Acid acetic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Acid acetic
Structura acidului acetic.svg
Model molecular al capacului
Numele IUPAC
Acid etanoic
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută C 2 H 4 O 2
Masa moleculară ( u ) 60,05
Aspect Lichid incolor sau cristale
numar CAS 64-19-7
Numărul EINECS 200-580-7
PubChem 176
DrugBank DB03166
ZÂMBETE
CC(=O)O
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (g / cm 3 , în cs ) 1,05
Constanta de disociere a acidului (pKa) la 298 K. 4,76
Constanta de disociere a acidului la 298 K. 1,8 × 10 −5
Temperatură de topire 17 ° C (290 K)
Δ fus H 0 (kJ mol −1 ) 11.7
Δ fus S 0 (J K −1 mol −1 ) 40,5
Temperatura de fierbere 118 ° C (391 K)
Δ eb H 0 (kJ mol −1 ) 23.7
Proprietăți termochimice
Δ f H 0 (kJ mol −1 ) −484,3
Δ f G 0 (kJ mol −1 ) −389,9
S 0 m (J K −1 mol −1 ) 159,8
C 0 p, m (J K −1 mol −1 ) 123.3
Informații de siguranță
Simboluri de pericol chimic
inflamabil coroziv
Pericol
Fraze H226 - 314
Sfaturi P 210 -208 - 301 + 330 + 331 - 303 + 361 + 353 - 305 + 351 + 338 [1]
Editați datele pe Wikidata · Manual

Acidul acetic (denumit IUPAC acid etanoic ) este un compus chimic organic a cărui formulă chimică este CH 3 COOH, cel mai bine cunoscut pentru faptul că conferă oțetului gustul caracteristic acru și mirosul iute. Acidul acetic pur, anhidru (adică fără apă ), numit acid acetic glacial , la temperatura camerei este un lichid incolor care atrage apa din mediu ( higroscopie ) și îngheață sub 16,7 ° C (62 ° F ) într-un solid cristalin incolor. Acidul acetic este coroziv , iar vaporii acestuia provoacă iritarea ochilor, inflamația căilor respiratorii și congestia plămânilor, dar chimic este un acid slab datorită capacității sale limitate de a se disocia în soluții apoase .

Acidul acetic este unul dintre cei mai simpli acizi carboxilici (al doilea, după acidul formic ). Este un compus foarte comun în natură; organismele superioare îl utilizează pe scară largă ca intermediar sintetic și este, de asemenea, produsul final al fermentării acetice în care etanolul este oxidat de Acetobacter în prezența aerului. Este un important reactiv chimic și produs industrial care este utilizat în producția de polietilen tereftalat , utilizat în principal pentru sticle de plastic pentru băuturi răcoritoare; acetat de celuloză , în principal pentru filme fotografice ; de acetat de polivinil pentru lipici pentru lemn și în multe fibre și țesături sintetice. Acasă, diluat în apă, este adesea folosit ca un agent de îndepărtare a petelor. În industria alimentară , acidul acetic este utilizat ca aditiv alimentar cu funcția de regulator al acidității ; este clasificat sub codul E260.

Nomenclatură

Denumirea comună de acid acetic este cea mai utilizată și este oficial denumirea preferată de IUPAC . [2] Numele derivă din acetum , cuvântul latin pentru oțet. Sinonimul acid etanoic este un nume sistematic utilizat în explicațiile introductive la nomenclatura chimică .

Acidul acetic glacial este denumirea comună a acidului acetic fără apă. Similar cu cuvântul german Eisessig (literalmente, oțet înghețat), numele derivă din cristalele asemănătoare gheții care se formează atunci când temperatura substanței scade ușor sub 16,7 ° C.

Cea mai comună prescurtare pentru acid acetic, dar și cea oficială, este AcOH sau HOAc , unde Ac reprezintă gruparea acetil , CH 3 −C (= O) -. În contextul reacțiilor acido-bazice este adesea utilizată abrevierea HAc , unde Ac reprezintă în schimb anionul acetat (CH 3 COO - ), deși această utilizare este văzută de mulți ca fiind înșelătoare. În ambele cazuri, Ac nu trebuie confundat cu elementul chimic actiniu .

