Octová kyselina

Kyselina etanová
Skeletální vzorec a 3D znázornění kyseliny octové
Identifikace
Název IUPAC	kyselina ethanová
Systematický název	octová kyselina
Synonyma	ledová kyselina octová, ethylová kyselina, methankarboxylová kyselina
N O CAS	64-19-7
Ne o ECHA	100 000 528
Ne o EC	200-580-7
N O RTECS	AF1225000
ATC kód	G01 AD02 S02 AA10
DrugBank	DB03166
PubChem	176
ChEBI	15366
N O E	E260
FEMA	2006
ÚSMĚVY	CC (= O) O PubChem , 3D pohled
InChI	InChI: 3D pohled InChI = 1 / C2H4O2 / c1-2 (3) 4 / h1H3, (H, 3,4) / f / h3H
Vzhled	bezbarvá kapalina s pronikavým zápachem a silně octem.
Chemické vlastnosti
Hrubý vzorec	C 2 H 4 O 2   [izomery]
Molární hmotnost	60,052 ± 0,0025  g / mol C 40%, H 6,71%, O 53,29%,
pKa	4,76 při 25  ° C
Dipolární moment	1,70  ±  0,03  D.
Molekulární průměr	0,442  nm
Fyzikální vlastnosti
T. fúze	16,64  ° C
T ° vroucí	117,9  ° C
Rozpustnost	Mísitelný s vodou, acetonem , alkoholem, benzenem , glycerolem , etherem, tetrachlormethanem ; Prakticky drzý. v sirouhlíku Úplně mísitelný s hexanem , toluenem .
Parametr rozpustnosti δ	20,7  MPa 1/2 ( 25  ° C ); 18,9  J 1/2  cm -3 / 2 ( 25  ° C ); 12,4  kcal 1/2  cm −3/2
Objemová hmotnost	1,049 2  g cm −3 (kapalina, 20  ° C ) rovnice: ρ=1,4486/0,25892(1+(1-T/591,95)0,2529){\ displaystyle \ rho = 1,4486 / 0,25892 ^ {(1+ (1-T / 591,95) ^ {0,2529})}}} Hustota kapaliny v kmol · m -3 a teplota v Kelvinech od 289,81 do 591,95 K. Vypočtené hodnoty: 1,04202 g · cm -3 při 25 ° C. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 289,81 16,66 17 492 1,05045 309,95 36.8 17,15025 1,02992 320,02 46,87 16,97526 1,01942 330,1 56,95 16,79723 1,00872 340,17 67.02 16,61595 0,99784 350,24 77,09 16,43122 0,98674 360,31 87,16 16,24279 0,97543 370,38 97,23 16.05041 0,96388 380,45 107.3 15,85378 0,95207 390,52 117,37 15,65257 0,93998 400,59 127,44 15,44639 0,9276 410,67 137,52 15,23483 0,9149 420,74 147,59 15.01737 0,90184 430,81 157,66 14,79345 0,88839 440,88 167,73 14,5624 0,87452 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 450,95 177,8 14,32343 0,86016 461,02 187,87 14,07559 0,84528 471,09 197,94 13,81774 0,8298 481,17 208,02 13,5485 0,81363 491,24 218,09 13,2661 0,79667 501,31 228,16 12,96833 0,77879 511,38 238,23 12,65229 0,75981 521,45 248,3 12,31406 0,7395 531,52 258,37 11,94817 0,71752 541,59 268,44 11,54656 0,69341 551,66 278,51 11.09651 0,66638 561,74 288,59 10,5759 0,63511 571,81 298,66 9,93954 0,5969 581,88 308,73 9.06223 0,54421 591,95 318.8 5,595 0,336
Teplota samovznícení	465  ° C
Bod vzplanutí	39  ° C (uzavřený kelímek)
Meze výbušnosti ve vzduchu	5,4–16  % obj
Tlak nasycených par	1,5  kPa při 20  ° C rovnice: Pprotis=EXp(53,27+-6304,5T+(-4,2985)×lne(T)+(8,8865E-18)×T6){\ displaystyle P_ {vs} = exp (53,27 + {\ frac {-6304,5} {T}} + (- 4,2985) \ krát ln (T) + (8,8865E-18) \ krát T ^ {6})} Tlak v pascalech a teplota v kelvinech, od 289,81 do 591,95 K. Vypočtené hodnoty: 2 079,17 Pa při 25 ° C. T (K) T (° C) P (Pa) 289,81 16,66 1276,9 309,95 36.8 3 942,92 320,02 46,87 6,529.01 330,1 56,95 10 444,46 340,17 67.02 16193,69 350,24 77,09 24 404,87 360,31 87,16 35 841,75 370,38 97,23 51 413,28 380,45 107.3 72 181,1 390,52 117,37 99 364,91 400,59 127,44 134 346,28 410,67 137,52 178 671,6 420,74 147,59 234,055.02 430,81 157,66 302 382,47 440,88 167,73 385 718,02 T (K) T (° C) P (Pa) 450,95 177,8 486,313,9 461,02 187,87 606 625,69 471,09 197,94 749 334,18 481,17 208,02 917 375,71 491,24 218,09 1,113,982.9 501,31 228,16 1,342,737.85 511,38 238,23 1607 640,47 521,45 248,3 1,913,194,96 531,52 258,37 2 264 517,98 541,59 268,44 2,677,473,46 551,66 278,51 3,128,839.46 561,74 288,59 3 656 514,92 571,81 298,66 4,259,775.51 581,88 308,73 4 949 591,16 591,95 318.8 5 739 000
Dynamická viskozita	1,22  mPa s při 25  ° C
Kritický bod	4,53  MPa při 319,56  ° C
Termochemie
S 0 plyn, 1 bar	282,848  J mol −1  K −1
S 0 kapalina, 1 bar	158,0  J mol -1  K -1
Δ f H 0 plyn	−433  kJ mol −1
Δ f H 0 kapalina	-483,52  kJ mol −1
Δ fus H °	11,728  kJ mol -1 až 16,75  ° C
Δ vap H °	23,7  kJ mol −1 až 117,95  ° C
