Sisältö
"Alkoholi" on sana, jolla, kuten monilla englanninkielisillä termeillä, on tieteessä tarkempi merkitys kuin jokapäiväisessä käytössä. "Etanoli" kuvaa välin tiettyä kemiallista ainetta; vaikka etanoli on alkoholityyppi, sillä on myös useita sovelluksia (yksi teollinen, yksi ruoka- ja juoma-aiheinen), joilla on vähän päällekkäisyyttä.
Mikä on etanoli? Kutsutaan myös etyylialkoholiksi, se on yksinkertaisimpia alkoholeja ja on ehdottomasti suosituin länsimaisessa kulttuurissa. Tämä nöyrä kahden hiilen molekyyli on laajan historiallisen kiistelmän keskipiste, ja sen käytöllä mielialaa muuttavana aineena on ollut merkittäviä vaikutuksia ihmisyhteiskuntiin koko sivilisaation historian ajan.
Mikä on alkoholi?
Monet kemialliset yhdisteet ovat hiilivetyjä, jotka koostuvat vain hiili- ja vetyatomeista. Happiatomien lisääminen hiilivetyihin avaa oven monille uusille kemikaaliluokille, joilla on monenlaisia ominaisuuksia.
Alkoholit ovat hiilivetyjä, joissa -OH-ryhmä tai hydroksyyliryhmä on korvattu vetyatomilla. Yksinkertaisin esimerkki on hiilivetymetaani, jolla on kaava CH4. Hiiliatomit voivat muodostaa neljä sidosta muiden atomien kanssa ja vedyn kanssa vain yhden, joten metaani on vakaa yhdiste. Happi puolestaan muodostaa yhteensä kaksi sidosta. Joten hydroksyyliryhmällä, jolla happi on sitoutunut vetyyn, on yksi "piste", joka on käytettävissä sitoutumiseen. Tämä tarkoittaa, että jos olosuhteet ovat sopivia, metaani voidaan muuttaa metyylialkoholiksi tai metanoliksi. Tämän molekyylin kaava on CH3(VAI NIIN).
Vaikka metanolissa on yksi hiiliatomi, etanolissa, seuraavassa suurimmassa ja puhtaasta hiilivetyetaanista johdetussa, on kaksi. Etaanin kemiallinen kaava on CH3CH3 (kirjoitettu myös C2H6); kukin hiiliatomi on sitoutunut kolmeen vetyyn ja muihin hiiliatomeihin. Etanolin kaava on siis CH3CH2(VAI NIIN).
Etanolia kutsutaan myös etyylialkoholiksi.Tätä nimeämiskäytäntöä, kuten olet saattanut epäillä, koskee kaikkia alkoholeja; "-anoli" -liite voidaan vaihtaa hankalimpaan "-yylialkoholiin". Tietäen, että propaani on kolmen hiilen hiilivedyn nimi, voisitko selvittää sen kemiallisen kaavan, siihen liittyvän alkoholin ja kyseisen alkoholin kaksi eri nimeä?
Muut alkoholit
Koska metanoli ja etanoli ovat vastaavasti yhden ja kahden hiilen alkoholit, niiden kaavan suhteen ei ole epäselvyyttä. Toisin sanoen, ottaen huomioon yhden hiilen tai kahden hiilen hiilivedyn, jossa on yksi hydroksyyliryhmä yhden vetyatomin sijasta, on vain yksi mahdollinen konfiguraatio. Etanolin tapauksessa hiilellä, johon -OH on kiinnittynyt, ei ole merkitystä, koska etaani itsessään on symmetrinen molekyyli; ensimmäisen hiilen ja toisen välillä ei ole geometristä eroa.
Kolmen hiiliyhdisteen tasolla asiat kuitenkin muuttuvat monimutkaisemmiksi. Propaanilla on kaava CH3CH2CH3 (kirjoitettu myös nimellä C3H8). Jos hydroksyyliryhmä on kiinnittynyt johonkin terminaalista (päätyhiilistä), tulos on tavallinen propyylialkoholi tai propanoli. Mutta entä jos hydroksyyliryhmä kiinnitetään sen sijaan keskihiileen?
Itse asiassa tärkeällä propan-2-ol-nimellä yhdisteellä on juuri tällainen järjestely. (Saatat nähdä tämän kirjoitettuna 2-propanolina vanhemmissa viittauksissa; "2": n lisääminen infiksiksi on yleissopimus, joka alkoi vuonna 2013, kun puhtaan ja sovelletun kemian kansainvälinen liitto tai IUPAC kehitti uusia nimikkeistösääntöjä.) " Kuvio 2 "viittaa tosiasiaan, että hydroksyyliryhmä on kiinnittynyt toiseen kolmesta propaanin hiilestä ja on siten keskellä. Tässä aineessa on kolme hiiltä, kahdeksan vetyä ja happi, aivan kuten tavallinen propanoli. Sellaisena se on propanolin isomeeri ja menee nimellä isopropyylialkoholi. Useimmat niin kutsuttu "hierova alkoholi" antiseptisiin tarkoituksiin sisältävät isopropyylialkoholia.