Acidul acetic are formula minimă CH 2 O și formula moleculară C 2 H 4 O 2. Al doilea este adesea scris ca CH 3- CO 2 -H, CH 3 COOH, CH 3 CO 2 H sau HOCOCH 3 pentru a reflecta mai bine structura sa chimică. Când acidul acetic pierde un H + , ionul rezultat este anionul acetat . Denumirea de acetat se poate referi și la o sare care conține acest anion sau la un ester al acidului acetic.

Istorie

Acid acetic cristalizat

Oțetul este un produs de origini antice. Producția de acid acetic de către bacterii este prezentă în întreaga lume și fiecare cultură care a practicat fermentarea berii sau a vinului a descoperit inevitabil oțetul ca rezultat natural al expunerii la aerul acestor băuturi.

Utilizarea acidului acetic în chimie datează din antichitate. În secolul al III-lea î.Hr. , filosoful grec Teofrast descrie modul în care oțetul acționează asupra metalelor producând pigmenți utili în artă, precum „ plumb alb ” sau „plumb alb” ( carbonat de plumb ) și „gri-verde”, un amestec verde de cupru săruri incluzând acetat cupric monohidrat . Vechii romani fierbeau vin acru în vase de plumb pentru a face un sirop foarte dulce numit sapa . Sapa era bogat în diacetat de plumb , o substanță dulce numită „zahăr de plumb” sau „zahăr de la Saturn ”, care a contribuit la otrăvirea cu plumb în rândul aristocrației romane. Alchimistul persan din secolul al XIII-lea Jabir ibn Hayyan a reușit să concentreze acidul acetic din oțet prin distilare .

În Renaștere , acidul acetic glacial a fost preparat prin distilarea uscată a acetaților metalici. Alchimistul german Andreas Libavius ​​din secolul al XVI-lea descrie această procedură și compară acidul acetic glacial produs prin această metodă cu oțetul. Prezența apei în oțet are un efect atât de semnificativ asupra proprietăților acidului acetic încât, de secole, chimiștii au crezut că acidul acetic glacial și acidul din oțet sunt două substanțe diferite. Chimistul francez Pierre Adet a dovedit că sunt identici.

În 1847, chimistul german Hermann Kolbe a sintetizat acid acetic pentru prima dată din materiale anorganice . Această secvență de reacții a constat în clorurarea disulfurii de carbon în tetraclorură de carbon , cu piroliza ulterioară în tetracloretilenă , hidroliza apoasă în acid tricloracetic și în final reducerea electrolitică în acid acetic. [3]

Cristale de acid acetic, detaliu

Începând din 1910 o mare parte din acidul acetic glacial a fost obținut din „ lichiorul pirolignos ” obținut din distilarea lemnului. Acidul acetic a fost izolat din acesta prin tratament cu var stins , iar acetatul de calciu rezultat a fost acidulat cu acid sulfuric pentru a obține acid acetic. În acea perioadă, Germania producea 10.000 de tone de acid acetic glacial, din care aproximativ 30% era utilizat la producerea colorantului indigo . [4] [5]

Proprietăți chimice

În acizii carboxilici precum acidul acetic, atomul de hidrogen (H) al grupării carboxilice (-COOH) poate fi donat ca ion H + ( proton ), conferindu-i astfel caracterul acid. Acidul acetic din soluțiile apoase este un acid monoprotic slab, eficient, cu o constantă de disociere a acidului la 20 ° C de 1,8 × 10 -5 M (pK la 4,8). Baza sa conjugată este acetat (CH 3 COO - ). O soluție de 1 M în apă la 20 ° C (aproximativ concentrația de oțet de uz casnic) are un pH de 2,4, ceea ce indică faptul că doar 0,4% din moleculele de acid acetic sunt disociate.

Echilibrul deprotonării acidului acetic în apă

Dimer ciclic al acidului acetic. Liniile punctate reprezintă legături de hidrogen.

Structura cristalină a acidului acetic [6] arată că moleculele cuplate din dimeri sunt conectate prin legături de hidrogen . Dimerii pot fi detectați și în vapori la 120 ° C. Mai mult, soluțiile diluate de solvenți care nu formează legături de hidrogen sunt prezente în faza lichidă și o anumită cantitate este prezentă și în acid acetic pur [7], dar sunt distruse în prezența solvenților care formează legături de hidrogen. Entalpia de disociere a dimerului este estimată la 65,0 - 66,0 kJ / mol, iar entropia de disociere la 154 - 157 J mol -1 K -1 . [8] Acest comportament dimerizant este împărțit de alți acizi carboxilici minori.