C str	123,1  J mol -1  K -1 (kapalina, 25  ° C ) 63,44  J mol -1  K -1 (plyn, 25  ° C ) rovnice: VSP=(139640)+(-320,80)×T+(0,89850)×T2{\ displaystyle C_ {P} = (139640) + (- 320,80) \ krát T + (0,89850) \ krát T ^ {2}} Tepelná kapacita kapaliny v J kmol -1 K -1 a teplota v Kelvinech, od 289,81 do 391,05 K. Vypočtené hodnoty: 123,864 J mol -1 K -1 při 25 ° C. T (K) T (° C) C str (JkmÓl×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ krát K}})} C str (JkG×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ krát K}})} 289,81 16,66 122 130 2,034 296 22,85 123 406 2,055 299 25,85 122448 2,066 303 29,85 124 928 2080 306 32,85 125 607 2092 310 36,85 126 538 2 107 313 39,85 127 255 2 119 316 42,85 127 988 2131 320 46,85 128 990 2 148 323 49,85 129 761 2161 326 52,85 130 548 2174 330 56,85 131 623 2192 333 59,85 132,447 2 206 337 63,85 133 572 2224 340 66,85 134 435 2239 T (K) T (° C) C str (JkmÓl×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ krát K}})} C str (JkG×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ krát K}})} 343 69,85 135 313 2 253 347 73,85 136 510 2273 350 76,85 137 426 2288 353 79,85 138 359 2304 357 83,85 139 627 2325 360 86,85 140 598 2 341 364 90,85 141916 2363 367 93,85 142 924 2380 370 96,85 143,949 2397 374 100,85 145 339 2,420 377 103,85 146 401 2,438 380 106,85 147 479 2 456 384 110,85 148 942 2480 387 113,85 150 058 2499 391,05 117,9 151 590 2524 rovnice: VSP=(34 850)+(3,7626E-2)×T+(2,8311E-4)×T2+(-3,0767E-7)×T3+(9,2646E-11)×T4{\ displaystyle C_ {P} = (34,850) + (3,7626E-2) \ krát T + (2,8311E-4) \ krát T ^ {2} + (- 3,0767E-7) \ krát T ^ {3} + (9,2646E-11) \ krát T ^ {4}} Tepelná kapacita plynu v J · mol -1 · K -1 a teplota v Kelvinech, od 50 do 1 500 K. Vypočtené hodnoty: 63 813 J · mol -1 · K -1 při 25 ° C T (K) T (° C) C str (JkmÓl×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ krát K}})} C str (JkG×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ krát K}})} 50 -223,15 37 401 623 146 -127,15 45 463 757 195 -78,15 50 805 846 243 -30,15 56 619 943 291 17,85 62 856 1047 340 66,85 69 516 1158 388 114,85 76,198 1269 436 162,85 82 921 1381 485 211,85 89 719 1494 533 259,85 96 223 1602 581 307,85 102,493 1707 630 356,85 108 583 1808 678 404,85 114 188 1901 726 452,85 119 393 1 988 775 501,85 124 260 2069 T (K) T (° C) C str (JkmÓl×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ krát K}})} C str (JkG×K.){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ krát K}})} 823 549,85 128 570 2 141 871 597,85 132,421 2205 920 646,85 135 882 2263 968 694,85 138 829 2 312 1016 742,85 141 363 2354 1065 791,85 143 568 2391 1113 839,85 145 405 2 421 1161 887,85 146 987 2448 1 210 936,85 148 418 2471 1258 984,85 149726 2493 1306 1032,85 151,044 2,515 1355 1 081,85 152 513 2540 1403 1129,85 154 199 2568 1451 1177,85 156 266 2 602 1 500 1 226,85 158 921 2646
PCS	874,2  kJ mol -1 (kapalina)
PCI	-875,16  kJ mol −1
Elektronické vlastnosti
1 re ionizační energie	10,65  ±  0,02  eV (plyn)
Krystalografie
Křišťálová třída nebo vesmírná skupina	Pna 21
Parametry sítě	a = 13,151  Á b = 3,923  Å c = 5,762  Å α = 90,00 ° β = 90,00 ° γ = 90,00 ° Z = 4
Objem	297,27  Å 3
Optické vlastnosti
Index lomu	neD20{\ displaystyle n_ {D} ^ {20}} 1,3720
Opatření
SGH
Nebezpečí H226, H314, P280, P305, P310, P338, P351, H226  : Hořlavá kapalina a páry H314  : Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí P280  : Noste ochranné rukavice / ochranný oděv / ochranné brýle / obličejový štít. P305  : Při zasažení očí: P310  : Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. P338  : Vyjměte kontaktní čočky, pokud je oběť nosí a lze je snadno vyjmout. Pokračujte v oplachování. P351  : Několik minut opatrně opláchněte vodou.
WHMIS
B3, E, B3  : Bod vzplanutí hořlavé kapaliny = 39  ° C uzavřený kelímek (metoda není uvedena) E  : Žíravý materiál Přeprava nebezpečných věcí: třída 8 Zveřejnění 1,0% podle seznamu údajů o složce
NFPA 704
2 3 0
Doprava
83    2789    Kemlerův kód: 83  : žíravý nebo vykazující menší stupeň korozivity a hořlavý (bod vzplanutí 23  až  60  ° C , včetně mezních hodnot) UN číslo  : 2789  : ROZTOK KYSELINY OCTOVÉ obsahující více než 80% (hmotnostní) kyseliny; nebo KYSELINA GLACIÁLNÍ Třída: 8 Štítky: 8  : Žíravé látky 3  : Hořlavé kapaliny Balení: Obalová skupina II  : středně nebezpečné látky; 80    2790    Kemlerův kód: 80  : žíravý nebo vykazující mírný stupeň žíravosti UN číslo  : 2790  : KYSELINA KYSELINA OCTOVÁ Třída: 8 Štítek: 8  : Žíravé látky Balení: Obalová skupina II / III  : mírně / mírně nebezpečné látky.
Ekotoxikologie
DL 50	3,31  g kg -1 (potkan, orálně ) 525  mg kg -1 (myš, iv )
LogP	-0,31
Prahová hodnota zápachu	nízká: 0,03  ppm vysoká: 0,15  ppm
Související sloučeniny
Izomer (y)	Glykolaldehyd
Jiné sloučeniny	Anhydrid kyseliny octové
Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak.

