В чем разница между этанолом и алкоголем?

«Алкоголь» - это слово, которое, как и многие английские термины, имеет более конкретное значение в науке, чем в повседневном употреблении. Между тем «этанол» описывает конкретное химическое вещество; Хотя этанол является одним из видов алкоголя, он также имеет множество применений (одно промышленное, другое, связанное с продуктами питания и напитками), которые имеют мало общего.

Что этанол? Также называемый этиловым спиртом, это один из самых простых спиртов, который, к лучшему или худшему, является самым известным в западной культуре. Эта скромная двухуглеродная молекула является центром обширных исторических споров, и ее использование в качестве вещество, изменяющее настроение, оказывало значительное влияние на человеческое общество на протяжении всей истории цивилизация.

Многие химические соединения представляют собой углеводороды, состоящие только из атомов углерода и водорода. Введение атомов кислорода в углеводороды открывает двери множеству новых категорий химических веществ с рядом свойств.

Спирты - это углеводороды, в которых группа -ОН или гидроксильная группа замещена атомом водорода. Самый простой пример - углеводородный метан, имеющий формулу CH₄. Атомы углерода могут образовывать четыре связи с другими атомами, а водород только с одной, поэтому метан является стабильным соединением. Кислород же образует всего две связи. Таким образом, гидроксильная группа, в которой кислород связан с водородом, имеет одно «пятно», доступное для связывания. Это означает, что при подходящих условиях метан можно превратить в метиловый спирт или метанол. Формула этой молекулы - CH₃(ОЙ).

В то время как метанол имеет один атом углерода, этанол, следующий по величине и полученный из чистого углеводородного этана, имеет два атома. Химическая формула этана - CH₃CH₃ (также пишется C₂ЧАС₆); каждый атом углерода связан с тремя атомами водорода и другими атомами углерода. Формула этанола, следовательно, CH₃CH₂(ОЙ).

Этанол еще называют этиловым спиртом. Это соглашение об именах, как вы могли догадаться, применимо ко всем спиртам; суффикс «-анол» можно заменить на более громоздкий «-иловый спирт». Зная, что пропан - это название трехуглеродного углеводород, можете ли вы определить его химическую формулу, формулу связанного с ним спирта и два разных названия этого алкоголь?

Поскольку метанол и этанол являются одно- и двухуглеродными спиртами соответственно, нет никакой двусмысленности в отношении их формулы. То есть, учитывая одноуглеродный или двухуглеродный углеводород с одной гидроксильной группой вместо одного атома водорода, существует только одна возможная конфигурация. В случае этанола углерод, к которому присоединен -ОН, не имеет значения, потому что этан сам по себе является симметричной молекулой; нет никаких геометрических различий между первым углеродом и вторым.

Однако на уровне трехуглеродных соединений все усложняется. Пропан имеет формулу CH₃CH₂CH₃ (также пишется как C₃ЧАС₈). Если гидроксильная группа присоединена к одному из концевых (концевых) атомов углерода, в результате получается обычный пропиловый спирт или пропанол. Но что, если гидроксильная группа вместо этого присоединена к среднему углероду?

Фактически, важное соединение, называемое пропан-2-олом, имеет именно такое расположение. (Вы можете увидеть, что это написано как 2-пропанол в старых ссылках; добавление "2" в качестве инфикса - это соглашение, которое началось в 2013 году, когда Международный союз теоретической и прикладной химии, или ИЮПАК, разработал новый правила номенклатуры.) "2" относится к тому факту, что гидроксильная группа присоединена ко второму из трех атомов углерода пропана и, следовательно, находится в середина. Это вещество имеет три атома углерода, восемь атомов водорода и кислород, как и обычный пропанол. Таким образом, это изомер пропанола, известный под названием изопропиловый спирт. Большинство так называемых «медицинских спиртов» для использования в качестве антисептиков содержат изопропиловый спирт.

