Innhold
"Alkohol" er et ord som, i likhet med mange engelske termer, har en mer spesifikk betydning i vitenskapen enn det gjør i daglig bruk. "Etanol" beskriver i mellomtiden et spesifikt kjemisk stoff; mens etanol er en type alkohol, har den også flere bruksområder (en industriell, en mat-og-drikke-relatert) som deler liten overlapping.
Hva er etanol? Også kalt etylalkohol, det er den av enkleste alkoholer og er absolutt den mest berømte, på bedre eller verre, i vestlig kultur. Dette ydmyke to-karbonmolekylet er sentrum for rikelig historisk kontrovers, og bruken av det som et humørforandrende stoff har hatt betydelige effekter på menneskers samfunn gjennom hele sivilisasjonens historie.
Hva er en alkohol?
Mange forbindelser i kjemi er hydrokarboner, som bare består av karbon og hydrogenatomer. Innføring av oksygenatomer i hydrokarboner åpner for døren til en rekke nye kategorier av kjemikalier med en rekke egenskaper.
Alkoholer er hydrokarboner hvor en -OH-gruppe, eller hydroksylgruppe, er erstattet med hydrogenatom. Det enkleste eksempelet er hydrokarbonmetan, som har formelen CH4. Karbonatomer kan danne fire bindinger med andre atomer og bare ett, så metan er en stabil forbindelse. Oksygen danner derimot totalt to bindinger. Så en hydroksylgruppe, som har et oksygen bundet til et hydrogen, har ett "sted" tilgjengelig for binding. Dette betyr at hvis forholdene er egnet, kan metan omdannes til metylalkohol eller metanol. Formelen for dette molekylet er CH3(ÅH).
Mens metanol har ett karbonatom, har etanol, det neste største og avledet fra den rene hydrokarbonetan, to. Den kjemiske formelen for etan er CH3CH3 (også skrevet C2H6); hvert karbonatom er bundet til tre hydrogener og til de andre karbonatomer. Formelen for etanol er derfor CH3CH2(ÅH).
Etanol kalles også etylalkohol.Denne navnekonvensjonen, som du kanskje har mistenkt, gjelder alle alkoholer; "-anol" -suffikset kan byttes ut med den mer tungvint "alkohol-alkoholen." Når du vet at propan er navnet på et hydrokarbon med tre karbon, kan du finne frem den kjemiske formelen, den for den tilhørende alkoholen og de to forskjellige navnene på den alkoholen?
Andre alkoholer
Fordi metanol og etanol er henholdsvis en- og to-karbonalkoholer, eksisterer ingen tvetydighet med hensyn til formelen. Det vil si at gitt et en-karbon eller to-karbon hydrokarbon med en enkelt hydroksylgruppe i stedet for et enkelt hydrogenatom, er det bare en mulig konfigurasjon. For etanol er karbonet som -OH er bundet til uten betydning fordi etan i seg selv er et symmetrisk molekyl; det er ingen geometrisk skille mellom det første karbon og det andre.
På nivået av tre-karbonforbindelser blir ting imidlertid mer kompliserte. Propan har formelen CH3CH2CH3 (også skrevet som C3H8). Hvis en hydroksylgruppe er festet til en av de endelige karbonatene (enden), er resultatet vanlig propylalkohol eller propanol. Men hva hvis hydroksylgruppen i stedet er festet til det midterste karbonet?
Faktisk har en viktig forbindelse kalt propan-2-ol akkurat en slik ordning. (Du kan se dette skrevet som 2-propanol i eldre referanser; å legge til "2" som et infiks er en konvensjon som begynte i 2013 da International Union of Pure and Applied Chemistry, eller IUPAC, utviklet nye nomenklaturregler.) The " 2 "viser til det faktum at hydroksylgruppen er festet til den andre av de tre karbonatene med propan, og dermed er i midten. Dette stoffet har tre karbonatomer, åtte hydrogener og en oksygen, akkurat som vanlig propanol. Som sådan er det en isomer av propanol, og heter navnet isopropylalkohol. De fleste såkalte "rubb alcohol" for antiseptisk bruk inneholder isopropylalkohol.
