Ättiksyra

"Acetic" omdirigerar här. Ej att förväxla med asketisk .

Ättiksyra
Skeletal formula of acetic acid
Spacefill model of acetic acid
Skeletal formula of acetic acid with all explicit hydrogens added
Ball and stick model of acetic acid
Sample of acetic acid in a reagent bottle
Namn
Föredraget IUPAC-namn
Ättiksyra
Systematiskt IUPAC-namn
Etansyra
Andra namn
Vinäger (när utspädd); Väteacetat; metankarboxylsyra; Etylsyra
Identifierare
3D-modell ( JSmol )
3DMet
Förkortningar AcOH
506007
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.000.528 Edit this at Wikidata
EG-nummer
  • 200-580-7
E-nummer E260 (konserveringsmedel)
1380
KEGG
Maska Ättik+syra
RTECS-nummer
  • AF1225000
UNII
FN-nummer 2789
  • InChI=1S/C2H4O2/c1-2(3)4/h1H3,(H,3,4)  check Y
    Nyckel: QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N  check Y
  • CC(O)=O
Egenskaper
CH3COOH _ _
Molar massa 60,052 g-mol -1
Utseende Färglös vätska
Odör Kraftigt vinägerliknande
Densitet 1,049 g/cm3 ( vätska); 1,27 g/cm 3 (fast)
Smältpunkt 16 till 17°C; 61 till 62°F; 289 till 290 K
Kokpunkt 118 till 119°C; 244 till 246 °F; 391 till 392 K
Blandbar
log P -0,28
Ångtryck   11,6 mmHg (20 °C)
Surhet (p K a ) 4,756
Konjugerad bas Acetat
-31,54·10 −6 cm3 / mol
1,371 (VD = 18,19)
Viskositet 1,22 mPa s
1,74 D
Termokemi
123,1 JK −1 mol −1

Std molär entropi ( S ⦵ 298 )
158,0 JK −1 mol −1

Std formationsentalpi ( Δ f H ⦵ 298 )
-483,88–483,16 kJ/mol
-875,50–874,82 kJ/mol
Farmakologi
G01AD02 ( WHO ) S02AA10 ( WHO )
Faror
GHS- märkning :
GHS02: Flammable GHS05: Corrosive
Fara
H226 , H314
P280 , P305+P351+P338 , P310
NFPA 704 (branddiamant)
3
2
0
Flampunkt 40 °C (104 °F; 313 K)
427 °C (801 °F; 700 K)
Explosiva gränser 4–16 %
Dödlig dos eller koncentration (LD, LC):
LD 50 ( mediandos )
3,31 g kg −1 , oral (råtta)

5620 ppm (mus, 1 tim) 16000 ppm (råtta, 4 tim)
NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser):
PEL (tillåtet)
TWA 10 ppm (25 mg/m 3 )
REL (rekommenderas)
TWA 10 ppm (25 mg/m 3 ) ST 15 ppm (37 mg/m 3 )
IDLH (Omedelbar fara)
50 ppm
Besläktade föreningar
Besläktade karboxylsyror

Myrsyra Propionsyra
Besläktade föreningar







Acetaldehyd Acetamid Ättiksyraanhydrid Klorättiksyra Acetylklorid Glykolsyra Etylacetat Kaliumacetat Natriumacetat Tioättiksyra
Kompletterande datasida
Ättiksyra (datasida)
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒  N ( vad är check☒ Y N ?)

Ättiksyra / ə ˈ s iː t ɪ k / , systematiskt benämnd etansyra / ˌ ɛ θ ə ˈ n oʊ ɪ k / , är en sur, färglös flytande och organisk förening med den kemiska formeln CH 3 COOH (även skrivet som CH 3 CO2H , _ C2H4O2 eller HC2H3O2 ) . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Vinäger är minst 4% ättiksyra i volym, vilket gör ättiksyra till den huvudsakliga komponenten i vinäger förutom vatten och andra spårämnen.

Ättiksyra är den näst enklaste karboxylsyran (efter myrsyra) . Det är ett viktigt kemiskt reagens och industrikemikalie, som främst används vid tillverkning av cellulosaacetat för fotografisk film , polyvinylacetat för trälim och syntetiska fibrer och tyger. I hushållen används ofta utspädd ättiksyra i avkalkningsmedel . I livsmedelsindustrin kontrolleras ättiksyra av livsmedelstillsatskoden E260 som surhetsreglerande medel och som krydda. Inom biokemi är acetylgruppen , som härrör från ättiksyra, grundläggande för alla former av liv. När det är bundet till koenzym A är det centralt för metabolismen av kolhydrater och fetter .

