Ácido acético
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|---|---|---|---|
| | |||
| General | |||
Nombre sistemático |
Ácido etanoico | ||
| abreviaturas | Vinagre | ||
| nombres tradicionales | Ácido acético | ||
| química fórmula | CH3COOH _ _ | ||
| Propiedades físicas | |||
| Estado | Líquido | ||
| Masa molar | 60,05 g/ mol | ||
| Densidad | 1,0492 g/cm³ | ||
| Tensión superficial | 27,1 ± 0,01 mN/m [4] , 24,61 ± 0,01 mN/m [4] y 22,13 ± 0,01 mN/m [4] | ||
| Viscosidad dinámica | 1,056 mPa·s [ 5] , 0,786 mPa· s [5] , 0,599 mPa·s [5] y 0,464 mPa·s [5] | ||
| Energía de ionización | 10,66 ± 0,01 eV [1] | ||
| Propiedades termales | |||
| La temperatura | |||
| • fusión | 16,75°C | ||
| • hirviendo | 118.1°C | ||
| • parpadea | 103 ± 1 ℉ [1] y 39 ± 6 °C [2] | ||
| • encendido espontáneo | 427 ± 1 ºC [3] | ||
| Límites explosivos | 4 ± 0,1% vol. [1] | ||
| Punto crítico | 321,6 °C, 5,79 MPa | ||
| mol. capacidad calorífica | 123,4 J/(mol·K) | ||
| entalpía | |||
| • educación | −487 kJ/mol | ||
| Presion de vapor | 11 ± 1 mmHg [1] , 10 ± 1 kPa [6] y 100 ± 1 kPa [6] | ||
| Propiedades químicas | |||
| Constante de disociación ácida | 4.76 (K a \u003d 1.75 * 10 -5 ) | ||
| Propiedades ópticas | |||
| Índice de refracción | 1.372 | ||
| Estructura | |||
| Momento bipolar | 1.74D _ | ||
| Clasificación | |||
| registro número CAS | 64-19-7 | ||
| PubChem | 176 | ||
| registro Número EINECS | 200-580-7 | ||
| SONRISAS | 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 | ||
| un numero | 2789 | ||
| ChemSpider | 171 | ||
| La seguridad | |||
| Iconos del BCE | |||
| NFPA 704 |
2
3
unaÁCIDO |
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| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |||
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El ácido acético ( ácido etanoico , en la vida cotidiana " vinagre ", la fórmula química es C 2 H 4 O 2 o CH 3 COOH, AcOH ) es un ácido orgánico débil que pertenece a la clase de ácidos carboxílicos saturados .
En condiciones estándar, el ácido acético es un ácido carboxílico monobásico , que es un líquido incoloro con un olor característico y sabor agrio.
Las sales y los ésteres del ácido acético se denominan acetatos .
Historia
El vinagre es un producto de la fermentación del vino y ha sido conocido por el hombre desde la antigüedad.
La primera mención del uso práctico del ácido acético data del siglo III a. mi. El científico griego Teofrasto describió por primera vez la acción del vinagre sobre los metales , lo que llevó a la formación de algunos de los pigmentos utilizados en el arte . El vinagre se usaba para producir albayalde , así como cardenillo (una mezcla verde de sales de cobre que contiene, entre otras cosas, acetato de cobre).
En la antigua Roma se preparaba vino especialmente agrio en vasijas de plomo. El resultado fue una bebida muy dulce llamada sapa. Sapa contenía grandes cantidades de acetato de plomo, una sustancia muy dulce también llamada azúcar de plomo o azúcar de Saturno . La gran popularidad del muermo fue la causa del envenenamiento crónico por plomo , común entre la aristocracia romana [7] .
En el siglo VIII, el alquimista árabe Jabir ibn Hayyan describió por primera vez los métodos para obtener vinagre.
Durante el Renacimiento, el ácido acético se obtenía por sublimación de algunos acetatos metálicos (el más utilizado era el acetato de cobre (II)) ( la destilación en seco de acetatos metálicos produce acetona, un método completamente industrial hasta mediados del siglo XX).
