Уксусная кислота (формула свойства)

Уксусная кислота это органическое соединение, относящееся к группе карбоновых кислот. Его формула CH₃COOH, где метильная группа присоединена к карбоксильной функциональной группе.

Его название IUPAC-этановая кислота. Уксусная кислота является основным компонентом уксуса и известна с древних времен.

Раствор уксуса содержит уксусную кислоту и воду, где этановая кислота составляет от 5 до 20% по объему. Уксусная кислота в уксусе отвечает за его резкий запах и кислый вкус.

Он также имеет множество других важных применений. Здесь мы также узнаем о физических и химических свойствах уксусной кислоты.

 

Что такое уксусная кислота

Этановая кислота-вторая по простоте карбоновая кислота.

1. Структура этановой кислоты приведена CH₃COOH.
2. В твердом состоянии уксусной кислоты существует цепочка молекул с отдельными молекулами, соединенными водородными связями.
3. В парообразном состоянии его димеры находятся при температуре около 120°C.
4. Когда он находится в жидкой фазе, его димеры обнаруживаются в разбавленном растворе.

Структура уксусной кислоты:

Уксусная кислота с химической формулой CH₃COOH также известна как этановая кислота. Это бесцветная жидкость с характерным резким запахом.

Это органическое соединение растворимо в воде и более кисло_, чем H₂О, но менее кисло, чем минеральные кислоты.

5-8% уксусной кислоты в воде называется уксусом и широко используется в качестве консервантов в соленых огурцах.

Структура CH₃COOH в твердом состоянии существует в цепочке молекул, и они связаны друг с другом водородными связями.

Неразбавленная его версия также известна как ледяная уксусная кислота, потому что она имеет температуру плавления 16 ° C и, следовательно, часто замерзает зимой, когда погода холодная.

Молярная масса CH₃COOH

По расчетам, молярная масса уксусной кислоты составляет 60,05 г/моль.

Его можно рассчитать как:

(2 × 12.011) + (4 × 1.00794) + (2×15.999) г/моль = 60,05 г/моль

Физические свойства уксусной кислоты

Некоторые важные физические свойства уксусной кислоты перечислены ниже:

1. Этановая или уксусная кислота имеет резкий уксусный запах и кислый вкус.
2. Это бесцветная жидкость.
3. Он закипает при 391 тыс.
4. Его плотность в жидком виде составляет 1,049 г/см³.
5. Он может смешиваться с водой, спиртом, эфиром во всех пропорциях.
6. В воде он растворяется с выделением тепла и уменьшением объема.
7. Он агрессивен по своей природе и вызывает появление волдырей при контакте с кожей.

В нем растворены сера, йод и многие другие органические соединения.

Температура плавления уксусной кислоты

Температура плавления уксусной кислоты составляет 289,5 К или 16,5°С.

При охлаждении ниже этой температуры он образует кристаллы, похожие на лед. Поэтому чистую и безводную кислоту обычно называют ледяной уксусной кислотой, где ледяная означает ледяная.

Химические свойства уксусной кислоты

Уксусная кислота является второй простейшей формой метильной группы, содержащей карбоновую кислоту, с химическим названием CH₃ и связана с группой карбоновых кислот (COOH).

Другими словами, мы можем сказать, что это ацетильная группа (CH₃CO), связанная с гидроксильной группой (OH).

Структура CH₃COOH показывает, что она содержит гибридизацию sp 2.

Этановая кислота ведет себя как димер в жидком и парообразном состоянии из-за межмолекулярной водородной связи.

На рисунке 2 показана структура уксусной кислоты.

Кислотность (Реакция с металлами, щелочами)

1. Известно, что этановая кислота вступает в реакцию с активными металлами, такими как Na, с выделением водорода.

Эта реакция аналогична реакции этанола:

CH₃COOH + Na → CH₃COONa+H₂

2. Уксусная кислота вступает в реакцию с NaOH с образованием соли и воды:

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

3. CH₃COOH также вступает в реакцию с карбонатом натрия и гидрокарбонатом натрия, которые являются более слабыми основаниями и выделяют CO₂:

Na₂CO₃ + 2 CH₃COOH → 2 CH₃COONa + CO₂ + H₂O

CH₃COOH + NaHCO₃ → NaC₃COO + H₂O + CO₂

Хлориды кислот

Она вступает в реакцию с тионилхлоридом и образует ацетилхлорид.