Den globala efterfrågan på ättiksyra är cirka 6,5 ​​miljoner ton per år (t/a), varav cirka 1,5 t/a tillgodoses genom återvinning; resten är tillverkad av metanol . Vinäger är mestadels utspädd ättiksyra, ofta framställd genom jäsning och efterföljande oxidation av etanol .

Nomenklatur

Trivialnamnet "ättiksyra" är det vanligaste och mest föredragna IUPAC - namnet . Det systematiska namnet "etansyra", ett giltigt IUPAC- namn, är konstruerat enligt den substitutiva nomenklaturen. Namnet "ättiksyra" kommer från det latinska ordet för vinäger , " acetum ", som är relaterat till själva ordet " syra ".

"Isättika" är ett namn för vattenfri ( vattenfri ) ättiksyra. I likhet med det tyska namnet "Eisessig" ("isvinäger") kommer namnet från de isliknande kristallerna som bildas något under rumstemperatur vid 16,6 °C (61,9 °F) (närvaron av 0,1 % vatten sänker dess smältpunkt med 0,2°C).

En vanlig symbol för ättiksyra är AcOH, där Ac är pseudoelementsymbolen som representerar acetylgruppen CH 3 −C (=O)− ; konjugatbasen acetat ( CH 3 COO − ) , representeras således som AcO − . (Symbolen Ac för den funktionella acetylgruppen ska inte förväxlas med symbolen Ac för grundämnet aktinium ; sammanhanget förhindrar förvirring bland organiska kemister). För att bättre återspegla dess struktur skrivs ättiksyra ofta som CH 3 −C(O)OH , CH 3 −C(=O)OH , CH 3 COOH , och CH 3 CO 2 H . I samband med syra-basreaktioner används ibland förkortningen HAc, där Ac i detta fall är en symbol för acetat (snarare än acetyl). Acetat är den jon som härrör från förlust av H + från ättiksyra. Namnet "acetat" kan också referera till ett salt som innehåller denna anjon, eller en ester av ättiksyra.

Egenskaper

Ättiksyrakristaller

Aciditet

Vätecentret i karboxylgruppen (−COOH) i karboxylsyror som ättiksyra kan separeras från molekylen genom jonisering:

CH3COOH ⇌ CH3CO − 2 + + H _

På grund av denna frisättning av protonen ( H + ), har ättiksyra sur karaktär. Ättiksyra är en svag monoprotisk syra . I vattenlösning har den ett pK - värde på 4,76. Dess konjugatbas är acetat ( CH 3 COO − ). En 1,0 M lösning (omkring koncentrationen av hushållsvinäger) har ett pH på 2,4, vilket indikerar att endast 0,4% av ättiksyramolekylerna är dissocierade. I mycket utspädd (< 10 −6 M) lösning är dock ättiksyra >90 % dissocierad.

Deprotonation equilibrium of acetic acid in water

Cyklisk dimer av ättiksyra; streckade gröna linjer representerar vätebindningar

Strukturera

I fast ättiksyra bildar molekylerna kedjor, individuella molekyler är sammankopplade med vätebindningar . I ångan vid 120 °C (248 °F) dimerer detekteras. Dimerer förekommer även i vätskefasen i utspädda lösningar i icke-vätebindande lösningsmedel, och i viss utsträckning i ren ättiksyra, men störs av vätebindande lösningsmedel. Dissociationsentalpin , och dissociationsentropin till 154–157 J mol −1 K −1 . Andra karboxylsyror deltar i liknande intermolekylära vätebindningsinteraktioner.

Lösningsmedelsegenskaper

Flytande ättiksyra är ett hydrofilt ( polärt ) protiskt lösningsmedel , liknande etanol och vatten . Med en relativ statisk permittivitet (dielektrisk konstant) på 6,2 löser den inte bara polära föreningar som oorganiska salter och sockerarter , utan även opolära föreningar som oljor såväl som polära lösta ämnen. Det är blandbart med polära och opolära lösningsmedel som vatten, kloroform och hexan . Med högre alkaner (som börjar med oktan ) är ättiksyra inte blandbar i alla sammansättningar, och lösligheten av ättiksyra i alkaner minskar med längre n-alkaner. Lösnings- och blandbarhetsegenskaperna hos ättiksyra gör den till en användbar industriell kemikalie, till exempel som lösningsmedel vid framställning av dimetyltereftalat .

