Etikkahappo

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 3.6.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 33 muokkausta .
Etikkahappo
Kenraali
Systemaattinen
nimi		 Etaanihappo
Lyhenteet Etikka
Perinteiset nimet Etikkahappo
Chem. kaava CH3COOH _ _
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio Nestemäinen
Moolimassa 60,05 g/ mol
Tiheys 1,0492 g/cm³
Pintajännitys 27,1 ± 0,01 mN/m [4] , 24,61 ± 0,01 mN/m [4] ja 22,13 ± 0,01 mN/m [4]
Dynaaminen viskositeetti 1,056 mPas [5], 0,786 mPas [ 5 ] , 0,599 mPas [5] ja 0,464 mPas [5]
Ionisaatioenergia 10,66 ± 0,01 eV [1]
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
 •  sulaminen 16,75 °C
 •  kiehuva 118,1 °C
 •  vilkkuu 103 ± 1 ℉ [1] ja 39 ± 6 °C [2]
 •  itsestään syttyminen 427 ± 1 °C [3]
Räjähdysrajat 4 ± 0,1 tilavuusprosenttia [1]
Kriittinen piste 321,6 °C, 5,79 MPa
Mol. lämpökapasiteetti 123,4 J/(mol K)
Entalpia
 •  koulutus -487 kJ/mol
Höyryn paine 11 ± 1 mmHg [1] , 10 ± 1 kPa [6] ja 100 ± 1 kPa [6]
Kemiallisia ominaisuuksia
Hapon dissosiaatiovakio 4,76 (K a \u003d 1,75 * 10 -5 )
Optiset ominaisuudet
Taitekerroin 1,372
Rakenne
Dipoli momentti 1,74  D
Luokitus
Reg. CAS-numero 64-19-7
PubChem 176
Reg. EINECS-numero 200-580-7
Hymyilee   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
YK-numero 2789
ChemSpider 171
Turvallisuus
EKP:n kuvakkeet
NFPA 704 NFPA 704 nelivärinen timantti 2 3 yksiHAPPO
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Etikkahappo ( etaanihappo , jokapäiväisessä elämässä " etikka " , kemiallinen kaava on C 2 H 4 O 2 tai CH 3 COOH , AcOH ) on heikko orgaaninen happo , joka kuuluu tyydyttyneiden karboksyylihappojen luokkaan .

Normaaliolosuhteissa etikkahappo on yksiemäksinen karboksyylihappo , joka on väritön neste, jolla on ominainen haju ja hapan maku.

Etikkahapon suoloja ja estereitä kutsutaan asetaateiksi .

Historia

Etikka on viinin käymistuote, ja se on ollut ihmisten tiedossa muinaisista ajoista lähtien.

Ensimmäinen maininta etikkahapon käytännön käytöstä juontaa juurensa 3. vuosisadalta eKr. e. Kreikkalainen tiedemies Theophrastus kuvasi ensin etikan vaikutuksen metalleihin , mikä johti joidenkin taiteessa käytettyjen pigmenttien muodostumiseen . Etikkaa käytettiin valkoisen lyijyn sekä verdigrin (kuparisuolojen vihreä seos, joka sisältää muun muassa kupariasetaattia) valmistukseen.

Muinaisessa Roomassa erityisen hapan viini valmistettiin lyijyruukuissa. Tuloksena oli erittäin makea juoma nimeltä sapa. Sapa sisälsi suuria määriä lyijyasetaattia, erittäin makeaa ainetta, jota kutsutaan myös lyijysokeriksi tai Saturnus -sokeriksi . Räkätautien suuri suosio johtui kroonisesta lyijymyrkytyksestä , joka oli yleinen roomalaisessa aristokratiassa [7] .

800-luvulla arabialkemisti Jabir ibn Hayyan hahmotteli ensin menetelmät etikan saamiseksi.

Renessanssin aikana etikkahappoa saatiin sublimoimalla joitain metalliasetaatteja (kupari(II)asetaattia käytettiin useimmiten) ( metalliasetaattien kuivatislaus tuottaa asetonia, täysin teollinen menetelmä 1900-luvun puoliväliin asti).

Etikkahapon ominaisuudet muuttuvat sen vesipitoisuuden mukaan . Tältä osin kemistit uskoivat vuosisatojen ajan virheellisesti, että viinistä saatu happo ja asetaatista saatu happo olivat kaksi eri ainetta . Eri menetelmillä saatujen aineiden identiteetin osoittivat 1500-luvun saksalainen alkemisti Andreas  Libavius ​​ja ranskalainen  kemisti Pierre Auguste Adet [7 ] .