Ethanové nebo kyselina octová je karboxylová kyselina s teoretickým C2 uhlíkovým řetězcem, podobně jako ethan , molární hmotnost 60  g / mol a chemický vzorec surový C 2 H 4 O 2 , částečně rozvinuté CH 3 - CO-OH nebo AcOH krátká formace , kde Ac znamená „  CH 3 CO  “, od acetylové skupiny . Přídavné jméno běžného názvu pochází z latinského acetum , což znamená ocet . Kyselina octová ve skutečnosti představuje hlavní složku octa po vodě, protože jí dodává kyselou chuť a štiplavý zápach zjistitelný od 1  ppm .

Destilace octa, doložená ze středověku v Evropě, umožnila získat čistou kyselinu octovou, bezbarvou hořlavou kapalinu se silným octovým zápachem, s hustotou kolem 1,05  g cm −3 při 20  ° C, která ztuhne jednoduchým ponořením v lázni s ledovou vodou. To je ještě známé jako ledová kyselina octová nebo dříve silný ocet . Je to první známá průmyslová kyselina .

Tato velmi slabě vodivá, bezbarvá, hořlavá a hygroskopická kapalina představuje při teplotě místnosti jednu z nejjednodušších monokarboxylových kyselin spolu s kyselinou mravenčí . Obsah kyselin vyznačující se tím, vodném roztoku o pK = 4,76 pochází z jeho schopnosti dočasně ztratit proton své karboxylové funkce , čímž se transformuje ji na acetát ion CH 3 COO - . Je to slabá kyselina .

Tato kyselina koaguluje latex a má bakteriostatické vlastnosti, což umožňuje jeho použití jako dezinfekčního prostředku. Používá se také jako složka insekticidů a čisticích prostředků pro výrobu polovodičů. Je žíravý a jeho páry dráždí nos a oči.

Je velmi korozivní vůči organickým a živým tkáním, je třeba s ním zacházet opatrně. Ačkoli nebylo zjištěno, že je karcinogenní nebo škodlivý pro životní prostředí, může způsobit popáleniny a trvalé poškození úst, nosu, krku a plic. Při určitých dávkách a při chronické souběžné expozici s karcinogenním produktem je jeho dráždivá povaha nádorovým promotorem nádorů (benigních a maligních). To bylo experimentálně prokázáno na potkanech.