Biokemi

Vid fysiologiska pH-värden är ättiksyra vanligtvis helt joniserad till acetat .

Acetylgruppen , formellt härledd från ättiksyra, är grundläggande för alla former av liv . När det är bundet till koenzym A är det centralt för metabolismen av kolhydrater och fetter . Till skillnad från långkedjiga karboxylsyror ( fettsyrorna ) förekommer inte ättiksyra i naturliga triglycerider . Den konstgjorda triglyceriden triacetin (glycerintriacetat) är dock en vanlig livsmedelstillsats och finns i kosmetika och aktuella läkemedel.

Ättiksyra produceras och utsöndras av ättiksyrabakterier , särskilt släktet Acetobacter och Clostridium acetobutylicum . Dessa bakterier finns universellt i livsmedel , vatten och jord , och ättiksyra produceras naturligt när frukt och andra livsmedel förstörs. Ättiksyra är också en komponent i den vaginala smörjningen av människor och andra primater , där den verkar fungera som ett milt antibakteriellt medel.

Produktion

Renings- och koncentreringsanläggning för ättiksyra 1884

Ättiksyra framställs industriellt både syntetiskt och genom bakteriell fermentering . Cirka 75 % av ättiksyra som tillverkas för användning i den kemiska industrin framställs genom karbonylering av metanol , som förklaras nedan. Den biologiska vägen står bara för cirka 10 % av världsproduktionen, men den är fortfarande viktig för produktionen av ättika eftersom många lagar om livsmedelsrenhet kräver att ättika som används i livsmedel ska vara av biologiskt ursprung. Andra processer är isomerisering av metylformiat, omvandling av syngas till ättiksyra och gasfasoxidation av eten och etanol.

Ättiksyra kan renas genom fraktionerad frysning med hjälp av ett isbad. Vattnet och andra föroreningar förblir flytande medan ättiksyran faller ut . Från och med 2003–2005 uppskattades den totala världsomspännande produktionen av jungfrulig ättiksyra till 5 Mt/a (miljoner ton per år), varav ungefär hälften producerades i USA. Den europeiska produktionen var cirka 1 Mt/a och minskade, medan den japanska produktionen var 0,7 Mt/a. Ytterligare 1,5 miljoner ton återvanns varje år, vilket ger den totala världsmarknaden 6,5 miljoner ton/år. Sedan dess har den globala produktionen ökat till 10,7 Mt/a (2010), och ytterligare; dock förutsägs en avmattning i denna ökning av produktionen. De två största tillverkarna av jungfrulig ättiksyra är Celanese och BP Chemicals. Andra stora tillverkare är Millennium Chemicals , Sterling Chemicals , Samsung , Eastman och Svensk Etanolkemi [ sv ] .

Metanolkarbonylering

Det mesta av ättiksyra framställs genom metanolkarbonylering . I denna process metanol och kolmonoxid för att producera ättiksyra enligt ekvationen:

Methanol formylation.png

Processen involverar jodmetan som en mellanprodukt och sker i tre steg. En katalysator , metallkarbonyl , behövs för karbonyleringen (steg 2).

  1. CH3OH + HI → CH3I + H2O
  2. CH3I + CO → CH3COI
  3. CH3COI + H2O → CH3COOH + HI

Två relaterade processer finns för karbonylering av metanol: den rhodiumkatalyserade Monsanto-processen och den iridium-katalyserade Cativa-processen . Den senare processen är grönare och effektivare och har i stort sett ersatt den förstnämnda processen, ofta i samma produktionsanläggningar. Katalytiska mängder vatten används i båda processerna, men Cativa-processen kräver mindre, så vatten -gasförskjutningsreaktionen undertrycks och färre biprodukter bildas.

Genom att ändra processbetingelserna kan ättiksyraanhydrid också framställas på samma anläggning med användning av rodiumkatalysatorerna.