Vuonna 1847 saksalainen kemisti Adolf Kolbe syntetisoi ensimmäisen kerran etikkahappoa epäorgaanisista materiaaleista. Muutosten sekvenssi sisälsi hiilidisulfidin kloorauksen hiilitetrakloridiksi, mitä seurasi pyrolyysi tetrakloorietyleeniksi. Jatkoklooraus vedessä johti trikloorietikkahappoon, joka elektrolyyttisen pelkistyksen jälkeen muuttui etikkahapoksi [8] .

1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa suurin osa etikkahaposta saatiin tislaamalla puuta . Saksa oli tärkein etikkahapon tuottaja . Vuonna 1910 se tuotti yli 10 tuhatta tonnia happoa, ja noin 30 % tästä määrästä käytettiin indigovärin tuotantoon [7] [9] .

Fysikaaliset ominaisuudet

Etikkahappo on yksiemäksinen karboksyylihappo, joka on väritön neste , jolla on tyypillinen pistävä haju ja hapan maku . Hygroskooppinen . Liukenee rajoituksetta veteen . Sekoittuu monien liuottimien kanssa ; etikkahapossa epäorgaaniset yhdisteet ja kaasut, kuten HF , HCl , HBr , HI ja muut, ovat erittäin liukoisia. Esiintyy syklisten ja lineaaristen dimeerien muodossa [10] .

Absoluuttista etikkahappoa kutsutaan jäätikköhapoksi , koska se muodostaa jäätyessään jäämäisen massan. Saksalaistaustainen venäläinen kemisti Tovy Jegorovich Lovits keksi vuonna 1789 menetelmän jääetikan valmistamiseksi .

Höyrynpaine
Höyrynpaine ( mmHg ): Lämpötila (°C)
kymmenen 17.1
40 42.4
100 62.2
400 98.1
560 109
1520 143,5
3800 180,3

Etikkahappo muodostaa kaksoisatseotrooppisia seoksia seuraavien aineiden kanssa.

Aine t paali , °C etikkahapon massaosa
hiilitetrakloridi 76.5 3 %
sykloheksaani 81.8 6,3 %
bentseeni 88.05 2 %
tolueeni 104.9 34 %
heptaani 91.9 33 %
trikloorietyleeni 86.5 neljä %
etyylibentseeni 114,65 66 %
o-ksyleeni 116 76 %
p-ksyleeni 115.25 72 %
bromoformi 118 83 %

Haetaan

Teollisuudessa

Varhaiset teolliset menetelmät etikkahapon valmistamiseksi olivat asetaldehydin ja butaanin hapetus [11] .

Asetaldehydi hapetettiin mangaani(II)asetaatin läsnä ollessa korotetussa lämpötilassa ja paineessa. Etikkahapon saanto oli noin 95 % +50–+60°C lämpötilassa.

N- butaanin hapetus suoritettiin 150 atm :ssä . Tämän prosessin katalyytti oli kobolttiasetaatti .

Molemmat menetelmät perustuivat öljykrakkaustuotteiden hapetukseen . Öljyn hinnannousun seurauksena molemmat menetelmät muuttuivat taloudellisesti kannattamattomiksi, ja ne korvattiin kehittyneemmillä katalyyttisillä metanolin karbonylointiprosesseilla [11] .

Metanolin katalyyttinen karbonylointi

Tärkeä menetelmä etikkahapon teollisessa synteesissä on metanolin katalyyttinen karbonylointi hiilimonoksidilla [12] , joka tapahtuu muodollisen yhtälön mukaisesti:

BASF :n tutkijat löysivät metanolin karbonylaatioreaktion vuonna 1913. Vuonna 1960 tämä yritys käynnisti ensimmäisen tehtaan, joka tuotti etikkahappoa tällä menetelmällä. [13] Kobolttijodidi toimi transformaation katalyyttinä. Menetelmä koostui hiilimonoksidin kuplittamisesta 180°C:n lämpötilassa ja 200-700 atm:n paineessa reagenssiseoksen läpi. Etikkahapon saanto on 90 % metanolille ja 70 % CO:lle. Yksi yksiköistä rakennettiin Geismarissa ( Louisiana ), ja se pysyi pitkään ainoana BASF -prosessina Yhdysvalloissa [14] .