V lidském těle se kyselina octová normálně vyrábí po konzumaci alkoholu  : ethanol se přemění na acetaldehyd, který se poté pomocí enzymu acetaldehyddehydrogenázy převede na kyselinu octovou a poté pomocí acetát-CoA ligázy na acetyl-coA .

Výroba

Globální poptávka po kyselině octové je přibližně 6,5 milionu tun ročně (Mt / a). Průmyslově se vyrábí oxidací n- butanu v kapalné fázi nebo se získává při výrobě acetátu celulózy nebo polyvinylalkoholu .

Použití

Jedná se o činidlo široce používané v průmyslu nebo laboratořích, zejména:

• jako rozpouštědlo: mísitelné s vodou a různými organickými rozpouštědly, jako je ethanol , diethylether , glycerol, ale nerozpustné v sirouhlíku , je také dobrým rozpouštědlem pro gumy , pryskyřice , fosfor , síru a halogenovodíkové kyseliny  ? ;
• při výrobě anhydridu kyseliny octové , acetátu celulózy , monomeru vinylacetátu a jiných acetátů, jakož i léčiv , pesticidů , barviv , výroby fotografických produktů;
• v potravinách (výroba ovocných octů atd.), potravinářská přídatná látka  ;
• textilní  ;
• jako čisticí prostředek (pro polovodiče );
• koagulant ( přírodní latex );
• bakteriostatický (v roztoku);
• při výrobě plastů, jako je polyethylentereftalát (PET) nebo acetát celulózy , užitečné pro výrobu vinylacetátu (barvy, lepidla) a organických rozpouštědel;
• jako přísada do tabákových výrobků ( aromata ).
• leptání během barvení histologických řezů (např .: karmínově zelené barvení )
• proces hydrolýzy , kondenzace a / nebo gelace při výrobě katalyzátoru nebo během procesu sol-gel
• antibakteriální a žaludeční acidifikace v chovu, zejména u prasat.

Nomenklatura

Bývalý triviální název kyselina octová pochází z acetumového slova latina, což znamená ocet nebo aceti-vinum . Stále je nejpoužívanější ve frankofonním a anglicky mluvícím světě, ale IUPAC standardizoval termín kyselina ethanová místo starého francouzského chemického názvu kyselina ethylová . Více tolerantní než nomenklatura IUPAC v roce 1960, Chemical Abstracts si přesto zachovaly běžné názvy pro první dvě karboxylové kyseliny v C1 a C2, kyselinu mravenčí a kyselinu octovou.

Ledová kyselina octová je také triviální název, který se v laboratoři běžně označuje jako čistá kyselina octová. Podobně jako německý název „Eisessig“ (doslovně: ledový ocet), je tento název vysvětlen ledovými krystaly kyseliny octové, které se tvoří při teplotě mírně pod pokojovou teplotou (pod 17  ° C). , Bod tání čisté kyseliny octové kyselina).

Nejběžnější zkratka pro kyselinu octovou je AcOH nebo HOAc, Ac označující acetylovou funkční skupinu CH 3 -CO-.

Molekulární vzorec pro kyselinu octovou je C 2 H 4 O 2 . To je také často psaný CH 3 COOH nebo CH 3 CO 2 H, aby se lépe překládat jeho strukturu. Ion vznikající při ztrátě H + protonu se nazývá acetát. Acetát může také znamenat sůl obsahující tento anion nebo ester kyseliny octové.

Historický

Silný ocet je v Mezopotámii znám více než 3000 let před naším letopočtem. AD . Tyto kyseliny octové bakterie produkující kyselinu octovou z vína a kyslíku byly popsány lékárnou Louis Pasteur . Jsou přítomny po celém civilizovaném světě a každá kultura praktikující pivo nebo vaření vína nevyhnutelně objevila ocet, přirozený výsledek vývoje těchto alkoholických nápojů, který zůstal otevřený.

Použití kyseliny octové v chemii sahá až do starověku. Na III th  století  před naším letopočtem. AD , řecký filozof Theophrastus, popisuje, jak ocet působí na kov a produkuje tak pigmenty užitečné pro umění, včetně bílého olova ( uhličitan olovnatý ) a verdigris , zelené směsi solí mědi včetně octanu měďnatého II (všechny toxické produkty ). Staří Římané vařili „  kyselé víno  “ v olověných nádobách a vyráběli velmi sladký sirup zvaný sapa . Sapa byl bohatý na octan olovnatý , sladká látka zvaná olovo cukr nebo Saturn cukr , a která způsobila mnoho olova otravy v římské aristokracie se nemoc odpovídající akutní nebo chronické olova otravy je pozoruhodně pojmenované otrava olovem . Perský alchymista Geber (Geber) koncentroval kyseliny octové z octa o destilační .

