Kāda ir atšķirība starp etanolu un alkoholu?

"Alkohols" ir vārds, kuram, tāpat kā daudziem angļu valodas terminiem, zinātnē ir specifiskāka nozīme nekā ikdienas lietošanai. "Etanols" tikmēr apraksta noteiktu ķīmisko vielu; kaut arī etanols ir alkohola veids, tam ir arī vairāki pielietojumi (viens rūpniecisks, viens ar pārtiku un dzērieniem saistīts), kas maz pārklājas.

Kas ir etanols? Saukts arī par etilspirtu, tas ir viens no vienkāršākajiem spirtiem un noteikti ir labākā vai sliktākā puse Rietumu kultūrā. Šī pazemīgā divu oglekļa molekula ir plašu vēsturisku strīdu centrs, un to izmanto kā garastāvokli mainošai vielai ir bijusi būtiska ietekme uz cilvēku sabiedrību visā tās vēsturē civilizācija.

Daudzi ķīmijas savienojumi ir ogļūdeņraži, kas sastāv tikai no oglekļa un ūdeņraža atomiem. Skābekļa atomu ievadīšana ogļūdeņražos paver iespējas jaunām ķīmisko vielu kategorijām ar daudzām īpašībām.

Spirti ir ogļūdeņraži, kuros ūdeņraža atoms ir aizvietots ar -OH grupu vai hidroksilgrupu. Vienkāršākais piemērs ir ogļūdeņraža metāns, kura formula ir CH

Lai gan metanolam ir viens oglekļa atoms, nākamajam etanolam, kas iegūts no tīra ogļūdeņraža etāna, ir divi. Etāna ķīmiskā formula ir CH₃CH₃ (arī rakstīts C₂H₆); katrs oglekļa atoms ir saistīts ar trim ūdeņražiem un pārējiem oglekļa atomiem. Tāpēc etanola formula ir CH₃CH₂(OH).

Etanolu sauc arī par etilspirtu. Šī vārdu piešķiršanas kārtība, kā jums, iespējams, ir aizdomas, attiecas uz visiem spirtiem; "-anola" sufiksu var apmainīt ar apgrūtinošāko "-ilspirtu". Zinot, ka propāns ir trīs oglekļa nosaukums ogļūdeņradis, vai jūs varat izstrādāt tā ķīmisko formulu, ar to saistītā spirta un abus dažādos nosaukumus alkohols?

Tā kā metanols un etanols ir attiecīgi viena un divu oglekļa spirti, to formulā nav neskaidrību. Tas ir, ņemot vērā viena oglekļa vai divu oglekļa ogļūdeņražu ar vienu hidroksilgrupu viena ūdeņraža atoma vietā, ir iespējama tikai viena konfigurācija. Etanola gadījumā ogleklim, kuram pievienots -OH, nav nozīmes, jo etāns pats par sevi ir simetriska molekula; starp pirmo oglekli un otro nav ģeometriskas atšķirības.

Trīs oglekļa savienojumu līmenī lietas tomēr kļūst sarežģītākas. Propānam ir formula CH₃CH₂CH₃ (rakstīts arī kā C₃H₈). Ja hidroksilgrupa ir piesaistīta vienam no gala (gala) ogļiem, rezultāts ir parasts propilspirts vai propanols. Bet ko tad, ja hidroksilgrupa tiek piestiprināta pie vidējā oglekļa?

Faktiski svarīgs savienojums, ko sauc par propan-2-olu, ir tieši šāds. (Jūs varat redzēt, ka tas ir uzrakstīts kā 2-propanols vecākās atsaucēs; "2" pievienošana kā infiksu ir konvencija, kas sākās 2013. gadā, kad Starptautiskā Tīras un lietišķās ķīmijas savienība jeb IUPAC izstrādāja jaunus nomenklatūras noteikumi.) "2" attiecas uz faktu, ka hidroksilgrupa ir piesaistīta otrajam no trim propāna oglekļiem un tādējādi ir vidū. Šai vielai ir trīs ogļūdeņraži, astoņi ūdeņraži un skābeklis, tāpat kā parastajam propanolam. Kā tāds tas ir propanola izomērs un to sauc par izopropilspirtu. Lielākā daļa tā dēvēto "spirta berzes" antiseptiskām vajadzībām satur izopropilspirtu.

