed er det altså byg, man først får til at spire.
Når byggen spirer, bliver kernen blødere og sødere, fordi stivelsen i bygkernen omdannes til sukkerarter.
Man standser ret hurtigt spiringen igen ved at tørre byggen. Man fjerner desuden spirerne og forsøger
at omdanne noget af den resterende stivelse i bygkernerne til sukkerarter ved bl.a. at opvarme bygkernerne.
Når denne proces er overstået, ligner ølproduktion vinproduktion.
Man tilsætter gær, sukker og gæringssalt. Desuden tilsætter man humle, der giver øllet smag og
holdbarhed, og som virker desinficerende.
Fremstilling af spiritus
Spiritus er drikke, der har en højere alkoholprocent og som ikke kan fremstilles ud fra gæring alene.
Som skrevet tidligere, kan ren alkohol, ethanol, fremstilles industrielt ud fra kulbrinten ethen. Man kan
også fremstille en mere koncentreret alkohol ved at destillere produkter fra gæring.
Hvis man fx destillerer gæringsproduktet fra ølproduktionen – de gærede sukkerstoffer fra bygkernerne
– kan man fremstille whisky.
Hvis man destillerer gæringsproduktet fra vinproduktionen – de gærede sukkerstoffer fra vindruerne –
kan man fremstille cognac.
Ved en destillering udnytter man, at alkohol har et lavere kogepunkt end vand; nemlig ca. 78 grader.
Man opvarmer altså væsken, i dette eksempel ”øllet”, til 60-80 grader.
Ethanolen og nogle af smagsstofferne vil fordampe fra blandingen og kan opsamles, og vandet vil
blive tilbage.
side 2
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Ved destillering kan man komme op på en alkoholprocent omkring 96 %, men skal man så højt op,
skal man destillere ad flere omgange. Normalt ligger ethanolprocenten i spiritus på 50-90 %.
Alkoholprocent
Når man har en blanding, der kun består af ethanol og vand, kan man ret nemt finde ud af, hvor
meget af indholdet, der består af ethanol.
Massefylden af vand er 1 g/cm3. Massefylden for ethanol er mindre, nemlig 0,79 g/cm3. Et pyknometer
er en slags flaske, der kan fyldes meget nøjagtigt med det rumfang, der er skrevet uden på pyknometeret.
Væskens massefylde kan så beregnes ud fra denne formel og findes i et skema eller en graf:
væskens masse
væskens rumfang
= væskens massefylde
Jo tættere væskens massefylde er på 1, jo mere vand er der i – jo tættere den er på 0,79, jo mere
ethanol er der i.
Genstande/promiller
Når man indtager alkohol, bliver hjernen påvirket. Man får forringet dømmekraft, balancen bliver dårligere, og i for store mængder, kan alkohol være dødeligt.
Når man fx skal køre bil er der en promillegrænse på 0,5. Det betyder, at hvis man har mere end 0,5
promille alkohol i blodet.
Promillen afhænger af den mængde vand, man har i kroppen. Generelt kan mænd tåle en smule
mere alkohol end kvinder, fordi de generelt er større end kvinder.
Hovedreglen er, at en normalvægtig mand indeholder ca. 49 liter blod, og at en normalvægtig kvinde indeholder ca. 33 liter blod.
Når man skal beregne promillen, kan det gøres ud fra følgende beregning:
ethanolmængde (i gram)
blodmængde (i liter)
= alkoholpromille
En genstand svarer til 12 g ren alkohol. En genstand svarer til indholdet i en øl, et glas vin eller i 4 cl
spiritus.
Når man indtager alkohol, er der dog forskel på, hvordan det sker. Nedenfor ses tre forskellige måder
at indtage alkohol på, set i forhold til hvor høj promillen bliver.
Alkoholen drikkes på én gang
Alkoholen drikkes sammen med,
at der spises
Alkoholen indtages i takt
med, at promillen er aftaget.
Som det kan ses af ovenstående, kan man altså tåle en større mængde alkohol, hvis man indtager
den over længere tid, end hvis man indtager meget på én gang.
side 3
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Beregn, om en kvinde eller en mand får den højeste promille ved at drikke en genstand
Hvor mange genstande kan manden tåle at drikke, før han ikke længere må køre bil (grænsen
går ved 0,5 promille)? Og hvor meget kan kvinden tåle?
Det tager ca. 1½ time at nedbryde en genstand, og nedbrydelsen går hurtigere for mænd end for
kvinder.
Hvis Gertrud på 35 drikker 7 øl på en aften, hvornår må hun så køre bil, hvis vi skal bruge ovenstående rettesnor?
Tømmermænd og kroppens forbrænding af alkohol
Alkohol kan brænde, og som ved alle andre forbrændinger kræves der ilt, og der udvikles i denne
forbrænding CO2 og H2O.
Når man fx brænder sprit, sker der følgende forbrænding:
C2H5OH
→ 3 H 2O
+ O2
+ 2 CO2
Når forbrændingen sker i kroppen, omdannes alkohol først fra ethanol til ethanal:
2 C2H5OH
2 H
+ O2
H
H
C
C
H
H
→ 2 CH3CHO
+ 2 H 2O
H
OH
+ O2
→2
O
H
C
C
+ 2 H 2O
H
H
Ethanal er svært for kroppen at omdanne, og ethanal er egentlig et giftstof, som i første omgang ophobes i kroppen. Det er ethanal, der gør, at man får det dårligt, hvis man har fået ret meget at drikke.
Når man er på antabus, der er en behandling for alkoholisme, bremses omdannelsen af ethanal, sådan at de tømmermænd man får, bliver kraftigere og varer længere.
Når ethanalen omsider omsættes, dannes der eddikesyre.
2 CH3CHO
+ O2
→ 2 CH3COOH
H
H
O
2H
C
C
+ O2
H
→2 H
O
C
C
OH
H
H
Eddikesyren omdannes i kroppen til kuldioxid og vand.
2 CH3COOH + 2 O2
→ 2 CO2
+ 2 H 2O
side 4
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Fenoler
Alle alkoholer er giftige i én eller anden udstrækning, fx er der kun én vi kan tåle at drikke. Men der er
en bestemt type alkoholer, der er særligt giftige. Det er fenolerne.
Fenoler er sammensat af C-atomer, der er bundet sammen i en sekskantet ring – kaldet en aromatisk
ring.
Fenoler kan fx bruges til træbeskyttelse, men de har også desinficerende virkning. Hvis fenolerne reagerer med halogener (stoffer fra 7. hovedgruppe), kan de danne nogle endnu giftigere stoffer, fx dioxinerne, som I har hørt omtalt under ”Miljø”. Dioxinerne er et produkt af reaktion mellem fenoler og
chlor og kan fx se således ud:
Dioxinerne virker dels meget fedtopløsende, hvorfor indånding betyder, at hjernen, der først og fremmest består af fedt, tager skade. Desuden giver dioxiner problemer med især luftvejene, og sædkvaliteten forringes også af dioxin.
side 5