Acetaldehydoxidation

Före kommersialiseringen av Monsanto-processen producerades det mesta av ättiksyra genom oxidation av acetaldehyd . Detta är fortfarande den näst viktigaste tillverkningsmetoden, även om den vanligtvis inte är konkurrenskraftig med karbonyleringen av metanol. Acetaldehyden kan framställas genom hydratisering av acetylen . Detta var den dominerande tekniken i början av 1900-talet.

Lätta naftakomponenter oxideras lätt av syre eller till och med luft för att ge peroxider , som sönderdelas för att producera ättiksyra enligt den kemiska ekvationen , illustrerad med butan :

2 C 4 H 10 + 5 O 2 → 4 CH 3 CO 2 H + 2 H 2 O

Sådana oxidationer kräver metallkatalysator, såsom naftenatsalterna av mangan , kobolt och krom .

Den typiska reaktionen utförs vid temperaturer och tryck utformade för att vara så varma som möjligt samtidigt som butanen fortfarande hålls i vätska. Typiska reaktionsbetingelser är 150 °C (302 °F) och 55 atm. Biprodukter kan också bildas, inklusive butanon , etylacetat , myrsyra och propionsyra . Dessa biprodukter är också kommersiellt värdefulla, och reaktionsbetingelserna kan ändras för att producera fler av dem där det behövs. Separationen av ättiksyra från dessa biprodukter ökar dock kostnaden för processen.

Under liknande förhållanden och med liknande katalysatorer som används för butanoxidation, kan syret i luften för att producera ättiksyra oxidera acetaldehyd .

2 CH3CHO + O2 → 2 CH3CO2H _ _

Med användning av moderna katalysatorer kan denna reaktion ha ett ättiksyrautbyte som är större än 95 %. De viktigaste biprodukterna är etylacetat , myrsyra och formaldehyd , som alla har lägre kokpunkter än ättiksyra och lätt separeras genom destillation .

Etenoxidation

Acetaldehyd kan framställas från eten via Wacker-processen och sedan oxideras enligt ovan.

På senare tid har kemiföretaget Showa Denko , som öppnade en anläggning för etenoxidation i Ōita , Japan, 1997, en billigare enstegsomvandling av eten till ättiksyra. Processen katalyseras av en palladiummetallkatalysator uppburen på en heteropolysyra såsom silikovolframsyra . En liknande process använder samma metallkatalysator på kiselvolframsyra och kiseldioxid:

C2H4 + O2 → CH3CO2H _ _ _ _ _ _

Det anses vara konkurrenskraftigt med metanolkarbonylering för mindre anläggningar (100–250 kt/a), beroende på det lokala priset på eten. Tillvägagångssättet kommer att baseras på att använda en ny selektiv fotokatalytisk oxidationsteknologi för selektiv oxidation av eten och etan till ättiksyra. Till skillnad från traditionella oxidationskatalysatorer kommer den selektiva oxidationsprocessen att använda UV-ljus för att producera ättiksyra vid omgivande temperaturer och tryck.

Oxidativ jäsning

Under större delen av mänsklighetens historia har ättiksyrabakterier av släktet Acetobacter gjort ättiksyra, i form av vinäger. Med tillräckligt med syre kan dessa bakterier producera vinäger från en mängd olika alkoholhaltiga livsmedel. Vanligt använda foder inkluderar äppelcider , vin och jäst spannmål , malt , ris eller potatismos . Den övergripande kemiska reaktionen som underlättas av dessa bakterier är:

C 2 H 5 OH + O 2 → CH 3 COOH + H 2 O

En utspädd alkohollösning inokulerad med Acetobacter och förvarad på en varm, luftig plats kommer att bli ättika under loppet av några månader. Industriella metoder för att tillverka ättika påskyndar denna process genom att förbättra tillförseln av syre till bakterierna.

De första satserna av vinäger som producerades genom jäsning följde förmodligen fel i vinframställningsprocessen . Om musten jäses vid för hög temperatur, kommer acetobacter att överväldiga jästen som finns naturligt på druvorna . När efterfrågan på vinäger för kulinariska, medicinska och sanitära ändamål ökade, lärde sig vinodlare snabbt att använda andra organiska material för att producera vinäger under de varma sommarmånaderna innan druvorna var mogna och redo att bearbetas till vin. Denna metod var dock långsam och inte alltid framgångsrik, eftersom vinodlarna inte förstod processen.

