Ethanol-Wasser-Mischungen – Berechnung einfach erklärt

Greifen Apotheken für die Herstellung von Händedesinfektionsmitteln auf Ethanol aus z. B. Brennereien zurück, müssen zunächst Mischungsberechnungen durchgeführt werden.
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Die Rohstoffbeschaffung für die Eigenherstellung von Händedesinfektionsmitteln stellt für Apotheken derzeit eine weitere Herausforderung dar. Um die Versorgung sicherzustellen darf mittlerweile Ethanol  aus Zuckerfabriken oder Brennereien verwendet werden. Dieses muss, um die richtige Konzentration zu erhalten, anschließend mit Wasser versetzt werden. Wie die benötigten Mengen dafür berechnet werden, erfahren Sie in diesem Artikel.

Um die Herstellung ethanolhaltiger Desinfektionsmittel in der Apotheke zu vereinfachen, hat das Bundesamt für Chemikalien bereits zahlreiche Ausnahmegenehmigungen erlassen. Arzneibuchqualität ist für die benötigten Ausgangsstoffe nicht mehr nötig, es darf sogar steuerfreies Ethanol verwendet werden. Folgende Anforderungen muss der eingesetzte Alkohol dabei erfüllen:

  • Vergällt oder unvergällt muss die Reinheit von Ethanol mindestens 96 % (V/V) betragen.
  • Gefährliche Verunreinigungen wie CMR-Stoffe oder hautsensibilisierende Stoffe dürfen nur zu weniger als 0,1 % enthalten sein.
  • Die Reinheit des Alkohols muss über ein Analysenzertifikat des Herstellers belegt sein.

Aus Ethanol und Gereinigtem Wasser können dann folgende wirksame Händedesinfektionsmittel zubereitet werden:

  • Ethanol-Wasser-Mischung 70 % (V/V)
  • Ethanol-Wasser-Mischung 80 % (V/V)

Herstellung durch Abwiegen der einzelnen Flüssigkeiten

Bekanntermaßen kommt es beim Vermischen von Alkohol und Wasser durch zusätzliche Bindungskräfte zu einer sogenannten Volumenkontraktion, beispielsweise ergeben 50 Milliliter Ethanol und 50 Milliliter Wasser nur ein Gesamtvolumen von 96 Millilitern. Aus diesem Grund werden Alkohol-Wasser-Mischungen immer durch Abwiegen der einzelnen Flüssigkeiten hergestellt. Um nun die benötigte Menge beider abzuwiegender Flüssigkeiten zu kennen, kann in den NRF-Tabellen für die Rezeptur Folgendes nachgelesen werden:

  • 100 g Ethanol 80 % (V/V) bestehen aus 78,3 g Ethanol 96 % (V/V) und 21,7 g Gereinigtem Wasser.
  • 100 g Ethanol 70 % (V/V) bestehen aus 66,5 g Ethanol 96 % (V/V) und 33,5 g Gereinigtem Wasser.

Falls nun eine andere Menge als 100 Gramm alkoholische Lösung hergestellt werden soll, können die abzuwiegenden Mengen über einen einfachen Dreisatz berechnet werden.

Beispiel 1:

Sie wollen in der Apotheke 250 g Ethanol 80 % (V/V) herstellen.

100 g Ethanol 80 % (V/V) entspricht 78,3 g Ethanol 96 % (V/V)

250 g Ethanol 80 % (V/V) entspricht x g Ethanol 96 % (V/V)

x = 195,8 g Ethanol 96 % (V/V)

Zur Herstellung von 250 g Ethanol 80 % (V/V) werden also 195,8 g Ethanol 96 % (V/V) und 54,2 g Gereinigtes Wasser benötigt.

Berechnung auch mit Hilfe einer Formel möglich

Die erforderliche Menge an Ethanol und Wasser kann auch durch eine praxistaugliche Formel berechnet werden:

x = (Arzt × Arzt) / Apotheker

x: Menge des abzuwiegenden Ethanols, meist Ethanol 96 % (V/V) (g)

Arzt: Menge des gewünschten Ethanols (g)

Arzt: Konzentration des gewünschten Ethanols in Massenprozent (m/m)

Apotheker: Konzentration des vorrätigen Ethanols in Massenprozent (m/m)

Normalerweise werden Alkohol-Wasser-Konzentrationen in Volumenprozent, also mit der Einheit (V/V) angegeben. Bei Verwendung der oben vorgestellten Formel muss die Konzentration an Ethanol aber in Massenprozent (m/m) eingesetzt werden. Tabelle 1 zeigt eine Zusammenfassung verschiedener Konzentrationsangaben von Ethanol.

Konzentrationsangaben von Ethanol

Volumenprozent

Massenprozent

Ethanol 96 % (V/V)

93,8 % (m/m)

Ethanol 80 % (V/V)

73,5 % (m/m)

Ethanol 70 % (V/V)

62,4 % (m/m)

Beispiel 2:

Sie wollen in der Apotheke 250 g Ethanol 70 % (V/V) aus Ethanol 96 % (V/V) herstellen, zur Berechnung der abzuwiegenden Menge an Flüssigkeit verwenden Sie oben vorgestellte Formel.

x = (250 g × 62,4) / 93,8

x = 166,3 g Ethanol 96 % (V/V)

Um 250 g Ethanol 70 % (V/V) herzustellen, müssen also 166,3 g Ethanol 96 % (V/V) und 83,7 g Gereinigtes Wasser abgewogen werden.