Уксусная кислота (метанкарбоновая, этановая кислота) CH 3 COOH - бесцветная жидкость с резким запахом и кислым вкусом. Безводную уксусную кислоту называют « ледяной ». Температура плавления составляет 16, 75 ° С, температура кипения 118, 1 ° ; 17, 1 ° при давлении 10 мм. рт. столба, 42, 4 ° при 40 мм., 62, 2 ° при 100 мм., 98, 1 ° при 400 мм. и 109 ° при 560 мм. ртутного столба.

Удельная теплоёмкость уксусной кислоты равна 0, 480 кал/г . град., Q сгорания 209, 4 ккал/моль.

Уксусная кислота принадлежит к слабым кислотам, константа диссоциации К = 1, 75 . 10 -5 . Она во всех отношениях смешивается с водой, спиртом, эфиром, бензолом и нерастворима в сероуглероде. При разбавлении уксусной кислоты водой происходит сокращение объёма раствора. Максимальная плотность 1, 0748 г/см 3 отвечает моногидрату.

Уксусная кислота - первая из кислот, которая стала известна человечеству (в виде уксуса, образующегося при скисании вина). В концентрированном виде она получена Шталем в 1700 году, а состав установлен Берцелиусом в 1814 году. Уксусная кислота распространена в растениях как в свободном виде, так и в виде солей и сложных эфиров; она образуется при гниении и брожении молочных продуктов. Превращение спиртовых жидкостей в уксус (3-15% уксусная кислота) происходит под действием бактерий « уксусного грибка » Micoderma aceti . Из перебродившей жидкости перегонкой получают 80% уксусную кислоту - уксусную эссенцию. Уксусную кислоту в ограниченном масштабе получают из « древесного уксуса » - одного из продуктов сухой перегонки древесины.

Основной промышленный метод получения уксусной кислоты состоит в окислении ацетальдегида, синтезируемого из ацетилена по Кучерова реакции . Окисление производят воздухом или кислородом при 60° и катализе (СН 3 СОС) 2 М n. Таким способом получают 95-97% уксусную кислоту. В присутствии ацетатов кобальта и меди при 40° получают смесь уксусной кислоты (50-55%), уксусного ангидрида (30-35%) и воды (~ 10%). Смесь разделяют перегонкой. Техническое значение для получения уксусной кислоты имеет также окисление этилена, этилового спирта и других, а также действие серной кислоты на нитроэтан.

Чистую уксусную кислоту получают из технических продуктов ректификацией.

Гидроксильная группа уксусной кислоты очень реакционноспособна и может обмениваться на галогены, SH , OC 2 H 5 , NH 2 , NHNH 2 , N 3 , NHOH и другие с образованием разных её производных, например, ацетила хлористого СН 3 СОС l , уксусного ангидрида (CH 3 CO) 2 O, ацетамида СН 3 СО N Н 2 , азида СН 3 СО N 3 ; спиртами уксусная кислота этерифицируется, образуя сложные эфиры (ацетаты) СН 3 СОО R , простейшие из которых - легколетучие жидкости с фруктовым запахом (например, амилацетат и изоамилацетат « грушевая эссенция »), реже с цветочным запахом (трет-Бутилциклогексилацетат) .

Физические свойства некоторых эфиров уксусной кислоты приведены в таблице ; их широко применяют как растворители (особенно этилацетат) для нитроцеллюлозных лаков, глифталевых и полиэфирных смол, в производстве киноплёнки и целлулоида , а также в пищевой промышленности и парфюмерии. В производстве полимеров значительную роль играют искусственные волокна, лаки и клеи на основе винилацетата.

Уксусная кислота находит обширное и разнообразное применение. В технике к числу её наиболее распространённых реакций относится введение ацетильной группы СН 3 СО, с помощью которой защищают, например, в ароматических аминах NH 2 - группу от окисления при нитровании; получают ряд лекарственных веществ (аспирин , фенацетин и другие).

Значительные количества уксусной кислоты идут на производство ацетона, ацетилцеллюлозы, синтетических красителей, используются при крашении и печатании тканей и в пищевой промышленности. Основные соли уксусной кислоты Al , Fe , Cr и другие служат протравами при крашении; они обеспечивают прочную связь красителя с текстильным волокном.

Пары уксусной кислоты раздражают слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Хроническое действие паров ведёт к заболеваниям носоглотки и к конъюнктивитам. Предельно допустимая концентрация её паров в воздухе 0,005 мг/л. Растворы с концентрацией выше 30% вызывают ожоги.

