Was ist der Unterschied zwischen Ethanol und Alkohol?

"Alkohol" ist ein Wort, das wie viele englische Begriffe in der Wissenschaft eine spezifischere Bedeutung hat als im alltäglichen Gebrauch. "Ethanol" hingegen bezeichnet eine bestimmte chemische Substanz; Ethanol ist zwar eine Art von Alkohol, hat aber auch mehrere Anwendungen (eine industrielle, eine lebensmittel- und getränkebezogene), die sich nur wenig überschneiden.

Was ist Ethanol? Auch Ethylalkohol genannt, ist es einer der einfachsten Alkohole und wird in der westlichen Kultur zum Guten oder zum Schlechten sicherlich am meisten gefeiert. Dieses bescheidene Zwei-Kohlenstoff-Molekül ist das Zentrum zahlreicher historischer Kontroversen und seine Verwendung als stimmungsverändernde Substanz hat im Laufe der Geschichte der Menschheit erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Gesellschaft gehabt Zivilisation.

Viele Verbindungen in der Chemie sind Kohlenwasserstoffe, die nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen. Die Einführung von Sauerstoffatomen in Kohlenwasserstoffe öffnet die Tür zu einer Vielzahl neuer Kategorien von Chemikalien mit einer Reihe von Eigenschaften.

Alkohole sind Kohlenwasserstoffe, in denen ein Wasserstoffatom durch eine -OH-Gruppe oder Hydroxylgruppe ersetzt wurde. Das einfachste Beispiel ist der Kohlenwasserstoff Methan mit der Formel CH₄. Kohlenstoffatome können mit anderen Atomen vier Bindungen eingehen und Wasserstoff nur eine, daher ist Methan eine stabile Verbindung. Sauerstoff hingegen geht insgesamt zwei Bindungen ein. Eine Hydroxylgruppe, bei der ein Sauerstoff an einen Wasserstoff gebunden ist, hat also einen "Punkt" zum Binden zur Verfügung. Dies bedeutet, dass Methan bei geeigneten Bedingungen in Methylalkohol oder Methanol umgewandelt werden kann. Die Formel für dieses Molekül ist CH₃(OH).

Während Methanol ein Kohlenstoffatom hat, hat Ethanol, das nächstgrößere und aus dem reinen Kohlenwasserstoff Ethan abgeleitete, zwei. Die chemische Formel für Ethan lautet CH₃CH₃ (auch geschrieben C₂H₆); jedes Kohlenstoffatom ist an drei Wasserstoffatome und an die anderen Kohlenstoffatome gebunden. Die Formel für Ethanol lautet daher CH₃CH₂(OH).

Ethanol wird auch Ethylalkohol genannt. Diese Namenskonvention gilt, wie Sie vielleicht vermutet haben, für alle Alkohole; das "-anol"-Suffix kann mit dem umständlicheren "-yl-Alkohol" ausgetauscht werden. Zu wissen, dass Propan der Name eines Dreikohlenstoffs ist Kohlenwasserstoff, kannst du seine chemische Formel, die seines zugehörigen Alkohols und die beiden verschiedenen Namen dafür herausfinden? Alkohol?

Da Methanol und Ethanol Ein- bzw. Zwei-Kohlenstoff-Alkohole sind, besteht keine Zweideutigkeit hinsichtlich ihrer Formel. Das heißt, bei einem Ein-Kohlenstoff- oder Zwei-Kohlenstoff-Kohlenwasserstoff mit einer einzelnen Hydroxylgruppe anstelle eines einzelnen Wasserstoffatoms gibt es nur eine mögliche Konfiguration. Im Fall von Ethanol ist der Kohlenstoff, an den das -OH gebunden ist, irrelevant, da Ethan selbst ein symmetrisches Molekül ist; es gibt keinen geometrischen Unterschied zwischen dem ersten Kohlenstoff und dem zweiten.

Auf der Ebene der Drei-Kohlenstoff-Verbindungen wird es jedoch komplizierter. Propan hat die Formel CH₃CH₂CH₃ (auch geschrieben als C₃H₈). Wenn eine Hydroxylgruppe an einen der endständigen (End-)Kohlenstoffatome gebunden ist, ist das Ergebnis gewöhnlicher Propylalkohol oder Propanol. Was aber, wenn die Hydroxylgruppe stattdessen am mittleren Kohlenstoff befestigt ist?

Tatsächlich hat eine wichtige Verbindung namens Propan-2-ol genau eine solche Anordnung. (Sie können dies in älteren Referenzen als 2-Propanol geschrieben sehen; Das Hinzufügen der "2" als Infix ist eine Konvention, die 2013 begann, als die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) neue entwickelte Nomenklaturregeln.) Die "2" bezieht sich auf die Tatsache, dass die Hydroxylgruppe an den zweiten der drei Kohlenstoffatome von Propan gebunden ist und sich somit im Mitte. Diese Substanz hat drei Kohlenstoffe, acht Wasserstoffe und einen Sauerstoff, genau wie normales Propanol. Als solches ist es ein Isomer von Propanol und wird als Isopropylalkohol bezeichnet. Der meiste sogenannte "Reinigungsalkohol" zur antiseptischen Anwendung enthält Isopropylalkohol.

