Ättiksyra

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 3 juni 2020; kontroller kräver 33 redigeringar .
Ättiksyra
Allmän
Systematiskt
namn		 Etansyra
Förkortningar Vinäger
Traditionella namn Ättiksyra
Chem. formel CH3COOH _ _
Fysikaliska egenskaper
stat Flytande
Molar massa 60,05 g/ mol
Densitet 1,0492 g/cm³
Ytspänning 27,1 ± 0,01 mN/m [4] , 24,61 ± 0,01 mN/m [4] och 22,13 ± 0,01 mN/m [4]
Dynamisk viskositet 1,056 mPa s [5] , 0,786 mPa s [5] , 0,599 mPa s [5] och 0,464 mPa s [5]
Joniseringsenergi 10,66 ± 0,01 eV [1]
Termiska egenskaper
Temperatur
 •  smältning 16,75°C
 •  kokande 118,1°C
 •  blinkar 103 ± 1 ℉ [1] och 39 ± 6 °C [2]
 •  spontan antändning 427 ± 1 °C [3]
Explosiva gränser 4 ± 0,1 vol.% [1]
Kritisk punkt 321,6°C, 5,79 MPa
Mol. värmekapacitet 123,4 J/(mol K)
Entalpi
 •  utbildning −487 kJ/mol
Ångtryck 11 ± 1 mmHg [1] , 10 ± 1 kPa [6] och 100 ± 1 kPa [6]
Kemiska egenskaper
Syradissociationskonstant 4,76 (K a \u003d 1,75 * 10 -5 )
Optiska egenskaper
Brytningsindex 1,372
Strukturera
Dipolmoment 1,74  D
Klassificering
Reg. CAS-nummer 64-19-7
PubChem 176
Reg. EINECS-nummer 200-580-7
LEDER   CC(=O)O
InChI   InChI=1S/C2H4O2/c1-2(3)4/h1H3,(H,3,4)QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N
Codex Alimentarius E260
RTECS AF1225000
CHEBI 15366
FN-nummer 2789
ChemSpider 171
Säkerhet
ECB ikoner
NFPA 704 NFPA 704 fyrfärgad diamant 2 3 ettSYRA
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Ättiksyra ( etansyra , i vardagen " vinäger ", den kemiska formeln är C 2 H 4 O 2 eller CH 3 COOH, AcOH ) är en svag organisk syra som tillhör klassen av mättade karboxylsyror .

Under standardförhållanden är ättiksyra en monobasisk karboxylsyra , som är en färglös vätska med en karakteristisk lukt och sur smak.

Salter och estrar av ättiksyra kallas acetater .

Historik

Vinäger är en jäsningsprodukt av vin och har varit känt för människan sedan urminnes tider.

Det första omnämnandet av den praktiska användningen av ättiksyra går tillbaka till 300-talet f.Kr. e. Den grekiske vetenskapsmannen Theophrastus beskrev först vinägers inverkan på metaller , vilket ledde till bildandet av några av de pigment som används inom konsten . Vinäger användes för att framställa vitt bly , samt ärg (en grön blandning av kopparsalter innehållande bland annat kopparacetat).

I antikens Rom bereddes speciellt surt vin i blygrytor. Resultatet blev en mycket söt drink som heter sapa. Sapa innehöll stora mängder blyacetat, en mycket söt substans som även kallas blysocker eller Saturnussocker . Den höga populariteten av körtlar var orsaken till kronisk blyförgiftning , vanlig bland den romerska aristokratin [7] .

På 800-talet beskrev den arabiska alkemisten Jabir ibn Hayyan först metoderna för att få ättika.

Under renässansen erhölls ättiksyra genom sublimering av vissa metallacetater (koppar(II)acetat användes oftast) ( torrdestillation av metallacetater ger aceton, en helt industriell metod fram till mitten av 1900-talet).

