Indhold
"Alkohol" er et ord, der ligesom mange engelske udtryk har en mere specifik betydning i videnskaben end i dagligdagen. "Ethanol" beskriver i mellemtiden et specifikt kemisk stof; mens ethanol er en type alkohol, har den også flere anvendelser (en industriel, en mad-og-drikkevarerelateret), der deler lidt overlapning.
Hvad er ethanol? Også kaldet ethylalkohol, det er den af enkleste alkoholer og er bestemt den mest berømte, til bedre eller værre, i vestlig kultur. Dette ydmyge to-kulstofmolekyle er centrum for rigelig historisk kontrovers, og dets anvendelse som et humørforandrende stof har haft betydelige virkninger på menneskers samfund gennem civilisationens historie.
Hvad er en alkohol?
Mange kemiske forbindelser er kulbrinter, der kun består af carbon- og brintatomer. Indførelsen af iltatomer i kulbrinter åbner døren til en række nye kategorier af kemikalier med en række egenskaber.
Alkoholer er kulbrinter, hvori en -OH-gruppe eller hydroxylgruppe er blevet erstattet med et hydrogenatom. Det enkleste eksempel er carbonhydridmethan, der har formlen CH4. Kulstofatomer kan danne fire bindinger med andre atomer og kun en brint, så metan er en stabil forbindelse. Oxygen danner derimod i alt to obligationer. Så en hydroxylgruppe, der har et ilt bundet til et brint, har en "plet" tilgængelig til binding. Dette betyder, at hvis betingelserne er egnede, kan methan omdannes til methylalkohol eller methanol. Formlen for dette molekyle er CH3(OH).
Mens methanol har et carbonatom, har ethanol, det næste største og afledt af den rene carbonhydridethan, to. Den kemiske formel for ethan er CH3CH3 (også skrevet C2H6); hvert carbonatom er bundet til tre hydrogener og til de andre carbonatomer. Formlen for ethanol er derfor CH3CH2(OH).
Ethanol kaldes også ethylalkohol.Denne navnekonvention, som du måske har mistanke om, gælder for alle alkoholer; "-anol" -suffikset kan udveksles med den mere besværlige "-alkohol." Når du kender til, at propan er navnet på et carbonhydrid med tre carbonhydrider, kan du beregne dens kemiske formel, den tilhørende alkohol og de to forskellige navne på den alkohol?
Andre alkoholer
Da methanol og ethanol er henholdsvis en- og to-carbonalkoholer, eksisterer der ingen tvetydighed med hensyn til deres formel. Det vil sige, at i betragtning af et carbonhydrid eller to-carbonhydridcarbonat med en enkelt hydroxylgruppe i stedet for et enkelt hydrogenatom, er der kun en mulig konfiguration. For ethanol er det carbon, som -OH er bundet til, irrelevant, fordi ethan i sig selv er et symmetrisk molekyle; der er ingen geometrisk skelnen mellem det første kulstof og det andet.
På niveauet med tre-carbonforbindelser bliver tingene imidlertid mere komplicerede. Propan har formlen CH3CH2CH3 (også skrevet som C3H8). Hvis en hydroxylgruppe er bundet til en af de terminale (ende) kulhydrater, er resultatet almindelig propylalkohol eller propanol. Men hvad nu hvis hydroxylgruppen i stedet er fastgjort til det midterste kulstof?
Faktisk har en vigtig forbindelse kaldet propan-2-ol netop sådan en ordning. (Du kan se dette skrevet som 2-propanol i ældre referencer; tilføjelse af "2" som et infiks er en konvention, der begyndte i 2013, da International Union of Pure and Applied Chemistry, eller IUPAC, udviklede nye nomenklaturregler.) " 2 "henviser til det faktum, at hydroxylgruppen er bundet til den anden af de tre carbonatomer med propan og derfor er i midten. Dette stof har tre kulhydrater, otte hydrogener og en ilt, ligesom almindelig propanol. Som sådan er det en isomer af propanol og kaldes isopropylalkohol. De fleste såkaldte "gnide alkohol" til antiseptisk brug indeholder isopropylalkohol.
