Alcoholometer Sank in Ethanol - Chemistry and Chemists № 1 2025

Alcoholometer Sank in Ethanol
Спиртометр утонул в этаноле

The hydrometer (alcoholometer) sank in ethyl alcohol. The label on the industrial alcohol canister indicated "94%," while the hydrometer was calibrated up to 96%.

I did not witness this event myself; a colleague sent me a photo. Initially, I was intrigued but pleased, not fully understanding its implications. However, as I began to analyze the technological process in which this alcohol was used, the realization hit me almost instantly.

If it weren't for the constant missile and drone attacks on our city, and the exhaustion from work, I might have been alarmed by this photo. In fact, I should have been. But fatigue had drained my ability to feel fear.

There could have been two reasons why the alcoholometer sank in the alcohol. The first possibility was that the alcoholometer was of poor quality, perhaps "Made in China," and its readings were incorrect. The second, more concerning reason can be understood by answering this question: "Which alcohol is lighter than ethanol?"

The correct answer is methanol.

Let me explain. In the lab, I was juggling several tasks at once. Some were simple, requiring little time or mental effort. Others were physically demanding but didn't strain my thought processes. And then there were tasks I wasn't even sure could be solved in practice - because in theory, as we know, anything is possible, even "antimatter in your pocket" or a superluminal engine (a warp drive).

One of the more feasible, but labor-intensive, tasks I dealt with was filtering metal powders suspended in ethyl alcohol. The metals varied, and some were toxic, such as nickel, antimony, cobalt, and vanadium. Fortunately, I had recently been filtering mainly non-toxic aluminum. The only inconvenience with aluminum was that its particles stained everything: hands, clothes, glassware, furniture, and the lab floor. Large particles left silver stains, while the smallest ones left black marks.

As I write this, I've been filtering suspensions of different types of aluminum in alcohol for several weeks. I have a fume hood in my lab, but it's currently occupied with other work. As a result, I have to filter and dry the products directly on the lab tables, allowing ethyl alcohol vapors to freely enter the lab air.

I understand that some might see this as a dream job. However, I don't drink alcohol, and that changes everything. My blood contains a low concentration of alcohol dehydrogenase, the enzyme responsible for metabolizing alcohol. During my last test, the doctor even remarked on the unusually low results, asking,

"You don't drink alcohol at all?"

This low enzyme level complicates my work. Alcohol vapors are absorbed through the lungs, and liquid alcohol can be absorbed through the skin. For me, even these small amounts are enough to cause significant health issues. In contrast, people who drink alcohol moderately have sufficient levels of alcohol dehydrogenase to neutralize small amounts of ethanol, but that's not my case.

Moreover, ethyl alcohol lowers blood pressure, and mine is already low.

As a result, I felt unwell for several weeks. No one was forcing me to stay in the lab - I could step outside for a break, or even take a day or two off. In fact, as the head of the lab, I only reported to the director. However, no one else was going to do the filtering for me, so I had to endure the atmosphere of alcohol vapors day after day.

Even if the alcohol had been pure, this work would still be unhealthy. However, this was technical-grade alcohol. The odor filled half the corridor, but my colleagues couldn't tell it was ethyl alcohol just by the smell - they described it as "chemicals" or "the smell of chemistry."

In reality, the alcohol I was working with smelled more like butanol or isoamyl alcohol (components of fusel oil) than ethanol. But these alcohols are denser than ethanol. Yet somehow, this mixture was lighter than 96% ethanol!

What alcohol is lighter than ethanol? Methanol!

It was entirely possible that the sellers had added methanol to the technical ethyl alcohol - or worse, sold methanol in place of it.

A colleague on the forum argued that it is much more difficult to buy methanol than high-quality ethanol in our country. Legally speaking, that's true. The sale of methyl alcohol has been under strict regulation for many years, mainly because of the tragic incidents where people mistakenly consumed methanol, thinking it was ethanol, with fatal consequences.

However, the production cost of technical methanol is quite low, and a significant portion of its trade happens illegally. It has been reported multiple times that methanol is added to household chemicals instead of ethanol. In fact, it was once legal to add methanol to household products specifically to prevent people from drinking them, encouraging the purchase of legally available alcoholic beverages (which are heavily taxed).

Therefore, it was quite possible that the "ethyl alcohol" I was using contained a high concentration of methanol. It was also possible they sold methanol as ethanol. I've come across empty canisters labeled "methyl alcohol" several times before. While we don't use it in our work, these empty methanol canisters were purchased from a company for other uses. But if methanol and ethanol are being sold by the same supplier, it's not hard to imagine the possibility of accidental mislabeling - methanol being poured into canisters meant for ethanol.