Las propiedades del ácido acético cambian dependiendo de su contenido de agua . En este sentido, durante muchos siglos los químicos creyeron erróneamente que el ácido del vino y el ácido de los acetatos eran dos sustancias diferentes. La identidad de las sustancias obtenidas por diversos métodos fue demostrada por el alquimista alemán del siglo XVI Andreas Libavius y el químico francés Pierre Auguste Adet [7 ] .
En 1847, el químico alemán Adolf Kolbe sintetizó por primera vez ácido acético a partir de materiales inorgánicos. La secuencia de transformaciones incluía la cloración de disulfuro de carbono a tetracloruro de carbono seguida de pirólisis a tetracloroetileno. La cloración adicional en el agua condujo al ácido tricloroacético, que después de la reducción electrolítica se convirtió en ácido acético [8] .
A finales del siglo XIX y principios del XX, la mayor parte del ácido acético se obtenía por destilación de la madera . Alemania fue el principal productor de ácido acético . En 1910, produjo más de 10 mil toneladas de ácido, y alrededor del 30% de esta cantidad se gastó en la producción de tinte índigo [7] [9] .
Propiedades físicas
El ácido acético es un ácido carboxílico monobásico, que es un líquido incoloro con un olor acre característico y sabor agrio . higroscópico . Irrestrictamente soluble en agua . Miscible con muchos disolventes ; en ácido acético, los compuestos inorgánicos y gases como HF , HCl , HBr , HI y otros son altamente solubles. Existe en forma de dímeros cíclicos y lineales [10] .
El ácido acético absoluto se llama glacial , porque forma una masa similar al hielo cuando se congela. Un método para producir ácido acético glacial fue descubierto en 1789 por un químico ruso de origen alemán Tovy Yegorovich Lovits .
| Presión de vapor (en mmHg ): | Temperatura (°C) |
|---|---|
| diez | 17.1 |
| 40 | 42.4 |
| 100 | 62.2 |
| 400 | 98.1 |
| 560 | 109 |
| 1520 | 143.5 |
| 3800 | 180.3 |
- Permitividad relativa : 6.15 (+20 °C)
- Viscosidad dinámica de líquidos y gases (en mPa·s): 1,155 (+25,2 °C); 0,79 (+50°C)
- Tensión superficial : 27,8 mN/m (+20 °C)
- Calor específico a presión constante: 2,01 J/g K (+17 °C)
- Energía estándar de Gibbs de formación Δ f G 0 (298 K, kJ/mol): −392,5 (l)
- Entropía estándar de formación Δ f S 0 (298 K, J/mol K): 159,8 (l)
- Entalpía de fusión ΔH pl : 11,53 kJ/mol
- Punto de inflamación en el aire: +38 °C
- Temperatura de autoignición en el aire: 454 °C
- Valor calorífico : 876,1 kJ/mol
El ácido acético forma mezclas azeotrópicas dobles con las siguientes sustancias.
| Sustancia | t bala , °C | fracción de masa de ácido acético |
|---|---|---|
| tetracloruro de carbono | 76.5 | 3% |
| ciclohexano | 81.8 | 6,3% |
| benceno | 88.05 | 2% |
| tolueno | 104.9 | 34% |
| heptano | 91,9 | 33% |
| tricloroetileno | 86.5 | cuatro % |
| etilbencina | 114.65 | 66% |
| o-xileno | 116 | 76% |
| p-xileno | 115.25 | 72% |
| bromoformo | 118 | 83% |
- El ácido acético forma mezclas azeotrópicas ternarias
- con agua y benceno ( pe +88 °C);
- con agua y acetato de butilo ( pe +89 °C).
- Constante crioscópica : 3,6 K kg/mol
Conseguir
En la industria
Los primeros métodos industriales para producir ácido acético fueron la oxidación de acetaldehído y butano [11] .
El acetaldehído se oxidó en presencia de acetato de manganeso (II) a temperatura y presión elevadas. El rendimiento de ácido acético fue de alrededor del 95 % a una temperatura de +50–+60 °C.
La oxidación del n -butano se realizó a 150 atm . El catalizador de este proceso fue el acetato de cobalto .