Během renesance byla „ledová“ kyselina octová připravována suchou destilací octanů kovů. Na XVI th  století německý alchymista Andreas Libavius v popsaného postupu, a ve srovnání se čisté kyseliny takto vyrobeného kyselé. Přítomnost vody v octě má takový vliv na vlastnosti kyseliny octové, že po celá staletí mnoho chemiků věřilo, že ledová kyselina octová a kyselina v octě jsou dvě různé látky. Byl to francouzský chemik Pierre Auguste Adet, který dokázal, že jde o stejnou chemickou sloučeninu.

V roce 1847 německý chemik Hermann Kolbe poprvé syntetizoval kyselinu octovou z anorganických materiálů. Sekvence této reakce byl chlorace ze sirouhlíku do tetrachlormethanu a následnou pyrolýzou na tetrachlorethylen a chloračního vody v kyselině trichloroctové , a nakonec se uzavře s redukcí pomocí elektrolýzy k získání kyseliny octové.

Do roku 1910 byla většina ledové kyseliny octové získána z „pyroligenního louhu“ vyrobeného destilací dřeva. Kyselina octová byla izolována zpracováním s hydroxidem vápenatým a takto získaný octan vápenatý byl poté okyselen přidáním kyseliny sírové za účelem reformování kyseliny octové. V té době z toho Německo vyprodukovalo 10 000 tun ročně, z toho 30% bylo použito na výrobu indigového barviva .

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Kyselost

Atom vodíku (H) karboxylové skupiny (–COOH) karboxylových kyselin, jako je kyselina octová, se může uvolňovat jako iont H + ( proton ). Je to schopnost uvolňovat tento proton, který mu dodává kyselost. Kyselina octová je slabá kyselina , mono-proton ve vodném roztoku, s pK asi 4,8 až 25  ° C . Roztok 1,0 mol / l (koncentrace octa pro domácnost) má pH 2,4, což znamená, že je disociováno pouze 0,4% molekul kyseliny octové.

Cyklický dimer

Krystalová struktura kyseliny octové ukazuje, že molekuly se párují do dimerů spojených vodíkovými vazbami . Tyto dimery mohou být také pozorovány v plynné formě při teplotě 120  ° C . Pravděpodobně jsou také přítomny v kapalné fázi čisté kyseliny octové, ale při nejmenší přítomnosti vody se rychle rozloží. Tato dimerizace existuje v jiných karboxylových kyselinách. Probíhá také ve vodném roztoku s asociační konstantou K D, jejíž hodnota je blízká 1.

Solventní

Kapalná kyselina octová je hydrofilní ( polární ) protické rozpouštědlo , podobné ethanolu a vodě . S průměrnou dielektrickou konstantou 6,2 může rozpouštět nejen polární sloučeniny, jako jsou anorganické soli a cukry , ale také nepolární sloučeniny, jako jsou oleje, nebo čisté látky, jako je síra a diod . Snadno se mísí s mnoha dalšími polárními nebo nepolárními rozpouštědly, jako je voda, chloroform nebo hexan . Tyto vlastnosti rozpouštědla a mísitelnost kyseliny octové ji činí široce používanou v chemickém průmyslu.

Chemické reakce

Kyselina octová korozivně působí na mnoho kovů , včetně železa , hořčíku a zinku . Tvoří vodík a kovové soli zvané acetáty . Hliníku vznikají při styku s kyslíkem tenká vrstva oxidu hlinitého je relativně odolná, která pokrývá jeho povrch. Hliníkové nádrže se proto často používají k přepravě kyseliny octové. Kovové acetáty může být vyroben ze směsi kyseliny octové a vhodné báze, jako je tomu v roztoku hydrogenuhličitanu + ocet reakce , která dává voda a CO 2 . S výraznou výjimkou octanu chromitého jsou téměř všechny acetáty rozpustné ve vodě.

• Mg ( s ) + 2 CH 3 COOH ( aq ) → (CH 3 COO) 2 Mg (aq) + H 2 ( g )
• NaHCO 3 (y) + CH 3 COOH (aq) → CH 3 COONa (aq) + CO 2 (g) + H 2 O ( l )

Kyselina octová také prochází typické reakce karboxylových kyselin , zejména tvorbu ethanolu o snížení a tvorbu derivátů, jako je například acetylchlorid podle nukleofilní substitucí acyl . Mezi další náhradní deriváty patří anhydrid kyseliny octové . Tento anhydrid je výsledkem ztráty jedné molekuly vody dvěma molekulami kyseliny octové. Estery kyseliny octové může být vyškolen v Fischer esterifikaci , a to může být také použit k výrobě amidů . Kyselina octová se při teplotě nad 440  ° C rozkládá na oxid uhličitý a metan nebo vodu a keten .

Detekce

Kyselinu octovou lze detekovat podle jejího charakteristického zápachu. Soli kyseliny octové rozpuštěné v roztoku chloridu železitého dávají tmavě červené zabarvení, které po okyselení zmizí. Zahříváním acetátů s oxidem arzenitým se získá kakodyloxid, který lze identifikovat podle jeho páchnoucích par.