As I mentioned earlier, I'd been exposed to this alcohol for several weeks while filtering and drying samples in the lab. The alcohol occasionally got on my hands, but I was constantly breathing in the vapors. I have a fume hood, but it's often occupied, and when it's free, I hesitate to use it for a long time - the motor doesn't sound reliable, and I worry it might burn out if overworked.

Then one day, a colleague sent me a photo of a "sunk" alcoholometer, with a comment that it was taken after filtration. At first, I was pleased. Here's what I thought:

The original concentration of alcohol was 94%, according to the label, but after the process of dispersing aluminum particles, it appeared to be over 96%! The aluminum had been pulverized using either cavitation (one option) or electrical discharges (another). During the process, a side reaction occurred - aluminum reacted with water, producing aluminum hydroxide and hydrogen. This reaction was a drawback because it consumed aluminum. But this reaction meant the obtained finely dispersed aluminum was highly active, which was a good thing. I often observed hydrogen bubbles forming in the suspension. While aluminum can react with both water and ethyl alcohol, the reaction with water is much faster, so it made sense to me that the alcohol concentration would increase.

However, after I sent my reply, my colleague deleted their original message and sent new photos with updated comments. It turned out the photo of the sunken hydrometer wasn't of the alcohol after the filtration process - it was alcohol from the original canister, labeled "94%." The hydrometer, calibrated up to 96%, had sunk in it before the alcohol was used for our process of aluminum pulverization.

In the new photos, the hydrometer dipped in the alcohol after the pulverizing and filtering process had also sunk below the 96% mark, but it still floated on the surface. In other words, the concentration of the alcohol hadn't increased after the aluminum pulverization - it had actually decreased. What a twist!

Water

Ethyl alcohol (initial)

Alcoholometer Sank in Ethanol

Ethyl alcohol (after the process)

On the other hand, the observations I described are quite logical. The drop in concentration occurred due to alcohol evaporation caused by heating (during the electrical discharges or cavitation) and during the filtration process. However, what didn't make sense was that the concentration of the original alcohol appeared to be higher than 96%. This led me to suspect that the ethyl alcohol might contain methanol!

At first, I responded to my colleague with, "Try using another alcoholometer," but he didn't have one available. So, I decided to determine the density of the technical alcohol by weighing it. To do this accurately, analytical scales (with a precision of 0.0002 g) and pycnometers are typically used. First, you weigh the empty pycnometer, then fill it with the liquid up to a marked volume and weigh it again. The difference in weight gives you the mass of the alcohol, which is then divided by the volume to calculate its density.

I didn't have a pycnometer or analytical scales. Instead, I used a 100 ml measuring flask and weighed it on a technical scale (with an accuracy of 0.005 g). After weighing the flask filled with the original alcohol, I calculated the density and arrived at a value of 0.8187. Consulting a reference table (for a temperature of 25°C), this corresponded to an alcohol concentration of 88%. My colleague then clarified that the actual temperature was not 25°C but closer to 30°C. I searched for a thermometer but couldn't find one, so I checked the temperature on my smartphone, which also indicated about 30°C. Later, I remembered I had a stack of mercury thermometers - checking one, it showed nearly 30°C.

At that temperature, the alcohol concentration would be around 86-87%. This meant the alcohol was more diluted than the seller had claimed.

The good news was that my suspicion about the presence of methanol in the ethanol was ruled out.

Next, I measured the alcohol concentration after filtration. It came out to be about 70-71%.

The bad news is that I had recently assured my colleague that the alcohol could be reused after the process, at least one more time. Now, I think that's impossible. During the process, the liquid not only heats up but also evaporates. Furthermore, water evaporates less readily than alcohol, so it accumulates in the remaining liquid. This water then reacts with the aluminum, contaminating it with aluminum hydroxide, which disrupts the process.

P.S. Later, a colleague clarified that methanol was produced in our country in the city of Severodonetsk. Some of this methanol was sold illegally, so the price was cheap. Now the city of Severodonetsk has been captured and destroyed by the Russian army. We are forced to import methanol from abroad, which imposes additional transportation costs. Consequently, there is no more cheap methyl alcohol in our country.

I did not know these facts at the time of the events described in the article.

Photos

Спиртометр утонул в этаноле

Ареометр (спиртометр) утонул в этиловом спирте. На этикетке канистры с техническом спиртом было написано "94%". Сам ареометр был проградуирован до 96%.

Описанное событие я увидел не вживую. Фотографию прислал коллега, тем не менее, я не на шутку заинтересовался. Сначала я не понял, что это означало и обрадовался. Потом стал анализировать особенности технологического процесса, в котором этот спирт используется. В результате я все понял. Моментально.

