Die Bildung von Äther
erfolgt aus zwei Molekülen Alkohol unter Wasseraustritt (s. Abb.1).
Die Reaktion wird durch Säure (also H+) katalysiert.
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Man nimmt dazu Schwefelsäure,
die gleichzeitig auch das gebildete Wasser bindet, d.h. aus dem
Gleichgewicht entfernt und
so dieses in Richtung Ätherbildung verschiebt.
Der so erhaltene Äther
wurde Schwefeläther genannt. Valerius Cordus (1515-1541, Arzt und
Botaniker) stellte ihn 1540 nach diesem Verfahren her und nannte
ihn Oleum vitrioli dulce. Erst 1800 hat der Berliner Apotheker Valentin
Rose der Jüngere nachgewiesen, dass Schwefeläther keinen Schwefel
enthält. Bei Verwendung von Essigsäure statt Schwefelsäure,
wurde „Essigäther“ erhalten (s. Abb.2).
Aus Essigäther ist in
der Mitte des 19. Jahrhunderts der Begriff Ester geworden. Mit Buttersäure
erhielt man entsprechend Butteräther. Aether hydrochloricus, Salzäther
oder Chlorwasserstoffäther wurde noch lange als Chloräthyl bezeichnet.Wir
rechnen diese Substanz nicht mehr zu den Äthern. Der Begriff gemischter
Äther, der zunächst auch für den Essigäther verwendet
wurde, hat sich zur Bezeichnung für einem Äther aus zwei verschiedenen
Alkoholen verengt.
Die bei der Einwirkung von
Schwefelsäure auf Alkohol entstehende farblose und kaum fassbare Substanz
(Sdp. 35°C) wurde ab 1757 als Äther bezeichnet. Die anaesthetische
Wirkung wurde 1842 beobachtet und 1846 von Jackson und Morton zur Narkose
verwendet. Auch Christian Friedrich Schönbein (1799 –1868, Prof. in
Basel) muß über flüssigen Äther verfügt haben,
denn er berichtet 1860 in einer Notiz über HO2-haltigen
Äther, von aktiven Sauerstoff. Dies ist der erste Hinweis auf die
Bildung von Ätherperoxid durch Autoxidation. (Es bilden sich zunächst
Hydroperoxide).
Äther der Griechen
Als Äther bezeichneten
die alten Griechen den blauen Himmel, die reine Luft, die die Götter
atmen und in der die Sterne schweben. Die untere, unreine Luftzone, in
der wir leben, ist aer, uns bekannt z. B. von Air France und den Namen
vieler anderer Luftfahrtgesellschaften.
Das Adjektiv ätherisch
für himmlisch, zart, vergeistigt erscheint im deutschen Sprachgebrauch
im 18. Jahrhundert. Der Begriff ätherische Öle entspricht diesem
Verständnis.
Im 5. Jahrhundert v. Chr.
fasste der griechische Naturphilosoph Empedokles (490 –435) in Sizilien
verschiedene Theorien der Entstehung und Zusammensetzung der Materie zur
Vier-Elemente-Lehre (Abb.3) zusammen: Danach sind die Grundelemente: Feuer,
Wasser, Luft und Erde. Platon (428 –348) ordnete ihnen regelmäßige
Körper zu, Aristoteles (384 –322) Eigenschaften (s. Abb. 3). Später
hat Aristoteles den Äther als 5. Element (Quintessenz) hinzugefügt.
Vier-Elemente-Lehre
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Äther in der Physik
Huygens (1626 – 1695) interpretierte
1690 das Licht als Wellenphänomen und führte Äther als Trägermedium
ein, in Analogie zur Luft für die Ausbreitung der Schallwellen. Der
Lichtäther sollte die feste Materie wie den Raum des Weltalls durchdringen.
Die Lichtäther-Hypothese wurde experimentell durch den Interferenz-Versuch
von Michelson und Morley 1887 widerlegt. Sie wäre auch mit Einsteins
Relativitätstheorie nicht vereinbar.
In reinem Lexikon
von 1898 wird angegeben, dass das spezifische Gewicht des Lichtäthers
„ etwa 15 Trillionen
mal kleiner, als das der Luft sei.“
Auch für die Ausbreitung
von elektrischen Wellen, als Basis für den Rundfunk (1899) wurde ein
Äther postuliert, der sich in diesem Bereich in der deutschen Sprache
teilweise umgangssprachlich erhalten hat.
Alkohol
Das Ausgangsprodukt Alkohol
für den chemischen Äther hat seinen Ursprung in der Alchemie
des Mittelalters. Im 12. Jahrhundert entwickelte sich im Umfeld der medizinischen
Schule von Salerno (Süditalien) die Destillation _(lat. destillare,
herabträufeln) von Wein. Man erhielt aqua vini (Wasser des Weines).
