Реферат оцтова кислота

    Вступ
  • 1 Історія
  • 2 Фізичні властивості
  • 3 Отримання
    • 3.1 У промисловості
      • 3.1.1 Окислювальні методи
      • 3.1.2 Каталітичне карбонилирования метанолу
      • 3.1.3 Біохімічний спосіб виробництва
  • 4 Хімічні властивості
  • 5 Застосування
  • 6 Безпека Примітки

Оцтова кислота (метанова кислота) - органічна речовина з формулою CH3 COOH. Слабка, гранична одноосновная карбонова кислота. Похідні оцтової кислоти звуться «ацетати».

1. Історія

Оцет є продуктом бродіння вина і відомий людині з незапам'ятних часів.

Перша згадка про практичне застосування оцтової кислоти відноситься до третього століття до н. е. Грецький вчений Теофраст вперше описав дію оцту на метали, що приводить до утворення деяких використовуваних в мистецтві пігментів. Оцет застосовувався для отримання «свинцевих білил», а також ярь-мідянки (зеленої суміші солей міді, що містить крім усього ацетат міді).

У Стародавньому Римі готували спеціально кисле вино в свинцевих горщиках. В результаті виходив дуже солодкий напій, який називали «сапа». «Сапа» містила велику кількість ацетату свинцю - дуже солодкого речовини, яке також називають «свинцевим цукром» або «цукром Сатурна». Висока популярність «сапи» була причиною хронічного отруєння свинцем, поширеного серед римської аристократії. [1]

У VIII столітті арабський алхімік Джабір ібн Хайян вперше отримав концентровану оцтову кислоту шляхом перегонки.

За часів Епохи Відродження оцтову кислоту отримували шляхом сублімації ацетатів деяких металів (найчастіше використовувався ацетат міді (II)).

Завод виробляє оцтову кислоту. 1884 рік.

У 1847 році німецький хімік Адольф Кольбе вперше синтезував оцтову кислоту з неорганічних матеріалів. Послідовність перетворень включала в себе хлорування сірковуглецю до тетрахлорметана з подальшим піролізом до тетрахлоретилену. Подальше хлорування в воді призвело до трихлоруксусной кислоті, яка після електролітичного відновлення перетворилася в оцтову кислоту. [2]

В кінці XIX - початку XX століття більшу частину оцтової кислоти отримували перегонкою деревини. Основним виробником оцтової кислоти була Німеччина. У 1910 році нею було вироблено понад 10 тис. Тонн кислоти, причому близько 30% цієї кількості було витрачено на виробництво барвника індиго. [1] [3]

2. Фізичні властивості

Крижана оцтова кислота

Оцтова кислота являє собою безбарвну рідину з характерним різким запахом і кислим смаком. Гігроскопічна. Необмежено розчинна у воді. Змішується з багатьма розчинниками; в оцтової кислоти добре розчинні органічні сполуки і гази, такі як HF, HCl, HBr, HI і інші. Існує у вигляді циклічних і лінійних димарів [4].

Абсолютна оцтова кислота називається крижаний. бо при замерзанні утворює льдовідную масу (див. зображення праворуч).

  • Тиск парів (в мм. Рт. Ст.):
    • 10 (17,1 ° C)
    • 40 (42,4 ° C)
    • 100 (62,2 ° C)
    • 400 (98,1 ° C)
    • 560 (109 ° C)
    • 1520 (143,5 ° C)
    • 3800 (180,3 ° C)
  • Діелектрична проникність: 6,15 (20 ° C)
  • Динамічна в'язкість рідин і газів (в мПа · с): 1,155 (25,2 ° C); 0,79 (50 ° C)
  • Поверхневий натяг: 27,8 мН / м (20 ° C)
  • Питома теплоємність при постійному тиску: 2,01 Дж / г · K (17 ° C)
  • Стандартна енергія Гіббса освіти Δf G 0 (298 К, ​​кДж / моль): -392,5 (ж)
  • Стандартна ентропія освіти Δf S 0 (298 К, ​​Дж / моль · K): 159,8 (ж)
  • Ентальпія плавлення ΔHпл. 11,53 кДж / моль
  • Температура спалаху в повітрі: 38 ° C
  • Температура самозаймання на повітрі: 454 ° C
  • Теплота згоряння: 876,1 кДж / моль

Оцтова кислота утворює подвійні азеотропні суміші з наступними речовинами.

масова частка оцтової кислоти

3. Отримання

  • Оцтову кислоту можна отримати окисленням ацетальдегіду киснем повітря. Процес проводять в присутності каталізатора - ацетату марганцю (II) Mn (CH3 COO) 2 при температурі 50-60 ° С:

3.1. У промисловості

3.1.1. окислювальні методи

Ранніми промисловими методами отримання оцтової кислоти були окислення ацетальдегіду і бутану [5].

Ацетальдегід окислюється в присутності ацетату марганцю (II) при підвищеній температурі і тиску. Вихід оцтової кислоти становив близько 95%.

Окислення н-бутану проводилося при температурі 150-200 ° C і тиску 150 атм. Каталізатором цього процесу був ацетат кобальту.

