Zawartość
„Alkohol” to słowo, które, podobnie jak wiele angielskich terminów, ma bardziej szczegółowe znaczenie w nauce niż w codziennym użyciu. Tymczasem „etanol” opisuje określoną substancję chemiczną; Podczas gdy etanol jest rodzajem alkoholu, ma on również wiele zastosowań (jedno związane z przemysłem, jedno związane z żywnością i napojami), które w niewielkim stopniu się pokrywają.
Co to jest etanol? Zwany także alkoholem etylowym, jest jednym z najprostszych alkoholi i jest z pewnością najbardziej znany, na dobre lub na złe, w kulturze zachodniej. Ta skromna dwuwęglowa cząsteczka jest centrum wielu historycznych kontrowersji, a jej zastosowanie jako substancji zmieniającej nastrój wywarło znaczący wpływ na społeczeństwa ludzkie w całej historii cywilizacji.
Co to jest alkohol?
Wiele związków chemicznych to węglowodory składające się wyłącznie z atomów węgla i wodoru. Wprowadzenie atomów tlenu do węglowodorów otwiera drzwi do szeregu nowych kategorii chemikaliów o szeregu właściwości.
Alkohole to węglowodory, w których grupa -OH lub grupa hydroksylowa została zastąpiona atomem wodoru. Najprostszym przykładem jest węglowodór metanowy o wzorze CH4. Atomy węgla mogą tworzyć cztery wiązania z innymi atomami, a wodór tylko jeden, więc metan jest stabilnym związkiem. Z drugiej strony tlen tworzy w sumie dwa wiązania. Tak więc grupa hydroksylowa, która ma tlen związany z wodorem, ma jedną „plamkę” dostępną do wiązania. Oznacza to, że jeśli warunki są odpowiednie, metan można przekształcić w alkohol metylowy lub metanol. Wzór na tę cząsteczkę to CH3(O).
Podczas gdy metanol ma jeden atom węgla, etanol, następny największy i pochodzący z czystego węglowodoru etanu, ma dwa. Wzór chemiczny etanu to CH3CH3 (również napisane C2H.6); każdy atom węgla jest związany z trzema atomami wodoru i innymi atomami węgla. Wzór na etanol to zatem CH3CH2(O).
Etanol jest również nazywany alkoholem etylowym.Ta konwencja nazewnictwa, jak można się spodziewać, dotyczy wszystkich alkoholi; sufiks „-anol” można zamienić na bardziej nieporęczny „alkohol ylo”. Wiedząc, że propan jest nazwą trójwęglowego węglowodoru, czy możesz opracować jego wzór chemiczny, związany z nim alkohol i dwie różne nazwy tego alkoholu?
Inne alkohole
Ponieważ metanol i etanol są odpowiednio jedno- i dwuwęglowymi alkoholami, nie ma dwuznaczności pod względem ich wzoru. To znaczy, biorąc pod uwagę węglowodór jedno- lub dwu-węglowy z pojedynczą grupą hydroksylową zamiast jednego atomu wodoru, istnieje tylko jedna możliwa konfiguracja. W przypadku etanolu węgiel, do którego przyłączony jest -OH, jest nieistotny, ponieważ sam etan jest cząsteczką symetryczną; nie ma geometrycznego rozróżnienia między pierwszym węglem a drugim.
Jednak na poziomie związków trójwęglowych sprawy stają się bardziej skomplikowane. Propan ma wzór CH3CH2CH3 (również napisane jako C3H.8). Jeśli grupa hydroksylowa jest przyłączona do jednego z końcowych (końcowych) atomów węgla, wynikiem jest zwykły alkohol propylowy lub propanol. Ale co jeśli grupa hydroksylowa jest zamiast tego przymocowana do środkowego węgla?
W rzeczywistości ważny związek o nazwie propan-2-ol ma właśnie taki układ. (Możesz to zobaczyć jako 2-propanol w starszych źródłach; dodanie „2” jako infiksu to konwencja, która rozpoczęła się w 2013 roku, kiedy Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) opracowała nowe zasady nomenklatury.) „ 2 ”odnosi się do faktu, że grupa hydroksylowa jest przyłączona do drugiego z trzech atomów węgla propanu, a zatem znajduje się na środku. Substancja ta ma trzy atomy węgla, osiem atomów wodoru i tlen, podobnie jak zwykły propanol. Jako taki jest izomerem propanolu i nosi nazwę alkohol izopropylowy. Najbardziej tak zwany „alkohol do wycierania” do stosowania antyseptycznego zawiera alkohol izopropylowy.