Biochemie

Acetylová skupina , odvozený od kyseliny octové, je zásadní pro biochemii téměř celý život. Po propojení s koenzymu A , má velký význam v metabolismu ze sacharidů a lipidů . Koncentrace volné kyseliny octové v buňkách je však udržována nízká, aby nedošlo k narušení kontroly pH. Na rozdíl od jiných karboxylových kyselin s dlouhým uhlíkovým řetězcem ( mastných kyselin ) se kyselina octová neobjevuje při tvorbě přírodních triglyceridů . Existuje umělý triglycerid kyseliny octové, triacetin (glyceryltriacetát), který se běžně používá jako potravinářská přídatná látka (v kosmetice, potravinách a některých lécích) a jako rozpouštědlo .

Kyselina octová je přirozeně produkována a vylučována určitými bakteriemi, zejména Acetobacter a Clostridium acetobutylicum  (en), jakož i kvasinkami Saccharomyces cerevisiae .
Tyto bakterie jsou přítomny v určitých potravinách, vodě, mléku ( bakterie mléčného kvašení ) a půdě a kyselina octová se přirozeně tvoří při rozpadu ovoce nebo jiných potravin. Kyselina octová je také součástí vaginálního mazání u lidí a jiných primátů , kde se zdá, že funguje jako antibakteriální látka .

Výroba a syntéza

Kyselina octová se vyrábí synteticky nebo bakteriální fermentací. Dnes se ekologická metoda týká pouze 10% produkce, ale pro výrobu octa je i nadále důležitá, protože ve většině zemí zákon stanoví, že ocet pro použití v potravinách musí být organického původu. Asi 75% kyseliny octové pro chemický průmysl se vyrábí karbonylací z methanolu , podrobnosti viz níže. Zbytek tvoří různé alternativní metody.

Celková produkce kyseliny octové se odhaduje na 5  Mt / rok (miliony tun ročně), z čehož asi polovina pochází ze Spojených států. Evropská produkce se pohybuje kolem 1  Mt / a klesá. Nakonec je v Japonsku vyrobeno 0,7  Mt / a . 1,5  Mt / a se recykluje, což zvyšuje světový trh na 6,5  Mt / a . Dva největší producenti jsou Celanese a BP Chimie. Hlavními producenty jsou také Millenium Chimie, Sterling Chimie, Samsung, Eastman a Svens Etanolkemi.

Karbonylace methanolu

Většina z nerecyklovaného kyseliny octové se vyrábí karbonylací z methanolu . V tomto procesu reaguje methanol a oxid uhelnatý za vzniku kyseliny octové podle rovnice: CH 3 OH + CO → CH 3 COOH

Tento proces využívá jako meziprodukt kyselinu jodovodíkovou a probíhá ve třech stupních. Pro karbonylaci je zapotřebí katalyzátor , obvykle kovový komplex (krok 2).

1. CH 3 OH + HI → CH 3 I + H 2 O
2. CH 3 I + CO → CH 3 COI
3. CH 3 COI + H 2 O → CH 3 COOH + HI

Úpravou procesu lze ve stejné továrně vyrábět anhydrid kyseliny octové . Vzhledem k tomu, že metanol a oxid uhelnatý jsou běžnými surovinami, karbonylace methanolu se již dlouho stala atraktivní metodou pro výrobu kyseliny octové. Henry Dreyfus z British Celanese vyvinul pilotní karbonylační zařízení na metanol již v roce 1925. Avšak nedostatek adekvátního vybavení, které by obsahovalo korozivní reakční směs při nezbytných tlacích ( 200  atm nebo více), na nějakou dobu brzdilo komercializaci této metody. . První komercializovaný Způsob karbonylace methanolu, který používá kobalt jako katalyzátor, byl vyvinut německé chemické společnosti BASF v roce 1963. V roce 1968, nový katalyzátor na bázi rhodia ( cis - [Rh (CO) . Byla objevena 2 I 2 ] - ) schopné účinně působit při nízkém tlaku as velmi malým počtem vedlejších produktů. První závod využívající tento katalyzátor byl postaven americkou společností Monsanto v roce 1970 a karbonylace methanolu katalyzovaného rhodiem se stala dominantní metodou výroby kyseliny octové (známý jako Monsanto proces ). Ke konci 90. let 20. století uvedla společnost BP na trh katalyzátor Cativa ([Ir (CO) 2 I 2 ] - ), zvýhodněný rutheniem. Tento proces je šetrnější k životnímu prostředí a účinnější než ten předchozí a do značné míry nahradil proces společnosti Monsanto, často ve stejných továrnách.

Oxidace acetaldehydu

Předtím, než se proces Monsanto byl komerčně, většina kyseliny octové se vyrábí oxidací z acetaldehydu . Tato metoda zůstává druhým nejdůležitějším způsobem syntézy kyseliny octové, i když není kompetitivní s karbonylací methanolu. Acetaldehyd lze vyrábět oxidací butanu nebo lehké nafty, oxidací ethylenu nebo alternativně hydratací acetylenu .

