Aceton

Strukturformel von Aceton

Synonyme: Propan-2-on, Dimethylketon, Acetonum, Spiritus pyroaceticus
CAS-Nummer: 67-64-1
Chemische Formel: C3H6O
Molare Masse: 58,08 g/mol
Aussehen: farblose Flüssigkeit mit süßlichem Geruch
Aggregatzustand: flüssig
Dichte: 0,79 g/cm3
Schmelzpunkt: −95 °C
Siedepunkt: 56 °C
Löslichkeit in Wasser: vollständig mischbar
Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln: mischbar mit Alkoholen, Ethern, Ketonen und anderen polaren Lösungsmitteln; wenig löslich in Aliphaten und Aromaten
Säure (pKa): 19,16 (in Wasser)
Brechungsindex (nD): 1,3588 (bei 20 °C)
Dipolmoment: 2,88 D
H- und P-Sätze: H226, H319, H336; P210, P233, P240, P241, P242, P243, P261, P264, P270, P271, P280, P305+P351+P338
Toxikologische Daten: LD50 (oral, Ratte) = 5800 mg/kg

Inhalt

Aceton, ein Lösungsmittel, das in zahlreichen Produkten – von Nagellackentfernern bis hin zu Arzneimitteln – zu finden ist, hat Anwendungen, die unser tägliches Leben beeinflussen. Obwohl es weit verbreitet ist, müssen seine Sicherheit und seine Auswirkungen auf die Umwelt sorgfältig bedacht werden. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Aceton verwendet wird, welche chemischen Eigenschaften es hat und wie Sie es richtig handhaben, damit Sie fundierte Entscheidungen über seine Verwendung treffen können. Es ist besonders wichtig, Aceton von heißen Oberflächen fernzuhalten, um Unfälle zu vermeiden.

Das Wichtigste in Kürze

  • Aceton ist ein vielseitiges Lösungsmittel, das in vielen Industriezweigen verwendet wird. Es kann Stoffe wie Fette, Öle, Harze und Kunststoffe auflösen und ist als sicher (GRAS) anerkannt, wenn es in regulierten Konzentrationen verwendet wird.

  • Obwohl Aceton im Allgemeinen sicher ist und ein geringes Toxizitätsprofil aufweist, kann es zu Haut- und Augenreizungen führen. Es ist sehr flüchtig und entflammbar und erfordert eine sorgfältige Handhabung und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen.

  • Aceton wird auf natürliche Weise vom menschlichen Körper produziert und spielt eine Rolle im Stoffwechsel während Zuständen wie der Ketose, sollte aber in industriellen Zusammenhängen gehandhabt und überwacht werden, um Umweltschäden zu vermeiden.

Die Welt der Chemie ist voll von faszinierenden Substanzen, und Aceton ist zweifellos eine davon. Als Mitglied der Ketonfamilie zeichnet sich Aceton durch eine Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung in seiner Molekularstruktur aus. Dies mag wie ein kleines Detail erscheinen, aber genau diese Struktur verleiht Aceton seine beeindruckende Lösekraft. Es dient als Lösungsmittel für eine Vielzahl von Stoffen, darunter:

  • Fette

  • Öle

  • Wachse

  • Harze

  • Gummi

  • Kunststoffe

Die Effektivität von Aceton beim Auflösen dieser Substanzen kann in ‚mol‘ quantifiziert werden, was seine chemischen Wechselwirkungen hervorhebt.

Aufgrund dieser Vielseitigkeit ist Aceton ein wichtiger Bestandteil zahlreicher Verbraucherprodukte. Vielleicht haben Sie es schon als Bestandteil Ihres Nagellackentferners oder eines Auto- oder Möbellacks bemerkt. Auch bei der Herstellung von Kunststoffen ist Aceton unentbehrlich, was es zu einem wichtigen Bestandteil von Industrieprozessen macht. Aber ist seine Verwendung sicher? Die Antwort lautet: Ja, in regulierten Konzentrationen. Aceton gilt als allgemein als sicher anerkannt (GRAS) und ist für die Verwendung in verschiedenen Verbraucherprodukten zugelassen.

Wie jede Chemikalie sollte Aceton jedoch verantwortungsbewusst verwendet werden. Detaillierte Informationen zur Verwendung und zur Exposition von Aceton sind in der Chemikalien- und Produktdatenbank zu finden. Diese Ressource bietet wertvolle Einblicke in die sichere Handhabung und Verwendung von Aceton und unterstreicht, wie wichtig es ist, dieses gängige Lösungsmittel zu verstehen.

Die Chemie von Aceton

Beginnen wir mit den Grundlagen. Aceton ist eine farblose, flüchtige Flüssigkeit, die durch die chemische Formel (CH3)2CO dargestellt wird. Diese Formel besagt, dass Aceton aus drei Kohlenstoffatomen, sechs Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht. Da es das kleinste Keton in der Klasse der organischen Verbindungen ist, ist es auch unter verschiedenen anderen Namen bekannt. Sie haben es vielleicht schon als Dimethylketon, 2-Propanon oder Beta-Ketopropan gehört.

Im großen Rahmen der organischen Verbindungen hat Aceton trotz seiner geringen Größe eine große Wirkung. Seine Fähigkeit, eine Vielzahl von Substanzen aufzulösen, unterscheidet es von anderen Lösungsmitteln. Deshalb ist es ein häufiger Bestandteil von Nagellackentfernern, da es die Lackschichten auf den Nägeln wirksam auflösen kann. Es ist jedoch nicht nur auf Kosmetika beschränkt. Aceton wird auch in einer Reihe von industriellen chemischen Prozessen verwendet, was zu seinem Ruf als vielseitiges Lösungsmittel beiträgt.