Monsanton tutkijat esittelivät 1970 - luvulla parannetun reaktion etikkahapon synteesiä varten metanolikarbonyloinnilla . [15] [16] Tämä on homogeeninen prosessi, jossa käytetään rodiumsuoloja katalyytteinä ja jodidi-ioneja promoottorina. Menetelmän tärkeä piirre on sen suuri nopeus sekä korkea selektiivisyys (99 % metanolille ja 90 % CO:lle). [yksitoista]

Hieman yli 50 % kaikesta teollisesta etikkahaposta saadaan tällä tavalla. [17]

BP-prosessissa käytetään iridiumyhdisteitä katalyytteinä .

Biokemiallinen tuotantotapa

Etikkahapon biokemiallinen tuotanto hyödyntää tiettyjen mikro-organismien kykyä hapettaa etanolia . Tätä prosessia kutsutaan etikkakäymiseksi. Raaka-aineina käytetään etanolia sisältäviä nesteitä ( viiniä , fermentoidut mehut ) tai yksinkertaisesti etyylialkoholin vesiliuosta [18] .

Etanolin hapettumisen reaktio etikkahapoksi etenee alkoholidehydrogenaasientsyymin osallistuessa . Tämä on monimutkainen monivaiheinen prosessi, joka kuvataan muodollisella yhtälöllä [19] :

Asetyleenin hydraatio elohopean ja kaksiarvoisten elohopeasuolojen läsnä ollessa  - Kucherovin reaktio

Kemialliset ominaisuudet

Etikkahapolla on kaikki karboksyylihappojen ominaisuudet , ja sitä pidetään joskus niiden tyypillisimpänä edustajana (toisin kuin muurahaishapolla , jolla on joitain aldehydien ominaisuuksia ). Karboksyylihapon karboksyyliryhmän (-COOH) vedyn ja hapen välinen sidos on erittäin polaarinen, minkä seurauksena nämä yhdisteet voivat helposti dissosioitua ja niillä on happamia ominaisuuksia.

Etikkahapon dissosioitumisen seurauksena muodostuu asetaatti-ioni CH 3 COO − ja protoni H + . Etikkahappo on heikko yksiemäksinen happo, jonka pKa - arvo vesiliuoksessa on 4,75. 1,0 M liuoksen (likimääräinen elintarvikeetikan pitoisuus) pH on 2,4, mikä vastaa 0,4 % :n dissosiaatioastetta .

Laadullinen reaktio etikkahapon suolojen esiintymiselle perustuu etikkahapon heikkoon dissosioitumiseen vesiliuoksessa : liuokseen lisätään vahvaa happoa (esimerkiksi rikkihappoa ), jos etikkahapon haju ilmaantuu, niin liuoksessa on etikkahapon suolaa (etikkahapon happojäännöksiä muodostui suoloista, sitoutui vetykationeihin vahvasta haposta ja suuri määrä etikkahappomolekyylejä saatiin) [20] .

Tutkimukset osoittavat, että kiteisessä tilassa molekyylit muodostavat dimeerejä, jotka on yhdistetty vetysidoksilla [21] .

Etikkahappo pystyy olemaan vuorovaikutuksessa aktiivisten metallien kanssa. Tässä tapauksessa vapautuu vetyä ja muodostuu suoloja - asetaatteja :

Etikkahappoa voidaan kloorata kloorikaasun vaikutuksesta. Tämä tuottaa kloorietikkahappoa:

Tällä tavalla voidaan saada myös dikloorietikkahappoa (CHCl2COOH ) ja trikloorietikkahappoa (CCl3COOH ) .

Etikkahappo voidaan pelkistää etanoliksi litiumalumiinihydridin vaikutuksesta . Se voidaan myös muuttaa happokloridiksi tionyylikloridin vaikutuksesta . Etikkahapon natriumsuola dekarboksyloituu, kun sitä kuumennetaan alkalilla, jolloin saadaan metaania ja natriumkarbonaattia .

Reagoi liukoisten hydroksidien (emästen) ja liukenemattomien hydroksidien kanssa

Etikkahappo organismien biokemiassa

Etikkahappoa muodostuu elävissä organismeissa hiilihydraattiaineenvaihdunnan prosessissa , mukaan lukien ihmiskehossa biokemiallisten reaktioiden prosessissa, erityisesti Krebsin syklissä , alkoholin käytössä .