Ambos métodos se basaron en la oxidación de productos de craqueo de petróleo . Como resultado del aumento de los precios del petróleo, ambos métodos se volvieron económicamente inviables y fueron reemplazados por procesos catalíticos de carbonilación de metanol más avanzados [11] .
Carbonilación catalítica de metanolUn método importante para la síntesis industrial de ácido acético es la carbonilación catalítica de metanol con monóxido de carbono [12] , que ocurre de acuerdo con la ecuación formal:
La reacción de carbonilación del metanol fue descubierta por científicos de BASF en 1913. En 1960, esta empresa inauguró la primera planta para producir ácido acético por este método. [13] El yoduro de cobalto sirvió como catalizador para la transformación. El método consistió en burbujear monóxido de carbono a una temperatura de 180 °C y una presión de 200 a 700 atm a través de una mezcla de reactivos. El rendimiento de ácido acético es 90% para metanol y 70% para CO. Una de las unidades se construyó en Geismar ( Luisiana ) y durante mucho tiempo fue el único proceso BASF en los EE . UU. [14] .
En la década de 1970 , investigadores de Monsanto introdujeron una reacción mejorada para la síntesis de ácido acético por carbonilación de metanol . [15] [16] Este es un proceso homogéneo que utiliza sales de rodio como catalizadores e iones de yoduro como promotores. Una característica importante del método es su alta velocidad, así como su alta selectividad (99% para metanol y 90% para CO). [once]
De esta forma se obtiene un poco más del 50% de todo el ácido acético industrial. [17]
El proceso BP utiliza compuestos de iridio como catalizadores .
Modo bioquímico de producciónLa producción bioquímica de ácido acético aprovecha la capacidad de ciertos microorganismos para oxidar el etanol . Este proceso se llama fermentación acética. Como materia prima se utilizan líquidos que contienen etanol ( vino , jugos fermentados ), o simplemente una solución acuosa de alcohol etílico [18] .
La reacción de oxidación del etanol a ácido acético procede con la participación de la enzima alcohol deshidrogenasa . Este es un proceso complejo de varias etapas, que se describe mediante la ecuación formal [19] :
Hidratación de acetileno en presencia de mercurio y sales divalentes de mercurio - La reacción de Kucherov
![{\mathsf {C_{2}H_{2}+H_{2}O{\xrightarrow[ {}]{Hg^{{2+}}}}CH_{3}CHO}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1265093ffe50f2d20201276ae0bccb06deb88b78)
![{\mathsf {CH_{3}CHO{\xrightarrow[ {}]{CrO_{3},H_{2}SO_{4))}CH_{3}COOH))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d2454a6f7a2d61114024a921740f2b40dc6fad18)
Propiedades químicas
El ácido acético tiene todas las propiedades de los ácidos carboxílicos y, a veces, se considera su representante más típico (en contraste con el ácido fórmico , que tiene algunas de las propiedades de los aldehídos ). El enlace entre el hidrógeno y el oxígeno del grupo carboxilo (−COOH) de un ácido carboxílico es muy polar, por lo que estos compuestos pueden disociarse fácilmente y exhibir propiedades ácidas.
Como resultado de la disociación del ácido acético, se forman un ion acetato CH 3 COO − y un protón H + . El ácido acético es un ácido monobásico débil con un valor pKa en solución acuosa de 4,75. Una solución 1,0 M (concentración aproximada de vinagre alimentario) tiene un pH de 2,4, que corresponde a un grado de disociación del 0,4%.
Una reacción cualitativa para la presencia de sales de ácido acético se basa en la disociación débil del ácido acético en una solución acuosa : se agrega un ácido fuerte a la solución (por ejemplo, sulfúrico ), si aparece el olor del ácido acético, entonces un la sal de ácido acético está presente en la solución (residuos ácidos de ácido acético formados a partir de sales, unidos con cationes de hidrógeno de un ácido fuerte y se obtuvo una gran cantidad de moléculas de ácido acético) [20] .
Los estudios muestran que en el estado cristalino las moléculas forman dímeros unidos por puentes de hidrógeno [21] .