Этановая кислота больше известна как уксусная. Она представляет собой органическое соединение с формулой CH 3 COOH. Относится к классу карбоновых кислот, молекулы которых содержат функциональные одновалентные карбоксильные группы COOH (либо одну, либо несколько). О ней можно представить много информации, но сейчас вниманием стоит отметить лишь самые интересные факты.

Формула

Как она выглядит, можно понять по приложенному ниже изображению. Химическая формула уксусной кислоты несложная. Это обуславливается многим: само соединение является одноосновным, да и относится оно к карбоксильной группе, для которой характерно легкое отщепление протонов (стабильная элементарная частица). Данное соединение - типичный представитель карбоновых кислот, поскольку оно обладает всеми их свойствами.

Связь между кислородом и водородом (−COOH) - сильнополярная. Это обуславливает легкий процесс диссоциации (растворения, распада) данных соединений и проявление их кислотных свойств.

В итоге образуется протон H + и ацетат-ион CH3COO − . Что представляют собой эти вещества? Ацетат-ион - это лиганд, связанный с определенным акцептором (объектом, получающим что-то от донорского соединения), образующий устойчивые ацетатные комплексы с катионами многих металлов. А протон - это, как уже говорилось выше, частица, способная захватывать электрон с электронной М-, К- или L- оболочками атома.

Качественный анализ

Он основан именно на диссоциации уксусной кислоты. Качественный анализ, также называемый реакцией, представляет собой совокупность физических и химических методов, которые применяются для обнаружения соединений, радикалов (независимые молекулы и атомы) и элементов (совокупности частиц), которые входят в состав анализируемого вещества.

С помощью данного способа удается обнаружить соли уксусной кислоты. Выглядит все не так сложно, как может казаться. В раствор добавляют сильную кислоту. серную, например. И если появляется запах уксусной кислоты, то ее соль в растворе присутствует. Как это работает? Остатки уксусной кислоты, которые образуются из соли, связываются в тот момент с катионами водорода от серной. Каков результат? Появление большего количества молекул уксусной кислоты. Диссоциация так и происходит.

Реакции

Следует отметить, что обсуждаемое соединение способно взаимодействовать с активными металлами. К таковым относится литий, натрий, калий, рубидий, франций, магний, цезий. Последний, кстати, является наиболее активным. Что происходит в момент таких реакций? Выделяется водород, и происходит образование пресловутых ацетатов. Вот как выглядит химическая формула уксусной кислоты, вступившей в реакцию с магнием: Mg + 2СН 3 СООН → (СН 3 СОО) 2 Mg + Н 2 .

Есть способы получения дихлоруксусной (CHCl 2 COOH) и трихлоруксусной (CCl 3 COOH) кислот. В них атомы водорода метильной группы замещены хлорными. Способа их получения всего два. Один заключается в гидролизе трихлорэтилена. И он менее распространен, чем другой, основанный на способности уксусной кислоты хлорироваться действием газообразного хлора. Данный метод проще и эффективней.

Вот как этот процесс выглядит в виде химической формулы уксусной кислоты, взаимодействующей с хлором: СН 3 СООН + Cl 2 → СН 2 CLCOOH + HCL. Только стоит уточнить один момент: так получается просто хлоруксусная кислота, две вышеупомянутые образуются с участием красного фосфора в небольших количествах.

Другие превращения

Стоит отметить, что уксусная кислота (CH3COOH) способна вступать во все реакции, которые являются характерными для пресловутой карбоновой группы. Ее можно восстановить до этанола, одноатомного спирта. Для этого необходимо воздействовать на нее алюмогидридом лития - неорганическим соединением, которое является мощным восстановителем, часто применяемым в органическом синтезе. Его формула - Li(AlH 4).

Также уксусную кислоту можно превратить в хлорангидрид - активный ацилирующий агент. Происходит это под воздействием тионилхлорида. Он, кстати, является хлорангидридом сернистой кислоты. Ее формула - H 2 SO 3 . Стоит еще отметить, что натриевая соль уксусной кислоты при нагревании со щелочью декарбоксилируется (молекула диоксида углерода исключается), в результате чего образуется метан (CH₄). А он, как известно, представляет собой простейший углеводород, являющийся легче воздуха.

Кристаллизация

Ледяная уксусная кислота - нередко рассматриваемое соединение называют именно так. Дело в том, что она при охлаждении всего до 15-16 °C переходит в кристаллическое состояние, как будто бы замерзает. Визуально это действительно очень похоже на лед. При наличии нескольких ингредиентов можно провести эксперимент, результатом которого станет превращение уксусной кислоты в ледяную. Все просто. Из воды и льда нужно приготовить охлаждающую смесь, а потом опустить в нее подготовленную заранее пробирку с уксусной кислотой. Через несколько минут она кристаллизуется. Кроме соединения, для этого нужен химический стакан, штатив, термометр и пробирка.