Acidul acetic lichid este un solvent protic hidrofil ( polar ), similar cu etanolul și apa . Cu o constantă dielectrică moderată de 6,2, poate dizolva nu numai compușii polari precum sărurile anorganice și carbohidrații , ci și compușii nepolari precum uleiurile și elementele chimice precum sulful și iodul . Se amestecă rapid cu alți solvenți polari și nepolari, cum ar fi apa, cloroformul și hexanul . Această proprietate de dizolvare și miscibilitate face din acidul acetic un compus utilizat pe scară largă în industria chimică.

Reacții chimice

Acidul acetic este coroziv pentru multe metale , inclusiv fier , magneziu și zinc , cu care formează hidrogen gazos și săruri metalice numite acetați. Aluminiul , expus la oxigen, formează un strat subțire de oxid de aluminiu pe suprafața sa, care este relativ puternic, permițând autocisternelor să transporte acid acetic. Acetații metalici pot fi, de asemenea, preparați din acid acetic și o bază adecvată, ca în reacția populară „ bicarbonat + oțet ”. Cu excepția acetatului de crom (II) , practic toți acetații sunt solubili în apă.

Acidul acetic suferă reacțiile chimice tipice ale unui acid carboxilic , cum ar fi producerea de apă și acetat metalic atunci când reacționează cu alcalii , producerea unui acetat când reacționează cu un metal și, la fel ca producția de acetat, apă și dioxid de carbon când reacționează cu carbonați și hidrogen carbonați . Cea mai semnificativă dintre reacțiile sale este formarea etanolului prin reducere și formarea derivaților, cum ar fi clorura de acetil prin substituția nucleofilă a acilului .

O reacție organică tipică a acidului acetic

Alți derivați de substituție includ anhidridă acetică ; această anhidridă este produsă de pierderea apei de către două molecule de acid acetic. Esterii acidului acetic se pot forma prin esterificare Fischer și se pot produce și amide . Când este încălzit la peste 440 ° C, acidul acetic se descompune producând dioxid de carbon și metan sau producând cetenă și apă.

Acidul acetic poate fi dezvăluit prin mirosul său caracteristic. Sărurile acidului acetic au o reacție cromatică într-o soluție de clorură de fier (III) ; culoarea roșie intensă dispare după acidificare. Când sunt încălziți cu trioxid de diarsenic , acetații formează un compus, oxid de cacodil , care poate fi detectat datorită vaporilor săi mirositori.

Biochimie

Acetil grupării , derivat din acid acetic, este fundamental în biochimia practic toate formele de viață. Când este legat de coenzima A, acesta este central în metabolismul carbohidraților și grăsimilor ; cu toate acestea, concentrația de acid acetic din celule este menținută la un nivel scăzut pentru a evita perturbarea controlului pH - ului conținutului celulei. Spre deosebire de acizii carboxilici cu lanț lung ( acizi grași ), acidul acetic nu există în trigliceridele naturale; Cu toate acestea, triacetina artificială a trigliceridelor (triacetat de gliceril) este un aditiv alimentar obișnuit și se găsește în cosmetice și medicamente topice.

Acidul acetic este produs și secretat de anumite bacterii , inclusiv Acetobacter și Clostridium acetobutylicum . Aceste bacterii se găsesc universal în alimente, apă și sol și sunt produse în mod natural în fructe și alte alimente stricate. Acidul acetic este, de asemenea, o componentă a lubrifierii vaginale la om și la alte primate , unde pare să servească ca agent antiseptic moderat. [9]

Producție

Instalatie de purificare si concentrare a acidului acetic in 1884

Acidul acetic este produs atât sintetic, cât și prin fermentare bacteriană. Astăzi, producția ecologică ocupă doar aproximativ 10% din producția mondială, dar rămâne importantă pentru producția de oțet, de asemenea, deoarece multe legi naționale privind puritatea alimentelor stabilesc că oțetul destinat alimentelor trebuie să fie de origine organică. Aproximativ 75% din acidul acetic produs pentru utilizare în industria chimică provine din carbonilarea metanolului. Restul este produs prin metode alternative. [10] Pe de altă parte, acidul acetic este un produs secundar al mai multor procese chimice, de exemplu sinteza acidului acrilic [11] [12] .

