תוֹכֶן
"אלכוהול" היא מילה שכמו הרבה מונחים באנגלית, יש לה משמעות ספציפית יותר במדע מכפי שהיא נוקטת בשימוש יומיומי. "אתנול" מתאר בינתיים חומר כימי ספציפי; בעוד שאתנול הוא סוג של אלכוהול, יש לו גם מספר יישומים (אחד תעשייתי, אחד הקשורים למזון ומשקאות) שחולקים מעט חפיפה.
מה אתנול? נקרא גם אלכוהול אתילי, זהו האלכוהול הפשוט ביותר והוא בהחלט המפורסם ביותר, לטוב ולרע, בתרבות המערבית. מולקולה צנועה של דו-פחמן זו היא מרכז המחלוקת ההיסטורית בשפע, והשימוש בה כחומר המשנה את מצב הרוח השפיע באופן משמעותי על חברות אנושיות לאורך ההיסטוריה של התרבות.
מה זה אלכוהול?
תרכובות רבות בכימיה הן פחמימנים, המורכבים רק מאטומי פחמן ומימן. הכנסת אטומי חמצן לפחמימנים נפתחת לפתח של מגוון קטגוריות כימיקלים חדשות עם מגוון תכונות.
אלכוהולים הם פחמימנים בהם קבוצת -OH, או קבוצת הידרוקסיל, החליפה אטום מימן. הדוגמה הפשוטה ביותר היא המתאן הפחמימני, בעל הנוסחה CH4. אטומי פחמן יכולים ליצור ארבעה קשרים עם אטומים אחרים ומימן אחד בלבד, ולכן מתאן הוא תרכובת יציבה. חמצן, לעומת זאת, יוצר בסך הכל שני קשרים. אז לקבוצה הידרוקסיל, שיש בה חמצן הנקשר למימן, יש "נקודה" אחת זמינה למליטה. המשמעות היא שאם התנאים מתאימים, ניתן להמיר מתאן לאליל מתיל, או מתנול. הנוסחה למולקולה זו היא CH3(אוה).
בעוד שלמתנול יש אטום פחמן אחד, יש לאתנול, הבא בגודלו ומקורו באתאן הפחמימני הטהור. הנוסחה הכימית לאתן היא CH3CH3 (כתוב גם ג2ח6); כל אטום פחמן קשור לשלושה הידרוגנים ולאטומי הפחמן האחרים. הנוסחה לאתנול היא אפוא CH3CH2(אוה).
אתנול נקרא גם אתיל אלכוהול.אמנת שמות זו, כפי שחששתם, חלה על כל האלכוהולים; ניתן להחליף את סיומת "האנול" עם האלכוהול "המסובך" יותר. בידיעה שפרופאן הוא שמו של פחמימן בעל שלוש פחמן, האם אתה יכול להבין את הנוסחה הכימית שלו, זה של האלכוהול המשויך אליו ושני השמות השונים לאותו אלכוהול?
אלכוהולים אחרים
מכיוון שמתנול ואתנול הם אלכוהול אחד ושני פחמן בהתאמה, לא קיימת עמימות מבחינת הנוסחה שלהם. כלומר, בהינתן פחמן פחמן אחד או דו פחמן עם קבוצת הידרוקסיל יחידה במקום אטום מימן יחיד, יש רק תצורה אפשרית אחת. במקרה של אתנול, הפחמן שאליו מחובר ה- -OH אינו רלוונטי מכיוון שהאתן עצמו הוא מולקולה סימטרית; אין הבחנה גיאומטרית בין הפחמן הראשון לשני.
ברמת תרכובות שלוש-פחמן, לעומת זאת, הדברים מסתבכים יותר. לפרופאן הנוסחה CH3CH2CH3 (כתוב גם כ- C3ח8). אם קבוצת הידרוקסיל מחוברת לאחת מהפחמימות הסופיות (סוף), התוצאה היא אלכוהול פרופיל רגיל, או פרופנול. אבל מה אם הקבוצה ההידרוקסילית מודבקת במקום לפחמן האמצעי?
למעשה, לתרכובת חשובה הנקראת פרופאן -2-אול יש סידור כזה בדיוק. (יתכן שתראה את זה כתוב כ- 2-פרופנול באזכורים ישנים; הוספת ה- "2" כקובץ הוא מוסכמה שהחלה בשנת 2013 כאשר האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית, או IUPAC, פיתחו כללים חדשים בנושאים ננומטריים.) " 2 "מתייחס לעובדה שקבוצת ההידרוקסיל מחוברת לשנייה משלושת הפחמימות של פרופאן, ומכאן שהיא באמצע. לחומר זה יש שלוש פחמימות, שמונה הידרוגנים וחמצן, ממש כמו פרופנול רגיל. ככאלה מדובר באיזומר של פרופנול, והוא מכונה בשם איזופרופיל אלכוהול. רוב מה שמכונה "שפשוף אלכוהול" לשימוש חיטוי מכיל אלכוהול איזופרופיל.