Doch was passiert, wenn Aceton in die Umwelt gelangt? Da Aceton sehr flüchtig ist, verdunstet es schnell. Das bedeutet, dass es nicht lange in der Umwelt verbleibt, was sein Potenzial für langfristige Schäden verringert. Allerdings ist es nicht völlig ungefährlich. In großen Mengen kann Aceton zur Bildung von bodennahem Ozon beitragen, einem Hauptbestandteil von Smog.

Trotz dieser Umweltaspekte bleibt Aceton ein wertvolles Werkzeug im Bereich der Chemie. Seine einzigartigen Eigenschaften und seine Vielseitigkeit machen es zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel in vielen Prozessen, z. B:

  • Entfernung von Nagellack

  • Herstellung von Kunststoffen

  • Auflösen und Reinigen bestimmter Materialien

  • Extrahieren ätherischer Öle

  • Entfernen von Klebstoffen und klebrigen Rückständen

  • Entfettung von Metalloberflächen

Mit der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technik werden wir wahrscheinlich noch mehr Verwendungsmöglichkeiten für dieses bemerkenswerte Lösungsmittel in verschiedenen wässrigen Lösungen finden.

Aceton in der Umwelt

Trotz seiner weit verbreiteten Verwendung in verschiedenen Industriezweigen ist Aceton nicht nur eine vom Menschen hergestellte Substanz. Tatsächlich kommt Aceton in der Natur vor und wird produziert von:

  • Pflanzen

  • Bäume

  • vulkanische Gase

  • Waldbrände

  • im menschlichen Körper durch den Abbau von Körperfett

Diese natürliche Produktion von Aceton trägt zu seinem Vorkommen in der Umwelt bei. Industrielle Prozesse können diese Werte jedoch erheblich erhöhen.

Die Acetonkonzentration in Umweltgewässern kann sehr unterschiedlich sein. So kann sie beispielsweise in Michigan bis zu 1.600 ug/L und in New Jersey bis zu 3.000 ug/L betragen. Doch trotz dieser Konzentrationen hat Aceton keine nennenswerten Auswirkungen auf das Leben im Wasser. Selbst bei beobachteter Exposition zeigen Lebewesen wie der Wasserfloh Daphnia magna nur geringe oder gar keine nachteiligen Auswirkungen. Dies deutet darauf hin, dass Aceton zwar in der Umwelt vorhanden ist, aber keine nennenswerte Gefahr für aquatische Ökosysteme darstellt.

Interessanterweise ist der Dampfdruck von Aceton recht hoch, was seine schnelle Verdunstung aus Umweltmedien wie Wasser und Boden begünstigt. Das bedeutet, dass Aceton nicht lange an einem bestimmten Ort verbleibt. Es wandert ständig durch die Umwelt, vom Wasser in die Luft und wieder zurück. Durch diese ständige Bewegung wird das Potenzial für langfristige Umweltschäden weiter verringert.

Nur weil Aceton in der Natur vorkommt und für Wasserlebewesen relativ harmlos ist, heißt das jedoch nicht, dass es völlig unbedenklich ist. Wie jeder Stoff kann auch Aceton Schaden anrichten, wenn es in übermäßig großen Mengen freigesetzt wird. Aus diesem Grund ist es wichtig, industrielle Prozesse, bei denen Aceton verwendet oder hergestellt wird, zu steuern und zu überwachen, um sicherzustellen, dass es keine Gefahr für die Umwelt oder die menschliche Gesundheit darstellt.

Eigenschaften

Interessanterweise gehen die starken Lösungsmitteleigenschaften von Aceton mit einer Reihe von besonderen Eigenschaften einher. Es ist sehr flüchtig, d. h. es verdampft bei Raumtemperatur schnell, was zu seinem bekannten, stechenden Geruch beiträgt. Außerdem ist es mit Wasser mischbar, was es zu einem hervorragenden Lösungsmittel für viele Stoffe macht.

Außerdem ist Aceton:

  • ist brennbar und erfordert einen vorsichtigen Umgang in der Nähe von Wärmequellen oder offenen Flammen

  • ist im Vergleich zu anderen Lösungsmitteln relativ ungiftig

  • ist unter normalen Bedingungen chemisch stabil.

Physikalische Eigenschaften

Schauen wir uns die physikalischen Eigenschaften von Aceton genauer an. Auf den ersten Blick erscheint Aceton als eine klare, farblose Flüssigkeit. Aber lassen Sie sich von seinem unscheinbaren Äußeren nicht täuschen. Ein Hauch des unverwechselbaren, süßlich riechenden Geruchs reicht aus, um Sie auf das Vorhandensein von Aceton aufmerksam zu machen, selbst in geringen Konzentrationen.

Eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Aceton ist sein relativ niedriger Siedepunkt von 56 °C (133 °F), der deutlich niedriger ist als der von Wasser. Dieser niedrige Siedepunkt trägt zu seiner hohen Flüchtigkeit bei, die es ihm ermöglicht, bei Raumtemperatur schnell zu verdampfen. Diese schnelle Verdunstung ist der Grund, warum Ihr Nagellackentferner nach der Anwendung so schnell trocknet.

Trotz seiner Flüchtigkeit bleibt Aceton über einen großen Temperaturbereich hinweg flüssig. Es hat einen Schmelzpunkt von -94,7 °C (-138,5 °F), was bedeutet, dass es auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt flüssig bleibt. Dies macht es besonders nützlich in Branchen, die in kälteren Umgebungen arbeiten.

Schließlich hat Aceton einen hohen Dampfdruck, was zu seiner schnellen Verdampfungsrate beiträgt. Dank dieser Eigenschaft kann es eine Vielzahl organischer Verbindungen lösen, was seine Vielseitigkeit als Lösungsmittel noch unterstreicht.

