에탄올

Ethanol chemcrack STD.png
Ethanol chemcrack BNS.png
IUPAC 명칭 Ethanol
영문 관용명 Ethanol
Ethyl alcohol
Cologne spirit
Moonshine[1]
한국어 에탄올
에틸 알코올
주정(酒精)
알코올[2]
일본어 エタノール [etano-ru]
エチルアルコール [echiruaruko-ru]
중국어 乙醇 [yǐchún][3]
독일어 Ethanol
Ethylalkohol

1 개요[편집]

분자식 CH3CH2OH.[4] 인류 역사를 바꿔온 물질. 단일 화학종으로서 역대로 사람을 가장 많이 죽인 물질.

에틸기(CH3CH2-)에 하이드록시기(-OH)가 붙은 간단한 형태의 알코올이다. 거의 모든 문화권의 성인들과 일찍 눈을 뜬 조숙한 어린 친구들이 유구한 인류 역사를 통해서 음용해온 기호식품이기도 하다.

맹독성인 메탄올과는 다르게 인체에 단기적으로는 해를 거의 주지 않는다. 하지만 세계보건기구 공식 지정 1급 발암물질이다. 같이 1급 발암물질에 속하는 동급 물질에는 석면이나 벤젠같은 물질이 존재한다.

2 주요 특성[편집]

CAS 일련번호 64-17-5
분자식 (분자량) CH3CH2OH (46.07g mol-1)
상온 상압에서 성상 무색 투명한 액체
비중 0.789 (STP)
녹는점 / 끓는점 -114℃ / 78.4℃
용해도(물) 모든 조성에서 섞임

휘발성이 매우 높으며, 에 매우 잘탄다. 에틸기를 Et로 줄여 쓰는 관행이 있어서 EtOH라고도 표현한다. 냄새가 아주 달달한 느낌이 있다.

간에서 대사되면 아세트알데히드로 변한다. 이게 지독한 두통과 발열, 안면홍조를 유발하는 물질이다. 그리고 이 아세트알데히드도 마찬가지로 세계보건기구 공식 지정 1급 발암물질이다.

과 상분리되지 않고 모든 조성에서 완벽히 섞이는 5종의 단순 지방족 알코올 중 하나이다. 나머지 4개는 메탄올, 프로판올, 이소프로판올, tert-부탄올.

3 제법[편집]

메탄올에 비할 바는 아니지만 에탄올도 막대한 양이 전세계적으로 생산되고 있다. 2007년 기준 연간 약 400억톤정도의 에탄올이 전세계적으로 생산되고 있으며, 그 중 80% 이상을 미국브라질이 생산하고 있다.[5] 2015년 최근 자료가 있다면 추가바람.

3.1 알코올 발효[편집]

효모(yeast)의 작용으로 당분이 에탄올로 분해되는 것을 알코올발효라고 한다.[6] 산소가 차단된 상태에서 이뤄지는 혐기성발효의 일종이다. 인류는 이 알코올발효를 거의 7000~8000년전인 이집트 문명메소포타미아 문명 시기부터 개발하여 주류와 식품을 제조해 왔다. 당분을 포함한 거의 모든 식재료가 알코올 발효 과정을 통해서 술로 만들어질 수 있다.

간략히 발효과정을 언급하면 포도당이 Embden–Meyerhof–Parnas 경로(EMP Pathway)라고 불리는 당분해(Glycolysis)과정을 통해서 피루브산(pyruvate)으로 분해된 후 효소에 의해서 이산화탄소를 내놓고 아세트알데히드로 전환된 후 최종적으로 에탄올로 환원된다.[7]

Ethanol chemcrack EMP.png

이 알코올 발효를 통해 생산된 에탄올을 주정(酒精)이라고 부른다. 해당 항목 참조. 주정뱅이의 주정(酒酊)이 아니다

짚더미나 수확하고 남은 사탕수수, 톱밥 같은 셀룰로오스로 된 바이오매스(biomass)도 파쇄와 가수분해를 통해서 포도당으로 전환된 뒤 알코올 발표를 통해서 에탄올로 전환될 수 있다. 이렇게 생산된 에탄올이 통상 '친환경' 바이오매스 에탄올이라고 불린다.[8]

3.2 공업적 제법[편집]

에탄올은 공업적으로 에틸렌(C2H4)와 를 산촉매 첨가반응시켜서 대량으로 생산한다.

Ethanol chemcrack production.png

전 섹션에 기술된 알코올 발효법도 공업용 에탄올을 목적으로 활용되고 있다. 대표적인 것이 위에 서술된 바이오매스 에탄올. 공업적으로 제조된 에탄올은 식품 목적으로 제조된 에탄올과 화학적으로 하등 다를 것은 없지만, 부과되는 세금의 자릿수가 다르기 때문에, 탈세 목적으로 공업용 에탄올을 식품으로 전용하는 것을 막기 위해서 (특별한 허가가 필요한 실험실용 에탄올을 제외하고) 모든 비식용 에탄올에는 소량의 메탄올이 섞여 있다. 이것을 변성에탄올(denatured ethanol)이라고 한다. 주류 목적의 에탄올 이외의 알코올을 절대로 먹으면 안 되는 이유.