El ácido acético puede interactuar con metales activos. En este caso, se libera hidrógeno y se forman sales - acetatos :
El ácido acético puede ser clorado por la acción del cloro gaseoso. Esto produce ácido cloroacético:
De esta forma también se pueden obtener ácidos dicloroacético (CHCl 2 COOH) y tricloroacético (CCl 3 COOH).
El ácido acético se puede reducir a etanol por la acción del hidruro de litio y aluminio . También se puede convertir en cloruro de ácido por la acción del cloruro de tionilo . La sal de sodio del ácido acético se descarboxila cuando se calienta con álcali, dando como resultado metano y carbonato de sodio .
Reacciona con hidróxidos solubles (álcalis) e hidróxidos insolubles
Ácido acético en la bioquímica de los organismos
El ácido acético se forma en los organismos vivos en el proceso del metabolismo de los carbohidratos , incluso en el cuerpo humano en el proceso de las reacciones bioquímicas, en particular en el ciclo de Krebs , la utilización del alcohol .
Aplicación
El ácido acético, cuya concentración es cercana al 100%, se denomina "glacial". Una solución acuosa de ácido acético al 70-80% se llama "esencia acética", y al 3-15% - " vinagre " [22] . Las soluciones acuosas de ácido acético se utilizan en la industria alimentaria (aditivo alimentario E260 ) y cocina doméstica, así como en conservas y descalcificación. Sin embargo, la cantidad de ácido acético que se usa como vinagre es muy pequeña en comparación con la cantidad de ácido acético que se usa en la producción química a gran escala.
El ácido acético se utiliza para obtener sustancias medicinales y aromáticas, como disolvente (por ejemplo, en la producción de acetato de celulosa , acetona ). Se utiliza en estampación y teñido.
El ácido acético se utiliza como medio de reacción para la oxidación de diversas sustancias orgánicas. En condiciones de laboratorio, esto es, por ejemplo, la oxidación de sulfuros orgánicos con peróxido de hidrógeno , en la industria, la oxidación de para-xileno con oxígeno atmosférico a ácido tereftálico .
Dado que los vapores de ácido acético tienen un olor fuerte e irritante, se puede utilizar con fines médicos como sustituto del amoníaco para sacar al paciente de un desmayo (lo cual es indeseable, a menos que sea necesario que sea evacuado de un lugar peligroso en su propio).
Toxicología
El ácido acético anhidro es corrosivo. Los vapores de ácido acético irritan las membranas mucosas del tracto respiratorio superior. La concentración máxima permitida en el aire atmosférico es de 0,06 mg/m 3 , en el aire de los locales de trabajo - 5 mg/m 3 [10] [23] . El umbral para la percepción del olor a ácido acético en el aire según [10] , [24] es de 300–500 mg/m 3 (es decir, 100 veces mayor que el MPC).
El efecto local del ácido acético sobre los tejidos biológicos depende del grado de su dilución con agua. Las soluciones en las que la concentración de ácido supera el 30 % se consideran peligrosas [10] . El ácido acético concentrado es capaz de causar quemaduras químicas, iniciando el desarrollo de necrosis por coagulación de tejidos adyacentes de varias longitudes y profundidades [25] .
Las propiedades toxicológicas del ácido acético no dependen del método por el cual se obtuvo [26] . La dosis única letal es de aproximadamente 20 ml (cuando se toma por vía enteral en términos de ácido al 100%).
Las consecuencias de la ingestión de ácido acético concentrado son quemaduras graves de las mucosas de la boca, faringe , esófago y estómago ; efectos tóxicos generales de la intoxicación por ácido acético: acidosis , hemólisis , hemoglobinuria , una violación de la coagulación de la sangre, acompañada de hemorragia gastrointestinal grave. Caracterizado por un importante espesamiento de la sangre debido a la pérdida de plasma a través de la mucosa quemada, lo que puede provocar shock . Las complicaciones peligrosas del envenenamiento con esencia de vinagre incluyen insuficiencia renal aguda y distrofia hepática tóxica .