Entä myös, jos läsnä on enemmän kuin yksi hydroksyyliryhmä? Onko kyseinen yhdiste edelleen alkoholissa? Itse asiassa niin tapahtuu. Kun toinen -OH lisätään etanoliin toisen hiilen kohdalla, tämä loi molekyylin nimeltä 1,2-etaanidioli. "Dioli" paljastaa, että aine on kaksinkertainen alkoholi, jossa on kaksi hydroksyyliä, ja "1,2-" -etuli tarkoittaa, että ne ovat kiinnittyneet eri hiileihin. Tätä alkoholia kutsutaan yleisemmin eteeniglykoliksi ja se on jäätymisenestoaineen pääkomponentti. Se on erittäin myrkyllinen (kuten metanoli).
Toinen yleinen ns. Polyhydroksyylialkoholi kulkee yleisnimellä glyseroli tai glyseriini. Tämä on yksinkertaisesti propaania, jonka hydroksyyliryhmällä on substituoitu vetyatomi jokaisessa kolmesta hiiliatomista, jotka kaikki sijaitsevat propaanimolekyylin samalla puolella. Tämän aineen virallinen nimi on siis 1,2,3-propaanitrioli, ja se toimii sekä "runko" ravintorasvojen molekyyleille, ja solut voivat käyttää sitä suoraan polttoaineena.
Etanolin synteesi
Etanolia valmistetaan maissista ja muista kasviaineista. Etanoli on yleensä valmistettu glukoosimolekyylistä, jota esiintyy kaikenlaisissa tärkkelyksissä ja joka on pääasiallinen energian muoto, jota kaikki elävät solut käyttävät. Yksi glukoosimolekyyli muuttuu etanoliksi ja hiilidioksidiksi hiivan vaikutuksesta, mikä toimii entsyyminä reaktion edistämiseksi:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Tätä reaktiota kutsutaan käymisksi, koska se on anaerobisen (ilman happea) hengityksen muoto. Toinen fermentointireaktion tyyppi on maitohappokäyminen, jota kehosi käy läpi kun harjoittelet liian intensiivisesti, jotta hapenkulutus ja prosessointi pysyisivät energiantarpeesi kanssa. Molemmat fermentointityypit ovat vaihtoehtoja aerobiselle hengitykselle, jossa glukoosia prosessoidaan solumittareissa Krebs-syklin ja elektronin kuljetusketjun kautta energian tuottamiseksi ATP: n tai adenosiinitrifosfaatin muodossa.
Etyylialkoholi polttoaineena
Etanolia, vaikka kauan tunnetaan alkoholijuomien aktiivisena aineosana, on myös tullut yhä yleisemmäksi käyttöön "vaihtoehtoisena" polttoaineena, mikä tarkoittaa, että se on vaihtoehto perinteisille fossiilisille tai öljypohjaisille polttoaineille, kuten bensiini ja maakaasu. . Nykyään ylöspäin 98 prosenttia Yhdysvalloissa myytävästä bensiinistä sisältää jonkin verran määrää etanolia. Yleisin suhde on 90 prosenttia bensiiniä (toinen hiilivety, jos pidät pistemääriä) 10 prosenttiin etanolia. Joillakin ajoneuvoilla on enemmän joustavuutta moottorien polttoaineen palamisominaisuuksien suhteen, ja ne voivat toimia polttoaineilla, jotka sisältävät yli 50 prosenttia etanolia ja joissain tapauksissa yli 80 prosenttia.
Etanoli on suosittu Yhdysvalloissa polttoaineena, koska sen päästöt ovat vähemmän myrkyllisiä kuin bensiinin ja koska se vähentää riippuvuutta tärkeistä vieraista öljyistä. Etanolipolttoaineet eivät kuitenkaan tällä hetkellä pysty tarjoamaan yhtä polttoainetaloutta kuin bensiinikäyttöiset ajoneuvot, ja ne tarjoavat vain noin kolme neljäsosaa vakioautojen polttoainetaloudellisuudesta.
Etanolin väärinkäyttö
Etanolia käytetään myös juomiseen tarkoitetun alkoholin valmistuksessa. Ihmiset ovat käyttäneet etanolia jalostetuissa juomamuodoissaan, kuten oluessa, vuosisatojen ajan muuttaakseen tunteensa. Pienemmissä määrinä se voi rentouttaa mieltä ja antaa joidenkin henkilöiden osallistua helpommin muuten stressaaviin sosiaalisiin tilanteisiin.
Alkoholin juominen on kuitenkin kiistatonta, koska sitä on niin helposti väärinkäytetty ja niin laajalti saatavissa, että se aiheuttaa merkittävän vaaran kansanterveydelle. Vuonna 2010 Yhdysvaltojen tautien torjunta- ja ehkäisykeskusten mukaan liiallinen alkoholinkäyttö maksoi Yhdysvaltain taloudelle neljänneksen biljoonaa dollaria onnettomuuksien, menettäneen tuottavuuden, terveysongelmien, rikollisuuden ja muiden asioiden seurauksena. Noin 88 000 kuolemaa vuodessa johtuu suoraan liiallisen juomisen vaikutuksista. Joillakin ihmisillä on paljon enemmän taipumusta kuin toisilla olla fyysisesti tai psykologisesti riippuvaisia alkoholipitoisista juomista, ja suuren osan tämän uskotaan olevan geneettinen. Useimpien asiantuntijoiden mielestä vaikutuksen alaisena olevan moottoriajoneuvon käytölle ei todellakaan ole turvallista rajaa, mutta alkoholiin liittyvät auto-onnettomuudet ovat edelleen valtava lähde vältettävissä olevalle kuolemalle ja vammaisuudelle koko maassa.