Ättiksyrans egenskaper förändras beroende på dess vatteninnehåll . I detta avseende trodde kemister i många århundraden felaktigt att syran från vin och syran från acetater var två olika ämnen. Identiteten för ämnen som erhållits med olika metoder visades av den tyske alkemisten Andreas  Libavius ​​på 1500-talet och den franske  kemisten Pierre Auguste Adet [7 ] .

År 1847 syntetiserade den tyske kemisten Adolf Kolbe första gången ättiksyra från oorganiska material. Sekvensen av omvandlingar inkluderade klorering av koldisulfid till koltetraklorid följt av pyrolys till tetrakloretylen. Ytterligare klorering i vatten ledde till triklorättiksyra, som efter elektrolytisk reduktion övergick till ättiksyra [8] .

I slutet av 1800-talet och början av 1900-talet erhölls mest ättiksyra genom destillation av trä . Tyskland var huvudproducenten av ättiksyra . År 1910 producerade den mer än 10 tusen ton syra, och cirka 30 % av denna mängd användes för produktion av indigofärgämne [7] [9] .

Fysiska egenskaper

Ättiksyra är en monobasisk karboxylsyra, som är en färglös vätska med en karakteristisk stickande lukt och sur smak . Hygroskopisk . Obegränsat lösligt i vatten . Blandbar med många lösningsmedel ; i ättiksyra är oorganiska föreningar och gaser såsom HF , HCl , HBr , HI och andra mycket lösliga. Finns i form av cykliska och linjära dimerer [10] .

Absolut ättiksyra kallas glacial , eftersom den bildar en isliknande massa när den fryser. En metod för att framställa isättika upptäcktes 1789 av en rysk kemist av tyskt ursprung Tovy Yegorovich Lovits .

Ångtryck
Ångtryck (i mmHg ): Temperatur (°C)
tio 17.1
40 42,4
100 62,2
400 98,1
560 109
1520 143,5
3800 180,3

Ättiksyra bildar dubbla azeotropa blandningar med följande ämnen.

Ämne t bal , °C massfraktion av ättiksyra
koltetraklorid 76,5 3 %
cyklohexan 81,8 6,3 %
bensen 88,05 2 %
toluen 104,9 34 %
heptan 91,9 33 %
trikloretylen 86,5 fyra %
etylbensen 114,65 66 %
o-xylen 116 76 %
p-xylen 115,25 72 %
bromoform 118 83 %

Får

Inom industrin

Tidiga industriella metoder för att framställa ättiksyra var oxidation av acetaldehyd och butan [11] .

Acetaldehyd oxiderades i närvaro av mangan(II)acetat vid förhöjd temperatur och tryck. Utbytet av ättiksyra var cirka 95 % vid en temperatur av +50–+60°C.

Oxidationen av n -butan utfördes vid 150 atm . Katalysatorn för denna process var koboltacetat .

Båda metoderna var baserade på oxidation av oljekrackningsprodukter . Som ett resultat av stigande oljepriser blev båda metoderna ekonomiskt olönsamma och ersattes av mer avancerade katalytiska metanolkarbonyleringsprocesser [11] .

Katalytisk karbonylering av metanol

En viktig metod för industriell syntes av ättiksyra är den katalytiska karbonyleringen av metanol med kolmonoxid [12] , som sker enligt den formella ekvationen:

Metanolkarbonyleringsreaktionen upptäcktes av BASF- forskare 1913. 1960 lanserade detta företag den första anläggningen för att producera ättiksyra med denna metod. [13] Koboltjodid fungerade som katalysatorn för omvandlingen. Metoden gick ut på att bubbla kolmonoxid vid en temperatur av 180°C och ett tryck på 200–700 atm genom en blandning av reagens. Utbytet av ättiksyra är 90 % för metanol och 70 % för CO. En av enheterna byggdes i Geismar ( Louisiana ) och förblev länge den enda BASF- processen i USA [14] .

En förbättrad reaktion för syntes av ättiksyra genom metanolkarbonylering introducerades av Monsanto -forskare på 1970 -talet . [15] [16] Detta är en homogen process som använder rodiumsalter som katalysatorer och jodidjoner som promotorer. En viktig egenskap hos metoden är dess höga hastighet, samt höga selektivitet (99 % för metanol och 90 % för CO). [elva]

Lite mer än 50 % av all industriell ättiksyra erhålls på detta sätt. [17]

BP-processen använder iridiumföreningar som katalysatorer .