Если бы не периодические обстрелы нашего города ракетами и дронами, если бы не усталость от работы, я бы испугался, увидев эту фотографию. Более того, я обязан был испугаться. Но у меня не осталось сил бояться.

Причин, почему спиртометр утонул в спирте, могло быть две. Первая возможная причина - спиртометр был "Made in China" (некачественный) и его показания были некорректны. Чтобы понять вторую возможную причину, ответьте на вопрос: "Какой спирт легче этанола?"

Правильно - метанол.

Теперь расскажу все по порядку. В лаборатории я занимаюсь несколькими задачами одновременно. Некоторые из них были легкие, они не требовали много времени и усилий (умственных и физических). Некоторые задачи были трудоемкие физически, но не требовали напряжения мыслительных процессов. Кроме того, были и есть такие задачи, что я не уверен, возможно ли их решить на практике (в теории, как вы знаете, возможно все, даже "антиматерия в кармане" и сверхсветовые двигатели).

Одной из выполнимых, но трудоемких задач, было фильтрование порошков металлов, которые были в виде суспензии в этиловом спирте. Металлы попадались разные, некоторые из них - токсичные (например, никель, сурьма, кобальт, ванадий). К счастью, в последнее время я фильтровал (и фильтрую) преимущественно нетоксичный алюминий. Алюминий был неприятен разве что тем, что его частицы пачкали все вокруг: руки, одежду, химическую посуду, мебель и пол лаборатории. Крупные частицы оставляли серебристые пятна, очень мелкие - черные пятна.

Когда я пишу статью, фильтрованием суспензии разных видов алюминия в спирте я занимаюсь уже несколько недель. Вытяжной шкаф у меня в лаборатории есть, только он занят другими работами. Поэтому фильтровать суспензию и сушить полученные твердые продукты приходится прямо на лабораторных столах. Пары этилового спирта при этом свободно попадают в воздух лаборатории.

Отлично понимаю, что для некоторых людей такая работа является работой мечты. Однако, я практически не употребляю спиртных напитков и это меняет всю картину. Концентрация фермента алкогольдегидрогеназа у меня в крови явно низкая. Последний раз, когда я проходил тест, врач удивилась низким результатам и спросила:

- Вы не пьете спиртное вообще?

Для моих работ по фильтрованию плохо, что я не пью алкоголь. Пары спирта проникают в кровь через легкие, а жидкий спирт - через кожу и этого количества достаточно, чтобы резко ухудшить самочувствие. У человека, который умеренно употребляет алкогольные напитки, концентрация алкогольдегидрогеназы в крови достаточна, чтобы быстро нейтрализовать небольшие количества этанола, но это не про меня.

В дополнение, этиловый спирт понижает кровяное давление, а у меня оно и так низкое.

В результате я чувствовал себя отвратительно уже несколько недель. В лаборатории находиться никто не заставлял - можно было выйти прогуляться, можно было вообще не прийти на работу день-два. Более того, я был заведующим лаборатории и подчинялся только директору. Однако, фильтрование вместо меня никто не сделает. Поэтому приходилось находиться в атмосфере паров спирта день за днем.

Даже, если бы спирт был чистым, для здоровья это плохо. Однако, спирт был техническим. Спиртом пахло на полкоридора, но сотрудники не распознавали по запаху, что это был спирт, они говорили, что это "химикаты" или "запах химии".

И действительно, мой спирт пах скорее бутанолом и изоамиловым спиртом (компоненты сивушного масла), чем этанолом. Однако, эти спирты имеют более высокую плотность, чем этанол. А тут смесь оказалась легче, чем 96% этанол!

Какой спирт легче этанола? Метанол!

В технический спирт вполне могли добавить метанол (или продать метанол вместо технического этанола).

Коллега на форуме возразил, что у нас купить метанол значительно труднее, чем самый качественный этанол. Если все делать легально, так и есть. Уже много лет продажа метилового спирта находится у нас под строгими ограничениями. Делается это потому что некоторые люди путали метиловый спирт с этиловым и по ошибке употребляли метанол вместо этанола, что взывало трагические последствия.

Однако, себестоимость технического метанола низкая, а значительная часть торговли в нашей стране ведется нелегально. Много раз сообщалось, что метиловый спирт добавляли в средства бытовой химии вместо этилового. Более того, в прошлом метиловый спирт добавляли в средства бытовой химии вполне законно, чтобы люди не употребляли их внутрь, а покупали легальные спиртные напитки (с огромной наценкой).

