Hva er forbindelsen mellom etanol og svovelsyre?
Forbindelsen mellom etanol og svovelsyre involverer minst tre mulige reaksjonsveier. De er forestring - som involverer enten et eller to molekyler etanol eller alkohol - og dehydrering, som igjen involverer enten ett eller to alkoholmolekyler. Hvis dehydrering bare involverer ett molekyl hver av etanol og svovelsyre, er produktet en gass, viktig i naturen og nyttig i laboratoriet og i industrien. Når to molekyler med alkohol forenes ved dehydrering, er en væske av historisk medisinsk betydning resultatet. Begge forestringsproduktene er av begrenset bruk.
Svovelsyre er ikke bare en veldig sterk syre, men den er også et eksepsjonelt dehydratiseringsmiddel. Den er så sterk en syre, den kan ionisere seg selv, selv uten vann, mens den som en dehydrator kan "rive" hydrogen og oksygenatomer ut av molekyler for å tilfredsstille "tørsten". Dette sistnevnte kjennetegn demonstreres gjennom det enkle videregående eksperimentet der noen få korn med bordsukker, C12H22O11, kombineres med noen dråper konsentrert svovelsyre i et reagensglass eller begerglass. På få sekunder blir reaktantene beksvart og koker voldsomt. Den svarte fargen skyldes de nå elementære 12 karbonatomer fra hvert sukkermolekyl, mens de 22 hydrogen- og 11 oksygenatomer som ble strippet av er blitt omgjort til 11 molekyler vann.
Etanol, også kalt etylalkohol eller kornalkohol, ligner veldig på vann. Strukturen er CH3CH2OH. I utgangspunktet er etanol ganske enkelt vann, med et av dets hydrogenatomer erstattet av et karbonbasert håndtak, det relativt inerte CH3CH2-. En annen måte å se på etanol er som en veldig svak base, som ligner - i det minste overfladisk - natriumhydroksyd, NaOH. Selv om etanol vanligvis er for svak til å ionisere, bør det under visse betingelser være i stand til å produsere saltlignende strukturer.
Natriumhydroksyd kan produsere ett av to salter med svovelsyre, hvorav det ene er natriumhydrogensulfat (NaHSO4), avledet fra ett molekyl av base og ett av syre. Selv om det er et salt, er det også en syre, siden det fremdeles har ett hydrogenatom i sin struktur. Hvis dette syresaltet blir omsatt med et andre molekyl av NaOH, resulterer et nøytralt salt - natriumsulfat (Na2S04). Tilsvarende, hvis etanol og svovelsyre kombineres under milde og kontrollerte forhold, resulterer etylhydrogensulfat via reaksjonsveien CH3CH2OH + H2SO4 → CH3CH2 OSO 3H, mens hvis denne syreesteren resulterer fra kombinasjonen av etanol og svovelsyre omsettes videre med et annet molekyl etanol, dietylsulfat - kalt enklere etylsulfat - gir resultater. Interessant nok, selv om det er av begrenset bruk, bruker rettsmedisinske forskere etylsulfat for å oppdage alkohol i blodet og urinen, dager etter at det har blitt konsumert.
Under strengere forhold erstattes forestring med dehydrering. Enkel molekyl dehydrering følger ligningen CH 3 CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + HOH. Det gassformige produktet er etylen, et plantehormon assosiert med modning av frukt og andre prosesser. Hvis to etanolmolekyler er dehydrert i stedet for ett, er reaksjonen 2 CH3CH20H → CH3CH20CH2CH3 + HOH. Denne reaksjonen resulterer i et historisk betydelig sluttprodukt: bedøvelsesvæsken, etyleter.
Forbindelsen mellom etanol og svovelsyre er således minst fire ganger. Resultatene av deres kombinasjon inkluderer to forestringsprodukter og to dehydratiseringsprodukter, avhengig av betingelsene under hvilke reaksjonen utføres. Foruten milde reaksjonsbetingelser, avhenger esterifiseringsproduktet av hvor mye av hver reaktant det er når som helst under reaksjonen. Dehydrering avhenger også av den relative populasjonen av etanol og svovelsyre til enhver tid under reaksjonen.