เนื้อหา
"แอลกอฮอล์" เป็นคำที่เหมือนศัพท์ภาษาอังกฤษจำนวนมากมีความหมายเฉพาะทางวิทยาศาสตร์มากกว่าการใช้ชีวิตประจำวัน "เอทานอล" ในขณะเดียวกันอธิบายสารเคมีที่เฉพาะเจาะจง; ในขณะที่เอทานอลเป็นแอลกอฮอล์ชนิดหนึ่ง แต่ก็มีแอพพลิเคชั่นหลายอย่าง (หนึ่งในอุตสาหกรรมหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับอาหารและเครื่องดื่ม) ที่มีการทับซ้อนกันเล็กน้อย
เอทานอลคืออะไร? เรียกอีกอย่างว่าเอทิลแอลกอฮอล์มันเป็นแอลกอฮอล์ที่ง่ายที่สุดและแน่นอนว่ามีการเฉลิมฉลองมากที่สุดในวัฒนธรรมตะวันตก โมเลกุลคาร์บอนสองตัวที่ต่ำต้อยนี้เป็นศูนย์กลางของการโต้เถียงทางประวัติศาสตร์ที่กว้างขวางและการใช้เป็นสารเปลี่ยนอารมณ์มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสังคมมนุษย์ตลอดประวัติศาสตร์อารยธรรม
แอลกอฮอล์คืออะไร
สารประกอบหลายชนิดในทางเคมีคือไฮโดรคาร์บอนซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น การเปิดตัวอะตอมออกซิเจนในไฮโดรคาร์บอนนั้นเป็นการเปิดประตูสู่สารเคมีประเภทใหม่ที่หลากหลายพร้อมคุณสมบัติหลากหลาย
แอลกอฮอล์เป็นสารไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นกลุ่ม -OH หรือกลุ่มไฮดรอกซิลแทนอะตอมไฮโดรเจน ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือมีเธนไฮโดรคาร์บอนซึ่งมีสูตร CH4. อะตอมคาร์บอนสามารถสร้างพันธะสี่กับอะตอมอื่นและไฮโดรเจนเพียงหนึ่งเดียวดังนั้นก๊าซมีเทนจึงเป็นสารประกอบที่เสถียร ในทางกลับกันออกซิเจนก็รวมเป็นสองพันธะ ดังนั้นกลุ่มไฮดรอกซิลซึ่งมีออกซิเจนจับกับไฮโดรเจนจึงมี "จุด" หนึ่งจุดสำหรับพันธะ ซึ่งหมายความว่าหากเงื่อนไขมีความเหมาะสมสามารถเปลี่ยนมีเธนเป็นเมทิลแอลกอฮอล์หรือเมทานอลได้ สูตรสำหรับโมเลกุลนี้คือ CH3(OH)
ในขณะที่เมทานอลมีอะตอมของคาร์บอนหนึ่งเอทานอลซึ่งใหญ่ที่สุดถัดไปและมาจากไฮโดรคาร์บอนบริสุทธิ์อีเทนมีสองชนิด สูตรทางเคมีสำหรับอีเทนคือ CH3CH3 (เขียนด้วยเช่นกัน2H6); แต่ละอะตอมของคาร์บอนจะถูกผูกไว้กับไฮโดรเจนสามชนิดและอะตอมคาร์บอนอื่น ๆ สูตรสำหรับเอทานอลจึงเป็น CH3CH2(OH)
เอทานอลนั้นเรียกว่าเอทิลแอลกอฮอล์อนุสัญญาการตั้งชื่อนี้ตามที่คุณอาจสงสัยว่าใช้กับแอลกอฮอล์ทั้งหมด ส่วนต่อท้าย "-anol" อาจแลกเปลี่ยนกับ "-yl alcohol" ที่ยุ่งยากกว่าได้ การรู้ว่าโพรเพนเป็นชื่อของไฮโดรคาร์บอนสามคาร์บอนคุณสามารถคำนวณสูตรทางเคมีของแอลกอฮอล์ที่เกี่ยวข้องและชื่อที่แตกต่างกันสองชื่อสำหรับแอลกอฮอล์นั้นได้หรือไม่
แอลกอฮอล์อื่น ๆ
เนื่องจากเมทานอลและเอทานอลเป็นแอลกอฮอล์หนึ่งและสองคาร์บอนตามลำดับจึงไม่มีความคลุมเครือในแง่ของสูตร นั่นคือเนื่องจากไฮโดรคาร์บอนหนึ่งคาร์บอนหรือสองคาร์บอนกับกลุ่มไฮดรอกซิลเดี่ยวแทนอะตอมไฮโดรเจนเดียวจึงมีรูปแบบที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียว ในกรณีของเอธานอลคาร์บอนที่ -OH ติดอยู่นั้นไม่เกี่ยวข้องเนื่องจากอีเทนเองเป็นโมเลกุลสมมาตร ไม่มีความแตกต่างทางเรขาคณิตระหว่างคาร์บอนตัวแรกกับตัวที่สอง