Producția mondială de acid acetic virgin este estimată la 5 Mt / a (milioane de tone pe an), din care aproximativ jumătate este produsă în Statele Unite . Producția europeană este în jur de 1 Mt / a și este în declin, în timp ce 0,7 Mt / a este produsă în Japonia . Alte 1,5 Mt sunt reciclate în fiecare an, aducând piața mondială totală la 6,5 ​​Mt / a. [13] [14] Cei doi principali producători de acid acetic virgin sunt Celanese și BP Chemicals . Alți producători importanți sunt Millennium Chemicals , Sterling Chemicals , Samsung , Eastman și Svensk Etanolkemi .

Tabelul următor prezintă câteva dintre metodele de producere a acidului acetic:


Etilenă
Etanol
Acetilenă
( Proces Wacker )
( dehidrogenare )
Acetaldehidă
Metanol
Alcani și alcheni
Alcool etilic
Zaharuri
( oxidare )
( carbonilare )
( oxidare )
(fermentare oxidativă)
(fermentație anaerobă)
Acid acetic

Carbonilarea metanolului

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: procesul Monsanto .

Mult carbon acid acetic este produs prin carbonilarea metanolului. În acest proces, metanolul și monoxidul de carbon reacționează pentru a produce acid acetic, conform ecuației chimice : [15]

CH 3 OH + CO → CH 3 COOH

Procesul implică iodometanul ca intermediar de reacție și are loc în trei etape. Pentru ca carbonilarea să aibă loc, este necesar un catalizator , de obicei un metal complex (a doua etapă).

(1) CH3 OH + HI → CH3 I + H 2 O
(2) CH 3 I + CO → CH 3 COI
(3) CH 3 COI + H 2 O → CH 3 COOH + HI

Prin modificarea condițiilor procesului, anhidrida acetică poate fi produsă și în aceeași plantă. Deoarece atât metanolul, cât și monoxidul de carbon sunt materii prime, carbonilarea metanolului pare a fi o metodă atractivă pentru producerea acidului acetic. La sediul britanic din Celanese , Henry Drefyus a dezvoltat o instalație pilot pentru carbonilare încă din 1925. [16] Cu toate acestea, lipsa materialelor funcționale care ar putea conține reacția corozivă amestecată cu presiunile ridicate necesare (200 de atmosfere sau mai mult) au descurajat comercializând acest lucru de ceva timp. Primul proces comercial de carbonilare, care a folosit cobaltul ca catalizator, a fost dezvoltat de compania chimică germană BASF în 1963. În 1968, s-a descoperit că un catalizator pe bază de rodiu ( cis - [Rh (CO) 2 I 2 ] - ) a făcut posibilă funcționarea la presiuni scăzute cu aproape niciun produs secundar. Prima fabrică care a folosit acest catalizator a fost construită de compania chimică americană Monsanto în 1970, iar carbonilarea metanolului cu rodiu ca catalizator a devenit metoda dominantă în producția de acid acetic (a se vedea procesul Monsanto ). La sfârșitul anilor 1990 , BP Chemicals a comercializat catalizatorul Cativa ([Ir (CO) 2 I 2 ] - ), activat de ruteniu . Acest proces, care folosește iridiul ca catalizator, este verde și mai eficient [17] și a înlocuit în mare măsură procesul Monsanto, adesea în aceleași fabrici.

Oxidarea acetaldehidei

Înainte de comercializarea procesului Monsanto, majoritatea acidului acetic a fost produs prin oxidarea acetaldehidei , care rămâne a doua metodă de producție cea mai importantă, deși nu este competitivă cu carbonilarea metanolului. Acetaldehida poate fi produsă prin oxidarea butanului sau a naftei ușoare sau prin hidratarea etilenei.

Când butanul sau nafta ușoară sunt încălzite cu aer în prezența diferiților ioni metalici , inclusiv a celor de mangan , cobalt și crom , se formează peroxizi [18] și se descompun ulterior pentru a produce acid acetic conform ecuației chimice:

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

De obicei, reacția se efectuează cu valori de temperatură și presiune astfel încât temperatura să fie cât mai ridicată posibil, menținând butanul încă în faza lichidă. Condițiile de reacție tipice sunt 150 ° C și 55 atm. În plus, se pot forma diverse produse secundare, inclusiv butanonă , acetat de etil , acid formic și acid propionic ; aceste produse secundare au, de asemenea, valoare comercială, iar condițiile de reacție pot fi modificate pentru a produce cantități mai mari, dacă sunt avantajoase din punct de vedere economic. Cu toate acestea, separarea acidului acetic de aceste produse secundare adaugă un cost procesului.