Flüchtige Bestandteile wurden in alchemistischer Tradition als Geist
bezeichnet: spiritus vini (Weingeist), das Wesentliche des Weines. In der
USP gab es 1898 eine Monographie Spiritus vini Gallici (aus Frankreich).
Die deutsche Entsprechung ist der Franzbrantwein. 1526/1527 verwendete
Paracelsus (um 1490-1541) die Bezeichnung alkohol spiritus vini, wobei
alkohol aus dem alchemistischen Gedankengut stammt und etwas Wesentliches
bezeichnet. Dieses Wort leitet sich von arabisch al khol, gepulverten Grauspiesglanz
(Sb2S3)
ab, der teils noch heute in Ägypten und Marokko zur Betonung der Augenbrauen
und Wimpern verwendet wird; al ist der Artikel.
Das Destillat wurde wegen
seiner Brennbarkeit auch als aqua ardens (brennendes Wasser) bezeichnet,
was sich im Portugiesischen als aguardente erhalten hat. Bei dem ‚Feuerwasser‘,
das bei der Eroberung des nordamerikanischen Kontinents zu trauriger Berühmtheit
gelangt ist, war wohl eher das Brennen in der Kehle für die Namensgebung
ausschlaggebend. Wegen der ausschließlich medizinischen Verwendung
war die Bezeichnung aqua vitae (Wasser des Lebens) häufig und hat
sich als eau de vie (französisch) unf aquavit (dänisch) erhalten.
Auch das gälische (keltische) uzisghe beata hatte diese Bedeutung
(Lebenswasser). Die Deformation dieser Bezeichnung durch englische Soldaten
zu Wisky ist eher bekannt. Sehr nüchtern klingt dagegen Wodka (polnisch
und russisch, Wässerchen), dessen Alkohol meist aus der Vergärung
von verzuckerter Kartoffelstärke stammt, und das Aussehen des Destillats
widerspiegelt.
Im 17.Jh. führte der
übermäßige Genuss des Destillats aus vergorener Zuckerrohrmelasse
auf der englischen Antilleninsel Barbados zu Tumulten, die mundartlich
rumbullion genannt wurden. In der Kurzform Rum ist dieses Getränk
bekannt.
Ab dem 14.Jh. wurde ausgehend
von dem für die Destillation erforderlichem Feuer (brennen), der Begriff
Weinbrand (engl. Brandy) geläufig.
Das Ausgangsmaterial ist
teilweise in den Namen der alkoholischen Getränke erkennbar, wie z.
B. Tester (Rückstand von der Kelterung der Weintrauben) (franz. marc,
ital. Grappa) oder Kirschwasser. Kornbranntwein ist heute verkürzt
zu Korn und wird aus Getreidekörnern hergestellt (Gerste, Roggen,
Weizen). Auch Whisky ist ein „Korn“; der schottische Whisky wird aus Gerste
hergestellt, der kanadische Whiskey aus Mais. Die geographische Herkunft
ist wie im Falle Cognac (Stadt in der Charente, nördlich der Mündung
der Garonne) zum Synonym für Weinbrand geworden. Calvados (Region
in Nordfrankreich) ist destillierter Apfelwein.
Wasserlöslicher Zucker,
der in der Pflanze als Assimilationsprodukt zirkuliert, wird als unlösliche
Stärke gespeichert. Bei der Keimung wird durch das Enzym Diastase
die Stärke in Zucker zurückverwandelt, und ist so für die
Pflanze verfügbar gemacht, aber auch für die alkoholische Gärung.
Gekeimte Gerste bezeichnet man als Malz, einem Ausgangsmaterial für
die Bierbereitung. Mit Malz wird auch Kartoffelstärke für die
alkoholische Gärung aufgeschlossen.
Destillation
Beim Erhitzen einer alkoholischen
Lösung (z. B. Wein) erhält man bei der Kondensation der entweichenden
Dämpfe den Rohbrand, der etwa 80% Alkohol enthält. Bei erneuter
Destillation, die man Rektifikation (lat. regere, gerade richten), trennt
man zunächst den Vorlauf, der die niedriger siedenden Kompoinenten
enthält, hauptsächlich Acetaldehyd (Sdp. 21°C) (Zwischenprodukt
der alkoholischen Gärung) und Methanol (Sdp. 65°C) (enzymatische
Bildung aus Pektin).Im Haupt- oder Mittellauf geht bei 78,15°C ein
azeotropes (griech. zein, und tropos, wenden) Gemisch aus 95,57% Alkohol
und 4,43% Wasser über. Diese auch Primasprit genannte Fraktion, ist
für Trinkzwecke geeignet. 100%iger Alkohol siedet bei 78,4° C,
Wasser bei 100°C. Bei höherer Temperatur folgt der Nachlauf mit
dem Fuselöl, das auf dem Wasser schwimmt. Fuselöl ist hauptsächlich
Amylalkohol. Den Namen Amylalkohol prägte C.