อย่างไรก็ตามในระดับของสารประกอบคาร์บอนสามชนิดสิ่งต่าง ๆ มีความซับซ้อนมากขึ้น โพรเพนมีสูตร CH3CH2CH3 (เขียนเป็น C3H8) หากมีกลุ่มไฮดรอกซิลติดอยู่กับหนึ่งในเทอร์มินัล (จบ) ของคาร์บอนผลที่ได้คือโพรพิลแอลกอฮอล์ธรรมดาหรือโพรพอล แต่ถ้ากลุ่มไฮดรอกซิลติดอยู่ตรงกลางของคาร์บอนแทนล่ะ
ในความเป็นจริงสารประกอบสำคัญที่เรียกว่าโพรเพน -2 โอลนั้นมีข้อตกลงเช่นนั้น (คุณอาจเห็นสิ่งนี้เขียนเป็น 2 โพรพานอลในการอ้างอิงที่เก่ากว่าการเพิ่ม "2" เป็นมัดเป็นแบบแผนที่เริ่มขึ้นในปี 2013 เมื่อสหภาพเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์นานาชาติหรือ IUPAC พัฒนากฎการตั้งชื่อใหม่) 2 "หมายถึงความจริงที่ว่ากลุ่มไฮดรอกซิลติดกับโพรเพนที่สองในสามของโพรเพนและอยู่ตรงกลาง สารนี้มีสามคาร์บอนไฮโดรเจนแปดตัวและออกซิเจนเช่นเดียวกับโพรพานอลปกติ เช่นนี้มันเป็นไอโซเมอร์ของโพรพานอลและใช้ชื่อไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ ส่วนใหญ่ที่เรียกว่า "แอลกอฮอล์ถู" สำหรับการใช้น้ำยาฆ่าเชื้อประกอบด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์
ยังไงถ้ามีกลุ่มไฮดรอกซิมากกว่าหนึ่งกลุ่มล่ะ? สารประกอบในคำถามยังคงอยู่ในแอลกอฮอล์หรือไม่? ในความเป็นจริงมันก็เกิดขึ้นเช่นกัน เมื่อเพิ่ม -OH ที่สองลงในเอทานอลที่คาร์บอนอีกอันหนึ่งจะสร้างโมเลกุลที่เรียกว่า 1,2-ethanediol "ดิออล" เผยให้เห็นว่าสารนี้เป็นแอลกอฮอล์สองเท่าที่มีไฮดรอกซิลสองตัวและคำนำหน้า "1,2-" บ่งชี้ว่าพวกมันติดอยู่กับคาร์บอนที่แตกต่างกัน แอลกอฮอล์นี้มักเรียกว่าเอทิลีนไกลคอลและเป็นส่วนประกอบหลักของสารป้องกันการแข็งตัว มันเป็นพิษสูง (เช่นเมทานอล)
แอลกอฮอล์ที่เรียกว่าโพลีไฮดรอกซิลทั่วไปอีกชนิดหนึ่งเรียกว่ากลีเซอรอลหรือกลีเซอรีนชื่อสามัญ นี่เป็นเพียงโพรเพนที่มีกลุ่มไฮดรอกซิลแทนอะตอมไฮโดรเจนที่อะตอมคาร์บอนสามอะตอมทั้งหมดซึ่งอยู่ด้านเดียวกับโมเลกุลโพรเพน ชื่อทางการของสารนี้คือ 1,2,3-propanetriol และทั้งคู่ทำหน้าที่เป็น "กระดูกสันหลัง" สำหรับโมเลกุลไขมันในอาหารและสามารถนำมาใช้โดยตรงกับเซลล์เพื่อเป็นเชื้อเพลิง
การสังเคราะห์เอทานอล
เอทานอลทำจากข้าวโพดและพืชอื่น ๆ โดยทั่วไปแล้วเอทานอลจะทำมาจากโมเลกุลกลูโคสซึ่งมีอยู่ในแป้งทุกชนิดและเป็นพลังงานหลักที่ใช้โดยเซลล์ที่มีชีวิตทุกชนิด หนึ่งโมเลกุลของกลูโคสจะถูกแปลงเป็นเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์ภายใต้อิทธิพลของยีสต์ซึ่งทำหน้าที่เป็นเอนไซม์เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาตาม:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
ปฏิกิริยานี้เรียกว่าการหมักเนื่องจากเป็นรูปแบบของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่มีออกซิเจน) ปฏิกิริยาการหมักอีกประเภทหนึ่งคือการหมักกรดแลคติกซึ่งเป็นสิ่งที่ร่างกายของคุณได้รับเมื่อคุณออกกำลังกายอย่างเข้มข้นเกินกว่าที่จะให้การใช้ออกซิเจนและการแปรรูปเพื่อให้ทันกับความต้องการพลังงานของคุณ การหมักทั้งสองแบบเป็นทางเลือกในการหายใจแบบใช้ออกซิเจนซึ่งกระบวนการผลิตกลูโคสในเซลล์ไมโตคอนเดรียผ่านวงจร Krebs และห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเพื่อให้พลังงานในรูปแบบของ ATP หรือ adenosine triphosphate