CH3COOH + SOCl₂ → CH₃COCl + HCl + SO₂

Кислотный ангидрид

Уксусная кислота вступает в реакцию с хлоридом кислоты в присутствии основания и высвобождает уксусный ангидрид.

CH₃CO₂H → CH₂ =C=O + H₂O

CH₃CO₂H + CH₂=C=O → (CH₃CO)₂O

Эфир

Когда любой спирт вступает в реакцию с любой карбоновой кислотой, он образует сложные эфиры.

Когда уксусная кислота вступает в реакцию с этиловым спиртом, это приводит к образованию этилэтаноата.

CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

CH₃COOH в качестве растворителя

Уксусная кислота является полярным протонным растворителем. Это кислотный растворитель, так как он может передавать ион H⁺ растворяемому веществу.

Он часто используется в таких реакциях, как алкилирование Фриделя-Крафта. С его помощью можно получить терефталевую кислоту.

Некоторые важные химические свойства уксусной кислоты приведены ниже:

1. Карбоксильная функциональная группа в этановой кислоте вызывает ионизацию соединения, получаемого в результате реакции: CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺
2. Кислотное качество уксусной кислоты обусловлено высвобождением протона, описанного выше в равновесной реакции.
3. В растворе воды константа кислотной диссоциации (pKa) этановой кислоты 4,76.
4. CHCOO⁻, ацетат является конъюгированным основанием уксусной кислоты.
5. Уксусная кислота не диссоциирует полностью, так как видно, что рН раствора этановой кислоты с концентрацией 1,0 М составляет 2,4.
6. Уксусная кислота-полярный протонный растворитель с диэлектрической проницаемостью 6,2 в жидкой форме.

Получение Уксусной Кислоты

Этановая кислота получают промышленным способом главным образом путем карбонилирования. Этот процесс состоит из трех этапов:

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

Другие Методы

Окисление ацетальдегида:

2CH₃CHO + O₂ → 2 CH₃CO₂Н

При некоторых условиях и с использованием катализаторов может образовываться уксусная кислота.

В этой реакции образуется несколько значительных побочных продуктов, например муравьиная кислота, этилацетат и т.д.

Окисление этилена

В присутствии палладиевого катализатора мы можем получить уксусную кислоту из этилена.

C₂Н₄ + O₂ → CH₃CO₂Н

Окислительная ферментация

В присутствии достаточного количества кислорода уксуснокислые бактерии могут производить этановую кислоту из пищевых продуктов.

C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

Анаэробное Брожение

C₆H₁₂O₆ → 3CH₃COOH

Некоторые анаэробные бактерии, такие как ацетобактерии, могут превращать сахар непосредственно в уксусную кислоту.

Помимо этих методов, исследователи также пытаются получить уксусную кислоту путем окисления отходящих газов промышленных процессов.

Реакции с уксусной кислотой

Уксусная кислота подвергается почти всем реакциям карбоновой кислоты.

• Уксусная кислота подвергается разложению при нагревании выше 440°C с образованием либо метана и двуокиси углерода, либо воды и этанола, указанных в уравнениях.

CH₃COOH + Тепло → CO + CH₄

CН₃COOH + Тепло → H₂C=C=O + H₂O

• При воздействии уксусной кислоты некоторые металлы, такие как магний, железо и цинк, подвергаются коррозии. Эта реакция приводит к образованию ацетатных солей. Когда магний вступает в реакцию с уксусной кислотой, он дает ацетат магния и водород, указанные в уравнении.

2CH₃COOH + Mg → Mg(CH₃COO)₂ (ацетат магния) + H₂

• Ацетатные соли образуются, когда уксусная кислота вступает в реакцию со щелочами, как описано в уравнении.

CH₃COOH + КОН → CH₃COOHК + Н₂О

• Соединения, образующиеся при реакции с карбонатами, представляют собой соли ацетата, воду и диоксид углерода.