Вред вещества

Уксусная кислота, химическая формула и свойства которой были перечислены выше, является небезопасной. Ее пары оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Порог для восприятия запаха этого соединения, находящегося в воздухе, находится в районе 0,4 мг/л. Но есть еще понятие предельно допустимой концентрации - санитарно-гигиенический норматив, утвержденный в законодательном порядке. Согласно ему, в воздухе может находиться до 0,06 мг/м³ этого вещества. А если речь идет о рабочих помещениях, то предел возрастает до 5 мг/м 3 .

Губительность действия кислоты на биологические ткани напрямую зависит от того, как сильно она разбавлена водой. Наиболее опасны растворы с содержанием этого вещества более 30 %. А если человек случайно вступит в контакт с концентрированным соединением, то ему не удастся избежать химических ожогов. Этого категорически нельзя допустить, поскольку после этого начинают развиваться коагуляционные некрозы - отмирание биологических тканей. Смертельная доза составляет всего 20 мл.

Последствия

Логично, что чем выше концентрация уксусной кислоты, тем больший вред она окажет в случае попадания ее на кожу или внутрь организма. К общим симптомам отравления относят:

• Ацидоз. Кислотно-щелочной баланс смещается в сторону увеличения кислотности.
• Сгущение крови и нарушение ее свертываемости.
• Гемолиз эритроцитов, их разрушение.
• Поражение печени.
• Гемоглобинурия. В моче появляется гемоглобин.
• Токсический ожоговый шок.

Степени тяжести

Принято выделять три:

1. Легкая. Характеризуется небольшими ожогами пищевода и ротовой полости. Но сгущение крови отсутствует, а внутренние органы продолжают функционировать нормально.
2. Средняя. Наблюдается интоксикация, шок и сгущение крови. Желудок поражен.
3. Тяжелая. Сильно страдают верхние дыхательные пути, стенки пищеварительного тракта, развивается почечная недостаточность. Болевой шок максимальный. Возможно развитие ожоговой болезни.

Отравление парами уксусной кислоты тоже возможно. Оно сопровождается сильным насморком, кашлем и слезотечением.

Оказание помощи

Если человек отравился уксусной кислотой, то очень важно быстро действовать для минимизирования последствий от случившегося. Рассмотрим, что надо делать:

• Прополоскать ротовую полость. Воду не проглатывать.
• Сделать зондовое промывание желудка. Потребуется 8-10 литров холодной воды. Даже кровяные примеси - не противопоказание. Потому что в первые часы отравления большие сосуды еще остаются целыми. Так что опасного кровотечения не будет. Перед промыванием нужно сделать обезболивание анальгетиками. Зонд смазывается вазелиновым маслом.
• Рвоту не вызывать! Нейтрализовать вещество можно жженой магнезией или препаратом «Альмагель».
• Нет ничего из перечисленного? Тогда пострадавшему дают лед и подсолнечное масло - надо сделать несколько глотков.
• Допустимо употребление пострадавшим смеси из молока и яиц.

Важно оказать первую помощь в течение двух часов после случившегося. По истечении данного срока слизистые оболочки сильно отекают, и уже уменьшить боль человека будет сложно. И да, ни в коем случае нельзя использовать соду. Сочетание кислоты и щелочи даст реакцию, в ходе которой выработается углекислый газ и вода. А такое образование внутри желудка может привести к летальному исходу.

Применение

Водные растворы этановой кислоты широко используются в пищевой промышленности. Это уксусы. Для их получения кислоту разводят водой, чтобы получился 3-15-процентный раствор. Как добавка они обозначаются маркировкой Е260. Уксусы входят в состав различных соусов, а еще их используют для консервирования продуктов, маринования мяса и рыбы. В быту они широко применимы для удаления накипи, пятен с одежды и посуды. Уксус - прекрасный дезинфектор. Им можно обработать любую поверхность. Иногда его добавляют при стирке, чтобы смягчить одежду.

Также уксус применим в получении душистых веществ, лекарственных средств, растворителей, в производстве ацетона и ацетилцеллюлозы, например. Да, и в крашении и книгопечатании уксусная кислота принимает непосредственное участие.

Кроме всего, ее используют как реакционную среду для проведения окисления самых разных органических веществ. Примером из промышленности можно считать окисление параксилола (углеводород ароматического ряда) кислородом воздуха в терефталевую ароматическую кислоту. Кстати, так как пары этого вещества имеют резкий раздражающий запах, его можно использовать как замену нашатырного спирта для выведения человека из обморочного состояния.

