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"Alcool" è una parola che, come molti termini inglesi, ha un significato più specifico nella scienza rispetto all'utilizzo quotidiano. "Etanolo", nel frattempo, descrive una sostanza chimica specifica; mentre l'etanolo è un tipo di alcol, ha anche molteplici applicazioni (una industriale, una relativa al cibo e alle bevande) che condividono poca sovrapposizione.
Che cos'è l'etanolo? Chiamato anche alcol etilico, è uno degli alcoli più semplici ed è sicuramente il più celebrato, nel bene e nel male, nella cultura occidentale. Questa umile molecola a due atomi di carbonio è il centro di ampie controversie storiche e il suo uso come sostanza che altera l'umore ha avuto effetti significativi sulle società umane nel corso della storia della civiltà.
Che cos'è un alcool?
Molti composti chimici sono idrocarburi, costituiti solo da atomi di carbonio e idrogeno. L'introduzione degli atomi di ossigeno negli idrocarburi apre le porte a una varietà di nuove categorie di sostanze chimiche con una gamma di proprietà.
Gli alcoli sono idrocarburi in cui un gruppo -OH, o gruppo ossidrilico, è stato sostituito con atomo di idrogeno. L'esempio più semplice è l'idrocarburo metano, che ha la formula CH4. Gli atomi di carbonio possono formare quattro legami con altri atomi e solo uno di idrogeno, quindi il metano è un composto stabile. L'ossigeno, d'altra parte, forma un totale di due legami. Quindi un gruppo ossidrilico, che ha un ossigeno legato a un idrogeno, ha uno "spot" disponibile per l'incollaggio. Ciò significa che se le condizioni sono adeguate, il metano può essere convertito in alcool metilico o metanolo. La formula per questa molecola è CH3(OH).
Mentre il metanolo ha un atomo di carbonio, l'etanolo, il successivo più grande e derivato dal puro idrocarburo etano, ne ha due. La formula chimica per l'etano è CH3CH3 (anche scritto C2H6); ciascun atomo di carbonio è legato a tre idrogeni e agli altri atomi di carbonio. La formula per l'etanolo è quindi CH3CH2(OH).
L'etanolo è anche chiamato alcool etilico.Questa convenzione di denominazione, come avrete sospettato, si applica a tutti gli alcoli; il suffisso "-anol" può essere scambiato con il più "ingombrante" alcol. Sapendo che il propano è il nome di un idrocarburo a tre atomi di carbonio, puoi elaborare la sua formula chimica, quella dell'alcool associato e i due nomi diversi per quell'alcool?
Altri alcoli
Poiché il metanolo e l'etanolo sono rispettivamente alcoli a uno e due atomi di carbonio, non esiste alcuna ambiguità in termini di formula. Cioè, dato un idrocarburo a uno o due atomi di carbonio con un singolo gruppo ossidrilico al posto di un singolo atomo di idrogeno, esiste solo una possibile configurazione. Nel caso dell'etanolo, il carbonio a cui è attaccato -OH è irrilevante perché l'etano stesso è una molecola simmetrica; non esiste alcuna distinzione geometrica tra il primo carbonio e il secondo.
A livello dei composti a tre atomi di carbonio, tuttavia, le cose diventano più complicate. Il propano ha la formula CH3CH2CH3 (scritto anche come C3H8). Se un gruppo ossidrilico è attaccato a uno dei carboni (terminali) terminali, il risultato è un normale alcol propilico o propanolo. Ma cosa succede se il gruppo ossidrilico viene invece applicato sul carbonio medio?
In effetti, un composto importante chiamato propan-2-olo ha proprio una tale disposizione. (Puoi vedere questo scritto come 2-propanolo nei riferimenti precedenti; l'aggiunta del "2" come infisso è una convenzione iniziata nel 2013 quando l'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata, o IUPAC, ha sviluppato nuove regole di nomenclatura.) " 2 "si riferisce al fatto che il gruppo ossidrilico è attaccato al secondo dei tre carboni di propano ed è quindi nel mezzo. Questa sostanza ha tre carboni, otto idrogeni e un ossigeno, proprio come il propanolo normale. Come tale è un isomero di propanolo e si chiama alcool isopropilico. La maggior parte del cosiddetto "alcool per sfregamento" per uso antisettico contiene alcool isopropilico.