Обидва методи базувалися на окисленні продуктів крекінгу нафти. В результаті підвищення цін на нафту обидва методи стали економічно невигідними, і були витіснені більш досконалими каталітичними процесами карбонилирования метанолу [5].

3.1.2. Каталітичне карбонилирования метанолу

Каталітична схема процесу фірми Monsanto

Важливим способом промислового синтезу оцтової кислоти є каталітичне карбонилирования метанолу моноксидом вуглецю [6]. яке відбувається за формальною рівняння:

Реакція карбонилирования метанолу була відкрита вченими фірми BASF в 1913 році. У 1960 році ця компанія запустила перший завод, що виробляє оцтову кислоту цим методом. [7] Каталізатором перетворення служив йодид кобальту.

Удосконалена реакція синтезу оцтової кислоти карбонілюванням метанолу була впроваджена дослідниками фірми Monsanto в 1970 році. [8] [9] Це гомогенний процес, в якому використовуються солі родію в якості каталізаторів, а також йодид-іони в якості промоторів. Важливою особливістю методу є велика швидкість, а також висока селективність (99% по метанолу і 90% по CO). [5]

Цим способом отримують трохи більше 50% всієї промислової оцтової кислоти. [10]

В процесі фірми BP в якості каталізаторів використовуються сполуки іридію.

3.1.3. Біохімічний спосіб виробництва

При біохімічному виробництво оцтової кислоти використовується здатність деяких мікроорганізмів окисляти етанол. Цей процес називають оцтовокислим бродінням. В якості сировини використовуються етанолвмісних рідини (вино, заграв соки), або ж просто водний розчин етилового спирту [11].

Реакція окислення етанолу до оцтової кислоти протікає за участю ферменту алкогольоксидази. Це складний багатоступінчастий процес, який описується формальним рівнянням [12]:

4. Хімічні властивості

Оцтова кислота має всі властивості карбонових кислот. Зв'язок між воднем і киснем карбоксильної групи (-COOH) карбонової кислоти є сильно полярної, внаслідок чого ці сполуки здатні легко диссоциировать і проявляють кислотні властивості.

В результаті дисоціації оцтової кислоти утворюється ацетат-іон CH3 COO - і протон H +. Оцтова кислота є слабкою одноосновної кислотою зі значенням pKa у водному розчині рівним 4,75. Розчин з концентрацією 1.0 M (приблизна концентрація харчового оцту) має pH 2,4, що відповідає ступеню дисоціації 0,4%.

Дослідження показують, що в кристалічному стані молекули утворюють димери, пов'язані водневими зв'язками. [13]

Оцтова кислота здатна взаємодіяти з активними металами. При цьому виділяється водень і утворюються солі - ацетати.

Оцтова кислота може хлоруватися дією газоподібного хлору. При цьому утворюється хлоруксусная кислота.

Цим шляхом можуть бути отримані також діхлоруксусной (CCl2 COOH) і трихлоруксусная (CCl3 COOH) кислоти.

Оцтова кислота вступає в усі реакції, характерні для карбонових кислот. Вона може бути відновлена ​​до етанолу дією алюмогідріда літію. Оцтова кислота також може бути перетворена в хлорангидрид дією тіонілхлориду. Натрієва сіль оцтовий кислоти декарбоксилируется при нагріванні з лугом, що призводить до утворення метану.

5. Застосування

Оцтову кислоту, концентрація якої близька до 100%, називають крижаною. 70-80% водний розчин оцтової кислоти називають оцтовою есенцією, а 3-6% - оцтом. Водні розчини оцтової кислоти широко використовуються в харчовій промисловості (харчова добавка E260) і побутової кулінарії, а також в консервуванні.

Оцтову кислоту застосовують для одержання лікарських і запашних речовин, як розчинник (наприклад, у виробництві ацетилцелюлози, ацетону). Вона використовується в книгодрукуванні і фарбуванні.

Оцтова кислота використовується як реакційна середу для проведення окислення різних органічних речовин. У лабораторних умовах це, наприклад, окислення органічних сульфідів пероксидом водню, в промисловості - окислення пара-ксилолу киснем повітря в терефталевую кислоту.

Оскільки пари оцтової кислоти володіють різким запахом дратівливим, можливо її застосування в медичних цілях у якості заміни нашатирного спирту для виведення хворого з непритомного стану.

6. Безпека

Пари оцтової кислоти подразнюють слизові оболонки верхніх дихальних шляхів. Поріг сприйняття запаху оцтової кислоти в повітрі знаходиться в районі 0,4 мг / л. ГДК в атмосферному повітрі становить 0,06 мг / м³, в повітрі робочих приміщень - 5 мг / м³. [4]

Дія оцтової кислоти на біологічні тканини залежить від ступеня її розведення водою. Небезпечними вважаються розчини, в яких концентрація кислоти перевищує 30%. [4] Концентрована оцтова кислота здатна викликати хімічні опіки, які ініціюють розвиток коагуляційних некрозів прилеглих тканин різної протяжності і глибини [14].

Токсикологічні властивості оцтової кислоти не залежать від способу, яким вона була отримана [15]. Смертельна доза становить приблизно 20 мл.

Примітки