Como primeros auxilios al tomar ácido acético en el interior, debe beber una gran cantidad de líquido. Inducir el vómito es extremadamente peligroso, ya que el paso secundario de ácido a través del esófago agravará la quemadura, y los contenidos ácidos también pueden ingresar al tracto respiratorio. Para neutralizar el ácido y proteger la mucosa, se permite tomar magnesia quemada , clara de huevo cruda, gelatina. No use refrescos para este propósito , ya que el dióxido de carbono resultante y la formación de espuma también contribuirán al reflujo de ácido hacia el esófago, la laringe y también pueden provocar la perforación de las paredes del estómago. Se muestra el lavado gástrico a través de una sonda. Se requiere hospitalización inmediata.
En caso de intoxicación por inhalación de vapor, se requiere enjuagar las membranas mucosas con agua o una solución de bicarbonato de sodio al 2% , ingestión de leche, una solución alcalina débil (sosa al 2%, agua mineral alcalina), seguida de hospitalización.
Notas
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- ↑ http://www.cdc.gov/niosh/ipcsneng/neng0363.html
- ↑ 1 2 3 CRC Handbook of Chemistry and Physics (Inglés) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 6-182. — ISBN 978-1-4822-0868-9
- ↑ 1 2 3 4 CRC Handbook of Chemistry and Physics (inglés) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 6-232. — ISBN 978-1-4822-0868-9
- ↑ 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics (inglés) / W. M. Haynes - 95 - Boca Raton : CRC Press , 2014. - P. 6-95. — ISBN 978-1-4822-0868-9
- ↑ 1 2 3 Martín, Geoffrey. Química Industrial y de Manufactura (neopr.) . — Parte 1, Orgánica. - Londres: Crosby Lockwood, 1917. - S. 330-31.
- ↑ Goldwhite, Harold. Breve resumen de la carrera del químico orgánico alemán, Hermann Kolbe // New Haven Section Bull. Soy. química soc. : diario. - 2003. - Septiembre ( vol. 20 , no. 3 ). Archivado desde el original el 4 de marzo de 2009.
- ↑ Schweppe, Helmut. Identificación de tintes en textiles viejos (neopr.) // J. Am. Inst. preservación. - 1979. - T. 19 , N° 1/3 . - S. 14-23 . -doi : 10.2307/ 3179569 . Archivado desde el original el 29 de mayo de 2009.
- ↑ 1 2 3 4 Ácido acético . Consultado el 8 de septiembre de 2009. Archivado desde el original el 5 de junio de 2008.
- ↑ 1 2 3 Reutov O. A. Química orgánica. - M. : Editorial de la Universidad Estatal de Moscú, 1999. - T. 4.
- ↑ Avances en Química Organometálica . Consultado el 3 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 17 de septiembre de 2014.
- ^ Proceso de fabricación y producción de ácido acético . Consultado el 13 de septiembre de 2009. Archivado desde el original el 6 de octubre de 2009.
- ↑ B. Lich. catálisis en la industria. Volumen 1. - Moscú: Mir, 1986. - 324 p.
- ↑ Patente de EE. UU. 3.769.329
- ↑ Patente de EE . UU.
- ↑ Factor ecológico, o Medio ambiente como estímulo para la evolución de la química industrial . Consultado el 11 de septiembre de 2009. Archivado desde el original el 28 de enero de 2010.
- ↑ Candidato de Ciencias Biológicas N. Kustova. Vinagre. Qué es y cómo se hace (enlace inaccesible) . Recurso de Internet "Todo". Consultado el 2 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 20 de octubre de 2009.
- ↑ Biotecnología de ácidos orgánicos y preparados proteicos: Tutorial (enlace inaccesible)
- ↑ Khodakov Yu. V., Epshtein D. A., Gloriozov P. A. § 8. Reacciones de intercambio iónico // Química inorgánica. Libro de texto para el grado 9. - 7ª ed. - M. : Educación , 1976. - S. 15-18. — 2.350.000 ejemplares.
- ↑ Jones, RE; Templeton, D.H. La estructura cristalina del ácido acético // Acta Crystallogr . : diario. - Unión Internacional de Cristalografía , 1958. - Vol. 11 , núm. 7 . - Pág. 484-87 . -doi : 10.1107 / S0365110X58001341 .
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Enlaces
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