În condiții similare și folosind catalizatori similari cu cei utilizați pentru oxidarea butanului, acetaldehida poate fi oxidată de oxigenul prezent în aer pentru a produce acid acetic:

2 CH 3 CHO + O 2 → 2 CH 3 COOH

Folosind catalizatori moderni, această reacție poate avea un randament de peste 95%. Principalele produse secundare sunt acetat de etil , acid formic și formaldehidă , care au un punct de fierbere mai scăzut decât acidul acetic și se separă ușor prin distilare .

Oxidarea etilenei

Acetaldehida poate fi preparată pornind de la etilenă cu procesul Wacker și apoi oxidată așa cum s-a descris mai sus. O conversie rentabilă într-o singură etapă de la etilenă la acid acetic a fost recent comercializată de compania chimică Showa Denko , care a deschis o instalație de oxidare a etilenei în Ōita , Japonia , în 1997 . [19] Procesul este catalizat de un catalizator de paladiu metalic susținut de acid tungstosilicic hidratat . Se crede că este competitiv cu carbonilarea metanolului pentru plantele mici (100.000-250.000 tone / an), în funcție de prețul local al etilenei.

Fermentarea oxidativă

Pentru o mare parte din istoria omenirii, acidul acetic, sub formă de oțet, a fost produs de bacterii din genul Acetobacter . Dacă au suficient oxigen, aceste bacterii pot face oțet dintr-o varietate de băuturi alcoolice; printre acestea, cele mai des utilizate sunt cidru de mere , vin , grâu fermentat, malț , orez sau cartofi . Reacția chimică generală facilitată de aceste bacterii este:

C 2 H 5 OH + O 2 → CH 3 COOH + H 2 O

Dacă o soluție diluată de alcool este inoculată cu Acetobacter și păstrată într-un loc cald și aerisit, se va transforma în oțet în câteva luni. Industria de fabricare a oțetului accelerează acest proces prin furnizarea de suplimente de oxigen bacteriilor.

Primele cantități de oțet produse prin fermentare sunt probabil consecința unor erori în procesul de vinificație . În cazul în care mustul este fermentat la o temperatură prea mare, Acetobacter sfârșește copleșitoare drojdia prezentă în mod natural în struguri . Pe măsură ce cererea de oțet pentru gătit și utilizări medicale a crescut, viticultorii au învățat rapid să folosească materiale organice pentru a face oțet în lunile fierbinți de vară, înainte ca grupurile să fie recoltate gata să fie transformate în vin. Această metodă a fost lentă și nu întotdeauna satisfăcătoare, deoarece vinificatorii nu au înțeles procesul care se desfășoară.

Unul dintre primele procese comerciale moderne a fost „metoda rapidă” sau „metoda germană”, practicată pentru prima dată în Germania în 1823. În acest proces, fermentarea are loc într-un turn ambalat cu așchii de lemn sau cărbune . Conținutul de alcool este ridicat până la vârful turnului, în timp ce aerul proaspăt atmosferic este furnizat de jos prin convecție naturală sau forțată. Cantitatea suplimentară de aer furnizată în acest proces reduce timpul de preparare a oțetului de la luni la săptămâni.

În zilele noastre, majoritatea oțetului este produs în rezervoare în care sunt scufundate culturi microbiologice , o metodă descrisă pentru prima dată în 1949 de Otto Hromatka și Heinrich Ebner. În această metodă, alcoolul este fermentat în oțet într-un rezervor unde are loc amestecarea continuă, iar oxigenul este furnizat prin intermediul bulelor de aer care trec prin soluție. Folosind această metodă, oțetul cu 15% acid acetic poate fi preparat în doar 2-3 zile.