Chemische Eigenschaften

Auf chemischer Ebene hat Aceton die einfache chemische Formel C3H6O, die aus drei Kohlenstoffatomen, sechs Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht. Es ist unter den meisten Bedingungen stabil, kann aber mit Oxidationsmitteln, Säuren und Basen reagieren und komplexere chemische Verbindungen bilden. Diese Reaktivität ist einer der Gründe, warum Aceton ein so effektives Lösungsmittel ist.

Eine der wichtigsten chemischen Eigenschaften von Aceton ist seine Entflammbarkeit. Es ist hochentzündlich und bildet mit Luft brennbare Gemische, die bei unsachgemäßer Handhabung gefährlich sein können. Unter Umweltbedingungen kann Aceton jedoch im Vergleich zu anderen Lösungsmitteln relativ schnell biologisch abgebaut werden. Das bedeutet, dass es sich in der Umwelt nicht hartnäckig hält, was sein Potenzial für langfristige Umweltschäden verringert.

In der Industrie wird Aceton hauptsächlich durch das Cumol-Verfahren hergestellt. Dabei handelt es sich um die Oxidation und anschließende Zersetzung von Cumol (Isopropylbenzol), einer aus Benzol und Propylen gewonnenen Verbindung. Dieses Verfahren ist sehr effizient und daher die vorherrschende Methode für die kommerzielle Acetonherstellung.

Trotz seiner Entflammbarkeit und Reaktivität gilt Aceton im Allgemeinen als sicher, wenn es richtig verwendet wird. Es ist nicht als krebserregend eingestuft und gilt in Klebstoffen und Beschichtungen für den Kontakt mit Lebensmitteln als sicher. Wie bei jeder Chemikalie ist es jedoch wichtig, mit ihr vorsichtig umzugehen und ihre potenziellen Gefahren zu beachten.

Verwendungen

Die einzigartigen Eigenschaften von Aceton machen es zu einem unschätzbaren Werkzeug in verschiedenen Industriezweigen, darunter:

  • Nagelpflege

  • Pharmazeutische Produkte

  • Chemische Herstellung

  • Farben- und Lackindustrie

  • Automobil- und Elektronikindustrie

Aceton spielt in all diesen Branchen eine wichtige Rolle.

Es ist sogar in Haushaltsreinigungsmitteln enthalten, was es zu einer wirklich vielseitigen Substanz macht. Kunden, die Aceton-basierte Produkte für den industriellen Einsatz in größeren Mengen oder im Spar-Abo kaufen, können von einem Rabatt von 5% profitieren, wobei spezielle Preise wie 3,60 € mit Spar-Abo Rabatt angeboten werden, um Kosten zu sparen.

Die Rolle von Aceton als Nagellackentferner in der Nagelpflege

Ganz gleich, ob Sie sich für Nagelkunst begeistern oder sich nur gelegentlich maniküren lassen, Aceton ist Ihnen wahrscheinlich schon in Form von Nagellackentferner begegnet. Es wird in der Nagelpflegeindustrie häufig verwendet, weil es Nagellack, Gelfarbe und sogar Acrylnägel effektiv entfernen kann. Das liegt daran, dass Aceton die Polymere, aus denen diese Produkte bestehen, auflösen kann, so dass sie sich leicht abwischen lassen.

Diese 70- bis 90-prozentige Acetonlösung, die auch als Acetonbad bezeichnet wird, wird häufig in professionellen Salons für die Maniküre verwendet. Es ist ein wirksames Lösungsmittel zum Entfernen von Nagellack und zur Vorbereitung der Nägel für die weitere Behandlung. Dies ist besonders nützlich, um den Nagel vorzubereiten und das Nagelbett aufzuweichen, bevor eine neue Schicht Nagellack aufgetragen wird. Es ist jedoch zu beachten, dass eine längere Einwirkung von Aceton zu Austrocknung und ernsthafter Austrocknung von Haut und Nägeln führen kann. Dies kann zu Hautausschlägen, Nagelverfärbungen, Brüchigkeit und reizender Kontaktdermatitis führen.

Trotz dieser potenziellen Nachteile bleibt Aceton die wirksamste und am wenigsten schädliche Methode zur Entfernung von Nagellack. Bei sachgemäßer Anwendung wird es nicht mit erheblichen Toxizitäts- oder Gesundheitsrisiken in Verbindung gebracht. Es wird jedoch immer empfohlen, acetonhaltige Produkte in einem gut belüfteten Raum zu verwenden und die Nägel und die Haut danach mit Feuchtigkeit zu versorgen, um ein Austrocknen zu verhindern.

Alternativen zu reinem Aceton

Aceton ist zwar zweifellos ein wirksames Mittel zum Entfernen von Nagellack, aber es ist nicht die einzige verfügbare Option. Nicht-Aceton-Nagellackentferner bieten eine sanftere Alternative, bei der andere Chemikalien verwendet werden, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Eine solche Alternative ist Ethylacetat, eine Verbindung aus Ethanol und Essigsäure. Es ist zwar weniger aggressiv als Aceton, kann aber mehr Aufwand erfordern, um den Lack zu entfernen.

Eine weitere Alternative zu Aceton sind physikalische Entfernungsmethoden, wie Feilen und Bohren. Nageltechniker verwenden diese Techniken häufig, um Acrylnägel ohne Aceton zu entfernen. Diese Methoden können jedoch für den Kunden weniger angenehm sein und den Naturnagel beschädigen, wenn sie nicht sorgfältig durchgeführt werden.

