Садржај
"Алкохол" је реч која, као и многи енглески појмови, има специфичније значење у науци него што има у свакодневној употреби. "Етанол", у међувремену, описује специфичну хемијску супстанцу; док је етанол врста алкохола, он такође има вишеструку употребу (једна индустријска, једна храна и пића) која се мало преклапају.
Шта је етанол? Назван још и етилним алкохолом, он је један од најједноставнијих алкохола и сигурно је најславнији у западној култури, набоље или нагоре. Овај скромни молекул са два угљеника центар је великих историјских контроверзи, а његова употреба као супстанца која мења расположење имала је значајне ефекте на људска друштва током историје цивилизације.
Шта је алкохол?
Многа једињења у хемији су угљоводоници, који се састоје само од атома угљеника и водоника. Увођење атома кисеоника у угљоводоници отвара врата разним новим категоријама хемикалија са различитим својствима.
Алкохоли су угљоводоници у којима је -ОХ група, или хидроксилна група, супституисана за атом водоника. Најједноставнији пример је угљоводонични метан који има формулу ЦХ4. Атоми угљеника могу да формирају четири везе са другим атомима, а водоник само једну, па је метан стабилно једињење. С друге стране, кисеоник чини укупно две везе. Дакле, хидроксилна група, која има кисеоник везан за водоник, има једно „место“ на располагању за везивање. То значи да ако су услови погодни, метан се може претворити у метилни алкохол или метанол. Формула овог молекула је ЦХ3(ОХ).
Док метанол има један атом угљеника, етанол, следећи највећи и који је добијен из чистог угљоводоничног етана, има два. Хемијска формула етана је ЦХ3ЦХ3 (такође написан Ц2Х6); сваки атом угљеника везан је за три водоника, а за остале атоме угљеника. Формула етанола је, дакле, ЦХ3ЦХ2(ОХ).
Етанол се такође назива етилни алкохол.Ова конвенција о именовању, као што сте вероватно сумњали, односи се на све алкохоле; суфикс "-анол" може се заменити са незграпнијим "-ил алкохолом." Знајући да је пропан назив угљених угљоводоника са три угљеника, да ли можете да утврдите његову хемијску формулу, ону повезаног алкохола и два различита имена за тај алкохол?
Остали алкохоли
Пошто су метанол и етанол једноструки и два угљеника алкохола, не постоји двосмисленост у погледу њихове формуле. То јест, с обзиром на једно-угљени или дво-угљени угљоводоници са једном хидроксилном групом уместо једног атома водоника, постоји само једна могућа конфигурација. У случају етанола, угљеник на који је -ОХ је везан није битан, јер је сам етан симетричан молекул; не постоји геометријска разлика између првог угљеника и другог.
На нивоу једињења са три угљеника, ствари постају компликованије. Пропан има формулу ЦХ3ЦХ2ЦХ3 (такође написано као Ц3Х8). Ако је хидроксилна група везана за један од крајњих угљених угљеника, резултат је обични пропил алкохол или пропанол. Али шта ако је хидроксилна група уместо средњег угљеника?
У ствари, важно једињење које се назива пропан-2-ол има управо такав распоред. (Ово можете видети као 2-пропанол у старијим референцама; додавање „2“ као инфикса је конвенција која је започета 2013. године када је Међународна унија за чисту и примењену хемију или ИУПАЦ развила нова номенклатурна правила.) „ 2 "се односи на чињеницу да је хидроксилна група везана за други од три угљеника пропан, и самим тим је у средини. Ова супстанца има три угљеника, осам водоника и кисеоник, баш као и обични пропанол. Као такав, он је изомер пропанола, а носи назив изопропил алкохол. Већина такозваног "алкохолног трљања" за антисептичку употребу садржи изопропил алкохол.
