Sisu
"Alkohol" on sõna, millel, nagu paljudel ingliskeelsetel terminitel, on teaduses spetsiifilisem tähendus kui igapäevases kasutuses. "Etanool" kirjeldab vahepeal konkreetset keemilist ainet; etanool on teatud tüüpi alkohol, kuid sellel on ka mitu rakendust (üks tööstuslik, üks toidu ja joogiga seotud), millel on vähe kattumist.
Mis on etanool? Seda nimetatakse ka etüülalkoholiks, see on üks lihtsamaid alkohole ja on lääne kultuuris kindlasti kõige kuulsam, parem või halvem. See alandlik kahe süsiniku molekul on ulatusliku ajaloolise poleemika keskpunkt ja selle kasutamisel meeleolu muutval ainel on olnud kogu tsivilisatsiooni ajaloo jooksul inimühiskonnale oluline mõju.
Mis on alkohol?
Paljud keemias kasutatavad ühendid on süsivesinikud, mis koosnevad ainult süsiniku ja vesiniku aatomitest. Hapnikuaatomite sisestamine süsivesinikesse avab ukse paljudele uutele, mitmesuguste omadustega kemikaalide kategooriatele.
Alkoholid on süsivesinikud, milles vesinikuaatomiga on asendatud -OH rühm või hüdroksüülrühm. Lihtsaim näide on süsivesinikmetaan, mille valem on CH4. Süsinikuaatomid võivad moodustada teiste aatomitega neli sidet ja vesinikuga ainult ühe, seega on metaan stabiilne ühend. Hapnik seevastu moodustab kokku kaks sidet. Niisiis, hüdroksüülrühmal, milles hapnik on seotud vesinikuga, on sidumiseks üks "täpp". See tähendab, et kui tingimused on sobivad, saab metaani muundada metüülalkoholiks või metanooliks. Selle molekuli valem on CH3(OH).
Kui metanoolil on üks süsinikuaatom, siis etanoolil, mis on järgmine suurim ja saadud puhtast süsivesinike etaanist, on kaks. Etaani keemiline valem on CH3CH3 (kirjutatud ka C2H6); iga süsinikuaatom on seotud kolme vesiniku ja teiste süsinikuaatomitega. Etanooli valem on seega CH3CH2(OH).
Etanooli nimetatakse ka etüülalkoholiks.Nagu nime võisite kahtlustada, kehtib see nimetamise tava kõigi alkoholide kohta; sufiksit "-anool" võib vahetada kohmakama "-üülalkoholiga". Teades, et propaan on kolme süsiniku süsivesiniku nimi, kas saate teada selle keemilist valemit, sellega seotud alkoholi ja selle alkoholi kahte erinevat nimetust?
Muud alkoholid
Kuna metanool ja etanool on vastavalt ühe ja kahe süsiniku alkoholid, pole nende valemi osas mingit ebaselgust. See tähendab, et ühe vesinikuaatomi asemel ühe süsiniku või kahe süsiniku süsivesiniku ja ühe hüdroksüülrühmaga on ainult üks võimalik konfiguratsioon. Etanooli puhul ei oma tähtsust süsinik, mille külge -OH kinnitub, kuna etaan ise on sümmeetriline molekul; esimese süsiniku ja teise vahel puudub geomeetriline erinevus.
Kolme süsinikuühendite tasemel muutuvad asjad aga keerukamaks. Propaanil on valem CH3CH2CH3 (kirjutatud ka kui C3H8). Kui ühe terminaalse (otsa) süsiniku külge on kinnitatud hüdroksüülrühm, on tulemuseks tavaline propüülalkohol või propanool. Mis saab siis, kui hüdroksüülrühm kinnitatakse hoopis keskmisele süsinikule?
Tegelikult on olulisel ühendil nimega propaan-2-ool just selline paigutus. (Vanemates viidetes võite seda kirjutada 2-propanoolina; tähe "2" lisamine on konventsioon, mis algas 2013. aastal, kui Rahvusvaheline Puhta ja Rakenduskeemia Liit ehk IUPAC töötas välja uued nomenklatuurireeglid.) " 2 "osutab asjaolule, et hüdroksüülrühm on kinnitatud kolmest propaani süsinikust teise külge ja asub seega keskel. Sellel ainel on nagu tavaliselt tavalisel propanoolil kolm süsinikku, kaheksa vesinikku ja hapnik. Sellisena on see propanooli isomeer ja kannab nime isopropüülalkohol. Enamik antiseptiliseks kasutamiseks mõeldud alkoholi hõõrumisest sisaldab isopropüülalkoholi.