Když se lehký butan nebo nafta zahřívá na vzduchu v přítomnosti různých kovových iontů, zejména manganu , kobaltu a chrómu , vytvoří se peroxid, který se následně rozloží na kyselinu octovou: 2 C 4 H 10 + 5 O 2 → 4 CH 3 COOH + 2 H 2 O Pracujeme s kombinací teploty a tlaku, aby byla reakční směs co nejteplejší při zachování butanu v kapalném stavu. 150  ° C a 55 atm jsou obvyklé podmínky. Lze také vytvořit několik vedlejších produktů, včetně butanonu , ethylacetátu , kyseliny mravenčí a kyseliny propanové . Tyto vedlejší produkty mají také tržní hodnotu a reakční podmínky lze změnit tak, aby vzniklo více z nich, pokud to má ekonomickou výhodu. Avšak oddělení kyseliny octové od jejích vedlejších produktů zvyšuje náklady na tento postup. Za podmínek a katalyzátorů podobných těm, které se používají k oxidaci butanu, může být acetaldehyd oxidován kyslíkem ve vzduchu za vzniku kyseliny octové: 2 CH 3 CHO + O 2 → 2 CH 3 COOH

Díky moderním katalyzátorům může tato reakce dosáhnout výtěžku přes 95%. Hlavními vedlejšími produkty jsou ethylacetát , kyselina mravenčí a formaldehyd . Všechny tyto sloučeniny mají nižší teplotu varu než kyselina octová a lze je snadno oddělit destilací .

Oxidace ethylenu

Acetaldehyd je možno připravit z ethylenu pomocí v procesu Wacker a potom oxiduje, jak je uvedeno výše. Nedávno komercializovala jednostupňovou transformaci ethylenu na kyselinu octovou společnost Shōwa Denkō , která v roce 1997 otevřela závod na oxidaci ethylenu v Oita v Japonsku. Proces je katalyzován kovovým katalyzátorem na bázi palladia za pomoci heteropolykyselina, jako je kyselina wolframokřemičitá. Tento proces by mohl konkurovat karbonylaci methanolu pro malé rostliny (100–250  kt / rok ) v závislosti na ceně ethylenu.

Malonic syntéza

• Malonic syntéza , za použití halogenmethanu jako substituentu (RX).

Obchod

V roce 2014 byla Francie podle francouzských zvyků čistým dovozcem kyseliny octové. Průměrná dovozní cena za tunu byla 430 EUR.

Rozličný

Kyselina octová, používaná lokálně v ORL, je součástí seznamu základních léků Světové zdravotnické organizace (seznam aktualizován v dubnu 2013).