Hvad nu, hvis der er mere end en hydroxylgruppe til stede? Er den pågældende forbindelse stadig i alkohol? Faktisk forekommer dette også. Når en anden -OH sættes til ethanol i det andet carbon, skabte dette et molekyle kaldet 1,2-etandiol. "Diolen" afslører, at stoffet er en dobbeltalkohol med to hydroxyler, og "1,2-" præfikset indikerer, at de er bundet til forskellige kulhydrater. Denne alkohol kaldes mere almindeligt ethylenglycol og er den vigtigste bestanddel af frostvæske. Det er yderst giftigt (ligesom methanol).
En anden almindelig såkaldt polyhydroxylalkohol benævnes det almindelige navn glycerol eller glycerol. Dette er simpelthen propan med en hydroxylgruppe substitueret med et hydrogenatom ved hvert af de tre carbonatomer, alle på den samme side af propanmolekylet. Det formelle navn på dette stof er således 1,2,3-propanetriol, og det fungerer begge som "rygraden" til diætfedtmolekyler og kan bruges direkte af celler til brændstof.
Ethanol Synthesis
Ethanol fremstilles af majs og andet plantestof. Ethanol fremstilles mere generelt af molekylets glukose, der findes i stivelser af alle slags og er den vigtigste form for energi, der bruges af alle levende celler. Et molekyle glukose omdannes til ethanol og carbondioxid under påvirkning af gær, der fungerer som et enzym for at stimulere reaktionen sammen:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Denne reaktion er kendt som gæring, da den er en form for anaerob respiration (uden ilt). En anden type gæringsreaktion er mælkesyrefermentering, hvilket er, hvad din krop gennemgår, når du træner for intenst til at lade iltforbrug og forarbejdning holde trit med dine energibehov. Begge slags fermentering er alternativer til aerob respiration, hvor glukose behandles i cellemitokondrier gennem Krebs-cyklussen og elektrontransportkæden for at give energi i form af ATP eller adenosintriphosphat.
Ethylalkohol som brændstof
Selv om ethanol længe er kendt som den aktive ingrediens i alkoholiske drikkevarer, er det også blevet mere og mere almindeligt anvendt som et "alternativt" brændstof, hvilket betyder, at det er et alternativ til den traditionelle fossile eller petroleumsbaserede brændstof som benzin og naturgas . I dag indeholder op mod 98 procent af den benyttede benzin i USA en vis mængde ethanol. Det mest almindelige forhold er 90 procent benzin (en anden kulbrinte, hvis du holder score) til 10 procent ethanol. Nogle køretøjer har større fleksibilitet med hensyn til deres motorers brændstofforbrændingsegenskaber, og disse kan fungere ved hjælp af brændstof, der består af over 50 procent ethanol og i nogle tilfælde mere end 80 procent.
Ethanol er populært i USA som brændstof, fordi dets emissioner er mindre giftige end benzin, og fordi det reducerer afhængigheden af fremmed olie vigtig. På nuværende tidspunkt kan ethanolbrændstoffer imidlertid ikke give den samme brændstoføkonomi som benzindrevne køretøjer, der kun tilbyder cirka tre fjerdedele af standardbilernes brændstofeffektivitet.
Ethanolmisbrug
Ethanol bruges også til produktion af alkohol beregnet til drikke. Folk har brugt ethanol i dens forarbejdede drikkeformer, såsom øl, i århundreder for at ændre den måde, de føler på. I mindre mængder kan det slappe af sindet og tillade nogle individer lettere at deltage i ellers stressede sociale situationer.
Men uden tvivl, fordi det er så let misbrugt og så almindeligt tilgængeligt, at drikke alkohol udgør en stor fare for folkesundheden. I 2010 koster overdreven alkoholforbrug ifølge de amerikanske centre for sygdomskontrol og -forebyggelse den amerikanske økonomi en kvart billion billioner som et resultat af ulykker, mistet produktivitet, sundhedsmæssige problemer, kriminalitet og andre problemer. Omkring 88.000 dødsfald om året kan direkte henføres til virkningen af overdreven drikke. Nogle mennesker har en langt større tendens end andre til at blive fysisk eller psykologisk afhængige af alkoholholdige drikkevarer, hvor meget af dette menes at være genetisk. De fleste eksperter mener, at der virkelig ikke er nogen sikker grænse for betjening af et motorkøretøj under påvirkning, men alkoholrelaterede bilulykker er fortsat en enorm kilde til forebyggelig død og svaghed landsdækkende.