A co jeśli więcej niż jedna grupa hydroksylowa jest obecna? Czy dany związek jest nadal w alkoholu? W rzeczywistości to też się zdarza. Gdy drugi etanol dodaje się do etanolu przy drugim węglu, powstaje cząsteczka zwana 1,2-etanodiolem. „Diol” ujawnia, że substancja jest podwójnym alkoholem z dwoma hydroksylami, a przedrostek „1,2-” wskazuje, że są one przyłączone do różnych atomów węgla. Ten alkohol jest częściej nazywany glikolem etylenowym i jest głównym składnikiem środka przeciw zamarzaniu. Jest bardzo toksyczny (podobnie jak metanol).
Innym popularnym tak zwanym alkoholem polihydroksylowym jest potoczna nazwa glicerol lub gliceryna. Jest to po prostu propan z grupą hydroksylową podstawioną atomem wodoru na każdym z trzech atomów węgla, wszystkie po tej samej stronie cząsteczki propanu. Formalna nazwa tej substancji to 1,2,3-propanotriol i oba służą jako „kręgosłup” dla cząsteczek tłuszczu w diecie i mogą być stosowane bezpośrednio przez komórki jako paliwo.
Synteza etanolu
Etanol jest wytwarzany z kukurydzy i innych substancji roślinnych. Bardziej ogólnie etanol jest wytwarzany z cząsteczki glukozy, która występuje w skrobiach wszelkiego rodzaju i jest główną formą energii zużywanej przez wszystkie żywe komórki. Jedna cząsteczka glukozy jest przekształcana w etanol i dwutlenek węgla pod wpływem drożdży, które działają jak enzym pobudzający reakcję:
do6H.12O6 → 2 ° C2H.5OH + 2CO2
Ta reakcja jest znana jako fermentacja, ponieważ jest formą beztlenowego oddychania (bez tlenu). Innym rodzajem reakcji fermentacji jest fermentacja kwasu mlekowego, na którą przechodzi twoje ciało, gdy ćwiczysz zbyt intensywnie, aby umożliwić zużycie tlenu i przetwarzanie, aby dotrzymać kroku potrzebom energetycznym. Oba rodzaje fermentacji są alternatywą dla oddychania tlenowego, w którym glukoza jest przetwarzana w mitochondriach komórkowych przez cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów w celu uzyskania energii w postaci ATP lub trifosforanu adenozyny.
Alkohol etylowy jako paliwo
Etanol, choć od dawna znany jako składnik aktywny w napojach alkoholowych, jest również coraz częściej stosowany jako paliwo „alternatywne”, co oznacza, że jest alternatywą dla tradycyjnych paliw kopalnych lub paliw ropopochodnych, takich jak benzyna i gaz ziemny . Obecnie ponad 98 procent benzyny sprzedawanej w USA zawiera pewną ilość etanolu. Najczęstszym stosunkiem jest 90 procent benzyny (inny węglowodór, jeśli utrzymujesz wynik) do 10 procent etanolu. Niektóre pojazdy mają większą elastyczność pod względem właściwości spalania paliwa w silnikach, i mogą one działać przy użyciu paliw, które zawierają ponad 50 procent etanolu, aw niektórych przypadkach ponad 80 procent.
Etanol jest popularny w USA jako paliwo, ponieważ jego emisje są mniej toksyczne niż w przypadku benzyny i ponieważ zmniejsza zależność od zagranicznej ropy. Obecnie jednak paliwa etanolowe nie zapewniają takiej samej oszczędności paliwa jak pojazdy napędzane benzyną, oferując jedynie około trzech czwartych wydajności paliwowej standardowych samochodów.
Nadużycie etanolu
Etanol jest również wykorzystywany do produkcji alkoholu przeznaczonego do picia. Ludzie od stuleci używają etanolu w przetworzonych formach picia, takich jak piwo, aby zmienić to, jak się czują. W mniejszych ilościach może rozluźnić umysł i pozwolić niektórym osobom łatwiej uczestniczyć w stresujących sytuacjach społecznych.
Niewątpliwie jednak, ponieważ jest tak łatwo nadużywane i tak szeroko dostępne, picie alkoholu stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego. Według danych amerykańskiego Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom w 2010 r. Nadmierne spożycie alkoholu kosztowało gospodarkę USA ćwierć biliona dolarów w wyniku wypadków, utraty wydajności, problemów zdrowotnych, przestępczości i innych problemów. Około 88 000 zgonów rocznie można bezpośrednio przypisać skutkom nadmiernego picia. Niektóre osoby mają znacznie większą skłonność niż inne do uzależnienia fizycznego lub psychicznego od napojów zawierających alkohol, przy czym większość z nich uważa się za genetyczną. Większość ekspertów uważa, że naprawdę nie ma bezpiecznego limitu pod względem prowadzenia pojazdu silnikowego pod wpływem, ale wypadki samochodowe związane z alkoholem pozostają ogromnym źródłem możliwej do uniknięcia śmierci i osłabienia w całym kraju.