Поэтому весьма вероятно, что в моем этиловом спирте содержится много метанола. Могли вообще метиловый спирт продать вместо этилового. Более того, мне уже несколько раз попадались пустые канистры с этикеткой "метиловый спирт". У нас он не используется - пустые канистры из-под метанола купили у одной из фирм. Но, если метанол продавался в том же месте, что и этиловый спирт, продавцы могли перепутать и налить метанол в канистру для этанола...

Как я упомянул, я уже несколько недель "купался" в этом спирте. Фильтровал и сушил в комнате образцы. Спирт попадал на руки (иногда) и в легкие - постоянно. Вытяжной шкаф есть, но часто он занят. Даже, если вытяжка свободна, на длительное время включать ее не хочу - звук двигателя не сулит оптимизма (от длительной работы он может перегореть).

И тут коллега прислал мне фото "утонувшего" спиртометра с комментарием, что это спирт ПОСЛЕ фильтрования. Сначала я обрадовался. Ход мыслей был следующим.

Начальная концентрация спирта была 94% (если верить этикетке), а после процесса получения мелкодисперсного алюминия она стала >96%! Для диспергирования алюминия использовалась кавитация (один вариант) или электрические разряды (другой вариант). Одновременно шел побочный процесс - алюминий вступал в химическую реакцию с водой, образуя гидроксид алюминия и водород. В ходе этой реакции алюминий расходовался и это было плохо. Однако, мелкодисперсный алюминий образовывался в активной форме - и это было хорошо. Выделение пузырьков водорода в суспензии я наблюдал много раз. Алюминий может реагировать, как с водой, так и с этиловым спиртом, но первая реакция происходит значительно быстрее. Поэтому увеличение концентрации спирта мне показалось логичным.

Как только я отправил ответ, коллега удалил свое последнее сообщение и прислал другое сообщение с фотографиями и новыми комментариями. Оказалось, что на присланном ранее фото (с утонувшим ареометром) был спирт, отобранный не после, а ДО процесса диспергирования алюминия (измельчения электрическими разрядами). Другими словами, это был ИСХОДНЫЙ спирт из канистры с этикеткой "94%", и в нем утонул ареометр со шкалой до "96%".

Water

Ethyl alcohol (initial)

Alcoholometer Sank in Ethanol

Ethyl alcohol (after the process)

С другой стороны, описанные наблюдения вполне логичны. Падение концентрации произошло в результате испарения спирта от нагрева (в электрических разрядах или при кавитации) и во время фильтрования. Однако, было нелогично, что концентрация исходного спирта была выше 96%. Это навело меня на мысль, что этиловый спирт содержит метанол!

Сначала ответил коллеге: "Попробуйте другой спиртометр", но его не оказалось под рукой. Тогда решил определить плотность технического спирта методом взвешивания. Для этой цели используют аналитические весы (с точностью в 0.0002 г) и пикнометры. Сначала взвешивают пустой пикнометр, потом наливают в него жидкость до метки и повторно взвешивают. По разнице веса определяют массу спирта и делят ее на объем пикнометра.

Пикнометра у меня не было, аналитических весов тоже. Тогда я взял мерную колбу на 100 мл и взвесил ее на технических весах (точность 0.005 г). После чего взвесил эту колбу с исходным спиртом. Посчитал плотность, получилось 0.8187. Посмотрел по таблице (для температуры 25°С) - концентрация спирта оказалась 88%. Коллега уточнил, что температура была не 25, а 30°С. Стал искать термометр. Не нашел - посмотрел температуру по смартфону. Действительно было 30°С. Значительно позже вспомнил, что у меня лежит целая стопка ртутных термометров. Посмотрел на термометр - было почти 30°С.

Этой температуре соответствовала концентрация спирта 86-87%. Спирт оказался более разбавленным, чем утверждает продавец.

Хорошая новость - подозрения, что в этаноле присутствует метанол исчезли.

Потом определил концентрацию спирта после фильтрования. Получилось 70-71%.

Плохая новость, недавно я заверил коллегу, что спирт можно повторно использовать после процесса, как минимум, еще один раз. Теперь, думаю, что нельзя. В ходе процесса жидкость не только греется, но и испаряется. Причем, вода летит меньше, чем спирт. Потом вода накапливается в спирте, реагирует с алюминием и вредит процессу (алюминий загрязняется примесью гидроксида).

P.S. Позже коллега уточнил, что метанол производился в нашей стране в городе Северодонецк. Часть этого метанола продавалось нелегально, поэтому цена была дешевой. Сейчас город Северодонецк захвачен и разрушен русской армией. Мы вынуждены завозить метанол из-за границы, что налагает дополнительные транспортные расходы. Следовательно, дешевого метилового спирта в нашей стране больше нет.

На момент описанных в статье событий я этих фактов не знал.