Obsah
„Alkohol“ je slovo, ktoré má podobne ako mnoho anglických výrazov vo vede konkrétnejší význam ako v každodennom používaní. „Etanol“ medzitým opisuje konkrétnu chemickú látku; zatiaľ čo etanol je druh alkoholu, má aj viacnásobné použitie (jedno priemyselné, jedno súvisiace s jedlom a nápojmi), ktoré sa mierne prekrývajú.
Čo je etanol? Nazýva sa tiež etylalkohol, je to jeden z najjednoduchších alkoholov a je určite najslávnejšou, lepšie alebo horšie, v západnej kultúre. Táto pokorná molekula s dvoma atómami uhlíka je centrom rozsiahlych historických sporov a jej použitie ako látky, ktorá mení náladu, malo počas histórie civilizácie významné účinky na ľudské spoločnosti.
Čo je alkohol?
Mnoho zlúčenín v chémii sú uhľovodíky pozostávajúce iba z atómov uhlíka a vodíka. Zavedenie atómov kyslíka do uhľovodíkov otvára dvere mnohým novým kategóriám chemikálií s rôznymi vlastnosťami.
Alkoholy sú uhľovodíky, v ktorých je atóm vodíka nahradená skupinou -OH alebo hydroxylová skupina. Najjednoduchším príkladom je uhľovodíkový metán, ktorý má vzorec CH4, Atómy uhlíka môžu tvoriť štyri väzby s inými atómami a vodík iba jeden, takže metán je stabilná zlúčenina. Kyslík na druhej strane tvorí celkom dve väzby. Hydroxylová skupina, ktorá má kyslík viazaný na vodík, má teda jednu „škvrnu“ k dispozícii na naviazanie. To znamená, že ak sú podmienky vhodné, metán sa môže previesť na metylalkohol alebo metanol. Vzorec pre túto molekulu je CH3(OH).
Zatiaľ čo metanol má jeden atóm uhlíka, etanol, ďalší najväčší a odvodený od čistého uhľovodíketánu, má dva. Chemický vzorec pre etán je CH3CH3 (tiež napísané C2H6); každý atóm uhlíka je viazaný na tri atómy vodíka a na ďalšie atómy uhlíka. Vzorec pre etanol je preto CH3CH2(OH).
Etanol sa tiež nazýva etylalkohol.Táto konvencia pomenovávania, ako ste možno predpokladali, sa vzťahuje na všetky alkoholy; prípona „-anol“ sa môže vymeniť za ťažkopádnejší „-ylalkohol“. Viete, že propán je názov uhľovodíka s tromi atómami uhlíka, viete zistiť jeho chemický vzorec, zloženie súvisiaceho alkoholu a dva rôzne názvy tohto alkoholu?
Ostatné alkoholy
Pretože metanol a etanol sú alkoholy s jedným alebo dvoma uhlíkmi, neexistuje žiadna nejednoznačnosť, pokiaľ ide o ich vzorec. To znamená, že vzhľadom na uhľovodík s jedným alebo dvoma atómami uhlíka s jednou hydroxylovou skupinou namiesto jedného atómu vodíka existuje iba jedna možná konfigurácia. V prípade etanolu je uhlík, ku ktorému je pripojený -OH, irelevantný, pretože samotný etán je symetrická molekula; neexistuje žiaden geometrický rozdiel medzi prvým a druhým uhlíkom.
Na úrovni zlúčenín s tromi atómami uhlíka sa však situácia komplikuje. Propán má vzorec CH3CH2CH3 (tiež napísané ako C3H8). Ak je hydroxylová skupina pripojená k jednému z koncových (koncových) atómov uhlíka, výsledkom je obyčajný propylalkohol alebo propanol. Ale čo keď je hydroxylová skupina namiesto toho pripojená na stredný uhlík?
V skutočnosti dôležitá zlúčenina nazývaná propán-2-ol má práve také usporiadanie. (V starších odkazoch to môžete vidieť ako 2-propanol; pridanie „2“ ako infixu je konvencia, ktorá sa začala v roku 2013, keď Medzinárodná únia pre čistú a aplikovanú chémiu alebo IUPAC vyvinula nové pravidlá nomenklatúry.) “ 2 "označuje skutočnosť, že hydroxylová skupina je pripojená k druhému z troch atómov uhlíka propánu, a preto je v strede. Táto látka má tri uhlíky, osem vodíkov a kyslík, rovnako ako bežný propanol. Ako taký je izomérom propanolu a nazýva sa izopropylalkohol. Väčšina takzvaného „trecieho alkoholu“ na antiseptické použitie obsahuje izopropylalkohol.