Кроме того, что, если присутствует более одной гидроксильной группы? Это соединение все еще находится в спирте? На самом деле это тоже происходит. Когда второй -ОН добавляется к этанолу у другого атома углерода, образуется молекула, называемая 1,2-этандиол. «Диол» показывает, что вещество представляет собой двойной спирт с двумя гидроксилами, а префикс «1,2-» указывает на то, что они присоединены к разным атомам углерода. Этот спирт чаще называют этиленгликолем и является основным компонентом антифриза. Он очень токсичен (как и метанол).

Другой распространенный так называемый полигидроксиловый спирт известен под общим названием глицерин или глицерин. Это просто пропан с гидроксильной группой, замещенной атомом водорода у каждого из трех атомов углерода, все на одной стороне молекулы пропана. Таким образом, формальное название этого вещества - 1,2,3-пропантриол, и оно одновременно служит «основой» для молекул диетического жира и может использоваться клетками непосредственно в качестве топлива.

Этанол производится из кукурузы и других растительных веществ. Этанол, как правило, производится из молекулы глюкозы, которая присутствует во всех видах крахмалов и является основной формой энергии, используемой всеми живыми клетками. Одна молекула глюкозы превращается в этанол и углекислый газ под действием дрожжей, которые действуют как фермент, стимулирующий реакцию:

C₆ЧАС₁₂O₆ → 2С₂ЧАС₅ОН + 2СО₂

Эта реакция известна как брожение, поскольку это форма анаэробного (без кислорода) дыхания. Другой тип реакции брожения - это брожение молочной кислоты, которое проходит ваше тело, когда вы тренируетесь слишком интенсивно, чтобы потребление и переработка кислорода не отставали от вашей энергии потребности. Оба вида ферментации являются альтернативой аэробному дыханию, при котором глюкоза перерабатывается в митохондриях клеток. через цикл Кребса и цепь переноса электронов с получением энергии в форме АТФ или аденозинтрифосфата.

Этанол, давно известный как активный ингредиент алкогольных напитков, также находит все более широкое распространение. в качестве «альтернативного» топлива, что означает, что это альтернатива традиционным ископаемым или нефтяным видам топлива, таким как в виде:

• бензин
  
• натуральный газ

Сегодня более 98 процентов бензина, продаваемого в США, содержат некоторое количество этанола. Наиболее распространенное соотношение - 90 процентов бензина (еще один углеводород, если вы ведете счет) к 10 процентам этанола. Некоторые автомобили обладают большей гибкостью с точки зрения характеристик сжигания топлива в их двигателях, и эти может работать с топливом, состоящим из более чем 50 процентов этанола, а в некоторых случаях более 80 процентов.

Этанол также используется при производстве алкоголя для питья. Люди веками использовали этанол в обработанных формах для питья, таких как пиво, чтобы изменить свое самочувствие. В меньших количествах он может расслабить ум и позволить некоторым людям легче участвовать в стрессовых социальных ситуациях.

Однако несомненно, что употребление алкоголя представляет собой серьезную опасность для здоровья населения, поскольку им легко злоупотреблять и он так широко доступен. В 2010 году, по данным Центров США по контролю и профилактике заболеваний, чрезмерное употребление алкоголя стоило Экономика США четверть триллиона долларов в результате несчастных случаев, потери производительности, проблем со здоровьем, преступности и прочего вопросы. Около 88 000 смертей в год напрямую связаны с последствиями чрезмерного употребления алкоголя. Некоторые люди имеют гораздо большую, чем другие, склонность становиться физической или психологической зависимостью от алкогольных напитков, причем большая часть этого, как считается, является генетической. Большинство экспертов считают, что на самом деле не существует безопасного предела в отношении эксплуатации автомобиля в условиях влияние, но автокатастрофы, связанные с алкоголем, остаются огромным источником предотвратимой смерти и слабости по всей стране.