Biokemiskt produktionssätt

Den biokemiska produktionen av ättiksyra utnyttjar vissa mikroorganismers förmåga att oxidera etanol . Denna process kallas ättiksyrafermentering. Etanolhaltiga vätskor ( vin , fermenterade juicer ), eller helt enkelt en vattenlösning av etylalkohol används som råmaterial [18] .

Reaktionen av etanoloxidation till ättiksyra fortskrider med deltagande av enzymet alkoholdehydrogenas . Detta är en komplex flerstegsprocess, som beskrivs av den formella ekvationen [19] :

Hydrering av acetylen i närvaro av kvicksilver och tvåvärda kvicksilversalter  - Kucherovs reaktion

Kemiska egenskaper

Ättiksyra har alla egenskaper hos karboxylsyror och anses ibland vara deras mest typiska representant (i motsats till myrsyra , som har några av egenskaperna hos aldehyder ). Bindningen mellan väte och syre i karboxylgruppen (−COOH) i en karboxylsyra är mycket polär, vilket gör att dessa föreningar lätt kan dissociera och uppvisa sura egenskaper.

Som ett resultat av dissociationen av ättiksyra bildas en acetatjon CH 3 COO − och en proton H + . Ättiksyra är en svag monobasisk syra med ett pK- värde i vattenlösning på 4,75. En 1,0 M lösning (ungefärlig koncentration av matvinäger) har ett pH på 2,4, vilket motsvarar en dissociationsgrad på 0,4 %.

En kvalitativ reaktion för närvaron av salter av ättiksyra är baserad på den svaga dissociationen av ättiksyra i en vattenlösning : en stark syra tillsätts till lösningen (till exempel svavelsyra ), om lukten av ättiksyra uppträder, då en salt av ättiksyra finns i lösningen (syrarester av ättiksyra bildade från salter, bundna med vätekatjoner från en stark syra och ett stort antal ättiksyramolekyler erhölls) [20] .

Studier visar att i det kristallina tillståndet bildar molekylerna dimerer sammanlänkade med vätebindningar [21] .

Ättiksyra kan interagera med aktiva metaller. I detta fall frigörs väte och salter bildas - acetater :

Ättiksyra kan kloreras genom inverkan av klorgas. Detta producerar klorättiksyra:

Diklorättiksyra (CHCl2COOH ) och triklorättiksyra (CCl3COOH ) kan också erhållas på detta sätt.

Ättiksyra kan reduceras till etanol genom inverkan av litiumaluminiumhydrid . Den kan också omvandlas till syrakloriden genom inverkan av tionylklorid . Natriumsaltet av ättiksyra dekarboxylerar när det upphettas med alkali, vilket resulterar i metan och natriumkarbonat .

Reagerar med lösliga hydroxider (alkalis) och olösliga hydroxider

Ättiksyra i organismers biokemi

Ättiksyra bildas i levande organismer i processen för kolhydratmetabolism , inklusive i människokroppen i processen av biokemiska reaktioner, särskilt i Krebs - cykeln , alkoholanvändning .

Applikation

Ättiksyra, vars koncentration är nära 100%, kallas "glacial". En 70-80% vattenlösning av ättiksyra kallas "ättikessens" och 3-15% - " vinäger " [22] . Vattenlösningar av ättiksyra används i livsmedelsindustrin ( livsmedelstillsats E260 ) och hushållsmatlagning, samt i konservering och avkalkning. Mängden ättiksyra som används som vinäger är dock mycket liten jämfört med mängden ättiksyra som används i storskalig kemisk produktion.

Ättiksyra används för att erhålla medicinska och aromatiska ämnen, såsom ett lösningsmedel (till exempel vid framställning av cellulosaacetat , aceton ). Det används vid tryckning och färgning.