Hva om mer enn en hydroksylgruppe er til stede? Er den aktuelle forbindelsen fortsatt i alkohol? Faktisk forekommer også dette. Når en andre -OH tilsettes etanol ved det andre karbonet, skapte dette et molekyl kalt 1,2-etandiol. "Diolen" avslører at stoffet er en dobbel alkohol med to hydroksyler, og "1,2-" prefikset indikerer at de er festet til forskjellige karbonatomer. Denne alkoholen kalles ofte etylenglykol og er hovedkomponenten i frostvæsken. Det er svært giftig (som metanol).
En annen vanlig såkalt polyhydroxylalkohol går under vanlige navn glyserol eller glyserin. Dette er ganske enkelt propan med en hydroksylgruppe erstattet et hydrogenatom ved hvert av de tre karbonatomene, alle på samme side av propanmolekylet. Det formelle navnet på dette stoffet er således 1,2,3-propanetriol, og det fungerer begge som "ryggraden" for fettmolekyler i kosten og kan brukes direkte av celler til brensel.
Etanolsyntese
Etanol er laget av mais og annet plantestoff. Etanol er vanligvis laget av molekylet glukose, som finnes i stivelse av alle slag og er den viktigste energiformen som brukes av alle levende celler. Ett molekyl glukose omdannes til etanol og karbondioksid under påvirkning av gjær, som fungerer som et enzym for å oppmuntre til reaksjonen langs:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Denne reaksjonen er kjent som gjæring, fordi den er en form for anaerob respirasjon (uten oksygen). En annen type gjæringsreaksjoner er melkesyrefermentering, som er det kroppen din gjennomgår når du trener for intenst til at oksygenforbruk og prosessering kan holde tritt med energibehovet ditt. Begge typer fermentering er alternativer til aerob respirasjon, der glukose blir behandlet i cellemitokondrier gjennom Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden for å gi energi i form av ATP, eller adenosintrifosfat.
Etylalkohol som drivstoff
Etanol, selv lenge kjent som den aktive ingrediensen i alkoholholdige drikker, har også kommet i stadig mer vanlig bruk som et "alternativt" drivstoff, noe som betyr at det er et alternativ til tradisjonell fossil eller petroleumsbasert brensel som bensin og naturgass. . I dag inneholder 98 prosent av bensinen som selges i USA en viss mengde etanol. Det vanligste forholdet er 90 prosent bensin (en annen hydrokarbon, hvis du holder poeng) til 10 prosent etanol. Noen kjøretøyer har mer fleksibilitet med tanke på motorens forbrenningsegenskaper, og disse kan bruke drivstoff som består av over 50 prosent etanol og i noen tilfeller mer enn 80 prosent.
Etanol er populært i USA som drivstoff fordi utslippene er mindre giftige enn bensinutslippet og fordi det reduserer avhengigheten av utenlandsk olje viktig. For tiden kan imidlertid ikke etanoldrivstoff gi den samme drivstofføkonomien som bensindrevne kjøretøyer, og tilbyr bare omtrent tre fjerdedeler av drivstoffeffektiviteten til standardbiler.
Misbruk av etanol
Etanol brukes også i produksjonen av alkohol beregnet for drikke. Folk har brukt etanol i bearbeidede drikkeformer, som øl, i århundrer for å endre måten de føler på. I mindre mengder kan det slappe av sinnet og la noen individer lettere delta i ellers stressende sosiale situasjoner.
Uten tvil, men fordi det er så lett misbrukt og så vidt tilgjengelig, utgjør alkohol en stor folkehelsefare. I 2010 koster overdreven alkoholforbruk ifølge amerikanske sentre for sykdomskontroll og -forebygging den amerikanske økonomien en kvart billion dollar som et resultat av ulykker, tapt produktivitet, helseproblemer, kriminalitet og andre problemer. Omtrent 88 000 dødsfall per år skyldes direkte effekten av overdreven drikking. Noen mennesker har en langt større tendens enn andre til å bli fysisk eller psykisk avhengige av alkoholholdige drikker, med mye av dette antatt å være genetisk. De fleste eksperter mener at det virkelig ikke er noen sikker grense når det gjelder å betjene et motorvogn under påvirkning, men alkoholrelaterte bilulykker er fortsatt en enorm kilde til forebyggbar død og svakhet over hele landet.