Fermentarea anaerobă

Unele specii de bacterii anaerobe , inclusiv mai mulți membri ai genului Clostridium , pot converti direct zaharurile în acid acetic, fără a utiliza etanolul ca intermediar. Reacția chimică generală efectuată de aceste bacterii poate fi rezumată ca:

C 6 H 12 O 6 → 3 CH 3 COOH

Mai interesante din punct de vedere al producției industriale, multe dintre aceste bacterii acetogene pot produce acid acetic din compuși cu un singur atom de carbon, inclusiv metanol , monoxid de carbon sau un amestec de dioxid de carbon și hidrogen :

2 CO 2 + 4 H 2 → CH 3 COOH + 2 H 2 O

Această capacitate a Clostridium de a utiliza zaharuri direct sau de a produce acid acetic din reactivi mai ieftini indică faptul că aceste bacterii pot produce acid acetic mai eficient decât oxidanții de etanol, cum ar fi Acetobacter ; pe de altă parte, bacteriile Clostridium sunt mai puțin tolerante la mediul acid decât Acetobacter . Chiar și cel mai tolerant la acid Clostridium poate produce doar câteva procente concentrație de acid acetic, comparativ cu unele Acetobacter care pot produce oțet până la 20% concentrație de acid acetic. Până în prezent, rămâne din punct de vedere economic mai puțin avantajos să producem oțet folosind Acetobacter decât să îl producem folosind Clostridium și apoi să îl concentrăm. Ca urmare, deși bacteriile acetogene sunt cunoscute încă din anii 1940, utilizarea lor industrială rămâne limitată la o nișă de aplicații.

Aplicații

O sticlă de 2,5 litri de acid acetic într-un laborator

Acidul acetic este un reactiv chimic utilizat pentru producerea compușilor chimici. [20] Utilizarea majoră a acidului acetic ca reactiv este în producerea monomerului acetat de vinil , urmată îndeaproape de cea a anhidridului acetic și a esterului. Volumul de acid acetic utilizat în oțet este relativ mic.

Monomer de acetat de vinil

Cea mai largă utilizare a acidului acetic se face în producția de monomer de acetat de vinil (VAM) . Această aplicație ocupă aproximativ 40% până la 45% din producția mondială de acid acetic. Reacția este între etilenă și acid acetic în prezența oxigenului cu paladiu ca catalizator .

Acetat de vinil poate fi vindecat în acetat de polivinil sau în alți polimeri folosiți ca vopsele sau adezivi .

Producerea esterului

Principalii esteri ai acidului acetic sunt folosiți în mod obișnuit ca cerneluri , vopsele și acoperiri . Esterii includ acetat de etil , acetat de n -butil , acetat de izobutil și acetat de propil . Acestea sunt de obicei produse printr-o reacție catalizată între acidul acetic și alcoolul corespunzător.

H 3 C-COOH + HO-R → H 3 C-CO-OR + H 2 O, unde R = o grupare alchil generică

Cu toate acestea, majoritatea esterilor de acetat sunt produși pornind de la acetaldehidă folosind reacția Tishchenko . În plus, unii acetați eterici sunt folosiți ca solvenți pentru nitroceluloză , vopsele acrilice , pentru a îndepărta filmele de protecție și petele de pe lemn. Primele monoeteri dioliii au fost produse pornind de la oxid de etilenă sau oxid de propilenă cu alcool, care au fost apoi esterificat cu acid acetic. Cele trei produse principale sunt EEA ( etilen glicol monoetil eter acetat ), EBA ( etilen glicol monobutil eter acetat ) și PMA ( propilen glicol monometil eter acetat ). Această aplicație ocupă aproximativ 15% până la 20% din producția mondială de acid acetic. Pentru unii dintre acești acetați eterici, de exemplu EEA, s-a dovedit că sunt dăunători reproducerii umane.

Anhidridă acetică

Pictogramă lupă mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Anidride acetica .

Il prodotto della condensazione fra due molecole di acido acetico è l' anidride acetica . La produzione mondiale di anidride acetica è la maggiore applicazione, e occupa approssimativamente dal 25% al 30% della produzione globale di acido acetico. L'anidride acetica può essere prodotta direttamente dalla carbonilazione del metanolo evitando l'acido, e gli impianti predisposti per il processo Cativa possono essere adattati per la produzione di anidride.

Condensazione di acido acetico e anidride acetica

L'anidride acetica è un forte agente acetilante . Come tale, la sua maggiore applicazione è per la produzione di acetato di cellulosa , un tessuto sintetico usato fra l'altro per le pellicole cinematografiche . L'anidride acetica è anche un reagente per la produzione di aspirina , eroina e altri composti.

Aceto

Le soluzioni di acido acetico diluite non possono essere denominate aceto , in quanto questa denominazione è riservata solamente a prodotti ottenuti per doppia fermentazione (alcolica e acetica) da materie prime di origine agricola.

