Спирт — одно из самых интересных веществ, активно задействованных человеком в самых разных областях жизни. Простая формула, С2H5OH, а такая популярность — чем же она вызвана, разбирался MedAboutMe.
Что такое спирт?
Вообще спиртами называются органические вещества, имеющие в своем составе гидроксильные группы (-ОН), которые напрямую связаны с атомом углерода. Химики даже рассматривают спирты как производные воды — чтобы получить формулу спирта, надо взять молекулу H2О и вместо одного атома водорода подставить какую-нибудь органическую группу. Спиртами являются, например, витамины А и D, некоторые гормоны (кортизол и эстрадиол), даже глицерин, из которого получаются жиры — и тот представляет собой трехатомный спирт.
Но человечество в большинстве своем, говоря о спирте, подразумевает этанол (СH3-CH2-OH), или этиловый (винный) спирт, который относится к группе низших спиртов. Кроме него, обывателям, как показывает печальная статистика, важно знать также о существовании и некоторых других спиртов, близких к нему по строению, в частности, метанола, формула CH3OH. И если этиловый спирт мы даже умеем вырабатывать самостоятельно (эндогенный этанол), а также обладаем ферментами для переработки спирта, поступившего извне, и дальнейшего использования продуктов его распада, то метанол для человека — чистый яд, его продукты метаболизма вызывают тяжелые органические поражения, вплоть до смерти.
Какой бывает спирт?
Этанол этанолу рознь. Этиловый спирт в живой природе получается в ходе спиртового брожения — это процесс переработки углеводов при помощи ферментов, которые вырабатываются некоторыми бактериями и дрожжами. Жидкость, которая при этом образуется, содержит всего 15% этанола, поэтому ее надо дистиллировать, то есть концентрировать. Таким образом получают 88%-ный спирт-сырец (практически самогон), содержащий множество примесей (сивушные масла, кетоны, тот же метанол и др.). Все они делают спирт неприятным и ядовитым для человека. Соответственно, на следующем этапе он подвергается ректификации — очистке от примесей.
В Россию этиловый спирт, точнее, крепкий напиток, полученный из винограда, завезли генуэзские купцы в конце XIV века и представили его под названием «живая вода» (aqua vitae). Сначала русские князья жидкость не оценили. Но когда в 1429 году зарубежный алкоголь был снова презентован правителям Руси как «средство от всех болезней», он вызвал живой интерес. Необходимость его разведения, по слухам, и стала толчком к производству русской водки. В начале XVI века Россия уже начала экспортировать свой национальный алкогольный продукт.
В качестве сырья для получения пищевого спирта обычно используются продукты с высоким содержанием крахмала — зерно (пшеница, рожь), яблоки, картофель, кукуруза, патока и т. п. В зависимости от того, какое было использовано сырье и какова итоговая степень очистки, выделяют разные сорта этилового ректификованного 96-96,5%-ного спирта: Альфа, Люкс, Экстра, Базис, спирт высшей очистки и спирт первого сорта (последний не используют в пищевой промышленности).
Разбавлением ректификованного спирта получают питьевой крепостью от 95 до 95,2%. Питьевым спирт назван не потому, что он предназначен для питья, а лишь по той причине, что именно его в дальнейшем используют для производства медицинских препаратов и пищевых продуктов, включая алкогольные напитки. Добавим, что все многообразие спиртосодержащих напитков — от пива до многозвездочного коньяка — представляет собой по сути смесь этанола и различных ароматических добавок и красителей.
Если же спирт получают не из пищевых продуктов, то его называют техническим:
- Гидролизный этанол.
Результат переработки опилок и иных отходов деревообрабатывающего производства. Целлюлоза, из которой состоит дерево, предварительно гидролизуется до сахароподобных веществ, которые далее сбраживаются обычным путем. Смолы, которые содержатся в опилках, делают гидролизный спирт ядовитым.
- Синтетический этанол.
Результат чистой химии, то есть смешивания газа этана с водой под давлением с получением сначала этилена, а потом этилового спирта. Побочные продукты реакции также делают синтетический этанол опасным для человека.
Чем особенно опасны такие спирты? Тем, что в них можно обнаружить, например, метанол. Его температура кипения (64,7°С) близка к температуре кипения этанола (78,37°С), поэтому их трудно разделить без специальных процедур. Так как такие технические спирты могут быть токсичны, существуют способы пометить их как непригодные для употребления внутрь. Для этого используют специальные денатурирующие добавки, меняющие вкус, цвет и запах жидкости.