Zur Entfernung von Schellack, einer Art Nagellack, der für seine lange Haltbarkeit bekannt ist, können auch acetonfreie Produkte verwendet werden. Dazu wird ein Wattebausch in die Lösung getaucht, um den Nagel gewickelt und dann nach etwa zehn Minuten abgefeilt oder gebohrt.

Auch wenn diese Alternativen ihre Vorteile haben, ist es wichtig, daran zu denken, dass alle Nagellackentferner, ob sie nun Aceton enthalten oder nicht, verantwortungsbewusst verwendet werden sollten. Befolgen Sie stets die Anweisungen des Herstellers und achten Sie darauf, Ihre Haut und Nägel vor Schäden zu schützen.

Industrielle Anwendungen von Aceton

Abgesehen von seiner Rolle in der Nagelpflege ist Aceton aufgrund seiner Lösemitteleigenschaften ein wichtiger Bestandteil in verschiedenen industriellen Anwendungen. Es ist ein wichtiger Zwischenstoff bei der Herstellung von Materialien wie Acrylkunststoffen, Polycarbonaten und Epoxidharzen. Viele der Produkte, die Sie täglich verwenden, können sogar Materialien enthalten, die mit Aceton hergestellt wurden. Es ist daher entscheidend, die ‚versand‘ Richtlinien zu beachten, um Aceton sicher und gemäß den Vorschriften zu versenden.

Aceton wird zum Beispiel als Verdünnungsmittel in Auto- und Möbellacken verwendet und spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Farben und Lacken. Auch in der Textilindustrie wird

Die Vielseitigkeit von Aceton in der Produktion

Die Vielseitigkeit von Aceton geht weit über seine Rolle als Lösungsmittel hinaus. In der Fertigung wird es in einer Vielzahl von Prozessen eingesetzt und trägt zur Herstellung einer Reihe von Materialien bei. So haben beispielsweise Verbesserungen bei der Verwendung von Lösungsmitteln für pharmazeutische Prozesse, wie die Synthese von Sildenafilzitrat und Pregabalin, zu umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Produktionsmethoden geführt.

Leitfäden zur Auswahl von Lösungsmitteln, insbesondere aus der pharmazeutischen Industrie, können helfen, die ökologische Präferenz von Lösungsmitteln anhand verschiedener Kriterien zu bestimmen. Dazu gehören Faktoren wie Toxizität, biologische Abbaubarkeit und Erneuerbarkeit, die sich alle auf den ökologischen Fußabdruck der Herstellungsverfahren auswirken können.

Eine der gängigsten Methoden zur Herstellung von Aceton ist das Cumol-Verfahren. Dabei wird Cumol (Isopropylbenzol) oxidiert und anschließend zersetzt, so dass Aceton entsteht. Dieses Verfahren ist sehr effizient und daher die bevorzugte Methode für die industrielle Acetonherstellung.

Es ist jedoch nicht nur die Herstellung von Aceton, die es so vielseitig macht. Seine einzigartigen Eigenschaften machen es zu einem wertvollen Werkzeug für eine Vielzahl von Anwendungen. Einige der Verwendungszwecke von Aceton sind:

  • Reinigung von Präzisionswerkzeugen

  • Entfettung von Textilien

  • Entfernen von Nagellack

  • Superkleber auflösen

  • Entfernen von Flecken und Klebstoffen

  • Verdünnen von Farben und Lacken

Die Vielseitigkeit von Aceton macht es zu einem Grundnahrungsmittel in zahlreichen Branchen.

Aceton in Konsumgütern

Während wir die Verwendung von Aceton in verschiedenen Industriezweigen erörtert haben, werden Sie vielleicht überrascht sein, wie oft Sie im Alltag mit Aceton in Kontakt kommen. Aceton ist häufig in Konsumgütern zu finden, wo es als starkes Lösungsmittel dient. Diese Produkte sind jedoch in der Regel mit Sicherheitsetiketten versehen, die auf die Bedeutung einer sicheren Handhabung aufgrund der Lösemitteleigenschaften von Aceton hinweisen.

Einige gängige Verbraucherprodukte, die Aceton enthalten können, sind:

  • Nagellackentferner

  • Farbverdünner

  • Klebstoffe und Leime

  • Reinigungsmittel

  • Kosmetika und Körperpflegeprodukte

Es ist wichtig, dass Sie die Anweisungen und Sicherheitsrichtlinien auf diesen Produkten lesen und befolgen, um eine sichere Verwendung zu gewährleisten.

Aceton kann beispielsweise in Nagellackentferner, Farbverdünner oder sogar in bestimmten Reinigungsmitteln enthalten sein. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass von der Verwendung von Aceton für bestimmte Aufgaben abgeraten wird. So kann die Verwendung als Farbverdünner oder zum Abbeizen von Möbeln ein Sicherheitsrisiko darstellen, wenn sie nicht ordnungsgemäß durchgeführt wird.

Trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen ist Aceton für bestimmte Anwendungen allgemein als sicher anerkannt. Die FDA hält Aceton in Klebstoffen und Beschichtungen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, für sicher, und es gilt nicht als krebserregend. Dies bedeutet, dass Aceton bei ordnungsgemäßer Verwendung ein geringes Risiko für die menschliche Gesundheit darstellt.

Es ist jedoch wichtig, daran zu denken, dass alle Chemikalien, einschließlich Aceton, verantwortungsvoll verwendet werden sollten. Selbst wenn ein Produkt als „acetonfrei“ gekennzeichnet ist, kann es andere Lösungsmittel enthalten, die bei unsachgemäßer Handhabung Risiken bergen können. Lesen und befolgen Sie stets die Anweisungen des Herstellers, wenn Sie acetonhaltige Produkte oder andere Chemikalien verwenden.