4 용도[편집]

에탄올은 메탄올만큼은 아니지만 공업적으로도 엄청나게 많은 응용처를 가지고 있다. 기본적으로 에탄올은 잘 타면서 질량대비 나쁘지 않은 열량을 내놓고 깨끗하게 타서 이산화탄소와 수증기만 내놓기 때문에 친환경 연료로 각광받고 있다. 에탄올은 일반 연료[9]나 로켓 연료, 연료전지에 들어가는 연료 등으로 사용될 수도 있는데, 이 연료 목적의 에탄올은 21세기 들어서 환경에 대한 관심이 높아지면서 2-3배 이상 생산량이 폭증했다.[10]

공업화학적으로도 에틸 아세테이트아세트산과 같이 에틸 계열 화합물들을 합성하는 목적으로도 대량으로 소비되고 있다.

또한 약 60~70vol%의 에탄올 수용액은 살균력이 뛰어나서 병원 등지에서 살균 목적으로 사용되고 있다. 또 메탄올을 들이키고 병원에 실려온 사람의 응급처치에도 사용되고 있다. 관련 내용은 메탄올 참조.

5 독성[편집]

전술했다시피 에탄올은 대사 생성물인 아세트알데히드와 함께 공식적으로 암 발생과의 인과관계가 확실히 밝혀진 1급 발암물질에 속한다. 적당량 먹는 것은 문제가 없지만 과음은 명을 단축하는 첩경이다. 그리고 한국 사회 특성상 이렇게 화학적으로 명을 단축하는 것은 사회적 의무에 속한다 카더라

혈중의 에탄올은 신경세포 사이의 전기적 신호 전달을 늦추어서 감각을 무디게 하고 시야를 흐리게 하며 중심을 제대로 못 잡게 할 뿐더러 정상적인 사고를 방해한다.[11] 또 위산 분비를 촉진해서 속쓰림과 위궤양을 유발할 수도 있다. 빈속에 술을 마셔도 위산이 분비되므로 가능하면 깡소주를 하지 말고 적당한 안주와 같이 먹자. 안주를 먹지 않으면 당신의 위장을 안주로 삼는 것이다. 또한 간이 점점 파괴되어서 간경화를 유발시킨다. 주의가 필요한 물질이다.

장기적으로 에탄올은 간암의 1등 공신이며, 또한 기형유발물질(teratogen)이기도 하다. 대사 결과물인 아세트알데히드도 확실히 발암물질이며 돌연변이 유발물질(mutagen)으로 분류되어 있다.

자주 섭취하게 되면 알코올 중독을 유발하게 된다. 자세한 것은 해당 항목을 참조 한다.

6 기타[편집]

  • 2016년, 오크리지 국립연구소에서 이산화탄소를 에탄올로 바로 전환하는 촉매를 우연히 발명했다고 한다. 희귀 금속이 아닌 구리 나노입자와 n형 도핑을 한 탄소 나노스파이크[12] 막을 사용했다고.[13] 상온에서도 반응을 하며, 63%의 효율을 보인다고 한다. [14] 이산화탄소를 쉽게 자원화 할 수 있는 길이 열림에 따라, 지구 온난화 완화에 청신호가 켜졌다.
  • "술을 마시면 개가 된다"라는 이유가 에탄올의 분자모형부터가 개 모습을 닮았기 때문이라는 농담이 있다.

7 같이 보기[편집]

8 각주

  1. 영미권 실험실에서 주당 연구원들은 농담삼아 이렇게 부른다. 문샤인은 미국 등지에서 관료들의 단속을 피해 몰래 증류해 온 높은 도수의 밀주를 의미.
  2. 일상 생활에서 비중이 큰 알코올이기 때문에 아예 알코올의 대명사로 불리며, 이것은 전 세계 공통이다. 문맥상 알코올이라고 하면 에탄올(또는 술)을 칭하는 경우가 많다.
  3. 乙은 에틸기를, 醇은 알코올을 뜻한다
  4. 이는 구조식을 그대로 옮겨적은 시성식이다. 일반인들은 대개 C2H5OH라는 시성식으로 알고 있다.
  5. http://www.see.murdoch.edu.au/resources/info/Res/biomass/
  6. 식품과학기술대사전 http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=295224&ref=y&cid=42412&categoryId=42412
  7. Kim BH, Gadd GM. (2011) Bacterial Physiology and Metabolism, 3rd edition.
  8. 미 신재생에너지협회 http://www.ethanolrfa.org/pages/how-ethanol-is-made
  9. 관련 분야에 종사하지 않는 사람들이라도 학창시절 과학 실험실에서 썼던 알코올 램프는 다들 기억하고 계실 것이다. 여기 들어가는 알코올이 에탄올이다.
  10. http://www.see.murdoch.edu.au/resources/info/Res/biomass/
  11. http://www.dummies.com/how-to/content/how-your-body-processes-alcohol.html
  12. 나노 스케일(10-9m)의 스파이크(spike)
  13. [1] Morgan McCorkle, 2016.10.12
  14. https://doi.org/10.1002/slct.201601169 Yang Song , Rui Peng , Dale K. Hensley , Peter V. Bonnesen , Liangbo Liang , Zili Wu , Harry M. Meyer III , Miaofang Chi , Cheng Ma , Bobby G. Sumpter , Adam J. Rondinone