Poznámky a odkazy

1. KYSELINA octová, bezpečnostní listy Mezinárodního programu pro bezpečnost chemických látek , konzultovány 9. května 2009
2. „KYSELINOU“ v nebezpečných látek databanka , přístupné 16.července 2012
3. (in) David R. Lide, Příručka chemie a fyziky , CRC,16. června 2008, 89 th  ed. , 2736  str. ( ISBN  142006679X a 978-1420066791 ) , s.  9-50
4. (in) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , sv.  4, Anglie, John Wiley & Sons Ltd,1999, 239  s. ( ISBN  0-471-98369-1 )
5. vypočtená molekulová hmotnost od „  atomové hmotnosti prvků 2007  “ na www.chem.qmul.ac.uk .
6. (en) W. M Haynes, CRC Příručka chemie a fyziky , Boca Raton, CRC Press / Taylor a Francis,2011, 91 th  ed. , 2610  s. ( ISBN  978-143982-077-3 ) , s.  3-4
7. (in) James E. Mark, Fyzikální vlastnosti příručky pro polymery , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  str. ( ISBN  0387690026 , číst online ) , s.  294
8. (en) Şerban Moldoveanu, Příprava vzorku v chromatografii , Elsevier,2002, 930  s. ( ISBN  0444503943 ) , str.  258
9. (en) Robert H. Perry a Donald W. Green , Perry's Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  s. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , str.  2-50
10. Wagner, Frank S. (1978) „Kyselina octová“. In: Grayson, Martin (ed.) Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology , 3. ročníku  vydání, New York: Wiley.
11. (en) „Kyselina octová“ , na NIST / WebBook , přístup 28. srpna 2009
12. (in) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams , sv.  1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,1996( ISBN  0-88415-857-8 )
13. (in) David R. Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,18. června 2002, 83 th  ed. , 2664  s. ( ISBN  0849304830 , online prezentace ) , s.  5-89
14. (in) David R. Lide, Příručka chemie a fyziky , CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  str. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , str.  10-205
15. „  Kyselina octová  “ , na www.reciprocalnet.org (přístup 12. prosince 2009 )
16. Indexové číslo 607-002-00-6 v tabulce 3.1 přílohy VI nařízení ES č. 1272/2008 (16. prosince 2008)
17. SIGMA-ALDRICH
18. „  Kyselina octová  “ v databázi chemických produktů Reptox z CSST (Quebecská organizace odpovědná za bezpečnost a ochranu zdraví při práci), přístup k 24. dubnu 2009
19. (in) „  Kyselina octová  “ na ChemIDplus , přístup 28. srpna 2009
20. „  Kyselina octová  “ na adrese hazmap.nlm.nih.gov (přístup 14. listopadu 2009 )
21. „kyselina octová“ , na ESIS , přístup 3. března 2010
22. „  Acid acetic - Société Chimique de France  “ , na www.societechimiquedefrance.fr (přístup 10. října 2020 )
23. INRS, Toxikologické list , 8 s leták Ref FT 24, verze 2019
24. Teplota tání je asi 16,6  ° C . Jeho teplota varu je o něco nižší než 117,9  ° C . Výrobek je hořlavý s bodem vzplanutí pod 40  ° C, zatímco teplota samovznícení se zvýší na 465  ° C .
25. Khelifi, L., Ghorbel, A., Garbowski, E. a Primet, M. (1997). Příprava sol-gelu katalyzátorů Pt / Al2O3 pro katalytické spalování. Journal of Physical Chemistry , 94, 2016-2026.
26. Rezgui, S., Ghorbel, A., & Gates, BC (1995). Řízení přípravy směsných oxidových katalyzátorů chrómu a hliníku procesy sol-gel . Journal of Physical Chemistry, 92, 1576-1588 | shrnutí .
27. Barbara Brutsaert, „  Organické kyseliny a mastné kyseliny se středním řetězcem  “, výroba prasat a drůbeže , 9. den ,2009( číst online )
28. Pierre de Menten , Slovník chemie: Etymologický a historický přístup , De Boeck,2013, 395  s. ( ISBN  978-2-8041-8175-8 , číst online ) , s. 20
29. Goldwhite, Harold (2003). New Haven Sect. Býk. Am. Chem. Soc. (Září 2003) .
30. Martin, Geoffrey (1917). Průmyslová a výrobní chemie , část 1, organická. Londýn, Crosby Lockwood, str.  330–31 .
31. Schweppe, Helmut (1979). "Identifikace barviv na starých textiliích" . J. Am. Inst. Zachování 19 (1/3), 14–23.
32. Jones, RE; Templeton, DH (1958). "Krystalová struktura kyseliny octové". Acta Crystallogr. 11 (7), 484–87.
33. J. Chen, CL Brooks a H. Sherega, „Přehodnocení dimerů karboxylových kyselin ve vodném roztoku“, J. Phys. Chem. B , sv. 112, strany 242-249, 2008.
34. Lafon-Lafourcade, S., Lucmaret, V., & Joyeux, A. (1980). Některá pozorování tvorby kyseliny octové mléčnými bakteriemi. OENO One, 14 (3), 183-194 | shrnutí .
35. Slovník organických sloučenin ( 6. vydání) , sv. 1 (1996). London: Chapman & Hall. ( ISBN  978-0-412-54090-5 )
36. Yoneda, Noriyki; Kusano, Satoru; Yasui, Makoto; Pujado, Peter; Wilcher, Steve (2001). Appl. Catal. A: Gen. 221 , 253–265.
37. „Zpráva o výrobě“. Chem. Eng. News (11. července 2005), 67–76.
38. Suresh, Bala (2003). "Kyselina octová" . Zpráva CEH 602.5000, SRI International.
39. Lancaster, Mike (2002) Zelená chemie, úvodní text , Cambridge, Royal Society of Chemistry, str.  262–266 . ( ISBN  978-0-85404-620-1 ) .
40. Sano, Ken-ichi; Uchida, Hiroši; Wakabayashi, Syoichirou (1999). Katalyzátorové průzkumy z Japonska 3 , 55–60.
41. „  Ukazatel dovozu / vývozu  “ , na Generálním ředitelství cel. Uveďte NC8 = 29152100 (přístup 7. srpna 2015 )
42. WHO Model List of Essential Medicines, 18.  seznam , duben 2013

Bibliografie

• Avom, J., Mbadcam, JK, Matip, MRL, & Germain, P. (2001). Izotermická adsorpce kyseliny octové uhlíkem rostlinného původu . African Journal of Science and Technology, 2 (2).
• Brodzki, D., Denise, B., & Pannetier, G. (1977). Katalytické vlastnosti komplexů drahých kovů: karbonylace methanolu na kyselinu octovou v přítomnosti sloučenin iridia (I). Journal of Molecular Catalysis, 2 (3), 149-161.
• Pastor L (1862). Nový průmyslový proces výroby octa . Mallet-Bachelier.

Podívejte se také

• Ocet
• Seznam kyselin
• Seznam přísad v cigaretách
• Mastné kyseliny
• Acetát
• Koenzym A

Další externí odkazy

• Technické memorandum
• Úvod do nomenklatury karboxylových kyselin
• Běžné názvy v chemii
• Kyselina octová SCF