Herstellung

Nachdem wir nun die vielen Verwendungsmöglichkeiten von Aceton behandelt haben, wollen wir uns nun der Herstellung zuwenden. Wie bei jeder Chemikalie erfordert die Herstellung von Aceton eine Reihe von präzisen Schritten, die sorgfältig kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass das Endprodukt den erforderlichen Qualitätsstandards entspricht.

Schauen wir uns diese Prozesse genauer an.

Cumol-Verfahren (Phenol/Aceton-Verfahren)

Das gängigste Verfahren zur Herstellung von Aceton ist das Cumol-Verfahren, auch bekannt als Phenol/Aceton-Verfahren. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  1. Als Ausgangsstoffe werden Benzol und Propylen verwendet, die aus Erdöl gewonnen werden.

  2. Benzol wird mit Propylen in Gegenwart eines Katalysators zu Cumol alkyliert.

  3. Cumol wird anschließend mit Luft zu Cumolhydroperoxid oxidiert.

Das Herstellungsverfahren für Phenol und Aceton umfasst mehrere Schritte:

  1. Das Cumolhydroperoxid wird mit Hilfe eines sauren Katalysators gespalten.

  2. Dabei entstehen Phenol und Aceton.

  3. Schließlich wird das Aceton vom Phenol getrennt und durch Destillation gereinigt, um die erforderlichen Qualitätsstandards zu erreichen.

Dieses Verfahren ist sehr effizient und erzeugt ein stöchiometrisches Verhältnis von Phenol zu Aceton. In der Regel werden dabei 0,62 Tonnen Aceton pro Tonne Phenol gewonnen. Dies macht das Cumolverfahren zur bevorzugten Methode für die kommerzielle Acetonherstellung.

Direkte Oxidation von Propylen (Propylen zu Aceton)

Eine weitere Methode der Acetonherstellung ist die direkte Propylenoxidation. Im Gegensatz zum Cumolverfahren, bei dem Benzol und Propylen verwendet werden, wird bei dieser Methode Propylen direkt aus der Erdölraffination verwendet. Das Propylen wird zunächst hydratisiert oder mit Wasser kombiniert, um es in Isopropanol (Isopropylalkohol) umzuwandeln.

Das Isopropanol wird dann bei hohen Temperaturen dehydriert, d. h. es wird ihm der Wasserstoff entzogen, wodurch Aceton entsteht. Das so entstandene Aceton wird anschließend durch Destillation gereinigt, um die erforderlichen Qualitätsstandards zu erreichen.

Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es im Vergleich zum Cumol-Verfahren eine flexiblere Produktionsrate von Aceton ermöglicht. Dies macht es zu einer bevorzugten Methode für Industrien, die ihre Acetonproduktion an die Nachfrage anpassen müssen.

Zu den Innovationen bei der direkten Propylenoxidation gehört die Verwendung von Goldnanopartikeln auf einem TS-1-Katalysator (Titanium Silicalite-1). Dies fördert die Reaktion und erhöht die Selektivität bei der Acetonherstellung. Außerdem kann Propylen durch einen Gasphasen-Oxidationsprozess in Aceton umgewandelt werden. Bei diesem Verfahren steigern die Anwesenheit von Wasserstoff und hohe Temperaturen die Effizienz der Reaktion.

Biobasierte Produktion (aufstrebende Methode)

Während das Cumol-Verfahren und die direkte Propylenoxidation die gängigsten Methoden der Acetonherstellung sind, suchen Forscher nach nachhaltigeren Alternativen, um die Emission flüchtiger organischer Verbindungen zu verringern. Eine dieser Methoden ist die biobasierte Produktion, bei der Mikroorganismen eingesetzt werden, die Zucker oder Stärke zu Aceton vergären können.

Diese Methode gilt als potenziell nachhaltiger und umweltfreundlicher, da sie erneuerbare Ressourcen nutzt und die Treibhausgasemissionen verringern könnte. Sie befindet sich jedoch noch weitgehend im Forschungs- oder Pilotmaßstab und wird noch nicht in großem Umfang kommerziell genutzt.

Dennoch ist die biobasierte Produktion aufgrund ihrer potenziellen Vorteile ein spannendes Forschungsgebiet. Da wir nach nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Herstellungsverfahren streben, könnten Methoden wie diese eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der industriellen Chemie spielen und unsere Abhängigkeit von der chemischen Industrieproduktion verringern.

Geschichte

Die Geschichte von Aceton beginnt lange vor seiner Verwendung in Nagellackentfernern oder industriellen Prozessen. Tatsächlich wurde Aceton erstmals von Alchemisten im Mittelalter isoliert, die es als den „Geist des Saturn“ kannten. Doch erst 1606 beschrieb der deutsche Chemiker Andreas Libavius Aceton genauer, was den Beginn seiner modernen wissenschaftlichen Erforschung markierte.

In den späten 1800er Jahren wurde Aceton durch trockene Destillation von Acetaten kommerziell hergestellt. Der entscheidende Durchbruch gelang während des Ersten Weltkriegs, als der Chemiker und spätere Präsident Israels, Chaim Weizmann, ein Fermentationsverfahren zur Herstellung von Aceton aus Stärke entwickelte. Dies war entscheidend für die britischen Kriegsanstrengungen zur Herstellung von Kordit, einem rauchlosen Schießpulver.

Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde das Cumol-Verfahren entwickelt. Dieses Verfahren zur Herstellung von Aceton aus Benzol und Propylen wurde aufgrund seiner Effizienz und Kosteneffizienz zum vorherrschenden Verfahren für die kommerzielle Acetonherstellung.

