Зміст
"Алкоголь" - це слово, яке, як і багато англійських термінів, має більш специфічне значення в науці, ніж воно має щоденне вживання. "Етанол", тим часом, описує конкретну хімічну речовину; хоча етанол є типом алкоголю, він також має багаторазове застосування (одне промислове, одне із харчовими продуктами та напоями), яке мало перекривається.
Що етанол? Також його називають етиловим спиртом, він є одним з найпростіших спиртів і, безумовно, найбільш відомий в кращому або гіршому випадку в західній культурі. Ця скромна двовуглецева молекула є центром широких історичних суперечок, і її використання як речовини, що змінює настрій, справила значний вплив на людські суспільства протягом усієї історії цивілізації.
Що таке алкоголь?
Багато хімічних сполук - це вуглеводні, що складаються лише з атомів вуглецю та водню. Введення атомів кисню у вуглеводні відкриває перед дверима цілий ряд нових категорій хімікатів, що мають різноманітні властивості.
Спирти - це вуглеводні, в яких атомом водню була заміщена група -ОН або гідроксильна група. Найпростішим прикладом є вуглеводневий метан, який має формулу СН4. Атоми вуглецю можуть утворювати чотири зв’язки з іншими атомами, а водень лише одним, тому метан є стійкою сполукою. Кисень, з іншого боку, утворює загалом дві зв’язки. Отже, гідроксильна група, яка має кисень, пов'язаний з воднем, має одну "пляму", доступну для зв'язування. Це означає, що при відповідних умовах метан може бути перетворений в метиловий спирт або метанол. Формулою цієї молекули є СН3(ОН).
Хоча метанол має один атом вуглецю, етанол, наступний за величиною і отриманий з чистого вуглеводневого етану, має два. Хімічна формула етану - СН3СН3 (також написано С2Н6); кожен атом вуглецю пов'язаний з трьома водниками, а з іншими атомами вуглецю. Отже, формула етанолу є СН3СН2(ОН).
Етанол також називають етиловим спиртом.Ця умова про іменування, як ви, можливо, підозрювали, стосується всіх спиртів; суфікс "-анол" може бути замінений на більш громіздкий "-іловий спирт". Знаючи, що пропан - назва тривуглецевого вуглеводню, чи можете ви розробити його хімічну формулу, формулу алкоголю та дві різні назви цього спирту?
Інші спирти
Оскільки метанол та етанол є одно- та двовуглецевими спиртами відповідно, то щодо їх формули не існує двозначності. Тобто, враховуючи одновуглецевий або двовуглецевий вуглеводень з єдиною гідроксильною групою замість одного атома водню, існує лише одна можлива конфігурація. Що стосується етанолу, то вуглець, до якого приєднується -OH, не має значення, оскільки етан сам по собі є симетричною молекулою; між першим вуглецем і другим немає геометричного розрізнення.
Однак на рівні тривуглецевих сполук справи ускладнюються. Пропан має формулу СН3СН2СН3 (також написано як С3Н8). Якщо гідроксильна група приєднана до одного з кінцевих (кінцевих) вуглеців, то в результаті виходить звичайний пропіловий спирт або пропанол. Але що робити, якщо гідроксильну групу замість цього приєднати до середнього вуглецю?
Насправді важлива сполука під назвою пропан-2-ол має саме таку схему розташування. (Ви можете бачити, що це написано як 2-пропанол у старих посиланнях; додавання "2" як інфіксація - це конвенція, розпочата в 2013 році, коли Міжнародний союз чистої та прикладної хімії або IUPAC розробив нові правила номенклатури.) " 2 "відноситься до того, що гідроксильна група приєднана до другого з трьох вуглецю пропану, а значить, посередині. Ця речовина має три вуглецю, вісім водню та кисень, як і звичайний пропанол. Як такий він є ізомером пропанолу, і походить під назвою ізопропіловий спирт. Більшість так званих «розтираючих спиртів» для антисептичного застосування містить ізопропіловий спирт.