Синтетическая уксусная кислота

Это легковоспламеняющаяся жидкость, которая относится к веществам третьего класса опасности. Она используется в промышленности. При работе с ней применяются индивидуальные средства защиты. Хранят это вещество в особых условиях и только в определенной таре. Как правило, это:

• чистые железнодорожные цистерны;
• контейнеры;
• автоцистерны, бочки, емкости из нержавеющей стали (вместимость до 275 дм 3);
• стеклянные бутыли;
• полиэтиленовые бочки вместимостью до 50 дм 3 ;
• герметичные резервуары из нержавеющей стали.

Если жидкость хранят в полимерной таре, то это как максимум месяц. Также категорически не допускается совместное хранение данного вещества с такими сильными окислителями, как перманганат калия, серная и азотная кислоты.

Состав уксуса

О нем тоже стоит сказать пару слов. В состав традиционного, всем привычного уксуса входят следующие кислоты:

• Яблочная. Формула: НООССН₂СН(ОН)СООН. Является распространенной пищевой добавкой (Е296) природного происхождения. Содержится в незрелых яблоках, малине, рябине, барбарисе и винограде. В табаке и махорке представлена в виде солей никотина.
• Молочная. Формула: CH₃CH(OH)COOH. Формируется при распаде глюкозы. Пищевая добавка (Е270), которую получают молочнокислым брожением.
• Аскорбиновая. Формула: C₆H₈O₆. Пищевая добавка (Е300), применяемая как антиоксидант, предотвращающий окисление продукта.

И конечно же, этановое соединение в состав уксуса тоже входит - это основа данного продукта.

Как разбавить?

Это часто задаваемый вопрос. Все видели в продаже уксусную кислоту 70 %. Ее покупают, чтобы готовить смеси для народного лечения, или для использования в качестве приправы, маринада, добавки в соус или закатку. Но нельзя применять такой мощный концентрат. Поэтому появляется вопрос о том, как развести до уксуса уксусную кислоту. Для начала нужно себя обезопасить - надеть перчатки. Затем следует подготовить чистую воду. Для растворов различных концентраций понадобится определенное количество жидкости. Какое? Что ж, смотрим на приведенную ниже таблицу и разводим уксусную кислоту с учетом данных.

Концентрация уксуса	Начальная концентрация уксуса 70 %
	1:1,5 (соотношение - одна часть уксуса на энную часть воды)

В принципе, ничего сложного. Чтобы получить 9-процентный раствор, надо взять количество воды в миллилитрах по данной формуле: 100 грамм уксуса умножить на начальный показатель (70 %) и поделить на 9. Что получается? Цифра 778. Из этого отнимается 100, так как изначально было взято 100 грамм кислоты. Получается 668 миллилитров воды. Это количество и смешивается с 100 г уксуса. Результат - целая бутылка 9-процентного раствора.

Хотя, действовать можно еще проще. Многих интересует, как сделать уксус из уксусной кислоты. Легко! Главное - помнить, что на одну часть 70-процентного раствора надо взять 7 частей воды.

Летучими кислотами вина называют входящие в его состав одноосновные кислоты жирного ряда с общей формулой.

Это муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, валериановая, каприловая и другие высшие жирные кислоты. Главной среди летучих кислот по своему количеству и значению является уксусная кислота . Все аналитические определения летучей кислотности вин производят в пересчете на уксусную кислоту.

Летучие кислоты вина – побочные продукты спиртового брожения. При брожении наименьшее количество летучих кислот образуется в интервале температур от 15 ºС до 25 ºС. Более высокие и более низкие температуры брожения способствуют образованию большей массы летучих кислот. При аэробных условиях брожения летучих условий образуется меньше.

Летучие кислоты перегоняются с водяным паром. Это свойство лежит в основе всех методов их количественного определения.

Соли летучих кислот легко растворимы в воде и спирте. Эфиры летучих кислот в небольших количествах являются желательной составной частью букетистых веществ вин и коньяков.

Уксусная кислота (CH3COOH) известна с давних времен. Её кислотный радикал носит название «Ацетил » от латинского обозначения кислоты – « Acidum Aceticum » . В чистом виде безводная уксусная кислота представляет собой бесцветную жидкость с острым запахом, которая затвердевает в кристаллическую массу при температуре ниже 16 ºС. Температура кипения уксусной кислоты + 118,5 ºС.

