Уксусная кислота
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
| Уксусная кислота | |
 |
|
 |
|
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | уксусная кислота |
| Химическая формула | CH3COOH |
| Отн. молек. масса | 60,05 а. е. м. |
| Молярная масса | 60,05 г/моль |
| Физические свойства | |
| Плотность вещества | 1,0492 (20 °C) г/см³ |
| Состояние (ст. усл.) | бесцветная жидкость |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 16,75 °C |
| Температура кипения | 118,1 °C |
| Молярная теплоёмкость (ст. усл.) | 123,4 (ж) Дж/(моль·К) |
| Энтальпия (ст. усл.) | −487 (ж) кДж/моль |
| Химические свойства | |
| pKa | 4,75 (25 °C, вода) |
| Растворимость в воде | неограничено смешивается г/100 мл |
| Классификация | |
| номер CAS | 64-19-7 |
У́ксусная кислота (эта́новая кислота), CH3COOH — слабая, предельная одноосно́вная карбоновая кислота.
Содержание |
[править] История
Уксус является продуктом брожжения вина и известен человеку с незапамятных времен.
Первое упоминание о практическом применении уксусной кислоты относится к третьему веку до н. э. Греческий ученый Теофраст впервые описал действие уксуса на металлы, приводящее к образованию некоторых используемых в искусстве пигментов. Уксус применялся для получения «свинцовых белил», а также ярь-медянки (зеленой смеси солей меди, содержащей помимо всего купрум ацетат).
В Древнем Риме готовили специально прокисшее вино в свинцовых горшках. В результате получался очень сладкий напиток, который называли «сапа». «Сапа» содержала большое количество ацетата свинца — очень сладкого вещества, которое также называют «свинцовым сахаром» или «сахаром Сатурна». Высокая популярность «сапы» была причиной хронического отравления свинцом, распространенного среди римской аристократии.[1]
В VIII веке арабский алхимик Джабир ибн Хайян впервые получил концентрированную уксусную кислоту путем перегонки.
Во времена Эпохи Возрождения ледяную уксусную кислоту получали путём возгонки ацетатов некоторых металлов (чаще всего использовался ацетат меди (II)).
Свойства уксусной кислоты меняются в зависимости от содержания в ней воды. В связи с этим многие века химики ошибочно считали, что кислота из вина и кислота из ацетатов на самом деле являются двумя разными веществами. Идентичность веществ, полученных различными способами, была показана немецким алхимиком XVI века Андреа Либавиус (нем. Andreas Libavius) и французским химиком Пьером Августом Адэ (фр. Pierre Auguste Adet)[1].
В 1847 году немецкий химик Адольф Кольбе впервые синтезировал уксусную кислоту из неорганических материалов. Последовательность превращений включала в себя хлорирование сероуглерода до тетрахлорметана с последующим пиролизом до тетрахлорэтилена. Дальнейшее хлорирование в воде привело к трихлоруксусной кислоте, которая после электролитического восстановления превратилась в уксусную кислоту.[2]
В конце XIX — начале XX века большую часть уксусной кислоты получали перегонкой древесины. Основным производителем уксусной кислоты являлась Германия. В 1910 году ею было произведено более 10 тыс. тон кислоты, причем около 30 % этого количества было израсходовано на производство красителя индиго.[1][3]
[править] Физические свойства
Уксусная кислота представляет собой бесцветную жидкость с характерным резким запахом и кислым вкусом. Гигроскопична. Неограниченно растворима в воде. Смешивается с многими растворителями; в уксусной кислоте хорошо растворимы органические соединения и газы, такие как HF, HCl, HBr, HI и другие. Существует в виде циклических и линейных димеров.