En av de första moderna kommersiella processerna var "snabbmetoden" eller "tyska metoden", som först praktiserades i Tyskland 1823. I denna process sker jäsningen i ett torn packat med träspån eller träkol . Det alkoholhaltiga fodret sippras in i toppen av tornet och frisk luft tillförs från botten genom antingen naturlig eller forcerad konvektion . Den förbättrade lufttillförseln i denna process minskade tiden för att tillaga vinäger från månader till veckor.

Numera tillverkas det mesta av vinäger i nedsänkt tankkultur, som först beskrevs 1949 av Otto Hromatka och Heinrich Ebner. I denna metod jäser man alkohol till ättika i en kontinuerligt omrörd tank, och syre tillförs genom att bubbla luft genom lösningen. Genom att använda moderna tillämpningar av denna metod kan vinäger med 15% ättiksyra framställas på endast 24 timmar i satsvis process, till och med 20% i 60-timmars matad-batch-process.

Anaerob jäsning

Arter av anaeroba bakterier , inklusive medlemmar av släktet Clostridium eller Acetobacterium , kan omvandla socker till ättiksyra direkt utan att skapa etanol som en mellanprodukt. Den övergripande kemiska reaktionen som utförs av dessa bakterier kan representeras som:

C6H12O6 → 3 CH3COOH _ _ _ _ _

Dessa acetogena bakterier producerar ättiksyra från enkolföreningar, inklusive metanol, kolmonoxid eller en blandning av koldioxid och väte :

2 CO2 + 4 H2 → CH3COOH + 2 H2O

Denna förmåga hos Clostridium att metabolisera sockerarter direkt, eller att producera ättiksyra från mindre kostsamma insatser, tyder på att dessa bakterier kan producera ättiksyra mer effektivt än etanoloxiderande medel som Acetobacter . Clostridium- bakterier är dock mindre syratoleranta än Acetobacter . Även de mest syratoleranta Clostridium- stammarna kan producera ättika i koncentrationer på bara några få procent, jämfört med Acetobacter -stammarna som kan producera ättika i koncentrationer upp till 20 %. För närvarande är det fortfarande mer kostnadseffektivt att producera vinäger med Acetobacter , snarare än att använda Clostridium och koncentrera det. Som ett resultat, även om acetogena bakterier har varit kända sedan 1940, är ​​deras industriella användning begränsad till ett fåtal nischapplikationer.

Används

Ättiksyra är ett kemiskt reagens för framställning av kemiska föreningar. Den största enskilda användningen av ättiksyra är vid produktion av vinylacetatmonomer, tätt följt av produktion av ättiksyraanhydrid och ester. Volymen ättiksyra som används i vinäger är jämförelsevis liten.

Vinylacetatmonomer

Den primära användningen av ättiksyra är produktionen av vinylacetatmonomer (VAM). År 2008 beräknades denna applikation förbruka en tredjedel av världens produktion av ättiksyra. Reaktionen består av eten och ättiksyra med syre över en palladiumkatalysator , utförd i gasfas.

2 H 3 C−COOH + 2 C 2 H 4 + O 2 → 2 H 3 C−CO−O−CH=CH 2 + 2 H 2 O

Vinylacetat kan polymeriseras till polyvinylacetat eller andra polymerer , som är komponenter i färger och lim .

Estertillverkning

De viktigaste estrarna av ättiksyra används vanligtvis som lösningsmedel för bläck , färger och beläggningar . Estrarna inkluderar etylacetat , n - butylacetat , isobutylacetat och propylacetat . De produceras vanligtvis genom katalyserad reaktion från ättiksyra och motsvarande alkohol :

CH 3 COO−H + HO−R → CH 3 COO−R + H 2 O , R = allmän alkylgrupp

ger ättiksyra och etanol etylacetat och vatten .

CH 3 COO−H + HO−CH 2 CH 3 → CH 3 COO−CH 2 CH 3 + H 2 O

De flesta acetatestrar framställs dock av acetaldehyd med hjälp av Tishchenko-reaktionen . Dessutom används eteracetater som lösningsmedel för nitrocellulosa , akryllack , lackborttagningsmedel och träbetsar. Först framställs glykolmonoetrar av etylenoxid eller propylenoxid med alkohol, som sedan förestras med ättiksyra. De tre huvudprodukterna är etylenglykolmonoetyleteracetat (EEA), etylenglykolmonobutyleteracetat (EBA) och propylenglykolmonometyleteracetat (PMA, mer känd som PGMEA i halvledartillverkningsprocesser, där det används som resistlösningsmedel). ). Denna applikation förbrukar cirka 15 % till 20 % av världens ättiksyra. Eteracetater, till exempel EEA, har visat sig vara skadliga för mänsklig reproduktion.