Sovellus

Etikkahappoa, jonka pitoisuus on lähellä 100%, kutsutaan "jäätikköksi". 70-80-prosenttista etikkahapon vesiliuosta kutsutaan "etikkaesanssiksi" ja 3-15-prosenttista - " etikkaaksi " [22] . Etikkahapon vesiliuoksia käytetään elintarviketeollisuudessa ( lisäaine E260 ) ja kotitalouksien ruoanlaitossa sekä purkituksessa ja kalkinpoistossa. Etikkana käytettävän etikkahapon määrä on kuitenkin hyvin pieni verrattuna suuressa mittakaavassa käytettävään etikkahappoon.

Etikkahappoa käytetään lääke- ja aromaattisten aineiden, kuten liuottimen , saamiseksi (esimerkiksi selluloosa-asetaatin , asetonin valmistuksessa ). Sitä käytetään painatuksessa ja värjäyksessä.

Etikkahappoa käytetään reaktioväliaineena erilaisten orgaanisten aineiden hapetukseen. Laboratorio-olosuhteissa tämä on esimerkiksi orgaanisten sulfidien hapetus vetyperoksidilla , teollisuudessa - para-ksyleenin hapetus ilmakehän hapella tereftaalihapoksi .

Koska etikkahappohöyryillä on terävä ärsyttävä haju, sitä voidaan käyttää lääketieteellisiin tarkoituksiin ammoniakin korvikkeena, jotta potilas saadaan pois pyörtymisestä (mikä ei ole toivottavaa, ellei häntä ole tarpeen evakuoida vaarallisesta paikasta oma).

Toksikologia

Vedetön etikkahappo on syövyttävää. Etikkahapon höyryt ärsyttävät ylempien hengitysteiden limakalvoja. Suurin sallittu pitoisuus ilmassa on 0,06 mg/m 3 , työtilojen ilmassa - 5 mg/m 3 [ 10] [23] . Kynnys ilmassa olevan etikkahapon hajun aistimiselle [10] , [24] mukaan on 300–500 mg/m 3 (eli 100 kertaa korkeampi kuin MPC).

Etikkahapon paikallinen vaikutus biologisiin kudoksiin riippuu sen vedellä laimennusasteesta. Liuoksia, joissa happopitoisuus ylittää 30 %, pidetään vaarallisina [10] . Väkevä etikkahappo pystyy aiheuttamaan kemiallisia palovammoja ja käynnistämään eripituisten ja syvien vierekkäisten kudosten hyytymisnekroosin kehittymisen [25] .

Etikkahapon toksikologiset ominaisuudet eivät riipu menetelmästä, jolla se on saatu [26] . Tappava kerta-annos on noin 20 ml (enteraalisesti otettuna 100-prosenttisena hapon määränä).

Väkevän etikkahapon nielemisen seuraukset ovat vakavat palovammat suun, nielun , ruokatorven ja mahan limakalvoissa ; etikkahappomyrkytyksen yleiset toksiset vaikutukset - asidoosi , hemolyysi , hemoglobinuria , veren hyytymishäiriö, johon liittyy vakava maha-suolikanavan verenvuoto. Ominaista veren merkittävä paksuuntuminen palaneen limakalvon läpi menevän plasman vuoksi, mikä voi aiheuttaa shokin . Etikkaesanssilla tapahtuvan myrkytyksen vaarallisia komplikaatioita ovat akuutti munuaisten vajaatoiminta ja toksinen maksadystrofia .

Ensiapuna, kun otat etikkahappoa sisälle, sinun tulee juoda suuri määrä nestettä. Oksentelu on äärimmäisen vaarallista, sillä hapon toissijainen kulkeutuminen ruokatorven läpi pahentaa palovammoja ja hapan sisältö voi myös päästä hengitysteihin. Hapon neutraloimiseksi ja limakalvojen suojaamiseksi saa ottaa poltettua magnesiumoksidia , raakaa munanvalkuaista, hyytelöä. Älä käytä soodaa tähän tarkoitukseen , koska syntyvä hiilidioksidi ja vaahtoutuminen edistävät myös hapon palautumista ruokatorveen, kurkunpään ja voi myös johtaa mahan seinämien perforaatioon. Näytössä näkyy mahahuuhtelu anturin kautta. Välitön sairaalahoito on tarpeen.

Hengityshöyrymyrkytystapauksessa limakalvot on huuhdeltava vedellä tai 2-prosenttisella ruokasoodaliuoksella , maidon nauttiminen, heikko alkalinen liuos (2% sooda, emäksinen kivennäisvesi), minkä jälkeen sairaalahoito.