Как сама уксусная кислота, так и её соли находят применение в технике. Соли используются в текстильной, химической промышленности, в кожевенном и резиновом производстве. Сама уксусная кислота идет для приготовления ацетона, ацетатов целлюлозы, душистых веществ, применяется в медицине, пищевой промышленности, служит для приготовления маринадов.

Свинцовый уксус (CH 3 COOH )2· Pb · Pb (OH )2 Используется в производстве белил и в химическом анализе для осаждения фенольных веществ.

На основе уксусной кислоты готовят так называемый столовый уксус, который широко используется в небольших количествах для сдабривания различных блюд. Большим спросом в кулинарии пользуется натуральный винный уксус, получаемый из вина.

Для приготовления винного столового уксуса разбавленное водой вино слегка подкисляют уксусом и помещают в плоские чаны или открытые бочки. На поверхность жидкости наносят пленку уксусных бактерий. Широкий доступ воздуха (аэрация), повышенная температура и полное отсутствие сульфитации способствуют быстрому развитию уксуснокислых бактерий и быстрому превращению этилового спирта в уксусную кислоту.

Уксусная кислота – обязательный побочный продукт спиртового брожения и составляет основную долю летучих кислот.

Повышение содержания летучих кислот в винах объясняются возникновением их при многих болезнях вин и в результате деятельности различных болезнетворных бактерий. Самой опасный и в то же время наиболее часто встречающейся болезнью вин является Уксусное скисание. При этой болезни этиловый спирт род действием уксусных бактерий (Bact. aceti и др.) окисляется в уксусную кислоту:

Предупреждает возникновение в вине уксусного скисания своевременная доливка, хранение виноматериалов при температурах 10-12 ºС, умеренная сульфитация. Уксусные бактерии являются аэробами и весьма чувствительны к сернистой кислоте, ограничивающей доступ к вину кислорода.

Для исправления вин, больных уксусным скисанием, можно культивировать на поверхности вина хересной пленки. Развиваясь на вине, хересные дрожжи значительно уменьшают содержание летучих кислот. Столовые вина с повышенным (более 4 г/дм3) содержанием летучих кислот после удаления уксусной плёнки пастеризуют для умерщвления уксусных бактерий, спиртуют и употребляют в купажи ординарных крепких вин. Уничтожить уксусные бактерии можно так же сульфитацией в дозе не менее 100 мг/дм3 с немедленной обработкой бентонитом и фильтрацией вина.

— органическое соединение, одноосновная карбоновая кислота состава CH 3 COOH. При обычных условиях представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Температура плавления чистой кислоты несколько ниже комнатной температуры, при замерзании она превращается в бесцветные кристаллы — это дало ей техническое наименование ледяная уксусная кислота.

Название кислоты образована словом уксус, что происходит от лат. Acetum — кислое вино. По номенклатуре IUPAC она систематическую название етанова кислота, которая характеризует соединение как производную этана. Поскольку молекула кислоты имеет в своем составе функциональную группу ацетил CH 3 CO (условное обозначение Ac), ее формула также может записываться как AcOH. В контексте кислотно-основных взаимодействий символом Ac иногда сказывается ацетат-анион CH 3 COO — — в таком случае формула будет иметь запись HAc.

Взаимодействуя с металлами, щелочами и спиртами, уксусная кислота образует ряд солей и эфиров — ацетатов (етаноатив).

Уксусная кислота — один из базовых продуктов промышленного органического синтеза. Более 65% мирового производства уксусной кислоты идет на изготовление полимеров, производных целлюлозы и винилацетата. Поливинилацетат является основой многих ґрунтивних покрытий и красок. С ацетатной целлюлозы изготавливают ацетатного волокна. Уксусная кислота и ее эфиры важные промышленные растворители и экстрагенты.

Общие сведения

Уксусная кислота известна человечеству с древнейших времен. Уксус, 4-12% раствор уксусной кислоты в воде, как продукт ферментации вина получил широкое використування более чем 5000 лет назад, прежде всего как пищевой консервант. Древнегреческий врач Гиппократ использовал растворы кислоты в качестве антисептика, а также в составе настоек от многочисленных заболеваний, включая лихорадку, запоры, желудочные язвы, плеврит.

Уксусная кислота находится в низких концентрациях во многих растительных и животных системах. Она, в частности, синтезируется бактериями рода Acetobacter и Clostridium. Среди рода Acetobacter наиболее эффективно вид Acetobacter aceti.

В 1996 году американскими учеными было сообщено о наблюдении молекул уксусной кислоты в газо-пылевом облаке Стрелец B2. Подобное открытие впервые было осуществлено с применением интерферометрической оборудования.