Heute entwickelt sich die Acetonherstellung mit dem technologischen Fortschritt weiter, so dass Aceton in vielen verschiedenen Industriezweigen verwendet wird, z. B:

  • Automobilindustrie

  • Elektronik

  • Pharmazeutika

  • Kosmetika

Sicherheitsaspekte

Obwohl Aceton eine gängige Haushaltschemikalie ist, ist es wichtig, vorsichtig damit umzugehen. Es handelt sich um ein starkes Lösungsmittel, das Haut und Augen reizen kann. Um die Sicherheit zu gewährleisten, ist es wichtig, bei der Verwendung von Aceton persönliche Schutzausrüstung zu tragen, die richtige Handhabung zu üben und die Expositionsgrenzwerte einzuhalten.

Aceton und persönliche Gesundheit

Was die persönliche Gesundheit betrifft, so kann eine kurzfristige Exposition gegenüber Aceton Folgendes verursachen

  • Austrocknung der Haut: Sie können feststellen, dass Ihre Haut weiß und trocken wird, wenn Ihre Fingerspitzen bei der Maniküre in Aceton getaucht werden.

  • Trockene und brüchige Nägel: Eine übermäßige Exposition kann dazu führen, dass die Nägel trocken und brüchig werden.

  • Trockene, schuppige, rote und gereizte Nagelhaut: Bei übermäßiger Exposition kann die Nagelhaut trocken, schuppig, rot und gereizt werden.

Längerer Kontakt mit Aceton, insbesondere bei der Entfernung von Gel-, SNS- oder Schellackmaniküren, kann zu folgenden Problemen führen:

  • Rissige Nägel

  • Weiße Verfärbung

  • Ausdünnung

  • Starke Sprödigkeit

Trotz dieser möglichen Auswirkungen gilt Aceton als wenig akut toxisch. Das Wissen um das Potenzial einer Überexposition gegenüber toxischen Substanzen wie Aceton verstärkt die Notwendigkeit geeigneter Sicherheitsmaßnahmen bei der Verwendung von Aceton, um das Risiko von Symptomen zu mindern.

Regulatorische Richtlinien und sichere Handhabung

Um die Sicherheit bei der Verwendung von Aceton zu gewährleisten, wurden verschiedene gesetzliche Richtlinien erlassen. Die Occupational Health and Safety Administration (OSHA) setzt den zulässigen Grenzwert (PEL) für Aceton auf 1000 ppm (2400 mg/cu m) fest. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) empfiehlt einen Expositionsgrenzwert für Aceton von 250 ppm (590 mg/cu m).

Auch die American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) empfiehlt einen Expositionsgrenzwert von 250 ppm für Aceton mit einem kurzfristigen Expositionsgrenzwert von 500 ppm. Beim Umgang mit Aceton ist es wichtig, Wärme- und Zündquellen zu beseitigen, Rauchverbote durchzusetzen und sicherzustellen, dass die Geräte geerdet sind, um statische Entladungen zu verhindern.

Aceton sollte in einem kühlen, gut belüfteten Bereich gelagert werden, fern von Hitze und offenen Flammen, um Brandgefahr zu vermeiden. Technische Maßnahmen wie eine örtliche Absaugung und funkenfreie, explosionssichere Geräte tragen dazu bei, die mit Aceton verbundenen Risiken zu verringern.

Die persönliche Schutzausrüstung (PSA) für den Umgang mit Aceton umfasst eine chemische Schutzbrille, Schutzkleidung und einen an die Konzentration angepassten Atemschutz.

Wissenschaft und Medizin

Aceton ist zwar allgemein für seine Verwendung als Lösungsmittel in verschiedenen Industriezweigen bekannt, spielt aber auch in Wissenschaft und Medizin eine wichtige Rolle. Es wird in rezeptfreien Aknemitteln zur Entfernung von Hautfett verwendet und besitzt krampflösende Eigenschaften, die Gegenstand laufender wissenschaftlicher Forschungen sind.

Das Vorkommen von Aceton im menschlichen Körper

Wussten Sie, dass Aceton auf natürliche Weise in unserem Körper produziert wird? Die Oxidation von Fettsäuren im Körper von Säugetieren führt zur endogenen Bildung von Aceton. Dieser Prozess findet im Körper selbst statt. Fasten, Diabetes mellitus und anstrengende körperliche Betätigung können zu einem erheblichen Anstieg der körpereigenen Acetonproduktion führen. Diese Bedingungen können dazu führen, dass der Körper mehr Aceton produziert. Dies ist auf eine Verschiebung des Stoffwechsels zurückzuführen, bei der der Körper beginnt, gespeichertes Fett zur Energiegewinnung zu verbrennen, was zur Produktion von Ketonkörpern, einschließlich Aceton, führt.

Das in diesem Stoffwechselzustand, der als Ketose bezeichnet wird, produzierte Aceton kann ausgeatmet und in der Atemluft gemessen werden. Dies dient als nicht-invasives Mittel zur Überwachung der Tiefe der Ketose und ist somit ein wertvolles Instrument zur Behandlung von Krankheiten wie Diabetes oder zur Überwachung der Wirksamkeit einer ketogenen Diät.

Darüber hinaus werden Ketonkörper, einschließlich Aceton, von Geweben und Organen im ganzen Körper als alternative Energiequelle genutzt, vor allem wenn die Verfügbarkeit von Glukose gering ist. Dies verdeutlicht die überraschende Rolle von Aceton in unserem Körper, die weit über seine Verwendung als Lösungsmittel hinausgeht.

Die Bedeutung von Aceton für die Forschung

Der Nutzen von Aceton erstreckt sich auch auf den Bereich der Forschung. Es wird häufig in Toxizitätsstudien verwendet, um mögliche gesundheitliche Auswirkungen der Exposition zu bewerten. In 14-tägigen Studien des National Toxicology Program wurden beispielsweise Ratten und Mäuse verschiedenen Konzentrationen von Aceton im Trinkwasser ausgesetzt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Tiere bei Konzentrationen von bis zu 100.000 ppm überleben und dass höhere Dosen bemerkenswerte Auswirkungen auf das Körpergewicht haben.