Kā arī, ja ir vairāk nekā viena hidroksilgrupa? Vai attiecīgais savienojums joprojām ir alkoholā? Patiesībā arī tas notiek. Kad etanolam pie otra oglekļa pievieno otro -OH, tas radīja molekulu, ko sauc par 1,2-etāndiolu. "Diols" atklāj, ka viela ir divkāršs spirts ar diviem hidroksiliem, un prefikss "1,2-" norāda, ka tie ir piesaistīti dažādiem ogļiem. Šo spirtu biežāk sauc par etilēnglikolu un tas ir galvenais antifrīza komponents. Tas ir ļoti toksisks (tāpat kā metanols).

Cits izplatīts tā sauktais polihidroksilspirts tiek saukts par glicerīnu vai glicerīnu. Tas ir vienkārši propāns ar hidroksilgrupu, kas aizvietota ar ūdeņraža atomu katrā no trim oglekļa atomiem, visi vienā propāna molekulas pusē. Tādējādi šīs vielas oficiālais nosaukums ir 1,2,3-propānetriols, un tas abi kalpo kā uztura tauku molekulu "pamats", un šūnas to var tieši izmantot degvielai.

Etanolu ražo no kukurūzas un citām augu vielām. Parasti etanolu ražo no glikozes molekulas, kas pastāv visu veidu cietēs un ir galvenā enerģijas forma, ko izmanto visas dzīvās šūnas. Viena glikozes molekula rauga ietekmē tiek pārveidota par etanolu un oglekļa dioksīdu, kas darbojas kā enzīms, lai veicinātu reakciju:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Šī reakcija ir pazīstama kā fermentācija, jo tā ir anaerobās (bez skābekļa) elpošanas forma. Cits fermentācijas reakcijas veids ir pienskābes fermentācija, kas notiek jūsu ķermenī jūs vingrojat pārāk intensīvi, lai ļautu skābekļa patēriņam un apstrādei sekot līdzi jūsu enerģijai vajadzībām. Abi fermentācijas veidi ir alternatīvas aerobai elpošanai, kurā glikoze tiek apstrādāta šūnu mitohondrijos caur Krebsa ciklu un elektronu transporta ķēdi, lai iegūtu enerģiju ATP vai adenozīna trifosfāta formā.

Lai arī etanols jau sen ir pazīstams kā aktīvā sastāvdaļa alkoholiskajos dzērienos, tas arvien biežāk tiek izmantots kā "alternatīva" degviela, kas nozīmē, ka tā ir alternatīva tradicionālajām fosilajām vai naftas bāzes degvielām, piemēram, kā:

• benzīns
  
• dabasgāze

Šodien vairāk nekā 98 procenti no ASV pārdotā benzīna satur zināmu daudzumu etanola. Visizplatītākā attiecība ir 90 procenti benzīna (vēl viens ogļūdeņradis, ja saglabājat rezultātu) līdz 10 procentiem etanola. Dažiem transportlīdzekļiem ir lielāka elastība attiecībā uz to dzinēju degvielas sadegšanas īpašībām un arī šīm var darboties, izmantojot degvielu, kas satur vairāk nekā 50 procentus etanola un dažos gadījumos vairāk nekā 80% procenti.

Etanolu lieto arī alkohola ražošanai, kas paredzēts dzeršanai. Cilvēki gadsimtiem ilgi ir lietojuši etanolu tā pārstrādātās dzeršanas formās, piemēram, alu, lai mainītu pašsajūtu. Mazākos daudzumos tas var atslābināt prātu un ļaut dažiem cilvēkiem vieglāk piedalīties citādi stresa situācijās.

Neapšaubāmi, jo alkohola lietošana ir tik viegli ļaunprātīgi izmantota un tik plaši pieejama, tā nopietni apdraud sabiedrības veselību. Saskaņā ar ASV Slimību profilakses un kontroles centra datiem 2010. gadā pārmērīga alkohola lietošana maksāja ASV ekonomika ir ceturtdaļa triljonu dolāru avāriju, produktivitātes samazināšanās, veselības problēmu, noziedzības un citu iemeslu dēļ jautājumiem. Apmēram 88 000 nāves gadījumu gadā ir tieši saistīti ar pārmērīgas alkohola lietošanas sekām. Dažiem cilvēkiem ir daudz lielāka tendence nekā citiem kļūt fiziski vai psiholoģiski atkarīgiem no alkoholu saturošiem dzērieniem, un liela daļa no tiem tiek uzskatīti par ģenētiskiem. Lielākā daļa ekspertu uzskata, ka attiecībā uz mehāniskā transportlīdzekļa ekspluatāciju zem drošības sistēmas nav īsti drošu ierobežojumu ietekme, taču ar alkoholu saistītas autoavārijas joprojām ir milzīgs novēršamas nāves un novājēšanās avots visā valstī.