Физические свойства

Уксусная кислота при стандартном состояния является бесцветной жидкостью с резким запахом. При замерзании при температуре 16,635 ° С, она превращается в прозрачные кристаллы (ледяная уксусная кислота).

Уксусная кислота неограниченно смешивается с водой, образует значительное количество азеотропных смесей с органическими растворителями:

Другие физические свойства:

• критическое давление 5,79 МПа;
• критическая температура 321,6 ° С;
• удельная теплоемкость 2 010 Дж / (кг · K) (при 17 ° С);
• поверхностное натяжение 27,8 · 10 -3 Дж / ​​м² (при 20 ° С);
• коррозионная активность 10% -го водного раствора по отношению к ст. 3 2,97 г / (ч · м²) (20 ° С).

Получение

Синтез растворов уксусной кислоты (уксуса) проводится в основном методом ферментации, а для получения чистой кислоты, в значительных масштабах применяются методы карбонилирования метанола, окисления бутана и этаналя. Основным методом является получение из метанола.

Карбонилирования метанола

Возможность получения уксусной кислоты из метанола была открыта в немецком концерне BASF в 1913 году:

В 1938 году сотрудник BASF Вальтер Реппе продемонстрировал эффективность использования в качестве катализаторов карбонилов металлов VIIIB группы (группа 9), в частности, карбонила кобальта . Первое полномасштабное производство с применением кобальтового катализатора было развернуто в 1960 году в Людвигсгафени, Германия.

В конце 1960-х в компании «Monsanto» разработали новый тип катализаторов на основе родия, которые имели значительно более высокую активность и селективность по сравнению с кобальтовым: даже при атмосферном давлении выход конечного продукта составлял 90-99%. В 1986 году этот метод приобрел «BP Chemicals» и передал его на совершенствование компании «Celanese».

В начале 1990-х «Monsanto» запатентовала использование нового, иридиевого, катализатора. Его преимущество заключалось в большей стабильности и меньшем количестве жидких побочных продуктов. «BP» приобрел права на этот патент и внедрил в производство под названием метод Cativa (англ. Cativa process).

Метод BASF

В производстве по методу BASF катализатором выступает карбонил кобальта , который in situ получают из йодида кобальта (II):

В реакционной системе образован карбонил активируют и в дальнейшем он находится в виде комплекса -:

На первой стадии исходный метанол взаимодействует с йодоводнем, который является сопутствующим продуктом синтеза карбонила, с образованием йодометану:

Йодометан реагирует с карбонил:

Впоследствии проводится карбонилирования что ведет к сложному ацилкарбонильного интермедиата:

Под действием йодид-ионов комплекс разлагается, высвобождая катализатор и ацетилйодид, который гидролизуется до уксусной кислоты:

Побочными продуктами в этом цикле является метан, этаналь, этанол, пропионовая кислота, алкильные ацетаты, 2-етилбутан-1-ол. На метан превращается около 2,5% метанола, а на жидкие побочные продукты — 4,5%. 10% монооксида углерода окисляется до диоксида:

Для реакции карбонилирования метанола чрезвычайно важны парциальные давления исходных веществ. Так, выход конечного продукта достигает 70% в зависимости от подачи монооксида углерода и 90% в зависимости от метанола.

Метод Monsanto

По методу Monsanto катализатором является дийододикарбонилродат -, который синтезируют in situ из йодида родия (III) в водном или спиртовом среде.

Компания «Celanese» усовершенствовала этот метод, дополнив его циклом оптимизации кислот, когда незначительная дополнительное количество уксусной кислоты в форме ацетат-ионов подавалась на катализатор и повышала его эффективность при низких концентрациях исходных соединений.

Синтез проводится при температуре 150-200 ° C и давлении 3,3-3,6 МПа.

Метод Cativa

Аналогичным метода Monsanto является метод Cativa. Здесь катализатором выступает заряженный комплекс -.

По сравнению с родиевым катализатором, иридиевый имеет и преимущества, и недостатки: так, окисления иридия йодометаном происходит в 150-200 раз быстрее, но процесс миграции метильной группы проходит в 10 5 -10 6 раз медленнее, к тому же образования побочного продукта метана для иридиевого катализатора выше.

Окисления этаналя

Прекурсором для получения уксусной кислоты служит этаналь, который синтезируют окислением этанола в присутствии солей серебра:

Окисление альдегида происходит по радикальному механизму с использованием инициатору:

Реакция проходит через стадию образования пероксоацетатного радикала:

Полученная пероксоацетатна кислота реагирует с ацетальдегидом с образованием ацетальдегидперацетату, который по механизму перегруппировки Байера — Виллигера разлагается на уксусную кислоту:

Побочным продуктом является метилформиат, который образуется в результате миграции метильной группы.