כמו כן, מה אם קיימת יותר מקבוצה הידרוקסילית אחת? האם המתחם המדובר עדיין באלכוהול? למעשה, גם זה מתרחש. כאשר מוסיפים ל- OH שני אתנול בפחמן האחר, זה יצר מולקולה הנקראת 1,2-אתאנדיול. ה"דיול "מגלה כי החומר הוא אלכוהול כפול עם שני הידרוקסיליים, והקידומת" 1,2- "מציינת שהם מחוברים לפחמימות שונות. אלכוהול זה נקרא יותר אתילן גליקול והוא המרכיב העיקרי של נוזל לרדיאטור. זה רעיל ביותר (וכך גם מתנול).
אלכוהול פולי-הידרוקסיל שכיח נוסף שכונה בשם גליצרול או גליצרין. זה פשוט פרופאן עם קבוצת הידרוקסיל שתחליף אטום מימן בכל אחד משלושת אטומי הפחמן, כולם באותו הצד של מולקולת הפרופן. השם הרשמי של חומר זה הוא אפוא 1,2,3-propanetriol, ושניהם משמשים כ"עמוד השדרה "למולקולות שומן תזונתיות ויכולים לשמש ישירות על ידי תאים לדלק.
סינתזה אתנול
אתנול מיוצר מתירס ומחומר צמחי אחר. בדרך כלל אתנול מיוצר מהגלוקוזה המולקולה, שקיימת בעמילנים מכל הסוגים והיא סוג האנרגיה העיקרי שמשמש את כל התאים החיים. מולקולה אחת של גלוקוז מומרת לאתנול ופחמן דו חמצני בהשפעת שמרים, המשמשת כאנזים לעידוד התגובה לאורך:
ג6ח12O6 → 2 ג2ח5OH + 2CO2
תגובה זו מכונה תסיסה מכיוון שהיא סוג של נשימה אנאירובית (ללא חמצן). סוג אחר של תגובת תסיסה הוא תסיסה של חומצת חלב, וזה מה שגופך עובר כשאתה מתעמל באופן אינטנסיבי בכדי לאפשר לצריכת חמצן ולעיבוד שלו לעמוד בקצב האנרגיה שלך. שני סוגי התסיסה הם אלטרנטיבות לנשימה אירובית, שבה מעובד הגלוקוז במיטוכונדריה של התא דרך מחזור קרבס ושרשרת הובלת האלקטרונים כדי להניב אנרגיה בצורה של ATP, או אדנוזין טריפוספט.
אתיל אלכוהול כדלק
אתנול, אף שהוא מכונה זמן רב כמרכיב הפעיל במשקאות אלכוהוליים, נכנס לשימוש נפוץ יותר ויותר כדלק "אלטרנטיבי", כלומר הוא מהווה אלטרנטיבה לדלקים מאובנים או מבוססי נפט כמו בנזין וגז טבעי. . כיום, למעלה מ- 98 אחוז מהבנזין הנמכר בארה"ב מכיל מעט אתנול. היחס הנפוץ ביותר הוא 90 אחוז בנזין (עוד פחמימן, אם אתה שומר על ציון) ל -10 אחוז אתנול. בחלק מהרכבים יש גמישות רבה יותר מבחינת תכונות הבעירה שלהם של מנועי הדלק, ואלה יכולים לפעול באמצעות דלקים המורכבים ממעל 50 אחוז אתנול ובמקרים מסוימים יותר מ- 80 אחוז.
אתנול פופולרי בארה"ב כדלק מכיוון שפליטת הפליטה שלו פחות רעילה מזו של הבנזין ומכיוון שהיא מפחיתה את התלות בנפט זר חשוב. עם זאת, נכון לעכשיו, דלקים אתנול אינם יכולים לספק את אותה צריכת דלק כמו כלי רכב המופעלים על בנזין, ומציעים רק כשלושה רבעים מיעילות הדלק של מכוניות רגילות.
התעללות באתנול
אתנול משמש גם לייצור אלכוהול המיועד לשתייה. אנשים השתמשו באתנול בצורות השתייה המעובדות שלו, כמו בירה, במשך מאות שנים כדי לשנות את תחושתם. בכמויות קטנות יותר, זה עשוי להרגיע את הנפש ולאפשר לאנשים מסוימים להשתתף ביתר קלות במצבים חברתיים מלחיצים אחרת.
אולם, ללא ספק, מכיוון שהוא מנוצל לרעה כל כך בקלות וזמין כה נרחב, שתיית אלכוהול מהווה סכנה משמעותית לבריאות הציבור. בשנת 2010, על פי המרכזים לבקרת מחלות ומניעת מחלות בארה"ב, צריכת אלכוהול מופרזת עלתה למשק ארה"ב רבע טריליון דולר כתוצאה מתאונות, אבידות בפריון, בעיות בריאות, פשע ונושאים אחרים. כ- 88,000 מקרי מוות בשנה מיוחסים ישירות להשפעות של שתייה מופרזת. יש אנשים שיש להם נטייה גדולה בהרבה מאחרים להיות תלויים פיזית או פסיכולוגית במשקאות המכילים אלכוהול, כאשר חלק גדול מהם האמין כי הוא גנטי. מרבית המומחים סבורים כי אין באמת הגבלה בטוחה מבחינת הפעלת רכב מנועי תחת ההשפעה, אך התרסקויות מכוניות הקשורות לאלכוהול נותרות מקור אדיר למוות ולחלשלות בפריסה ארצית.