- Порог восприятия запаха в воздухе (мг/л) = 0,4
- Показатель преломления (для D-линии натрия): 1,372 (20 °C)
- Давление паров (в мм. рт. ст.):
- 10 (17,1 °C)
- 40 (42,4 °C)
- 100 (62,2 °C)
- 400 (98,1 °C)
- 560 (109 °C)
- 1520 (143,5 °C)
- 3800 (180,3 °C)
- Диэлектрическая проницаемость: 6,15 (20 °C)
- Дипольный момент молекулы (в дебаях): 1,74 (20 °C)
- Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа·с): 1,155 (25,2 °C); 0,79 (50 °C)
- Поверхностное натяжение: 27,8 мН/м (20 °C)
- Удельная теплоемкость при постоянном давлении: 2,01 Дж/г·K (17 °C)
- Стандартная энергия Гиббса образования ΔfG0 (298 К, кДж/моль): −392,5 (ж)
- Стандартная энтропия образования ΔfG0 (298 К, Дж/моль·K): 159,8 (ж)
- Энтальпия плавления ΔHпл: 11,53 кДж/моль
- Температура вспышки в воздухе: 38 °C
- Температура самовоспламенения на воздухе: 454 °C
- Теплота сгорания: 876,1 кДж/моль
- Критическая температура: 321,6 °C
- Критическое давление: 5,79 МПа
- Образует азеотропные смеси:
-
- с четыреххлористым углеродом — tкип 76,5 °C, массовая доля уксусной кислоты 3 %;
- с циклогексаном — tкип 81,8 °C, массовая доля уксусной кислоты 6,3 %;
- с бензолом — tкип 88,05 °C, массовая доля уксусной кислоты 2 %;
- с толуолом — tкип 104,9 °C, массовая доля уксусной кислоты 34 %;
- с гептаном — tкип 91,9 °C, массовая доля уксусной кислоты 33 %;
- с трихлорэтиленом — tкип 86,5 °C, массовая доля уксусной кислоты 4 %;
- с этилбензолом — tкип 114,65 °C, массовая доля уксусной кислоты 66 %;
- с о-ксилолом — tкип 116 °C, массовая доля уксусной кислоты 76 %;
- с п-ксилолом — tкип 115,25 °C, массовая доля уксусной кислоты 72 %;
- с бромоформом — tкип 118 °C, массовая доля уксусной кислоты 83 %.
- Уксусная кислота образует тройные азеотропные смеси
- с водой и бензолом (tкип 88 °C);
- с водой и бутилацетатом (tкип 89 °C).
-
[править] Получение
- Уксусную кислоту можно получить окислением ацетальдегида кислородом воздуха. Процесс проводят в присутствии катализатора — ацетата марганца (II) Mn(CH3COO)2 при температуре 50-60 °С:
2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH
- В промышленности её получают из метанола и оксида углерода (II) по реакции:
CH3OH + CO → CH3COOH Катализаторами служат соединения Rh (процесс фирмы Monsanto) или Ir (процесс фирмы BP).
- По другому методу уксусную кислоту получают при окислении н-бутана при температуре 200 °C и давлении 50 атм в присутствии кобальтового катализатора(Реакция Эмануэля).
2CH3CH2CH2CH3 + 5O2 → 4CH3COOH + 2H2O
Старые способы — карбонилирование метанола на кобальтовых катализаторах (BASF); парциальное окисление бутана (Celanese) или этилена (Wacker) вытеснены как неконкурентоспособные.
- Биохимическое производство уксусной кислоты брожением (уксуснокислое брожение). В качестве сырья используются этанолсодержащие жидкости (вино, забродившие соки), а также кислород. В качестве вспомогательных веществ — ферменты уксуснокислых бактерий или грибков (дрожжи). В этом процессе этанол биокаталитически окисляется до уксусной кислоты:
СН3СН2ОН + О2 → СН3СООН + Н2О
[править] Химические свойства
Связь между водородом и кислородом карбоксильной группы (−COOH) карбоновой кислоты является сильно полярной, вследствие чего эти соединения способны легко диссоциировать и проявляют кислотные свойства.