Катализаторами взаимодействий являются соли кобальта или марганца. Они также играют важную роль в уменьшении количества перацетат-радикалов в реакционной системе, тем самым предотвращая образование взрывоопасных концентраций:

Взаимодействия по этому методу проводятся при температуре 60-80 ° C и давлении 0,3-1,0 МПа. Преобразование альдегида в ацетатную кислоту обычно происходит с выходом более 90% и селективностью по кислотой более 95%.

Окисления углеводородов

Уксусная кислота может быть получена из бутана и легких фракций нефти. Этот метод является одним из самых распространенных благодаря низкой стоимости углеводородного сырья. В присутствии металлических катализаторов типа кобальта, хрома, марганца, бутан окисляется воздухом:

Основными побочными продуктами являются ацетальдегид и бутанон.

Ферментация

Некоторые бактерии, в частности, рода Acetobacter и Clostridium, производят кислоту в процессе своей жизнедеятельности. Использование человеком подобных ферментационных процессов известно еще с давних времен. Таким образом образуется низкоонцентрированных уксусная кислота, которая полностью удовлетворяет бытовые нужды.

К ферментативного производства привлекаются виды бактерий Acetobacter aceti и искусственно выведенные Clostridium thermoaceticum. Для подкормки бактерий используют сахаросодержащую сырье — глюкозу, ксилозу и т.п.:

Значительным преимуществом этого метода является полная экологичность производства.

Химические свойства

В газовой фазе между молекулами кислоты возникают водородные связи, поэтому они находятся преимущественно в димерних форме (также известные тетрамеры):

Кроме этого возможно образование гидратированного димера: молекулы сочетаются между собой только одним связью, а к свободным карбоксильной и гидроксильной групп присоединяются водородными связями по одной молекуле воды. Степень превращения в димерные структур увеличивается с повышением концентрации раствора и снижается с повышением температуры.

Уксусная кислота является типичной карбоновой кислотой, она участвует во всех реакциях, характерных для этого ряда соединений. В водном растворе кислота распадается и отдает ион H + молекулам воды, образуя структуру с двумя равными связями C-O:

Проявляя кислотные свойства, уксусная кислота взаимодействует с активными металлами, оксидами и гидридами металлов, металлоорганических соединений, аммиаком, образуя ряд солей — ацетатов.

Органические ацетаты является эфирами — продуктами взаимодействия кислоты со спиртами:

Конденсацией кислоты с этен синтезируют винилацетата — промышленно важную соединение, мономер поливинилацетата:

При воздействии сильных обезвоживающих агентов (типа P 2 O 5) образуется уксусный ангидрид. Аналогичным результат при участии некоторых агентов хлорирования (тионилхлорида, фосгена) — тогда синтез ангидрида проходит через стадию получения ацетилхлорида.

Пропуская разогретую пару кислоты над катализатором (оксидами марганца, тория, циркония), можно синтезировать ацетон (с выходом около 80%):

При нагревании до 600 ° C уксусная кислота дегидратируется к Кётене — етенону:

Токсичность

Находясь в состоянии пара в воздухе, кислота повреждает глаза, нос и горло уже при концентрации более 10 мг / м³. Серьезные последствия наблюдаются при десятидневной повторяющейся действия загрязненной кислотой воздуха с содержанием до 26 мг / м³.

Низкоонцентрированных растворы уксусной кислоты (около 5%) могут раздражать слизистые оболочки. Концентрированная кислота в значительной степени повреждает кожу при контакте: в случае ее попадания, необходимо промыть пораженное место большим количеством воды или раствора пищевой соды. При проглатывании уксусной кислоты наблюдается боль в пищеводе и рту, это может привести к появлению тошноты и проблем с дыханием. В этом случае необходимо ополоснуть ротовую полость и обратиться к врачу.

Токсические дозы при потреблении кислоты человеком точно не известны. Полулетальные дозой для крыс является 3310 мг / кг, для кроликов — 1200 мг / кг. Потребление человеком 89-90 г чистой кислоты крайне опасно, а предельной численностью для ежедневного потребления является 2,1 г.

Применение

Применение уксусной кислоты достаточно разнообразное. В химической промышленности из нее производят пластические массы, различные красители, лекарственные вещества, искусственное волокно (ацетатный шелк), невоспламеняющуюся кинопленку и многие другие вещества. Соли уксусной кислоты — ацетаты алюминия, хрома, железа — применяют как протраву при окраске тканей. Уксусная кислота имеет широкое применение и в качестве растворителя.