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 4 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0002.html
  2. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics  (englanniksi) / 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  (englanniksi) / 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  (englanniksi) / 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  (englanniksi) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 6-95. — ISBN 978-1-4822-0868-9
  7. ↑ 1 2 3 Martin, Geoffrey. Teollisuus- ja valmistuskemia  (uusi) . — Osa 1, Luomu. - Lontoo: Crosby Lockwood, 1917. - S. 330-31.
  8. ↑ Goldwhite, Harold. Lyhyt yhteenveto saksalaisen orgaanisen kemistin Hermann Kolben urasta  //  New Haven Section Bull. Olen. Chem. soc. : päiväkirja. - 2003. - syyskuu ( osa 20 , nro 3 ). Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2009.
  9. ↑ Schweppe, Helmut. Väriaineiden tunnistaminen vanhoissa tekstiileissä  (neopr.)  // J. Am. Inst. säilyttäminen. - 1979. - T. 19 , nro 1/3 . - S. 14-23 . - doi : 10.2307/3179569 . Arkistoitu alkuperäisestä 29. toukokuuta 2009.
  10. ↑ 1 2 3 4 Etikkahappo . Haettu 8. syyskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 5. kesäkuuta 2008.
  11. ↑ 1 2 3 Reutov O. A. Orgaaninen kemia. - M . : Moskovan valtionyliopiston kustantamo, 1999. - T. 4.
  12. ↑ Organometallikemian kehitys . Haettu 3. lokakuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 17. syyskuuta 2014.
  13. ↑ Etikkahapon tuotanto- ja valmistusprosessi . Haettu 13. syyskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 6. lokakuuta 2009.
  14. ↑ B. Lich. katalyysi teollisuudessa. Osa 1. - Moskova: Mir, 1986. - 324 s.
  15. ↑ US-patentti 3 769 329
  16. ↑ Yhdysvaltain patentti
  17. ↑ Ekologinen tekijä tai ympäristö teollisuuskemian kehityksen kannustimena . Haettu 11. syyskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2010.
  18. ↑ Biologian kandidaatti N. Kustova. Etikka. Mikä se on ja miten se on valmistettu (pääsemätön linkki) . Internet-resurssi "Kaikki". Haettu 2. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2009. 
  19. ↑ Orgaanisten happojen ja proteiinivalmisteiden biotekniikka: opetusohjelma  (pääsemätön linkki)
  20. ↑ Khodakov Yu. V., Epshtein D. A., Gloriozov P. A. § ​​8. Ioninvaihtoreaktiot // Epäorgaaninen kemia. Oppikirja 9 luokalle. - 7. painos - M . : Koulutus , 1976. - S. 15-18. — 2 350 000 kappaletta.
  21. ↑ Jones, RE; Templeton, D.H. Etikkahapon kiderakenne  // Acta Crystallogr  . : päiväkirja. - International Union of Crystallography , 1958. - Voi. 11 , ei. 7 . - s. 484-87 . - doi : 10.1107/S0365110X58001341 .
  22. ↑ Etikka - artikkeli Suuresta Neuvostoliiton Encyclopediasta . 
  23. ↑ (Rospotrebnadzor) . Nro 2400. Etaanihappo (etikkahappo) // GN 2.2.5.3532-18 "Haitallisten aineiden suurimmat sallitut pitoisuudet (MPC) työalueen ilmassa" / hyväksynyt A.Yu. Popova . - Moskova, 2018. - S. 162. - 170 s. - (hygieniasäännöt). Arkistoitu 12. kesäkuuta 2020 Wayback Machinessa
  24. ↑ Balavoine P. Observatiojns sur les Qualités Olfactifves et Gustatives des Aliments  (englanniksi)  // Mitteilungen aus dem Gebiete der Lebensmitteluntersuchung und Hygiene. - Bern: BAG, 1948. - Voi. 39 . - s. 342-350. — ISSN 1424-1307 . Lainaus: Odor Threshold Values  Arkistoitu 11. heinäkuuta 2020, Wayback Machine , s. 73.
  25. ↑ Etikkahappo: Eurolab Medical Portal . Haettu 8. syyskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 15. joulukuuta 2010.
  26. ↑ www.textra-vita.com/technology Luku 17. Etikkahappo 7. Toksikologinen ja hygieeninen arviointi (pääsemätön linkki) . Haettu 16. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 25. toukokuuta 2012. 

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Yksiemäksiset rajoittavat karboksyylihapot
C1 - C6
C7 - C12
C13 - C18
C19 - C24
C25 - C30
C31 - C36