Этанол изнутри
В организме человека тоже производится этанол. Говорят о двух разновидностях эндогенного этанола:
- Истинный, то есть этиловый спирт, который образуется в клетках человеческого организма вне зависимости от внешних воздействий. Чаще всего этанол можно найти там же, где есть фермент, способный его переработать (алкогольдегидрогеназа), например, в печени.
- Условный, то есть этиловый спирт, который тоже вырабатывается самим организмом, но в результате переваривания некоторых видов пищи или как побочный эффект некоторых болезней. Например, процессы переработки углеводов при помощи ферментов происходят и в нашем желудочно-кишечном тракте.
Эндогенный этанол является необходимым компонентом многих биохимических реакций, проистекающих в нашем организме. Он задействован в процессах адаптации, в реакции человека на стрессовые ситуации, физические нагрузки и изменения температуры окружающей среды. Уровень эндогенного этилового спирта повышается при некоторых заболеваниях, например, при определенных патологиях нервной и дыхательной систем, при сахарном диабете и болезнях почек и печени, а также на фоне гипоксии (дефицита кислорода).
В норме уровень эндогенного этанола в крови составляет примерно 0,18 промилле. Диапазон измерения современных алкотестеров начинается обычно от 0,3-0,5 промилле. То есть, не стоит бояться, что организм сам по себе насинтезирует критическое количество алкоголя, которое будет определяться сотрудниками ГИБДД.
Кстати, дети, рожденные от матерей, страдавших алкоголизмом, нередко сталкиваются с дефицитом эндогенного алкоголя. Это может проявиться в нарушениях умственного и физического развития.
Спирт в медицине
Спирт и вода
Спирт обладает дегидратирующими свойствами, то есть забирает воду отовсюду, докуда дотянется. Причем при разбавлении спирта водой наблюдается две удивительных реакции — и чем более концентрированный начальный раствор, тем более они выражены.
- Нагревание полученного раствора.
Это происходит из-за того, что диполи воды окружают молекулы спирта — происходит реакция сольватации, и при этом выделяется лишняя энергия.
- Уменьшение его объёма.
А этот процесс наблюдается из-за разной структуры спирта и воды. Молекулы воды располагаются между молекул спирта словно песок, который насыпали в банку с булыжниками — в результате итоговый объём раствора, в зависимости от концентрации спирта, будет на 2-5% меньше, чем сумма исходных объёмов воды и спирта.
Кстати, при разбавлении спирта водой на начальном этапе раствор мутнеет, а потом снова становится прозрачным. Но это только в том случае, если спирт и вода были чистые, без примесей. Если же муть не уходит, скорее всего, в исходных жидкостях были какие-то примеси, возможно, опасные для здоровья.
Спирт и лечение отеков
Дегидратирующие свойства спирта объясняют его эффективность при борьбе с отеками — этанол оттягивает лишнюю воду из отечных тканей. Концентрированные растворы этанола можно применять при отеке легких. Если при этом дыхательные пути заполняют пенящейся слизью, то кислород или воздух, которым должен дышать пациент, предварительно пропускают через спиртовой раствор или ингалируют пациента 33%-ным раствором этанола. В данном случае спирт выполняет роль пеногасителя.
Противоотеченые свойства спирта используются также при различного рода воспалениях: ушей, десен и др. Для лечения отеков накладываются спиртовые компрессы или тампоны, смоченные в спирте, концентрация которого не должна быть выше 40%, иначе возможны спиртовые ожоги. Добавим, что применение спиртовых компрессов при заболеваниях ушей должно обсуждаться с врачом, так как при некоторых разновидностях отитов такой метод лечения категорически противопоказан и может ухудшить состояние человека.
Спирт как растворитель
Спирт — это отличный растворитель для многих органических веществ, которые не способны растворяться в воде. В их число входят различные эфирные масла, гликозиды, алкалоиды и смолы. Именно благодаря своим свойствам растворителя этанол используется в парфюмерии для производства духов, одеколонов и различного рода аэрозолей.
Растворяющие способности этилового спирта зависят от его концентрации. Но этанол, как говорят фармацевты, «не индифферентен фармакологически». Как было сказано выше, он обладает дегидратирующими, а также окисляющими свойствами, то есть меняет характеристики тех лекарственных веществ, которые в нем растворяются — и, соответственно, их лечебные свойства. Поэтому при производстве лекарств его используют далеко не всегда.
Спирт применяется также для быстрого удаления с поверхности кожи красок, токсичных и едких веществ.