Крім того, що робити, якщо присутні більше однієї гідроксильної групи? Чи є спір, про який йдеться, ще в алкоголі? Насправді це теж відбувається. Коли до етанолу при другому вуглеці додають другий -ОН, це створює молекулу, що називається 1,2-етандіолом. "Діол" виявляє, що речовина являє собою подвійний спирт з двома гідроксилами, а префікс "1,2-" вказує на те, що вони приєднані до різних вуглецю. Цей спирт частіше називають етиленгліколем і є основним компонентом антифризу. Він високотоксичний (як і метанол).
Інший поширений так званий полігідроксильний спирт походить під загальною назвою гліцерин або гліцерин. Це просто пропан з гідроксильною групою, заміщеною атомом водню на кожному з трьох атомів вуглецю, все на одній стороні молекули пропану. Таким чином, формальна назва цієї речовини - 1,2,3-пропанетріол, і вона обидва служить "основою" для дієтичних молекул жиру і може використовуватися клітинами безпосередньо для палива.
Синтез етанолу
Етанол виробляють з кукурудзи та інших рослинних речовин. Етанол, як правило, виробляється з молекули глюкози, яка існує в крохмалях усіх видів і є основною формою енергії, яку використовують усі живі клітини. Одна молекула глюкози перетворюється на етанол і вуглекислий газ під впливом дріжджів, який діє як фермент для заохочення реакції поряд:
С6Н12О6 → 2С2Н5OH + 2CO2
Ця реакція відома як бродіння, оскільки вона є формою анаеробного (без кисню) дихання. Інший тип реакції бродіння - це молочнокисла ферментація. Це те, що піддається вашому тілу, коли ви здійснюєте занадто інтенсивні вправи, щоб дозволити споживання і переробку кисню йти в ногу з вашими енергетичними потребами. Обидва види бродіння є альтернативою аеробному диханню, при якому глюкоза переробляється в клітинах мітохондрій за допомогою циклу Кребса та електронно-транспортного ланцюга для отримання енергії у вигляді АТФ або аденозинтрифосфату.
Етиловий алкоголь як паливо
Етанол, хоча давно відомий як активний інгредієнт алкогольних напоїв, також все частіше застосовується як "альтернативне" паливо, що означає, що він є альтернативою традиційним викопним або нафтовим паливам, таким як бензин та природний газ . Сьогодні понад 98 відсотків бензину, що продається в США, містить деяку кількість етанолу. Найбільш поширене співвідношення - 90 відсотків бензину (ще один вуглеводень, якщо ви дотримуєтесь балів) до 10 відсотків етанолу. Деякі транспортні засоби мають більшу гнучкість у відношенні своїх двигунів до спалювання палива, і вони можуть працювати на паливі, що складається з понад 50 відсотків етанолу і в деяких випадках більше 80 відсотків.
Етанол популярний в США як паливо, оскільки його викиди менш токсичні, ніж викиди бензину, і тому, що він зменшує залежність від важливої іноземної нафти. Однак в даний час паливо з етанолом не може забезпечити таку економію палива, як бензинові автомобілі, пропонуючи лише приблизно три чверті економічності палива в стандартних автомобілях.
Зловживання етанолом
Етанол також використовується у виробництві алкоголю, призначеного для пиття. Люди використовували етанол у його оброблених формах пиття, таких як пиво, протягом століть, щоб змінити спосіб їх почуття. У менших кількостях це може розслабити розум і дозволити деяким людям легше брати участь у напружених соціальних ситуаціях.
Безперечно, однак, оскільки це так легко зловживається і настільки широко доступне, вживання алкоголю становить велику небезпеку для здоров'я населення. У 2010 році, згідно з даними американських Центрів контролю та профілактики захворювань, надмірне споживання алкоголю коштувало економіці США чверть трильйона доларів внаслідок нещасних випадків, втрати продуктивності праці, проблем зі здоров’ям, злочинності та інших питань. Близько 88 000 смертей на рік безпосередньо пов'язані з наслідками надмірного вживання алкоголю. Деякі люди мають набагато більшу схильність, ніж інші, ставати фізично чи психологічно залежними від алкогольних напоїв, причому значна частина цього вважається генетичною. Більшість експертів вважають, що дійсно немає безпечного обмеження щодо керування автомобілем під впливом, але аварії, пов’язані з алкоголем, залишаються надзвичайним джерелом запобігання смерті та дебільності в усій країні.