Solamente in alcuni paesi fuori dall' Unione europea la denominazione è ancora in uso anche per soluzioni diluite di acido acetico.

Le soluzioni di acido acetico (tipicamente con concentrazioni di acido acetico tra il 5% e il 18%, percentuali usualmente calcolate in massa) sono utilizzate direttamente come correttore di pH e anche nella conservazione dei vegetali e altri cibi.

Il totale di acido acetico usato come aceto su scala mondiale non è elevato, ma storicamente è l'uso più vecchio e meglio conosciuto di tale sostanza.

Uso come solvente

L'acido acetico glaciale è un eccellente solvente protico polare, come citato più sopra . È frequentemente usato come solvente nella ricristallizzazione per purificare composti organici. L'acido acetico puro allo stato liquido è utilizzato come solvente nella produzione dell'acido tereftalico (TPA), una materia prima per la produzione del polietilentereftalato (PET). Anche se conta fra il 5% e il 10% della produzione mondiale, ci si aspetta che questa specifica applicazione cresca significativamente nel prossimo decennio, di pari passo all'incremento della produzione di PET.

L'acido acetico è spesso usato come solvente nelle reazioni che coinvolgono carbocationi , come l' alchilazione di Friedel-Crafts . Ad esempio, uno degli stadi nella produzione della canfora sintetica coinvolge un riarrangiamento di Wagner-Meerwein da campene ad acetato di isobornile ; qui, l'acido acetico agisce sia come solvente sia come nucleofilo per intrappolare il carbocatione riarrangiato . L'acido acetico è il solvente da scegliere quando si riduce un aril nitro -gruppo ad anilina utilizzando Pd/C ( Palladium on carbon , una forma di palladio usata per la catalisi ).

L'acido acetico glaciale è usato in chimica analitica per la stima di deboli sostanze alcaline come le ammidi organiche; l'acido acetico glaciale è una base molto più debole dell'acqua, cosicché le ammidi si comportano come base forte. Può essere titolato usando una soluzione in acido acetico glaciale di un acido molto forte, come l' acido perclorico .

Altre applicazioni

Soluzioni diluite di acido acetico sono utilizzate anche per la loro bassa acidità . Esempi in ambito domestico includono l'uso nelle vasche di sviluppo dei rullini fotografici, l'uso come agente smacchiante per rimuovere il calcare dai rubinetti e dai bollitori. L'acidità è sfruttata anche per trattare le punture delle meduse rendendo inefficaci le sue cellule irritanti, prevenendo seri infortuni o la morte se applicato immediatamente, e per il trattamento delle infezioni dell'orecchio nelle persone in preparazioni come il Vosol . Inoltre, l'acido acetico è usato in spray per preservare gli stoccamenti di balle di fieno , scoraggiando la crescita di funghi e batteri. L'acido acetico glaciale è usato anche nel processo rimozione delle verruche e in acquariofilia come fonte di carbonio per stimolare lo sviluppo batterico di vasche in maturazione.

Sali organici e inorganici sono prodotti a partire dall'acido acetico, tra cui:

Alcuni acidi acetici sostituiti sono:

L'ammontare di acido acetico usato in queste applicazioni nel loro insieme (a parte il TPA) occupa un altro 5%–10% della produzione mondiale. In ogni caso non ci si aspetta che queste applicazioni crescano tanto quanto la produzione di TPA.

Sicurezza

Simbolo di sicurezza
Lieve ustione chimica (vecchia di 3 giorni) causata da acido acetico glaciale (cute avambraccio)

L'acido acetico concentrato è corrosivo e deve essere maneggiato con opportuna cura, poiché può causare bruciature della pelle, danni permanenti agli occhi e irritazioni delle membrane delle mucose. Queste bruciature o vescichette non compaiono prima di qualche ora dell'esposizione. I guanti in lattice non offrono adeguata protezione; quindi, quando si maneggia il composto, devono essere impiegati speciali guanti resistenti, come quelli fatti in gomma nitrilica . L'acido acetico concentrato si infiamma con difficoltà in laboratorio; l'infiammabilità diventa un rischio se la temperatura dell'ambiente oltrepassa i 39 °C (102 °F), e in presenza di aria può formare miscele esplosive oltre questa temperatura ( limiti di esplosione : 5,4%–16%).