เอทิลแอลกอฮอล์เป็นเชื้อเพลิง
เอทานอลในขณะที่รู้จักกันนานว่าเป็นสารออกฤทธิ์ในเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ก็มีการใช้กันทั่วไปมากขึ้นในฐานะเชื้อเพลิง "ทางเลือก" ซึ่งหมายความว่ามันเป็นทางเลือกแทนฟอสซิลแบบดั้งเดิมหรือเชื้อเพลิงจากปิโตรเลียมเช่นน้ำมันเบนซินและก๊าซธรรมชาติ . วันนี้น้ำมันเบนซินที่ขายในสหรัฐอเมริกาขึ้นสู่ 98 เปอร์เซ็นต์มีปริมาณเอทานอลจำนวนหนึ่ง อัตราส่วนที่พบบ่อยที่สุดคือน้ำมันเบนซิน 90 เปอร์เซ็นต์ (ไฮโดรคาร์บอนอื่นถ้าคุณรักษาคะแนน) ถึง 10 เปอร์เซ็นต์เอทานอล ยานพาหนะบางคันมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในแง่ของคุณสมบัติการเผาไหม้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์และสามารถทำงานได้โดยใช้เชื้อเพลิงที่ประกอบด้วยเอทานอลมากกว่าร้อยละ 50 และในบางกรณีมากกว่าร้อยละ 80
เอทานอลเป็นที่นิยมในสหรัฐอเมริกาในฐานะเชื้อเพลิงเนื่องจากมีการปล่อยก๊าซพิษน้อยกว่าน้ำมันเบนซินและเพราะช่วยลดการพึ่งพาน้ำมันจากต่างประเทศที่สำคัญ อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเชื้อเพลิงเอทานอลไม่สามารถให้การประหยัดเชื้อเพลิงเช่นเดียวกับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินซึ่งให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงประมาณสามในสี่ของรถยนต์มาตรฐาน
การละเมิดเอทานอล
เอทานอลยังใช้ในการผลิตแอลกอฮอล์ที่มีไว้สำหรับดื่ม ผู้คนใช้เอทานอลในรูปแบบการดื่มแปรรูปเช่นเบียร์มาหลายศตวรรษเพื่อเปลี่ยนวิธีที่พวกเขารู้สึก ในปริมาณที่น้อยลงมันอาจทำให้จิตใจผ่อนคลายและอนุญาตให้บางคนมีส่วนร่วมได้ง่ายขึ้นในสถานการณ์ทางสังคมที่เครียด
อย่างไรก็ตามการดื่มแอลกอฮอล์เป็นเรื่องที่อันตรายต่อสุขภาพของประชาชนอย่างแน่นอนอย่างไรก็ตามเนื่องจากเป็นสิ่งที่ถูกทำร้ายอย่างง่ายดายและมีอยู่ทั่วไป ในปี 2010 ตามศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคของสหรัฐอเมริการะบุว่าการบริโภคเครื่องดื่มแอลกอฮอล์มากเกินไปทำให้เศรษฐกิจของสหรัฐเสียค่าใช้จ่ายราวหนึ่งในสี่ของล้านล้านดอลล่าร์อันเนื่องมาจากอุบัติเหตุการสูญเสียผลผลิตปัญหาสุขภาพอาชญากรรมและปัญหาอื่น ๆ มีผู้เสียชีวิตปีละ 88,000 คนที่เกิดจากการดื่มมากเกินไป บางคนมีแนวโน้มมากกว่าคนอื่น ๆ ที่จะกลายเป็นร่างกายหรือจิตใจขึ้นอยู่กับเครื่องดื่มที่มีส่วนผสมของแอลกอฮอล์ซึ่งเชื่อว่าเป็นพันธุกรรม ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่เชื่อว่าไม่มีขีด จำกัด ที่ปลอดภัยในแง่ของการใช้งานยานยนต์ภายใต้อิทธิพล แต่การชนรถที่เกี่ยวข้องกับแอลกอฮอล์ยังคงเป็นสาเหตุสำคัญของการเสียชีวิตและการป้องกันที่สามารถป้องกันได้ทั่วประเทศ