Ättiksyraanhydrid

Produkten av kondensationen av två molekyler ättiksyra är ättiksyraanhydrid . Den globala produktionen av ättiksyraanhydrid är en viktig applikation och använder cirka 25 % till 30 % av den globala produktionen av ättiksyra. Huvudprocessen innebär uttorkning av ättiksyra för att ge keten vid 700–750 °C. Keten reageras därefter med ättiksyra för att erhålla anhydriden:

CH 3 CO 2 H → CH 2 =C=O + H 2 O
CH 3 CO 2 H + CH 2 = C=O → (CH 3 CO) 2 O

Ättiksyraanhydrid är ett acetyleringsmedel . Som sådan är dess huvudsakliga tillämpning för cellulosaacetat , en syntetisk textil som också används för fotografisk film . Ättiksyraanhydrid är också ett reagens för framställning av heroin och andra föreningar.

Använd som lösningsmedel

Som ett polärt protiskt lösningsmedel används ättiksyra ofta för omkristallisation för att rena organiska föreningar. Ättiksyra används som lösningsmedel vid framställning av tereftalsyra (TPA), råvaran för polyetylentereftalat (PET). 2006 användes cirka 20 % av ättiksyran för TPA-produktion.

Ättiksyra används ofta som lösningsmedel för reaktioner som involverar karbokater , såsom Friedel-Crafts-alkylering . Till exempel involverar ett steg i den kommersiella tillverkningen av syntetisk kamfer en Wagner-Meerwein-omlagring av kamfen till isobornylacetat ; här fungerar ättiksyra både som ett lösningsmedel och som en nukleofil för att fånga den omarrangerade karbokaten.

Isättika används i analytisk kemi för uppskattning av svagt alkaliska ämnen som organiska amider. Isättika är en mycket svagare bas än vatten, så amiden beter sig som en stark bas i detta medium. Den kan sedan titreras med en lösning i isättika av en mycket stark syra, såsom perklorsyra .

Medicinsk användning

Huvudartikel: Ättiksyra (medicinsk användning)

Ättiksyrainjektion i en tumör har använts för att behandla cancer sedan 1800-talet.

Ättiksyra används som en del av screening av livmoderhalscancer i många områden i utvecklingsländerna . Syran appliceras på livmoderhalsen och om ett område av vitt visas efter ungefär en minut är testet positivt.

Ättiksyra är ett effektivt antiseptiskt medel när det används som en 1% lösning, med ett brett spektrum av aktivitet mot streptokocker, stafylokocker, pseudomonas, enterokocker och andra. Det kan användas för att behandla hudinfektioner orsakade av pseudomonas-stammar som är resistenta mot typiska antibiotika.

Även om utspädd ättiksyra används vid jontofores , stödjer inga bevis av hög kvalitet denna behandling för rotatorcuff-sjukdom.

Som behandling för otitis externa finns den på Världshälsoorganisationens lista över nödvändiga läkemedel .

Livsmedel

Huvudartikel: Vinäger

Ättiksyra har 349 kcal (1 460 kJ) per 100 g. Vinäger är vanligtvis inte mindre än 4 viktprocent ättiksyra. Lagliga gränser för ättiksyrahalt varierar beroende på jurisdiktion. Vinäger används direkt som krydda och i betning av grönsaker och andra livsmedel. Bordsvinäger tenderar att vara mer utspädd (4% till 8% ättiksyra), medan kommersiell matbetning använder lösningar som är mer koncentrerade. Andelen ättiksyra som används över hela världen som vinäger är inte lika stor som kommersiell användning, men är den i särklass äldsta och mest kända tillämpningen.