Mida teha ka siis, kui selles on rohkem kui üks hüdroksüülrühm? Kas kõnealune ühend on endiselt alkoholis? Tegelikult juhtub ka see. Kui teise süsiniku juurde lisati etanoolile teine -OH, moodustas see molekuli nimega 1,2-etaandiool. "Diool" näitab, et aine on kahe hüdroksüülrühmaga topeltalkohol ja eesliide "1,2-" näitab, et need on seotud erinevate süsinikega. Seda alkoholi nimetatakse sagedamini etüleenglükooliks ja see on antifriisi peamine komponent. See on väga mürgine (nagu ka metanool).
Veel üks levinud niinimetatud polühüdroksüülalkohol kannab üldnimetust glütserool või glütseriin. See on lihtsalt propaan hüdroksüülrühmaga, mis on asendatud vesinikuaatomiga kõigil kolmel süsinikuaatomil, kõik propaani molekuli samal küljel. Selle aine ametlik nimetus on seega 1,2,3-propaantriool ja see on nii "rasvamolekulide" selgroog, kui ka rakud saavad seda otse kütusena kasutada.
Etanooli süntees
Etanool on valmistatud maisist ja muust taimsest ainest. Etanool on üldiselt valmistatud glükoosimolekulist, mis eksisteerib igat tüüpi tärklistes ja on kõigi elusrakkude peamine energiavorm. Üks glükoosi molekul muundatakse pärmi mõjul etanooliks ja süsinikdioksiidiks, mis toimib ensüümina reaktsiooni soodustamiseks:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Seda reaktsiooni nimetatakse kääritamiseks, kuna see on anaeroobse (hapnikuvaba) hingamise vorm. Teine kääritamisreaktsiooni tüüp on piimhappe kääritamine, mida teie keha läbib, kui treenite liiga intensiivselt, et võimaldada hapniku tarbimisel ja töötlemisel oma energiavajadusega sammu pidada. Mõlemad fermentatsiooniliigid on alternatiivid aeroobsele hingamisele, milles glükoosi töödeldakse raku mitokondrites Krebsi tsükli ja elektronide transpordiahela kaudu, saades energiat ATP ehk adenosiintrifosfaadi kujul.
Etüülalkohol kui kütus
Etanooli, kuigi pikka aega tuntud alkohoolsete jookide aktiivse koostisosana, on hakatud üha enam kasutama ka "alternatiivse" kütusena, mis tähendab, et see on alternatiiv traditsioonilistele fossiilsetele või naftapõhistele kütustele nagu bensiin ja maagaas. . Praegu sisaldab 98% USA-s müüdavast bensiinist rohkem kui etanooli. Kõige tavalisem suhe on 90 protsenti bensiini (veel üks süsivesinik, kui hindate punkti) ja 10 protsenti etanooli. Mõnel sõidukil on mootori kütusepõlemisomaduste osas suurem paindlikkus ja need võivad töötada kütustega, mis sisaldavad üle 50 protsendi etanooli ja mõnel juhul üle 80 protsendi.
Etanool on USA-s kütusena populaarne, kuna selle emissioonid on vähem toksilised kui bensiini heitkogused ja kuna see vähendab olulist sõltuvust võõrõlist. Praegu ei saa etanoolkütused aga tagada sama kütusesäästu kui bensiinimootoriga sõidukid, pakkudes vaid umbes kolm neljandikku tavaautode kütusesäästlikkusest.
Etanooli kuritarvitamine
Etanooli kasutatakse ka joomiseks mõeldud alkoholi tootmisel. Inimesed on sajandeid kasutanud etanooli selle töödeldud joogivormides, näiteks õlles, et muuta oma enesetunnet. Väiksemates kogustes võib see meelt lõdvestada ja võimaldada mõnel inimesel kergemini osaleda muidu stressirohketes sotsiaalsetes olukordades.
Kuna alkoholitarbimine on nii kergesti kuritarvitatav ja nii laialdaselt kättesaadav, kujutab see kahtlemata endast suurt ohtu rahvatervisele. Aastal 2010 maksis USA haiguste tõrje ja ennetamise keskuste andmetel liigne alkoholitarbimine USA majandusele õnnetuste, kaotatud tootlikkuse, terviseprobleemide, kuritegevuse ja muude probleemide tagajärjel veerand triljonit dollarit. Umbes 88 000 surmajuhtumit aastas on otseselt põhjustatud liigse joomise tagajärgedest. Mõnedel inimestel on palju suurem kalduvus muutuda alkoholisisaldusega jookidest füüsiliselt või psühholoogiliselt sõltuvaks - suur osa sellest arvatakse olevat geneetiline. Enamik eksperte usub, et mootorsõiduki mõjul juhtimisel ei ole tegelikult ohutut piiri, kuid alkoholiga seotud autoõnnetused on kogu riigis tohutu ennetatavate surma- ja liikumisjuhtumite allikas.