Und was ist, wenn mehr als eine Hydroxylgruppe vorhanden ist? Befindet sich die betreffende Verbindung noch in Alkohol? Tatsächlich kommt auch dies vor. Wenn am anderen Kohlenstoff ein zweites -OH zu Ethanol hinzugefügt wird, entsteht ein Molekül namens 1,2-Ethandiol. Das "Diol" zeigt an, dass es sich bei der Substanz um einen Doppelalkohol mit zwei Hydroxylen handelt, und das Präfix "1,2-" zeigt an, dass sie an verschiedene Kohlenstoffe gebunden sind. Dieser Alkohol wird häufiger als Ethylenglykol bezeichnet und ist der Hauptbestandteil von Frostschutzmitteln. Es ist hochgiftig (wie auch Methanol).

Ein anderer gebräuchlicher sogenannter Polyhydroxylalkohol trägt den gebräuchlichen Namen Glycerin oder Glycerin. Dies ist einfach Propan mit einer Hydroxylgruppe, die an jedem der drei Kohlenstoffatome ein Wasserstoffatom ersetzt, alle auf derselben Seite des Propanmoleküls. Der formale Name für diesen Stoff lautet somit 1,2,3-Propantriol, und er dient sowohl als „Rückgrat“ für Nahrungsfettmoleküle als auch direkt von Zellen als Treibstoff genutzt werden kann.

Ethanol wird aus Mais und anderen Pflanzenteilen hergestellt. Ethanol wird im Allgemeinen aus dem Molekül Glukose hergestellt, das in Stärken aller Art vorkommt und die Hauptenergieform aller lebenden Zellen ist. Ein Molekül Glukose wird unter dem Einfluss von Hefe, die als Enzym wirkt, um die Reaktion zu fördern, in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt:

C₆H₁₂Ö₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Diese Reaktion wird als Fermentation bezeichnet, da es sich um eine Form der anaeroben (ohne Sauerstoff) Atmung handelt. Eine andere Art von Gärungsreaktion ist die Milchsäuregärung, die Ihr Körper durchläuft, wenn Sie trainieren zu intensiv, um die Sauerstoffaufnahme und -verarbeitung mit Ihrer Energie Schritt zu halten braucht. Beide Fermentationsarten sind Alternativen zur aeroben Atmung, bei der Glukose in den Zellmitochondrien verarbeitet wird durch den Krebs-Zyklus und die Elektronentransportkette, um Energie in Form von ATP oder Adenosintriphosphat zu liefern.

Ethanol ist zwar seit langem als Wirkstoff in alkoholischen Getränken bekannt, wird aber auch immer häufiger verwendet als "alternativer" Kraftstoff, d. h. eine Alternative zu den herkömmlichen fossilen oder erdölbasierten Kraftstoffen wie z wie:

• Benzin
  
• Erdgas

Heute enthalten mehr als 98 Prozent des in den USA verkauften Benzins eine gewisse Menge an Ethanol. Das häufigste Verhältnis ist 90 Prozent Benzin (ein anderer Kohlenwasserstoff, wenn Sie die Punktzahl behalten) zu 10 Prozent Ethanol. Einige Fahrzeuge haben mehr Flexibilität in Bezug auf die Kraftstoffverbrennungseigenschaften ihrer Motoren, und diese kann mit Kraftstoffen betrieben werden, die zu über 50 Prozent aus Ethanol bestehen und teilweise mehr als 80 Prozent.

Ethanol wird auch bei der Herstellung von Alkohol zum Trinken verwendet. Menschen verwenden seit Jahrhunderten Ethanol in verarbeiteten Trinkformen wie Bier, um ihr Gefühl zu verändern. In kleineren Mengen kann es den Geist entspannen und es einigen Personen ermöglichen, leichter an ansonsten stressigen sozialen Situationen teilzunehmen.

Da es jedoch so leicht missbraucht und so weit verbreitet ist, stellt der Konsum von Alkohol zweifellos eine große Gefahr für die öffentliche Gesundheit dar. Im Jahr 2010 kostete übermäßiger Alkoholkonsum nach Angaben der US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention die US-Wirtschaft eine viertel Billion Dollar aufgrund von Unfällen, Produktivitätsverlusten, Gesundheitsproblemen, Kriminalität und anderen Probleme. Etwa 88.000 Todesfälle pro Jahr sind direkt auf die Auswirkungen übermäßigen Alkoholkonsums zurückzuführen. Manche Menschen neigen viel stärker als andere dazu, physisch oder psychisch von alkoholhaltigen Getränken abhängig zu werden, wobei vieles davon als genetisch bedingt angesehen wird. Die meisten Experten glauben, dass es wirklich keine sichere Grenze für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs unter der Einfluss, aber alkoholbedingte Autounfälle bleiben eine enorme Quelle vermeidbarer Todesfälle und Schwächen bundesweit.