I rischi nell'uso delle soluzioni di acido acetico dipendono dalla concentrazione. La tabella seguente elenca la classificazione EU delle soluzioni di acido acetico:

concentrazione
( percentuale in peso )		 Molarità Classificazione Frasi R
10%–25% 1,67 – 4,16 mol/L Irritante ( Xi ) R36/38
25%–90% 4,16 – 14,99 mol/L Corrosivo ( C ) R34
>90% >14,99 mol/L Corrosivo ( C ) R10, R35

Soluzioni che vanno oltre il 25% in acido acetico devono essere manipolate sotto cappa a causa dei vapori pungenti e corrosivi. L'acido acetico diluito, nella forma di aceto, è innocuo, anche se l'ingestione di grandi quantità di soluzione è pericoloso per la vita umana e animale; può causare gravi danni al sistema digestivo e una modificazione potenzialmente letale dell'acidità del sangue .

A causa della loro incompatibilità (si hanno reazioni di decomposizione violenta), si raccomanda di mantenere l'acido acetico lontano da acido cromico , glicol etilenico , acido nitrico , acido perclorico , permanganati , perossidi ; anche dovendo operare con idrossidi è consigliabile una certa cautela, poiché questi ultimi liberano rapidamente grosse quantità di calore nella neutralizzazione dell'acido.

Note

  1. ^ Scheda dell'acido acetico su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive .
  2. ^ Trivial Names of some acids and their radicals , su acdlabs.com .
  3. ^ Harold Goldwhite. New Haven Sect. Bull. Am. Chem. Soc. settembre 2003 .
  4. ^ Geoffrey Martin. Industrial and Manufacturing Chemistry , Part 1, Organic. London: Crosby Lockwood, 1917, pp. 330–31.
  5. ^ Helmut Schweppe. "Identification of dyes on old textiles" Archiviato il 29 maggio 2009 in Internet Archive .. J. Am. Inst. Conservation 19 (1/3), 14–23. 1979.
  6. ^ RE Jones, DH Templeton. "The crystal structure of acetic acid". Acta Crystallogr. 11 (7), 484–87. 1958.
  7. ^ James M. Briggs, Toan B. Nguyen, William L. Jorgensen. Monte Carlo simulations of liquid acetic acid and methyl acetate with the OPLS potential functions. J. Phys. Chem. 1991 , 95 , 3315–3322.
  8. ^ James B. Togeas. Acetic Acid Vapor: 2. A Statistical Mechanical Critique of Vapor Density Experiments. J. Phys. Chem. A 2005 , 109 , 5438–5444. DOI : 10.1021/jp058004j
  9. ^ Dictionary of Organic Compounds (6th Edn.) , Vol. 1 (1996). London: Chapman & Hall. ISBN 0-412-54090-8
  10. ^ Noriyki Yoneda, Satoru Kusano, Makoto Yasui, Peter Pujado, Steve Wilcher. Appl. Catal. A: Gen. 221 , 253–265. 2001.
  11. ^ The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts , in J. Catal. , vol. 311, 2014.
  12. ^ Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts ( PDF ).
  13. ^ "Production report". Chem. Eng. News (July 11, 2005), 67–76.
  14. ^ Bala Suresh. "Acetic Acid" . CEH Report 602.5000, SRI International. 2003.
  15. ^ Villavecchia , p. 74 .
  16. ^ Frank S. Wagner. "Acetic acid." In: Grayson, Martin (Ed.) Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology , 3rd edition, New York: John Wiley & Sons. 1978.
  17. ^ Mike Lancaster. Green Chemistry, an Introductory Text . Cambridge: Royal Society of Chemistry, pp. 262–266, 2002. ISBN 0-85404-620-8
  18. ^ Villavecchia , p. 73 .
  19. ^ Ken-ichi Sano, Hiroshi Uchida, Syoichirou Wakabayashi. Catalyst Surveys from Japan 3 , 55–60. 1999.
  20. ^ Villavecchia , p. 76 .

Bibliografia

Voci correlate

Composti chimici correlati

Altri progetti

Collegamenti esterni


Controllo di autorità Thesaurus BNCF 22510 · LCCN ( EN ) sh85000460 · GND ( DE ) 4153052-4 · BNF ( FR ) cb121118170 (data) · NDL ( EN , JA ) 01169833
Chimica Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Acido_acetico&oldid=122511735 "