Inoltre, cosa succede se è presente più di un gruppo ossidrilico? Il composto in questione è ancora in alcool? In effetti, anche questo accade. Quando un secondo -OH viene aggiunto all'etanolo sull'altro carbonio, questo crea una molecola chiamata 1,2-etandiolo. Il "diolo" rivela che la sostanza è un doppio alcool con due idrossili e il prefisso "1,2-" indica che sono attaccati a carboni diversi. Questo alcool è più comunemente chiamato glicole etilenico ed è il componente principale dell'antigelo. È altamente tossico (come il metanolo).
Un altro cosiddetto alcool polidrossilico comune viene chiamato glicerolo o glicerina. Questo è semplicemente propano con un gruppo ossidrilico sostituito con un atomo di idrogeno su ciascuno dei tre atomi di carbonio, tutti sullo stesso lato della molecola di propano. Il nome formale di questa sostanza è quindi 1,2,3-propanetriolo e serve sia da "spina dorsale" per le molecole di grasso alimentare che può essere utilizzato direttamente dalle cellule per il carburante.
Sintesi di etanolo
L'etanolo è composto da mais e altre sostanze vegetali. L'etanolo più generalmente è prodotto dalla molecola di glucosio, che esiste in amidi di ogni tipo ed è la principale forma di energia utilizzata da tutte le cellule viventi. Una molecola di glucosio viene convertita in etanolo e anidride carbonica sotto l'influenza del lievito, che agisce come un enzima per incoraggiare la reazione lungo:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Questa reazione è nota come fermentazione in quanto forma di respirazione anaerobica (senza ossigeno). Un altro tipo di reazione fermentativa è la fermentazione dell'acido lattico, che è ciò che il tuo corpo subisce quando ti alleni troppo intensamente per consentire il consumo e l'elaborazione di ossigeno per tenere il passo con le tue esigenze energetiche. Entrambi i tipi di fermentazione sono alternative alla respirazione aerobica, in cui il glucosio viene elaborato nei mitocondri cellulari attraverso il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni per produrre energia sotto forma di ATP, o adenosina trifosfato.
Alcol etilico come combustibile
L'etanolo, sebbene noto da tempo come ingrediente attivo nelle bevande alcoliche, è diventato anche un uso sempre più comune come combustibile "alternativo", il che significa che è un'alternativa ai combustibili fossili tradizionali o a base di petrolio come benzina e gas naturale . Oggi, oltre il 98 percento della benzina venduta negli Stati Uniti contiene una certa quantità di etanolo. Il rapporto più comune è il 90 percento di benzina (un altro idrocarburo, se si mantiene il punteggio) e il 10 percento di etanolo. Alcuni veicoli hanno una maggiore flessibilità in termini di proprietà di combustione del carburante dei loro motori e questi possono funzionare utilizzando carburanti costituiti da oltre il 50 percento di etanolo e in alcuni casi oltre l'80 percento.
L'etanolo è popolare negli Stati Uniti come combustibile perché le sue emissioni sono meno tossiche di quelle della benzina e perché riduce la dipendenza da petrolio straniero importante. Al momento, tuttavia, i carburanti a base di etanolo non possono offrire la stessa economia di carburante dei veicoli a benzina, offrendo solo circa i tre quarti del consumo di carburante delle auto standard.
Abuso di etanolo
L'etanolo è anche usato nella produzione di alcolici da bere. Le persone hanno usato l'etanolo nelle sue forme bevute trasformate, come la birra, per secoli per cambiare il modo in cui si sentono. In quantità minori, può rilassare la mente e consentire ad alcuni individui di partecipare più facilmente a situazioni sociali altrimenti stressanti.
Indubbiamente, tuttavia, poiché è così facilmente abusato e così ampiamente disponibile, bere alcolici costituisce un grave pericolo per la salute pubblica. Nel 2010, secondo i Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie, il consumo eccessivo di alcol è costato all'economia degli Stati Uniti un quarto di trilione di dollari a causa di incidenti, perdita di produttività, problemi di salute, criminalità e altre questioni. Circa 88.000 decessi all'anno sono direttamente attribuibili agli effetti del consumo eccessivo. Alcune persone hanno una tendenza di gran lunga maggiore rispetto ad altre a diventare fisicamente o psicologicamente dipendenti da bevande contenenti alcol, con gran parte di ciò ritenuto genetico. La maggior parte degli esperti ritiene che non vi sia davvero alcun limite sicuro in termini di guida di un veicolo a motore sotto l'influenza, ma gli incidenti automobilistici legati all'alcol rimangono una fonte tremenda di morte prevenibile e debilitazione a livello nazionale.