Hauptmenü öffnen

(Mono-)Ethylenglycol (MEG, Trivialname Glycol) ist der einfachste zweiwertige Alkohol mit der chemischen Bezeichnung Ethan-1,2-diol. Es ist das einfachste vicinale Diol. Der Trivialname leitet sich von süß-schmeckend (griechisch glykys ‚süß‘) ab.

Strukturformel
Strukturformel von Ethylenglycol
Allgemeines
Name Ethylenglycol
Andere Namen
  • Ethylenglykol (EG)
  • Äthylenglycol/-glykol
  • Monoethylenglycol/-glykol
  • Ethandiol
  • 1,2-Dihydroxyethan
  • 1,2-Ethandiol
  • Ethan-1,2-diol
  • Ethylenalkohol
  • Ethylenoxidhydrat
  • Glycol/Glykol
  • Genantin
  • Glysantin
Summenformel C2H6O2
Kurzbeschreibung

farblose, viskose Flüssigkeit mit süßlichem Geschmack[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 107-21-1
EG-Nummer 203-473-3
ECHA-InfoCard 100.003.159
PubChem 174
Wikidata Q194207
Eigenschaften
Molare Masse 62,07 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,11 g·cm−3 (20 °C)[2]

Schmelzpunkt

−16 °C[2]

Siedepunkt

197 °C[2]

Dampfdruck

5,3 Pa (20 °C)[2]

pKs-Wert

15,1 (25 °C)[3]

Löslichkeit

mischbar mit Wasser,[2] Ethanol und Aceton[1]

Brechungsindex

1,4318 (20 °C)[4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[5] ggf. erweitert[2]
07 – Achtung 08 – Gesundheitsgefährdend

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​373
P: 301+312+330 [2]
MAK

DFG/Schweiz: 10 ml·m−3 bzw. 26 mg·m−3[2][6]

Toxikologische Daten
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−460,0 kJ/mol (l) −392,2 kJ/mol (g)[7]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Die Bezeichnung Glycole wird darüber hinaus für zwei Klassen von Diolen, die sich vom Ethylenglycol ableiten, verwendet. Das sind zum einen 1,2-Diole wie 1,2-Propandiol und zum anderen α,ω-Diole, die durch Kondensation von Ethylenglycol entstehen: Polyethylenglycole. Beispiele sind Diethylenglycol (DEG), Triethylenglycol (TEG).

Inhaltsverzeichnis

Gewinnung und DarstellungBearbeiten

Großtechnisch hergestellt wird Ethylenglycol durch Addition von Wasser an Ethylenoxid bei Temperaturen um 200 °C.[8]

Die Ausbeute an Ethylenglycol beträgt bei diesem Verfahren ca. 90 %. Als Nebenprodukte entstehen geringe Mengen an Oligoethylenglycole, die destillativ abgetrennt werden müssen.[8]

OMEGA-Prozess der Royal Dutch ShellBearbeiten

Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens ist der OMEGA-Prozess der Royal Dutch Shell. Hierbei wird das Ethylenoxid zunächst mit Kohlenstoffdioxid in Wasser zum Ethylencarbonat umgesetzt. Dieses hydrolysiert dann mit Wasserdampf zum 2-Hydroxyethylhydrogencarbonat, welches anschließend durch Decarboxylierung in Wasser zu Ethylenglycol und Kohlenstoffdioxid zerfällt. Letzteres wird nach Aufbereitung wieder zur ersten Reaktionsstufe zurückgeführt.[8]

Die Ausbeute an Ethylenglycol beträgt in diesem Prozess ca. 99 %. Als Katalysatoren dienen hierbei Gemische von Kaliumiodid (KI) und Kaliummolybdat (K2MoO4).[8]

Im Jahr 2010 betrug der weltweite Bedarf 21 Millionen Tonnen Ethylenglycol. Der Bedarf steigt jährlich um 3-4 Mio jato. Saudi Basic Industries Corporation (SABIC) war 2009 zweitgrößter Produzent der Welt.[9]