Кстати, спиртосодержащая косметика может быть опасна для кожи, особенно у людей, страдающих от акне. Спирт растворяет гидролипидную защитную пленку, что повышает риск проникновения инфекций в клетки кожи и развития воспаления. В попытках восстановить нарушенную защиту, клетки начинают с удвоенной энергией производить кожное сало. Кроме того, дубящие свойства спирта приводят к активизации разрастания клеток эпителия, что дополнительно ухудшает состояние кожи.
Значит ли это, что надо полностью отказаться от средств ухода за кожей, содержащих этанол? Нет, в небольших концентрациях (спиртосодержащие салфетки, некоторые лосьоны и гели с содержанием спирта в концентрации 7-8%) этанол позволяет очистить кожу и нанести на нее действующее вещество максимально эффективным способом.
Спирт как экстрагент
В данном случае суть экстракции заключается в том, чтобы «вытянуть» из тканей определенные органические вещества, хорошо растворяющиеся в спирте, которые могли бы быть интересны человеку. Собственно, настойки (вытяжки из лекарственных растений) и наливки (вытяжки из ягод и фруктов) получаются именно благодаря экстрагирующим свойствам этанола.
Настойки не пьют, как обычные алкогольные напитки. Следует понимать, что они содержат целый комплекс веществ, которые могут действовать на нервную и сердечно-сосудистую системы, желудочно-кишечный тракт и др. В список таких веществ, которые с помощью этанола удается «вытянуть» из растений, входят витамины, аминокислоты, гликозиды, сапонины, алкалоиды. Поэтому перед употреблением настоек лучше уточнить возможность их применения и дозировку у врача — такие напитки употребляются не поллитрами, а только лечебными дозами и обычно перед едой. Разновидностью настоек являются бальзамы.
Спирт как антисептик
Начиная с 15-20%-ной концентрации, спирт эффективен при очистке поверхностей от различных бактерий и вирусов. Считается, что максимального антисептического эффекта удается добиться при использовании 70%-ного этанола. Именно поэтому спирт в данной концентрации используют для обработки рук хирургов, хирургических инструментов и поверхностей в медицине. Даже перед тем, как брать кровь, кожу протирают ваткой, смоченной спиртом.
Благодаря своим бактерицидным свойствам, спирт также используется как консервант, предохраняя вещество, смешанное с ним от размножения микроорганизмов. Именно поэтому так долго хранятся настойки, бальзамы и прочие жидкости, содержащие не менее 18% этанола.
Спирт приводит к коагуляции («свертыванию») белков. Это придает ему дубящие свойства. А способность к дегидратации объясняет его подсушивающий эффект, что также важно при применении спирта в медицине.
Спирт, химический ожог и охлаждение
Этиловый спирт — очень парадоксальное вещество. За счет высокой степени испаряемости он обладает мощным охлаждающим эффектом. Отсюда идея бороться с высокой температурой путем обтирания больного водкой. Главное, при этом не использовать данный метод для детей, потому что определенная доля спирта всасывается через нежную кожу и попадает в организм через дыхательные пути. Для ребёнка концентрация этанола может оказаться высокотоксичной и опасной для его центральной нервной системы.
Но при использовании растворов этилового спирта высокой концентрации можно также получить серьезный химический ожог. Характерные примеры: попытки прижечь выдавленный прыщ на лице, употребление неразбавленного спирта внутрь, а также народный метод дезинфекции слизистых оболочек половых органов после полового акта для защиты от инфекций. В первом случае развивается ожог кожи, во втором — ожог слизистой пищевода, в третьем — сильные ожоги соответствующих органов с дальнейшим развитием гнойного воспаления.
И, конечно, ни в коем случае нельзя поливать спиртом свежие ожоги.
Спирт как антидот
Этиловый спирт является эффективным средством первой помощи при отравлении человека его токсичным сородичем — метанолом, а также этиленгликолем. Фермент алькогольдегидрогеназа предпочитает перерабатывать этанол, поэтому при наличии выбора она быстро переключается на этиловый спирт, продукты распада которого не столь опасны для человека, как продукты разложения метанола и этиленгликоля.
Конечно, лучше вообще не пить жидкости, «не предназначенные для употребления внутрь». Но уж если не повезло столкнуться с подделкой, то в качестве экстренной помощи метанол следует запивать водкой.
Этиловый спирт — одно из самых популярных веществ в медицине. Несмотря на простоту строения, этанол обладает таким широким спектром ценнейших для человечества качеств, что нам сложно сегодня представить свою жизнь без этого вещества. Мы пьем его, едим, вдыхаем, втираем, лечимся и совершаем еще множество процессов с его участием. Но надо помнить, что этиловый спирт может как спасать жизни, так и отнимать их — медленно или быстро. И результат его применения зависит только от человека.