Diese Studien helfen uns, die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen der Acetonexposition zu verstehen und geben uns Hinweise auf Sicherheitsrichtlinien und Expositionsgrenzwerte. Es sind jedoch weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die langfristigen Auswirkungen der Acetonexposition vollständig zu verstehen, insbesondere bei niedrigeren Konzentrationen, die für den täglichen Gebrauch typischer sind.

Laufende Forschungsarbeiten befassen sich auch mit den möglichen medizinischen Anwendungen von Aceton. So sind beispielsweise die krampflösenden Eigenschaften von Aceton bei der Behandlung von Krankheiten wie Epilepsie von Interesse. Auch wenn weitere Forschungsarbeiten erforderlich sind, unterstreichen diese Ergebnisse das Potenzial von Aceton für die Weiterentwicklung medizinischer Behandlungen.

Notfallmaßnahmen

Trotz seiner vielen Verwendungsmöglichkeiten und Vorteile ist es wichtig, daran zu denken, dass Aceton eine leicht entzündliche Substanz ist. Es kann sich bereits bei Raumtemperatur entzünden und mit der Luft explosive Gemische bilden. Selbst verdünnte Lösungen von Aceton in Wasser sind potenziell entzündlich. Daher ist es wichtig, mit Aceton vorsichtig umzugehen, insbesondere dort, wo es in großen Mengen verwendet wird.

Der Entflammbarkeitsbereich von Aceton in Luft liegt zwischen 2,5 % und 12,8 %, was die große Bandbreite der Verbrennungsmöglichkeiten verdeutlicht. Da Acetondämpfe schwerer als Luft sind, können sie sich am Boden ausbreiten und an weit entfernten Zündquellen entzündet werden. Feuerwehrleute müssen bei Bränden mit Aceton wegen der Gefahr der Bildung giftiger Gase ein umluftunabhängiges Atemschutzgerät tragen.

Acetonbrände können mit Sprühwasser, alkoholbeständigem Schaum, Trockenchemikalien oder Kohlendioxid gelöscht werden. Es ist wichtig, das richtige Löschmittel zu wählen, um das Feuer wirksam zu löschen. Im Falle eines Brandes werden große Isolationsabstände empfohlen, in der Regel 800 Meter in alle Richtungen und sogar 300 Meter für die Evakuierung in Windrichtung.

Verschüttetes Aceton erfordert Sofortmaßnahmen wie die Evakuierung des Bereichs, die Beseitigung von Zündquellen und die Verbesserung der Belüftung. Für die Reinigung sollten funkenfreie, explosionssichere Geräte verwendet werden. Bei größeren Verschüttungen kann eine zusätzliche Eindämmung erforderlich sein, z. B. durch den Bau eines Deichs, um ein Abfließen in Wasserstraßen oder die Kanalisation zu verhindern. Aceton sollte in einem kühlen, gut belüfteten Bereich fern von Hitze und offenen Flammen gelagert werden, um Brandgefahren zu vermeiden.

Vergleich

In der Welt der Lösungsmittel nimmt Aceton eine herausragende Stellung ein. Es ist jedoch nicht die einzige verfügbare Option. Wenn wir verstehen, wie Aceton im Vergleich zu anderen Lösungsmitteln abschneidet, können wir besser entscheiden, welches Lösungsmittel wir in den verschiedenen Situationen verwenden sollten.

Acetonfreie Nagellackentferner haben beispielsweise den Vorteil, dass sie weniger flüchtige organische Verbindungen (VOC) ausstoßen, die Luftqualität und die Sicherheit für die Umwelt verbessern und die Nägel und die Nagelhaut schonender behandeln. Bestimmte acetonfreie Nagellackentferner wie Clean NailsTM enthalten keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und sind damit eine umweltfreundlichere Alternative zu acetonhaltigen Entfernern.

Aceton erfüllt zwar die Safer-Choice-Kriterien der EPA für seine funktionelle Inhaltsstoffklasse, weist jedoch einige Probleme mit dem Gefahrenprofil auf. Diese beeinträchtigen die Gesamtbewertung seiner Sicherheit für die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Nicht-Aceton-Entferner können auch ohne Einweichen wirksam sein und stellen in einigen Fällen eine effiziente Alternative zu Aceton dar.

Die Wahl des Lösungsmittels hat einen erheblichen Einfluss auf das Ergebnis chemischer Prozesse und deren Nachhaltigkeit. Dies legt nahe, dass bei der Wahl von Aceton oder jedem anderen Lösungsmittel Umweltaspekte berücksichtigt werden sollten.

Stoffwechsel

Ein interessanter Aspekt von Aceton ist seine Rolle im Stoffwechsel des menschlichen Körpers. Während des als Ketose bezeichneten Stoffwechselzustands verbrennt der Körper gespeichertes Fett, wodurch die Produktion von Ketonkörpern, einschließlich Aceton, ausgelöst wird. Dieser Zustand kann durch eine negative Energiebilanz (z. B. beim Fasten oder bei intensiver körperlicher Betätigung) oder durch eine fettreiche, kohlenhydratarme Ernährung ausgelöst werden.

Das Vorhandensein von Aceton kann während der Ketose in der Atemluft nachgewiesen werden und dient als nicht-invasives Mittel zur Überwachung der Tiefe der Ketose. Dies ist besonders nützlich für Menschen, die eine ketogene Diät einhalten oder an Krankheiten wie Diabetes leiden, bei denen die Überwachung des Ketonspiegels entscheidend sein kann.