EigenschaftenBearbeiten

Ethylenglycol ist bei Raumtemperatur eine farblose, viskose Flüssigkeit. Der Schmelzpunkt liegt bei −16 °C. Unter Normaldruck siedet die Verbindung bei 197 °C. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in Torr, T in °C) mit A = 9,6, B = 3225 und C = 283 im Temperaturbereich von 53 °C bis 198 °C.[10]

Ethylenglycol besitzt bei 20 °C eine Viskosität von 20,81 mPas. Bei 30 °C sinkt die Viskosität auf 13,87 mPas.[11]

Ethylenglycol bildet oberhalb des Flammpunktes 111 °C entzündliche Dampf-Luft-Gemische.[12] Die Zündtemperatur beträgt 410 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2.[10]

Ethylenglycol zersetzt sich bei Luftzutritt am Siedepunkt und setzt dabei unter anderem Glycolaldehyd, Glyoxal, Acetaldehyd, Methan, Formaldehyd, Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff frei.[2] Es bildet, abweichend von anderen Glycolethern, mit Wasser kein Azeotrop.

Bei Verwendung als Kühlflüssigkeit schwankt die Wärmekapazität je nach Wasserzusatz von 2,4 bis 4,2 kJ/(kg·K) für reines Wasser. Ein 50/50-Gemisch friert bei −40 °C, siedet bei 108 °C und erreicht eine Wärmekapazität von 3,5 kJ/(kg·K).[13][14]

Ethylenglycol wirkt schwach korrosiv auf Eisenrohre.[15]

VerwendungBearbeiten

Es wurde 1928 von der I.G. Farben in Ludwigshafen als frostsichere Kühlflüssigkeit für Verbrennungsmotoren entwickelt und unter dem Markennamen Glysantin vertrieben.[16]

(Mono)Ethylenglycol dient heute hauptsächlich zur Herstellung von Polyesterfasern und Polyethylenterephthalat, einem Polyester aus stöchiometrischen Mengen Terephthalsäure und Ethylenglycol mit 100 % Veresterungsgrad.[17] 45 % der weltweit produzierten Menge wird in China verarbeitet.

Wegen seiner hydrophilen Eigenschaften findet es als Absorptionsmittel für die Entfernung von Wasserdampf aus Erd- und Raffineriegas oder Kreislaufgasen der Hydroraffination Anwendung. Auf allen Verkehrsflughäfen werden Glycol/Wasser-Gemische als Enteisungsmittel für Flugzeuge und Verkehrsflächen genutzt.

In der Forschung wird Ethylenglycol als Lösungsmittel und Reduktionsmittel für die Flüssigphasensynthese von eindimensionalen Metallnanostrukturen verwendet.

SicherheitshinweiseBearbeiten

  • Die Hautdurchgängigkeit von Ethylenglycol ähnelt der von Ethanol und Glycerin. Ethylenglycol wird sehr schwer durch die intakte Haut aufgenommen. Rötung oder Entzündung kann auftreten, bei Kontakt von Augen oder Schleimhäuten können Reizeffekte empfunden werden.[18]
  • Wegen des geringen Dampfdrucks kann es praktisch nur als Aerosol oder Dampf von heißen ethylenglycolhaltigen Produkten eingeatmet werden.[18]
  • Bei oraler Aufnahme von 30 ml oder mehr handelt es sich um eine schwere, bei mehr als 100 ml um eine lebensbedrohliche Intoxikation.[19] Das BfR gibt für Menschen eine toxische Dosis von 0,1 ml/kg Körpergewicht an.[20]

Orale ToxizitätBearbeiten

Die Symptome ähneln der einer Methanolvergiftung ("gepanschter Alkohol"). Die Abbauprodukte sind jedoch vollkommen unterschiedlich. Wegen des süßen Geschmacks von wasserverdünnten Frostschutzmitteln sind Vergiftungen durch Ethylenglycol nicht ungewöhnlich.[21] Für Erwachsene wird als Antidot die sofortige Aufnahme von Trinkethanol empfohlen (150 ml Whisky oder Weinbrand), klinisch wird 4-Methylpyrazol (Fomepizol) oder Ethanol i.v. gegeben.[18]