Ättiksyra används som reaktionsmedium för oxidation av olika organiska ämnen. I laboratorieförhållanden är detta till exempel oxidation av organiska sulfider med väteperoxid , inom industrin - oxidation av para-xylen med atmosfäriskt syre till tereftalsyra .

Eftersom ättiksyraångor har en skarp irriterande lukt, kan den användas för medicinska ändamål som ersättning för ammoniak för att få patienten ur en svimning (vilket är oönskat, såvida det inte är nödvändigt att han evakueras från en farlig plats på sin egen).

Toxikologi

Vattenfri ättiksyra är frätande. Ångor av ättiksyra irriterar slemhinnorna i de övre luftvägarna. Den högsta tillåtna koncentrationen i atmosfärsluften är 0,06 mg/m 3 , i luften i arbetslokaler - 5 mg/m 3 [10] [23] . Tröskeln för uppfattningen av lukten av ättiksyra i luften enligt [10] , [24] är 300–500 mg/m 3 (dvs. 100 gånger högre än MPC).

Den lokala effekten av ättiksyra på biologiska vävnader beror på graden av dess utspädning med vatten. Lösningar där syrakoncentrationen överstiger 30 % anses vara farliga [10] . Koncentrerad ättiksyra kan orsaka kemiska brännskador, vilket initierar utvecklingen av koagulationsnekros av intilliggande vävnader av olika längder och djup [25] .

De toxikologiska egenskaperna hos ättiksyra beror inte på metoden med vilken den erhölls [26] . Den dödliga enkeldosen är cirka 20 ml (när den tas enteralt uttryckt som 100 % syra).

Konsekvenserna av intag av koncentrerad ättiksyra är allvarliga brännskador på slemhinnan i munnen, svalget , matstrupen och magen ; allmänna toxiska effekter av ättiksyraförgiftning - acidos , hemolys , hemoglobinuri , en kränkning av blodkoagulering, åtföljd av svår gastrointestinal blödning. Kännetecknas av en betydande förtjockning av blodet på grund av förlust av plasma genom det brända slemhinnan, vilket kan orsaka chock . Farliga komplikationer av förgiftning med vinäger essens inkluderar akut njursvikt och giftig leverdystrofi .

Som första hjälpen när du tar ättiksyra inuti bör du dricka en stor mängd vätska. Att framkalla kräkning är extremt farligt, eftersom den sekundära passagen av syra genom matstrupen kommer att förvärra brännskadan, och surt innehåll kan också komma in i luftvägarna. För att neutralisera syran och skydda slemhinnan är det tillåtet att ta bränd magnesia , rå äggvita, gelé. Använd inte läsk för detta ändamål , eftersom den resulterande koldioxiden och skummet också bidrar till återflödet av syra till matstrupen, struphuvudet och kan också leda till perforering av magsäckens väggar. Magsköljning genom en sond visas. Omedelbar sjukhusvård krävs.

Vid inandningsångförgiftning är det nödvändigt att skölja slemhinnorna med vatten eller en 2% lösning av bakpulver , intag av mjölk, en svag alkalisk lösning (2% soda, alkaliskt mineralvatten), följt av sjukhusvistelse.