2CH₃COOH + Na₂CO₃ (карбонат натрия) → 2CH₃COONa +CO₂ + H₂O

CH₃COOH + NaHCO₃ (бикарбонат натрия) → CH₃COOHNa +CO₂ +H₂O

Применение уксусной кислоты

1. Этановая кислота используется в производстве различных красителей, пластмасс, тканей, шелка и парфюмерии.
2. Его проще всего использовать в качестве столового уксуса.
3. В медицине он используется как местное раздражающее средство.
4. В резиновой промышленности он также используется в качестве коагулянта.
5. Он также используется в качестве коагулирующего агента в резиновой промышленности.
6. Он полезен при производстве ацетата, ацетона и сложных эфиров, используемых в различных отраслях промышленности.
7. Он широко используется в производстве VAM (мономера винилацетата).
8. При лечении рака его вводят непосредственно в опухоль.
9. Уксусная кислота обладает желательными свойствами растворителя, а также способностью образовывать смешиваемые смеси как с полярными, так и с неполярными соединениями. Следовательно, это очень важный промышленный растворитель. Он широко используется в промышленном производстве диметилтерефталата (ДМТ).
10. Это активное бактерицидное дезинфицирующее средство, которое также эффективно против большинства других бактерий.

Часто задаваемые вопросы?

Какие физические свойства у уксусная кислота?

Физические свойства уксусной кислоты. Уксусная кислота в чистом виде – это бесцветная жидкость, которая имеет плотность 1, 05 г/см². Она способна интенсивно поглощать влагу из воздуха.

Достигая температуры 16,6°С кислота кристаллизуется в бесцветные кристаллы, плотность которых – 1,105 г/см².

Какая это кислота CH₃COOH?

Уксусная кислота (CH₃COOH) – это концентрированный уксус, знакомый человечеству с давних времён. Его изготовляли путём брожения вина, т.е. углеводов и спиртов.

Сколько процентов уксусная кислота?

Уксусную кислоту, концентрация которой близка к 100 %, называют ледяной. 70—80%-й водный раствор уксусной кислоты называют уксусной эссенцией, а 3—15%-й — уксусом.

Какова плотность ледяной уксусной кислоты?

100% уксусная кислота («ледяная») имеет плотность около 1,05 кг/л, таким образом при росте концентрации CH₃COOH плотность раствора сначала возрастает, но затем (при концентрациях от 80% до 100%) убывает до 1,05 кг/л. С ростом температуры плотность раствора снижается.

Приведите некоторые методы приготовления уксусной кислоты?

В промышленности уксусную кислоту получают карбонилированием метанола. Эти два соединения вступают в реакцию с образованием промежуточного продукта йодистого метила, который затем вступает в реакцию с монооксидом углерода.

Полученное соединение вступает в реакцию с водой с образованием уксусной кислоты. Здесь карбонильный комплекс необходим в качестве катализатора на второй стадии.

Уравнения процесса подготовки являются:

CH₃OH (метанол) + HI (йодистый водород) → CH₃I (промежуточное соединение йодистого метила) + H₂O

CO (монооксид углерода) + CH₃I → CH₃COI (ацетил иодид)

H₂O+CH₃COI→ CH₃COOH (уксусная кислота) + HI

Другим методом подготовки является:

Он также может быть получен окислением ацетальдегида, где в качестве металлических катализаторов могут быть использованы нафталиновые соли кобальта, хрома и марганца.

2CH₃CHO+ O₂ → 2CH₃COOH.

В чем может заключаться опасность уксусной кислоты?

Хотя уксусная кислота является слабой кислотой, но ее концентрированная форма вызывает коррозию кожи, которая вызывает волдыри и ожоги.

Длительное воздействие паров уксусной кислоты при вдыхании около восьми часов при 10 промилле может вызвать некоторое раздражение глаз, носа и горла.

Раздражение легких и возможное повреждение легких, глаз и кожи могут привести к 100 промилле.

Работники, контактирующие с уксусной кислотой в течение длительного периода, могут страдать бронхитом, фарингитом, эрозией открытых зубов, а также конъюнктивитом.

Таким образом, в основном опасность зависит от концентрации кислоты.