В пищевой промышленности применяется как консервант, регулятор кислотности и вкусовая приправа; в Европейской системе пищевых добавок уксусная кислота имеет код E260.

Кислота применяется при солянокислотного обработке призабойной зоны пласта в качестве стабилизатора (с целью стабилизации продуктов реакции) от выпадения складновилучуваних гелеобразных соединений железа (осадка). В зависимости от содержания железа в кислотном растворе (от 0,01 до 0,5%) берут 1-3% уксусную кислоту. Для приготовления рабочих растворов используют как синтетическую кислоту, так и лесохимическую техническую очищенную.

Изображения по теме

Этановая или уксусная кислота - это слабая карбоновая кислота, которая широко применяется в промышленности. Химические свойства уксусной кислоты определяет карбоксильная группа COOH.

Физические свойства

Уксусная кислота (CH 3 COOH) - это концентрированный уксус, знакомый человечеству с давних времён. Его изготовляли путём брожения вина, т.е. углеводов и спиртов.

По физическим свойствам уксусная кислота - бесцветная жидкость с кислым вкусом и резким запахом. Попадание жидкости на слизистые оболочки вызывает химический ожог. Уксусная кислота обладает гигроскопичностью, т.е. способна поглощать водяные пары. Хорошо растворима в воде.

Рис. 1. Уксусная кислота.

Основные физические свойства уксуса:

• температура плавления - 16,75°C;
• плотность - 1,0492 г/см 3 ;
• температура кипения - 118,1°C;
• молярная масса - 60,05 г/моль;
• теплота сгорания - 876,1 кДж/моль.

В уксусе растворяются неорганические вещества и газы, например, бескислородные кислоты - HF, HCl, HBr.

Получение

Способы получения уксусной кислоты:

• из ацетальдегида путём окисления атмосферным кислородом в присутствии катализатора Mn(CH 3 COO) 2 и высокой температуре (50-60°С) - 2CH 3 CHO + O 2 → 2CH 3 COOH;
• из метанола и угарного газа в присутствии катализаторов (Rh или Ir) - CH 3 OH + CO → CH 3 COOH;
• из н-бутана путём окисления в присутствии катализатора при давлении 50 атм и температуре 200°C - 2CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O.

Рис. 2. Графическая формула уксусной кислоты.

Уравнение брожения выглядит следующим образом - СН 3 СН 2 ОН + О 2 → СН 3 СООН + Н 2 О. В качестве сырья используется сок или вино, кислород и ферменты бактерий или дрожжей.

Химические свойства

Уксусная кислота проявляет слабые кислотные свойства. Основные реакции уксусной кислоты с различными веществами описаны в таблице.

Взаимодействие	Что образуется	Пример
С металлами	Соль, водород	Mg + 2CH 3 COOH → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
С оксидами	Соль, вода	CaO + 2CH 3 COOH → (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O
С основаниями	Соль, вода	CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O
	Соль, углекислый газ, вода	2CH 3 COOH + K 2 CO 3 → 2CH 3 COOK + CO 2 + H 2 O
С неметаллами (реакция замещения)	Органическая и неорганическая кислоты	CH 3 COOH + Cl 2 → CH 2 ClCOOH (хлоруксусная кислота) + HCl; CH 3 COOH + F 2 → CH 2 FCOOH (фторуксусная кислота) + HF; CH 3 COOH + I 2 → CH 2 ICOOH (иодуксусная кислота) + HI
С кислородом (реакция окисления)	Углекислый газ и вода	CH 3 COOH + 2O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

Эфиры и соли, которые образует уксусная кислота, называются ацетатами.

Применение

Уксусная кислота широко применяется в различных отраслях:

• в фармацевтике - входит в состав лекарственных препаратов;
• в химической промышленности - используется для производства ацетона, красителей, ацетилцеллюлозы;
• в пищевой промышленности - применяется для консервации и вкуса;
• в лёгкой промышленности - используется для закрепления краски на ткани.

Уксусная кислота является пищевой добавкой под маркировкой Е260.

Рис. 3. Использование уксусной кислоты.

Что мы узнали?

CH 3 COOH - уксусная кислота, получаемая из ацетальдегида, метанола, н-бутана. Это бесцветная жидкость с кислым вкусом и резким запахом. Из разбавленной уксусной кислоты производят уксус. Кислота обладает слабыми кислотными свойствами и реагирует с металлами, неметаллами, оксидами, основаниями, солями, кислородом. Уксусная кислота широко применяется в фармацевтике, пищевой, химической и лёгкой промышленности.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2 . Всего получено оценок: 101.