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0002.html
  2. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics  (engelska) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 16-19. — ISBN 978-1-4822-0868-9
  3. ↑ http://www.cdc.gov/niosh/ipcsneng/neng0363.html
  4. ↑ 1 2 3 CRC Handbook of Chemistry and Physics  (engelska) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 6-182. — ISBN 978-1-4822-0868-9
  5. ↑ 1 2 3 4 CRC Handbook of Chemistry and Physics  (engelska) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 6-232. — ISBN 978-1-4822-0868-9
  6. ↑ 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics  (engelska) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 6-95. — ISBN 978-1-4822-0868-9
  7. ↑ 1 2 3 Martin, Geoffrey. Industriell och tillverkningskemi  (neopr.) . — Del 1, Ekologisk. - London: Crosby Lockwood, 1917. - S. 330-31.
  8. ↑ Goldwhite, Harold. Kort sammanfattning av karriären för den tyske organiska kemisten Hermann Kolbe  //  New Haven Section Bull. Am. Chem. soc. : journal. - 2003. - September ( vol. 20 , nr 3 ). Arkiverad från originalet den 4 mars 2009.
  9. ↑ Schweppe, Helmut. Identifiering av färgämnen på gamla textilier  (neopr.)  // J. Am. Inst. bevarande. - 1979. - T. 19 , nr 1/3 . - S. 14-23 . - doi : 10.2307/3179569 . Arkiverad från originalet den 29 maj 2009.
  10. ↑ 1 2 3 4 Ättiksyra . Hämtad 8 september 2009. Arkiverad från originalet 5 juni 2008.
  11. ↑ 1 2 3 Reutov O. A. Organisk kemi. - M . : Publishing House of Moscow State University, 1999. - T. 4.
  12. ↑ Framsteg inom metallorganisk kemi . Hämtad 3 oktober 2017. Arkiverad från originalet 17 september 2014.
  13. ↑ Ättiksyraproduktion och tillverkningsprocess . Hämtad 13 september 2009. Arkiverad från originalet 6 oktober 2009.
  14. ↑ B. Lich. katalys inom industrin. Volym 1. - Moskva: Mir, 1986. - 324 sid.
  15. ↑ US-patent 3 769 329
  16. ↑ US-patent
  17. ↑ Ekologisk faktor, eller miljö som en stimulans för utvecklingen av industriell kemi . Hämtad 11 september 2009. Arkiverad från originalet 28 januari 2010.
  18. ↑ Kandidat för biologiska vetenskaper N. Kustova. Vinäger. Vad är det och hur är det gjort (otillgänglig länk) . Internetresurs "Allt". Hämtad 2 september 2010. Arkiverad från originalet 20 oktober 2009. 
  19. ↑ Bioteknik för organiska syror och proteinberedningar: Handledning  (otillgänglig länk)
  20. ↑ Khodakov Yu. V., Epshtein D. A., Gloriozov P. A. § ​​8. Jonbytesreaktioner // Oorganisk kemi. Lärobok för årskurs 9. - 7:e uppl. - M . : Education , 1976. - S. 15-18. — 2 350 000 exemplar.
  21. ↑ Jones, RE; Templeton, D.H. Kristallstrukturen av ättiksyra  // Acta Crystallogr  . : journal. - International Union of Crystallography , 1958. - Vol. 11 , nr. 7 . - S. 484-87 . - doi : 10.1107/S0365110X58001341 .
  22. ↑ Vinäger - artikel från Great Soviet Encyclopedia . 
  23. ↑ (Rospotrebnadzor) . nr 2400. Etansyra (ättiksyra) // GN 2.2.5.3532-18 "Maximala tillåtna koncentrationer (MPC) av skadliga ämnen i luften i arbetsområdet" / godkänd av A.Yu. Popova . - Moskva, 2018. - S. 162. - 170 sid. - (Sanitära regler). Arkiverad 12 juni 2020 på Wayback Machine
  24. ↑ Balavoine P. Observatiojns sur les Qualités Olfactifves et Gustatives des Aliments  (engelska)  // Mitteilungen aus dem Gebiete der Lebensmitteluntersuchung und Hygiene. - Bern: BAG, 1948. - Vol. 39 . - S. 342-350. — ISSN 1424-1307 . Citerat från: Lukttröskelvärden Arkiverad 11 juli 2020 på Wayback Machine sid. 73.
  25. ↑ Ättiksyra: Eurolab Medical Portal . Hämtad 8 september 2009. Arkiverad från originalet 15 december 2010.
  26. ↑ www.textra-vita.com/technology Kapitel 17. Ättiksyra 7. Toxikologisk och hygienisk bedömning (otillgänglig länk) . Hämtad 16 maj 2011. Arkiverad från originalet 25 maj 2012. 

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Monobasiska begränsande karboxylsyror
C1 - C6
C7 - C12
C13 - C18
C19 - C24
C25 - C30
C31 - C36