W. Scheele 1785, der Kartoffelstärke vergoren hatte und annnahm,
dass der Ursprung des Fuselöls in der Stärke( lt. amylum) liege.
Der Gärungsamylalkohol (Abb.4)
Abb.4
besteht zu aus 85%
3-Methyl-1-butanol und zu 15% aus 2-Methyl-1-butanol. Diese beiden Amylalkohole
entstehen aus den Aminosäuren Leucin und Isoleucin. Mit dem pflanzlichen
Ausgangsmaterial kommen auch Eiweise, also Aminosäuren, in die zu
vergärenden Lösungen.
Umgangssprachlich bezeichnet
Fusel ein alkoholisches Getränk schlechter Qualität. Vielleicht
ist der Grund eine wenig sorgfältige Rektifikation, d. h. zur Erhöhung
der Ausbeute wurde ein Teil des Nachlaufs dem Hauptlauf zugeschlagen. Die
Herkunft des Wortes Fusel ist nicht offensichtlich; lat. fusilis, geschmolzen,
flüssig scheint keinen Hinweis zu geben. Fusel soll aus dem Rotwelschen
stammen, einer Geheimsprache, die mit deutsch und jiddisch verwandt ist.
Da auch die Alchemie als Geheimwissenschaft gilt, scheint die Verbindung
in den Bereich der Chemie gegeben. Im Rotwelschen deuten die Kombinationen
mit –as, -os und –us auf Wasser hin: Wir kennen z. B.: nass, Flosse und
Fluss. Demnach könnte es sich um die zusammengegossenen Reste der
Brantweinherstellung handeln. Als Chemikalie ist der Gärungsamylalkohol
als gesundheitsschädlich zu bezeichnen. Für den Alkohol zu Trinkzwecken
ist keine entsprechende Kennzeichnung vorgeschrieben. Methylalkohol dagegen
ist toxisch. Spuren der Amylalkohole tragen mit Essifsäureethylester
(auch in Spuren) zum typischen Aroma alkoholischer Getränke bei.
Ob die Babylonier und die
Ägypter die Destillation kannten, und von ihnen das Wissen zu den
alexandrinischen Alchemisten und später über die arabischen und
persischen Naturforscher und Ärzte zur Alchemie in Europa kam,ist
strittig. Sicher ist, dass beide Völker Bier und Wein kannten.
Nomenklatur
Für den aus der Gärung
zuckerhaltiger Lösungen hervorgegangen Alkohol gab es im Laufe der
Zeit verschiedene Namen, der von Paracelsus (s.o.) hat sich durchgesetzt,
wenn auch seine Vorstellung, die ihn zu dieser Benennung geführt hat,
heute nur schwer nachvollzogen werden kann. Um 1850 ist Alkohol zur Gruppenbezeichnung
geworden.
Das griechische hyle bedeutet
„ Stoff, aus dem ein Ding gemacht ist“. Der Zusammenhang von Äther
und Alkohol führte zu Äthylalkohol, und damit zu Äthyl für
die -C2H5
– Gruppe. Die Änderung der Rechtschreibung zu Ether und Ethyl in der
deutschen Nomenklatur ist 1975 empfohlen worden zur Vereinheitlichung mit
der englischen und französischen Schreibweise.
Met und Amethyst
Aus heutiger Sicht würde
man zuerst nach der Namensbildung von Methanol als erstem Glied der homologen
Reihe fragen. Von 1611 (Boyle) bis 1920 wurde Methylalkohol fast aus schließlich
durch trockene Destillation von Holz unter Ausschluß von Luftsauerstoff
hergestellt. Das Destillat enthielt 1 – 3% Methylalkohol, etwa 10% Essigsäure
und 3 – 5% Aceton. Daher findet man in älteren Büchern die Bezeichnung
Holzgeist. Da der toxische Methylalkohol besonders stark zu Trunkenheit
führt, ist die Verbindung zu griech methys, trunken naheliegend.
Das indogermanische Wort
Met bezeichnet bei den Germanen eine vergorene Honiglösung. Bei den
Griechen ist daraus methy, Wein und methys, trunken geworden. Der Präfix
a- bezeichnet die Verneinung. Der Halbedelstein Amethyst,, Quarz (SiO2)
von hellvioletter Farbe (durch Fe4+),
soll vor Trunkenheit schützen. Mit Wasser verdünnter Rotwein
hat etwa die Farbe des Amethysts und macht nicht mehr trunken. Wahrscheinlich
ist dies der Grund für den Aberglauben, dass Amethyst eine Schutzfunktion
gegen Trunkensein ausübt.