В результате диссоциации уксусной кислоты образуется ацетат-ион CH3COO− и протон H+. Уксусная кислота является слабой одноосновной кислотой со значением pKa в водном растворе равным 4,75. Раствор с концентрацией 1.0 M (приблизительная концентрация пищевого уксуса) имеет pH 2,4, что соответствует степени диссоциации 0,4 %.
Исследования показывают, что в кристаллическом состоянии молекулы образуют димеры, связанные водородными связями.[4]
Уксусная кислота способна взаимодействовать с активными металлами. При этом выделяется водород и образуются соли — ацетаты.
Mg(тв) + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2
Уксусная кислота может хлорироваться дейтсвием газообразного хлора. При этом образуется хлоруксусная кислота.
CH3COOH + Cl2 → CH2ClCOOH + HCl
Этим путем могут быть получены также дихлоруксусная (CCl2COOH) и трихлоруксусная (CCl3COOH) кислоты.
Уксусная кислота вступает во все реакции, характерные для карбоновых кислот. Она может быть восстановлена до этанола дейтсвием алюмогидрида лития. Уксусная кислта также может быть превращена в хлорангидрид дейтсвием тионилхлорида. Натриевая соль уксусный кислоты декарбоксилируется при нагревании со щелочью, что приводит к образованию метана.
[править] Применение
70-80 % водный раствор уксусной кислоты называют уксусной эссенцией, а 3-6 % — уксусом. Водные растворы уксусной кислоты широко используются в пищевой промышленности (пищевая добавка E260) и бытовой кулинарии, а также в консервировании.
Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ, как растворитель (например, в производстве ацетилцеллюлозы, ацетона). Она используется в книгопечатании и крашении.
Уксусная кислота используется как реакционная среда для проведения окисления различных органических веществ. В лабораторных условиях это, например, окисление органических сульфидов пероксидом водорода, в промышленности — окисление пара-ксилола кислородом воздуха в терефталевую кислоту.
[править] Производные уксусной кислоты
Соли и эфиры уксусной кислоты называют ацетатами.
[править] Примечания
- ↑ 1 2 3 Geoffrey Martin Industrial and Manufacturing Chemistry. — Part 1, Organic. — London: Crosby Lockwood, 1917. — С. pp. 330–31.
- ↑ Goldwhite, Harold (September 2003). "Short summary of the career of the German organic chemist, Hermann Kolbe" (PDF). New Haven Section Bull. Am. Chem. Soc. 20 (3).
- ↑ Schweppe, Helmut (1979). "Identification of dyes on old textiles". J. Am. Inst. Conservation 19 (1/3): pp. 14–23. DOI:10.2307/3179569.
- ↑ Jones, R.E.; Templeton, D.H. (1958). "The crystal structure of acetic acid". Acta Crystallogr. 11 (7): pp. 484–87. DOI:10.1107/S0365110X58001341.
[править] Ссылки
|
|
|
|---|---|
| С0 | Муравьиная |
| С1 — С5 | Уксусная (С1) · Пропионовая (С2) · Масляная (С3) · Валериановая (С4) · Капроновая (С5) |
| С6 — С10 | Энантовая (С6) · Каприловая (С7) · Пеларгоновая (С8) · Каприновая (С9) · Ундециловая (С10) |
| С11 — С15 | Лауриновая (С11) · Тридекановая (С12) · Миристиновая (С13) · Пентадекановая (С14) · Пальмитиновая (С15) |
| С16 — С20 | Маргариновая (С16) · Стеариновая (С17) · Нонадекановая (С18) · Арахиновая (С19) · Генэйкозановая (С20) |
| С21 и более | Бегеновая (С21) · Лигноцериновая (С23) |
 |
В другом языковом разделе есть более полная статья Acetic acid (англ.)
Вы можете помочь проекту, дописав эту статью с помощью перевода.
|
