Vad är skillnaden mellan etanol och alkohol?

"Alkohol" är ett ord som, liksom många engelska termer, har en mer specifik betydelse inom vetenskapen än det gör i vardagen. "Etanol" beskriver under tiden en specifik kemisk substans; medan etanol är en typ av alkohol, har den också flera applikationer (en industriell, en mat-och-dryckrelaterad) som delar liten överlappning.

Vad är etanol? Även kallad etylalkohol, det är en av de enklaste alkoholerna och är verkligen den mest firade, på gott och ont, i västerländsk kultur. Denna ödmjuka tvåkolmolekyl är centrum för riklig historisk kontrovers och dess användning som en humörförändrande substans har haft betydande effekter på mänskliga samhällen genom historien civilisation.

Många kemikalieföreningar är kolväten, som endast består av kol- och väteatomer. Introduktionen av syreatomer i kolväten öppnar dörren till en mängd nya kategorier av kemikalier med en rad egenskaper.

Alkoholer är kolväten i vilka en -OH-grupp, eller hydroxylgrupp, har ersatts med väteatom. Det enklaste exemplet är kolväte metan, som har formeln CH

Medan metanol har en kolatom, har etanol, den näst största och härledd från ren kolväteetan, två. Den kemiska formeln för etan är CH₃CH₃ (även skrivet C₂H₆); varje kolatom är bunden till tre väten och till de andra kolatomerna. Formeln för etanol är därför CH₃CH₂(ÅH).

Etanol kallas också etylalkohol. Denna namnkonvention, som du kanske har misstänkt, gäller alla alkoholer; "-anol" -suffixet kan bytas ut med den mer besvärliga "-alkoholen." Att veta att propan är namnet på en tre-kol kolväte, kan du räkna ut dess kemiska formel, den för dess associerade alkohol och de två olika namnen för det alkohol?

Eftersom metanol och etanol är en- respektive två-kolalkoholer existerar ingen tvetydighet när det gäller deras formel. Det vill säga, med tanke på ett kol- eller tvåkolväte med en enda hydroxylgrupp i stället för en enda väteatom, finns det bara en möjlig konfiguration. När det gäller etanol är kolet till vilket -OH är fäst irrelevant eftersom etan i sig är en symmetrisk molekyl; det finns ingen geometrisk skillnad mellan det första kolet och det andra.

På nivån av trekolföreningar blir saker och ting mer komplicerade. Propan har formeln CH₃CH₂CH₃ (även skrivet som C₃H₈). Om en hydroxylgrupp är bunden till ett av de terminala (ändkolerna) är resultatet vanlig propylalkohol eller propanol. Men tänk om hydroxylgruppen istället fästs på det mellersta kolet?

I själva verket har en viktig förening som kallas propan-2-ol just ett sådant arrangemang. (Du kan se detta skrivet som 2-propanol i äldre referenser; lägga till "2" som infix är en konvention som började 2013 när International Union of Pure and Applied Chemistry, eller IUPAC, utvecklade nya nomenklaturreglerna.) "2" hänvisar till det faktum att hydroxylgruppen är bunden till det andra av de tre kolatomerna i propan och därmed finns i mitten. Detta ämne har tre kol, åtta väten och ett syre, precis som vanlig propanol. Som sådan är det en isomer av propanol och går under namnet isopropylalkohol. De flesta så kallade "spritalkohol" för antiseptisk användning innehåller isopropylalkohol.

Och vad händer om mer än en hydroxylgrupp är närvarande? Finns ämnet i fråga fortfarande i alkohol? Faktum är att detta också inträffar. När en andra -OH tillsätts till etanol vid det andra kolet, skapade detta en molekyl som kallas 1,2-etandiol. "Diolen" avslöjar att ämnet är en dubbelalkohol med två hydroxyler, och "1,2-" prefixet indikerar att de är fästa vid olika kol. Denna alkohol kallas oftare etylenglykol och är huvudkomponenten i frostskyddsmedel. Det är mycket giftigt (liksom metanol).

En annan vanlig så kallad polyhydroxylalkohol har det vanliga namnet glycerol eller glycerol. Detta är helt enkelt propan med en hydroxylgrupp som ersätter en väteatom vid var och en av de tre kolatomerna, alla på samma sida av propanmolekylen. Det formella namnet på detta ämne är således 1,2,3-propanetriol, och det fungerar både som "ryggrad" för fettmolekyler i kosten och kan användas direkt av celler för bränsle.

Etanol tillverkas av majs och andra växtmaterial. Etanol framställs generellt av molekylen glukos, som finns i stärkelse av alla slag och är den viktigaste energiformen som används av alla levande celler. En glukosmolekyl omvandlas till etanol och koldioxid under påverkan av jäst, som fungerar som ett enzym för att uppmuntra reaktionen längs:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Denna reaktion är känd som fermentering eftersom den är en form av anaerob andning (utan syre). En annan typ av fermenteringsreaktion är mjölksyrajäsning, vilket är vad din kropp genomgår när du tränar för intensivt för att syreförbrukning och bearbetning ska hålla jämna steg med din energi behov. Båda typerna av jäsning är alternativ till aerob andning, där glukos bearbetas i cellmitokondrier genom Krebs-cykeln och elektrontransportkedjan för att ge energi i form av ATP, eller adenosintrifosfat.

Även om etanol länge är känt som den aktiva ingrediensen i alkoholhaltiga drycker, har det också blivit allt vanligare som ett "alternativt" bränsle, vilket betyder att det är ett alternativ till det traditionella fossila eller petroleumbaserade bränslet som:

• bensin
  
• naturgas

Idag innehåller mer än 98 procent bensin som säljs i USA en viss mängd etanol. Det vanligaste förhållandet är 90 procent bensin (ett annat kolväte, om du håller poäng) till 10 procent etanol. Vissa fordon har större flexibilitet när det gäller motorernas bränsleförbränningsegenskaper och dessa kan drivas med bränslen som består av över 50 procent etanol och i vissa fall mer än 80 procent.

Etanol används också vid produktion av alkohol avsedd att dricka. Människor har använt etanol i dess bearbetade dryckesformer, såsom öl, i århundraden för att förändra hur de känner. I mindre mängder kan det koppla av sinnet och låta vissa individer delta lättare i annars stressiga sociala situationer.

Utan tvekan är det dock en stor fara för folkhälsan, eftersom det är så lätt missbrukat och så allmänt tillgängligt. År 2010, enligt US Centers for Disease Control and Prevention, kostade överdriven alkoholkonsumtion USA: s ekonomi en fjärdedel biljoner dollar till följd av olyckor, tappad produktivitet, hälsoproblem, brott och annat frågor. Cirka 88 000 dödsfall per år beror direkt på effekterna av överdrivet drickande. Vissa människor har en mycket större tendens än andra att bli fysiskt eller psykiskt beroende av alkoholhaltiga drycker, och mycket av detta tros vara genetiskt. De flesta experter tror att det verkligen inte finns någon säker gräns när det gäller att driva ett motorfordon under fordonet inflytande, men alkoholrelaterade bilkrascher är fortfarande en enorm källa till död och svaghet som kan förebyggas rikstäckande.