Reaktioner

Organisk kemi

Rightward reaction arrow
) H3O + ( ii
Två typiska organiska reaktioner av ättiksyra

Ättiksyra genomgår de typiska kemiska reaktionerna av en karboxylsyra. Vid behandling med en standardbas omvandlas den till metallacetat och vatten . Med starka baser LiCH2COOLi . ( t.ex. organolitiumreagens) kan den deprotoneras dubbelt för att ge Reduktion av ättiksyra ger etanol. OH-gruppen är den huvudsakliga reaktionsplatsen, vilket illustreras av omvandlingen av ättiksyra till acetylklorid . Andra substitutionsderivat inkluderar ättiksyraanhydrid ; denna anhydrid produceras genom förlust av vatten från två molekyler ättiksyra. Estrar av ättiksyra kan likaså bildas via Fischer-förestring , och amider kan bildas. När den värms över 440 °C (824 °F), sönderdelas ättiksyra för att producera koldioxid och metan , eller för att producera keten och vatten:

CH 3 COOH → CH 4 + CO 2
CH 3 COOH → CH 2 =C=O + H 2 O

Reaktioner med oorganiska föreningar

Ättiksyra är milt frätande för metaller inklusive järn , magnesium och zink och bildar vätgas och salter som kallas acetater :

Mg + 2 CH 3 COOH → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2

Eftersom aluminium bildar en passiverande syrabeständig film av aluminiumoxid , används aluminiumtankar för att transportera ättiksyra. Metallacetater kan också framställas av ättiksyra och en lämplig bas , som i den populära reaktionen " bakpulver + vinäger" som avger natriumacetat :

NaHCO 3 + CH 3 COOH → CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

En färgreaktion för salter av ättiksyra är järn(III)kloridlösning , vilket resulterar i en djupt röd färg som försvinner efter försurning. Ett mer känsligt test använder lantannitrat med jod och ammoniak för att ge en blå lösning. Acetater när de värms upp med arseniktrioxid bildar kakodyloxid , som kan upptäckas av dess illaluktande ångor.

Andra derivat

Organiska eller oorganiska salter framställs av ättiksyra. Några kommersiellt betydelsefulla derivat:

Halogenerade ättiksyror framställs av ättiksyra. Några kommersiellt betydelsefulla derivat:

Mängden ättiksyra som används i dessa andra applikationer står tillsammans för ytterligare 5–10 % av ättiksyraanvändningen världen över.

Historia

Vinäger var tidigt i civilisationen känt som det naturliga resultatet av exponering av öl och vin för luft, eftersom ättiksyraproducerande bakterier finns globalt. Användningen av ättiksyra i alkemin sträcker sig in i det tredje århundradet f.Kr., när den grekiske filosofen Theophrastus beskrev hur vinäger verkade på metaller för att producera pigment som är användbara inom konsten, inklusive vitt bly ( blykarbonat ) och ärg , en grön blandning av kopparsalter inklusive koppar (II) acetat . Forntida romare kokade surt vin för att producera en mycket söt sirap som kallas sapa . Sapa som tillverkades i blykrukor var rik på blyacetat , ett sött ämne som även kallas blysocker eller Saturnus socker , vilket bidrog till blyförgiftning bland den romerska aristokratin.

På 1500-talet beskrev den tyske alkemisten Andreas Libavius ​​produktionen av aceton från torrdestillation av blyacetat, ketonisk dekarboxylering . Närvaron av vatten i vinäger har en så djupgående effekt på ättiksyrans egenskaper att kemister i århundraden trodde att isättika och syran som finns i vinäger var två olika ämnen. Den franske kemisten Pierre Adet visade att de var identiska.

glass beaker of crystallised acetic acid
Kristalliserad ättiksyra.

1845 syntetiserade den tyska kemisten Hermann Kolbe för första gången ättiksyra från oorganiska föreningar . Denna reaktionssekvens bestod av klorering av koldisulfid till koltetraklorid , följt av pyrolys till tetrakloretylen och vattenhaltig klorering till triklorättiksyra , och avslutades med elektrolytisk reduktion till ättiksyra.

År 1910 erhölls det mesta av isättika från den pyroligne vätskan , en produkt från destillation av trä. Ättiksyran isolerades genom behandling med kalkmjölk , och det resulterande kalciumacetatet surgjordes sedan med svavelsyra för att utvinna ättiksyra. Vid den tiden producerade Tyskland 10 000 ton isättika, varav cirka 30 % användes för tillverkning av indigofärgämne .