 

Zelltoxisch wirkt nicht das Ethylenglycol selbst, sondern dessen Metaboliten mit Aldehydfunktionen, Glycolaldehyd, Glyoxal und Glyoxylsäure. Diese reagieren mit allen Thiol- und Aminofunktionen von Enzymen und Proteinen.[22] Das Enzym Alkoholdehydrogenase (ADH) katalysiert diese Oxidationsschritte (Alkohol → Aldehyd). Die empfohlenen Antidote wirken als kompetitive Hemmer der Alkoholdehydrogenase. Das Enzym Aldehydoxidase (AO) steuert den langsamen Oxidationsschritt (Aldehyd → Carbonsäure).

Unbehandelt verläuft die Vergiftung in drei Stadien über erste Symptome (Schwindel, Trunkenheit, Bewusstseinsstörungen), Schäden an Herz und Leber (nach 12–24 Stunden) bis zum urämischen Koma mit akutem Nierenversagen. Typische Abbau- und Folgeprodukte wie Glycolsäure, Hippursäure und Oxalsäure werden nachgewiesen.

Siehe auchBearbeiten

WeblinksBearbeiten

  Commons: Ethylenglycol – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  Wiktionary: Ethylenglykol – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b Eintrag zu Ethylenglycol. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 10. November 2014.
  2. a b c d e f g h i j k Eintrag zu CAS-Nr. 107-21-1 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 19. März 2017 (JavaScript erforderlich).
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Dissociation Constants of Organic Acids and Bases, S. 8-42.
  4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-232.
  5. Eintrag zu Ethane-1,2-diol im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  6. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
  7. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89. Auflage. (Internet-Version: 2009), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-22.
  8. a b c d Eintrag zu Ethylenglycol. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 17. Februar 2019.
  9. MENA-Region: Arabische Welt im Wandel 2013
  10. a b E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  11. Nikos G. Tsierkezos, Ioanna E. Molinou: Thermodynamic Properties of Water + Ethylene Glycol at 283.15, 293.15, 303.15, and 313.15 K. In: Journal of Chemical & Engineering Data. Band 43, Nr. 6, 1. November 1998, S. 989–993, doi:10.1021/je9800914.
  12. Der Explosionsbereich liegt zwischen 3,2 Vol.-% (80 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 43 Vol.-% (1090 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG).
  13. schmidtler.de: Frostschutzmittel
  14. Datenblatt Glycosol N (PDF; 689 kB) bei glykolundsole.de
  15. Wolfgang Stichel: Einsatz von Frostschutzmitteln in Heizanlagen: Alterung von Glykol-/Wassergemischen. Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, 125 Jahre IKZ-Haustechnik, Ausgabe 21/1997, S. 32ff.
  16. BASF-History 1924–1944 (Memento des Originals vom 28. Februar 2017 im Internet Archive)   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.basf.com
  17. Bericht zur Weltmarktlage von PTA und MEG, 2007 (Memento vom 31. August 2011 im Internet Archive)
  18. a b c BASF Medizinische Leitlinien bei akuten Einwirkungen von Ethylenglykol, Informationen und Empfehlungen für Rettungsassistenten/Notärzte/Ärzte vor Ort. (Stand: 2012; PDF; 36 kB)
  19. Als minimale letale Dosis für den Menschen werden etwa 100 ml (GESTIS) und 1,4 g/kg Körpergewicht (Agency for Toxic Substances and Disease Registry: Toxicological Profile for Ethylene Glycol, S. 50) angegeben. In Einzelfällen und mit optimaler medizinischer Therapie wurde auch die Aufnahme von zirka 1000 ml (GESTIS) Ethylenglycol überlebt.
  20. BfR – Ärztliche Mitteilungen bei Vergiftungen, S. 41 (2005)
  21. Merck Veterinary Manual – Overview of Ethylene Glycol Toxicity (rev. May 2013).
  22. G. Eisenbrand, M. Metzler: Toxikologie für Chemiker, Georg Thieme Verlag Stuttgart ISBN 3-13-127001-2, S. 207.