Unter den Bedingungen des Fastens oder einer ketogenen Diät können Schwankungen des Acetonspiegels bei Personen Unterschiede in der Stoffwechselrate und der Körperzusammensetzung widerspiegeln. Dies unterstreicht die Rolle von Aceton als Biomarker für die Stoffwechselaktivität und verdeutlicht die komplexe Wechselwirkung zwischen Ernährung, Stoffwechsel und Gesundheit.

Ketonkörper, einschließlich Aceton, werden von Geweben und Organen im ganzen Körper als alternative Energiequelle genutzt, insbesondere wenn nur wenig Glukose verfügbar ist. Dies spricht für die bemerkenswerte Fähigkeit des Körpers, sich an verschiedene Stoffwechselzustände anzupassen, und für die überraschende Rolle von Aceton in unserem Stoffwechsel.

Zusammenfassung

Vom Nagellackentferner bis zum industriellen Lösungsmittel ist Aceton eine wirklich vielseitige Verbindung mit einer breiten Palette von Verwendungsmöglichkeiten. Seine einzigartigen Eigenschaften machen es zu einem wertvollen Werkzeug in verschiedenen Industriezweigen, und die laufende Forschung deckt immer neue Anwendungsmöglichkeiten auf. Wie jede Chemikalie sollte es jedoch mit Vorsicht behandelt werden. Bei ordnungsgemäßer Verwendung und entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen kann Aceton uns weiterhin auf unzählige Arten dienen, von der Pflege unserer Schönheitsroutinen bis hin zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung und industrieller Prozesse.

FAQ’s

Wofür wird Aceton verwendet?

Aceton wird als Lösungsmittel in verschiedenen Industriezweigen verwendet, unter anderem in der Kosmetik- und Pharmaindustrie sowie in der verarbeitenden Industrie. Es dient als Hauptbestandteil von Nagellackentfernern und bei der Herstellung von Materialien wie Acrylkunststoffen und Epoxidharzen.

Ist Aceton schädlich?

Aceton gilt bei sachgemäßer Verwendung als sicher, kann jedoch Haut und Augen reizen und sollte in einem gut belüfteten Bereich verwendet werden, um ein Einatmen zu vermeiden. Beachten Sie stets die Sicherheitsrichtlinien.

Wie wird Aceton hergestellt?

Aceton wird in erster Linie durch das Cumol-Verfahren hergestellt, das die Oxidation und anschließende Zersetzung von Cumol umfasst. Es gibt jedoch auch andere Verfahren wie die direkte Propylenoxidation und neue biobasierte Produktionsmethoden.

Welche Alternativen gibt es zu Aceton?

Als Alternative zu Aceton können Sie acetonfreie Nagellackentferner verwenden. Diese Entferner verwenden andere Chemikalien, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen, und auch physikalische Methoden wie Feilen und Bohren können verwendet werden, um Acrylnägel ohne Aceton zu entfernen.

Ist Aceton im menschlichen Körper vorhanden?

Ja, Aceton wird auf natürliche Weise im Körper durch die Oxidation von Fettsäuren gebildet, und seine Produktion steigt bei Fasten, Diabetes und anstrengender körperlicher Betätigung.

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Weitere Chemikalien

Strukturformel von Perchlorsäure

Perchlorsäure

Synonyme: Chlorsäure
CAS-Nummer: 7601-90-3
Chemische Formel: HClO4
Molare Masse: 100,46 g/mol
Aussehen: farblose bis gelbliche Flüssigkeit
Aggregatzustand: flüssig
Dichte: ca. 1,67 g/cm³
Siedepunkt: 203 °C (Zersetzung)
Löslichkeit in Wasser: mischbar mit Wasser
Säure (pKa): starke Säure
H- und P-Sätze: H: 272 – 290 – 314, P: 260-280-301+330+331

Strukturformel von Ammoniak

Ammoniak (NH3)

Synonyme: Ammoniakgas, R-717
CAS-Nummer: 7664-41-7
Chemische Formel: NH3
Molare Masse: 17,03 g/mol
Aussehen: farbloses Gas mit stechendem Geruch
Aggregatzustand: gasförmig bei Raumtemperatur
Dichte: 0,73 kg/m³ (bei 0 °C und 1 atm)
Schmelzpunkt: −77,73 °C
Siedepunkt: −33,34 °C
Löslichkeit in Wasser: sehr gut löslich in Wasser
Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln: weniger löslich in organischen Lösungsmitteln
Säure (pKa): 9,25 für Ammonium-Ion (NH4+)
H- und P-Sätze: H: 221, 280, 314, 331, 400, P: 210, 261, 280, 305+351+338, 377, 381

Strukturformel von Zinksulfat

Zinksulfat (ZnSO4)

Synonyme: Weißvitriol, Zinkvitriol, Zinksulfat-Heptahydrat
CAS-Nummer: 7446-20-0 (wasserfrei), 7446-19-7 (Heptahydrat)
Chemische Formel: ZnSO4
Molare Masse: 161,47 g/mol (wasserfrei)
Aussehen: farbloses bis weißes kristallines Pulver oder Kristalle
Aggregatzustand: fest (wasserfrei)
Dichte: 3,54 g/cm³ (bei 20 °C, wasserfrei)
Schmelzpunkt: 680 °C (wasserfrei)
Siedepunkt: Zersetzung oberhalb von 500 °C
Löslichkeit in Wasser: gut in Wasser löslich (71,6 g/100 ml bei 20 °C)
Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln: unlöslich
H- und P-Sätze: H302. H315. H318. P264. P280. P301+P312. P305+P351+P338. P332+P313
Toxikologische Daten: LD50: 3500 mg/kg (Ratte, oral)

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