Eftersom både metanol och kolmonoxid är råvaror, verkade metanolkarbonylering länge vara attraktiva prekursorer till ättiksyra. Henri Dreyfus vid brittiska Celanese utvecklade en pilotanläggning för metanolkarbonylering redan 1925. En brist på praktiska material som kunde innehålla den frätande reaktionsblandningen vid de höga tryck som behövdes (200 atm eller mer) avskräckte dock kommersialisering av dessa vägar. Den första kommersiella metanolkarbonyleringsprocessen, som använde en koboltkatalysator , utvecklades av det tyska kemiföretaget BASF 1963. 1968 upptäcktes en rodiumbaserad katalysator ( cis − [Rh(CO) 2 I 2 ] − ) som kunde fungera effektivt vid lägre tryck med nästan inga biprodukter. Det amerikanska kemiföretaget Monsanto Company byggde den första fabriken med denna katalysator 1970, och rodiumkatalyserad metanolkarbonylering blev den dominerande metoden för produktion av ättiksyra (se Monsanto-processen ). I slutet av 1990-talet kommersialiserade kemikalieföretaget BP Chemicals Cativa- katalysatorn ( [Ir(CO) 2 I 2 ] − ), som främjas av iridium för ökad effektivitet. Denna iridiumkatalyserade Cativa-process är grönare och effektivare och har till stor del ersatt Monsanto-processen, ofta i samma produktionsanläggningar .

Interstellärt medium

Interstellär ättiksyra upptäcktes 1996 av ett team ledd av David Mehringer som använde den tidigare Berkeley-Illinois-Maryland Association- arrayen vid Hat Creek Radio Observatory och den tidigare Millimeter Array som ligger vid Owens Valley Radio Observatory . Det upptäcktes först i Sagittarius B2 North molekylära moln (även känd som Sgr B2 Large Molecule Heimat -källan). Ättiksyra har utmärkelsen att vara den första molekylen som upptäckts i det interstellära mediet med enbart radiointerferometrar ; i alla tidigare ISM-molekylära upptäckter som gjorts i våglängdsregimerna för millimeter och centimeter var radioteleskop för enstaka skålar åtminstone delvis ansvariga för upptäckterna.

Hälsoeffekter och säkerhet

Koncentrerad ättiksyra är frätande på huden. Dessa brännskador eller blåsor kanske inte visas förrän timmar efter exponering.

Långvarig inandningsexponering (åtta timmar) för ättiksyraångor vid 10 ppm kan orsaka viss irritation av ögon, näsa och svalg; vid 100 ppm kan det uppstå markant lungirritation och eventuell skada på lungor, ögon och hud. Ångkoncentrationer på 1 000 ppm orsakar markant irritation av ögon, näsa och övre luftvägar och kan inte tolereras. Dessa förutsägelser baserades på djurförsök och industriell exponering.

Hos 12 arbetare som under två eller flera år exponerats för ättiksyra i luftburen medelkoncentration på 51 ppm (uppskattad), gav symtom på konjunktiv irritation, irritation i övre luftvägarna och hyperkeratotisk dermatit. Exponering för 50 ppm eller mer är outhärdligt för de flesta personer och resulterar i intensiv tårbildning och irritation av ögon, näsa och svalg, med farynxödem och kronisk bronkit. Oacklimatiserade människor upplever extrem ögon- och näsirritation vid koncentrationer över 25 ppm, och konjunktivit från koncentrationer under 10 ppm har rapporterats. I en studie av fem arbetare som under sju till 12 år exponerades för koncentrationer på 80 till 200 ppm vid toppar, var de viktigaste fynden svärtning och hyperkeratos av huden på händerna, konjunktivit (men ingen skada på hornhinnan), bronkit och faryngit och erosion av de exponerade tänderna (framtänder och hörntänder).

Riskerna med lösningar av ättiksyra beror på koncentrationen. Följande tabell listar EU-klassificeringen av ättiksyralösningar: [ citat behövs ]


Koncentration i vikt 		Molaritet GHS-piktogram H-fraser
10–25 % 1,67–4,16 mol/L GHS07: Exclamation mark H315
25–90 % 4,16–14,99 mol/L GHS05: Corrosive H314
>90 % >14,99 mol/L GHS02: FlammableGHS05: Corrosive H226 , H314

Koncentrerad ättiksyra kan endast antändas med svårighet vid standardtemperatur och standardtryck, men blir en brandfarlig risk vid temperaturer över 39 °C (102 °F), och kan bilda explosiva blandningar med luft vid högre temperaturer (explosionsgränser : 5,4–16 %).

Se även

Anteckningar

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Acetic_acid&oldid=1139334779 "