Такође, шта ако је присутно више од једне хидроксилне групе? Да ли је дотично једињење у алкохолу? У ствари, и то се дешава. Када се дода други -ОХ етанолу на другом угљенику, то ствара молекул зван 1,2-етандиол. "Диол" открива да је супстанца двоструки алкохол са два хидроксила, а префикс "1,2-" указује да су везани за различите угљенике. Овај алкохол се чешће назива етилен гликол и главна је компонента антифриза. Високо је токсичан (као и метанол).
Још један уобичајени такозвани полихидроксилни алкохол назива се глицерол или глицерин. Ово је једноставно пропан са хидроксилном групом супституисаном атомом водоника на сваком од три атома угљеника, а све на истој страни молекула пропана. Формални назив за ову супстанцу је, дакле, 1,2,3-пропанетриол, а обојица служи као окосница дијеталним молекулама масти и могу их директно користити ћелије за гориво.
Синтеза етанола
Етанол се прави од кукуруза и других биљних материја. Етанол се опћенито производи од молекуле глукозе, која постоји у скробима свих врста и главни је облик енергије који користе све живе ћелије. Један молекул глукозе претвара се у етанол и угљен диоксид под утицајем квасца, који делује као ензим који подстиче реакцију заједно:
Ц6Х12О6 → 2Ц2Х5ОХ + 2ЦО2
Ова реакција је позната као ферментација јер је облик анаеробног (без кисеоника) дисања. Друга врста реакције ферментације је ферментација млечне киселине, чему се ваше тело подвргава када вежбате превише интензивно да бисте омогућили да потрошња и прерада кисеоника иду у корак са вашим енергетским потребама. Обе врсте ферментације су алтернатива аеробном дисању, при чему се глукоза прерађује у ћелијским митохондријама кроз Кребсов циклус и систем преноса електрона да би се добила енергија у облику АТП-а, или аденосин трифосфата.
Етилни алкохол као гориво
Етанол, иако је дуго познат као активни састојак алкохолних пића, такође је почео да се све чешће користи као "алтернативно" гориво, што значи да је то алтернатива традиционалним фосилним горивима, или на бази нафте, као што су бензин и природни гас . Данас више од 98 одсто бензина који се продају у САД-у садржи одређену количину етанола. Најчешћи омјер је 90 посто бензина (још један угљиководон, ако имате оцјену) и 10 посто етанола. Нека возила имају већу флексибилност у погледу својстава сагоревања горива у моторима, а она могу да раде користећи горива која се састоје од преко 50 процената етанола, а у неким случајевима и више од 80 процената.
Етанол је у Сједињеним Државама популаран као гориво јер су његове емисије мање токсичне од оних бензина и зато што смањују зависност од важних страних нафта. Тренутно, међутим, етанолна горива не могу да осигурају исту економичност као возила на бензински погон, нудећи само око три четвртине ефикасности горива у стандардним аутомобилима.
Злоупотреба етанола
Етанол се такође користи у производњи алкохола за пиће. Људи су користили етанол у његовим прерађеним облицима за пиће, попут пива, вековима како би променили начин на који се осећају. У мањим количинама може опустити ум и омогућити неким појединцима да лакше учествују у иначе стресним друштвеним ситуацијама.
Без сумње, међутим, с обзиром на то да је тако лако злоупотребљен и тако широко доступан, пијење алкохола представља велику опасност за јавно здравље. У 2010. години, према америчким центрима за контролу и превенцију болести, прекомерна конзумација алкохола коштала је америчку привреду четврт трилијуна долара као резултат несрећа, изгубљене продуктивности, здравствених проблема, криминала и других питања. Око 88.000 смртних случајева годишње се директно приписује ефектима прекомерног пијења. Неки људи имају далеко већу тенденцију од осталих да постану физички или психолошки зависни од пића која садрже алкохол, а велики део тога се верује да је генетски. Већина стручњака верује да заиста нема сигурних ограничења у погледу управљања моторним возилом под тим утицајем, али удари аутомобила везани за алкохол остају огроман извор могуће смрти која се може спречити широм земље.