Čo ak je prítomných viac ako jedna hydroxylová skupina? Je predmetná zlúčenina stále v alkohole? V skutočnosti k tomu tiež dochádza. Keď sa druhý -OH pridá k etanolu na druhom uhlíku, vytvorila sa molekula nazývaná 1,2-etándiol. „Diol“ ukazuje, že ide o dvojitý alkohol s dvoma hydroxylovými skupinami a predpona „1,2“ označuje, že sú viazané na rôzne atómy uhlíka. Tento alkohol sa bežne nazýva etylénglykol a je hlavnou zložkou nemrznúcej zmesi. Je vysoko toxický (ako je metanol).
Ďalší bežný takzvaný polyhydroxylalkohol sa nazýva glycerol alebo glycerín. Toto je jednoducho propán s hydroxylovou skupinou substituovanou atómom vodíka na každom z troch atómov uhlíka, všetky na tej istej strane molekuly propánu. Formálnym názvom tejto látky je 1,2,3-propántriol, ktorý slúži ako „kostra“ molekúl tukov v potrave a môže sa používať priamo v bunkách ako palivo.
Syntéza etanolu
Etanol sa vyrába z kukurice a iných rastlinných látok. Všeobecne sa etanol vyrába z molekulárnej glukózy, ktorá existuje vo všetkých druhoch škrobov a je hlavnou formou energie, ktorú používajú všetky živé bunky. Jedna molekula glukózy sa premieňa na etanol a oxid uhličitý pod vplyvom kvasiniek, ktoré pôsobia ako enzým na podporu reakcie pozdĺž:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Táto reakcia je známa ako fermentácia, pretože je to forma anaeróbneho (bez kyslíka) dýchania. Ďalším typom fermentačnej reakcie je fermentácia kyseliny mliečnej, ktorá je predmetom vášho tela, keď cvičíte príliš intenzívne, aby ste umožnili spotrebu a spracovanie kyslíka tak, aby držali krok s vašimi energetickými potrebami. Oba druhy fermentácie sú alternatívami k aeróbnemu dýchaniu, pri ktorom sa glukóza spracováva v bunkových mitochondriách prostredníctvom Krebsovho cyklu a elektrónového transportného reťazca, aby sa získala energia vo forme ATP alebo adenozíntrifosfátu.
Etylalkohol ako palivo
Aj keď je etanol známy ako aktívna zložka v alkoholických nápojoch, stále častejšie sa používa ako „alternatívne“ palivo, čo znamená, že je alternatívou k tradičným fosílnym palivám alebo palivám ako je benzín a zemný plyn. , V súčasnosti obsahuje 98% benzínu predávaného v USA určité množstvo etanolu. Najbežnejším pomerom je 90 percent benzínu (ďalší uhľovodík, ak si udržujete skóre) k 10 percentám etanolu. Niektoré vozidlá majú väčšiu flexibilitu, pokiaľ ide o ich vlastnosti spaľovania paliva v motoroch, a tieto vozidlá môžu pracovať s palivami, ktoré pozostávajú z viac ako 50 percent etanolu a v niektorých prípadoch viac ako 80 percent.
Etanol je v USA obľúbený ako palivo, pretože jeho emisie sú menej toxické ako emisie benzínu a pretože znižuje dôležitosť závislosti od cudzej ropy. V súčasnosti však etanolové palivá nemôžu poskytovať rovnakú spotrebu paliva ako benzínové vozidlá, ktoré ponúkajú iba asi tri štvrtiny palivovej účinnosti štandardných automobilov.
Zneužívanie etanolu
Etanol sa tiež používa na výrobu alkoholu určeného na pitie. Ľudia používali etanol vo svojich spracovaných pitných formách, ako je napríklad pivo, po stáročia na zmenu spôsobu, akým sa cítia. V menších množstvách môže uvoľniť myseľ a umožniť niektorým jednotlivcom ľahšiu účasť na inak stresujúcich sociálnych situáciách.
Je nepochybné, že pitie alkoholu je tak ľahko zneužiteľné a tak bežne dostupné, že predstavuje veľké riziko pre verejné zdravie. Podľa amerických centier pre kontrolu a prevenciu chorôb v roku 2010 stála nadmerná konzumácia alkoholu americkú ekonomiku za štvrtinu bilióna dolárov v dôsledku nehôd, straty produktivity, zdravotných problémov, kriminality a ďalších problémov. Približne 88 000 úmrtí za rok priamo súvisí s účinkami nadmerného pitia. Niektorí ľudia majú oveľa väčšiu tendenciu než iní byť fyzicky alebo psychicky závislí od nápojov obsahujúcich alkohol, pričom väčšina z nich je považovaná za genetickú. Väčšina odborníkov sa domnieva, že v skutočnosti neexistuje žiadny bezpečný limit, pokiaľ ide o prevádzkovanie motorového vozidla pod vplyvom, ale dopravné nehody súvisiace s alkoholom zostávajú obrovským zdrojom celoštátnej prevencie smrti a zraniteľnosti, ktorej sa dá predísť.