Температура горения уксусной кислоты. Уксусная кислота

Одной из первых кислот, которая стала известна людям еще в древности, стала уксусная кислота. Обнаружено это было случайно – вследствие появления уксуса при скисании вина. В 1700 году Шталь получил концентрированную разновидность химической разновидности жидкости, а в 1814 – Берцелиус установил точный его состав.

Получение уксусной кислоты возможно разными путями, а применяется она достаточно широко во многих направлениях хозяйственной деятельности.

Уксусная кислота является синтетическим продуктом брожения углеводов и спиртов, а также естественного скисания сухих виноградных вин. Принимая участие в процессе обмена веществ в организме человека, данная кислота является пищевой добавкой, используемой для приготовления маринадов и консервации.

Производными кислоты считаются уксус – 3-9%, и уксусная эссенция – 70-80%. Эфиры и соли уксусной кислоты называются ацетатами. В состав обычного уксуса, к которому привыкла каждая хозяйка, входит аскорбиновая, молочная, яблочная, уксусная кислоты. Ежегодно в мире производится почти 5 миллионов тонн уксусной кислоты.

Транспортировка кислоты на разные расстояния осуществляется в железнодорожных или автомобильных цистернах, изготовленных из специализированных марок нержавеющей стали. В складских условиях она хранится в герметичных емкостях, контейнерах, бочках под навесами или в помещениях. Заливать и хранить вещество в полимерной таре можно в течение одного календарного месяца.

Качественные характеристики уксусной кислоты

Бесцветная жидкость с кислым привкусом и резковатым запахом, которой является уксусная кислота, имеет ряд определенных преимуществ. Конкретные свойства делают кислоту незаменимой во многих химических соединениях и продуктах бытового назначения.

Уксусная кислота, как одна из представителей карбоновых, имеет способность к проявлению высокой реакционной способности. Вступая с самыми разными веществами в реакции, кислота становится инициатором соединений с функциональными производными. Благодаря подобным реакциям, становится возможным:

• Образование солей;
• Образование амидов;
• Образование сложных эфиров.

К уксусной кислоте предъявляется ряд определенных технических требований. Жидкость должна растворяться в воде, не иметь механических примесей и иметь установленные пропорции качественных составляющих.

Основные области применения уксусной кислоты Е-260

Разнообразие сфер, в которых применима уксусная кислота, достаточно велико. Данная кислота является непременным компонентом многих лекарственных препаратов – например, фенацетина, аспирина и других разновидностей. Ароматические амины NH2-группы защищаются в процессе нитрования введением ацетильной группы СН3СО – это также одна из наиболее распространенных реакций, в которые вступает уксусная кислота.

Довольно важную роль играет вещество при изготовлении ацетилцеллюлозы, ацетона, различных синтетических красителей. Не обходится без ее участия производство разнообразной парфюмерии и негорючих пленок.

Часто применима уксусная кислота в пищевой промышленности – в качестве пищевой добавки Е-260. Консервирование и бытовая кулинария также являются успешным полем действия и применения качественной натуральной добавки.

При крашении основные типы солей уксусной кислоты играют роли специальных протрав, обеспечивая стабильную связь текстильных волокон с красителем. Эти соли часто применяются в борьбе с самыми стойкими разновидностями растений-вредителей.

Меры предосторожности при работе с уксусной кислотой

Уксусная кислота считается легковоспламеняющейся жидкостью, которой присвоен третий класс опасности – в соответствии с классификацией веществ по степени опасного воздействия на организм. При любых работах с данным видом кислоты специалисты пользуются индивидуальными современными средствами защиты (фильтрующими противогазами).

Даже пищевая добавка Е-260 может оказаться токсичной для человеческого организма, однако зависеть степень воздействия будет от качества разбавления водой концентрированной уксусной кислоты. Растворы, концентрация кислоты в которых превышает уровень в 30%, считаются опасными для жизни. Соприкасаясь с кожей и слизистыми оболочками, уксусная кислота высокой концентрации вызовет сильнейшие химические ожоги.

При этом способ получения кислоты не играет особой роли в ее токсикологической направленности, а смертельной может быть доза от 20 мл. Различные последствия могут стать губительными для многих человеческих органов – начиная от ротовых слизистых и дыхательных путей и заканчивая желудком и пищеводом.

При неосторожном попадании кислоты внутрь важно пить как можно больше жидкости до приезда медиков, но ни в коем случае не вызывать рвоту. Повторное прохождение веществ по организму может повторно обжечь органы. В дальнейшем необходимым будет промывание желудка при помощи зонда и госпитализация.

Уксусная кислота, формула которой СН3СООН - то вещество, которое принадлежит к гомологическому ряду алифатических (жирных) кислот. Это один из самых простых и важных членов этого ряда. Уксусная кислота обладает огромным техническим значением, поскольку она широко применяется в промышленности. В данной статье мы рассмотрим основные свойства уксусной кислоты - физические и химические.

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.

Если нагреть уксусную кислоту до 40°С - она моментально воспламениться. Чистая уксусная кислота обладает очень резким запахом, приятна на вкус, однако вызывает ожоги на коже. Отлично смешивается с большинство растворителей и сама считается отличным растворителем для многих органических соединений.

Важные физические константы:

• Удельная теплота плавления - 95,7 кДж/кг
• Удельная теплоемкость паров при постоянном давлении - 6,45 кДж/кг*град
• Температура кипения при давлении - 0,1013 Мпа
• Коэффициент объемного расширения жидкости - 0,001205град-1
• Относительная масса паров при 18° и давлении 0,1013 Мпа (воздух 1,0)
• Температура самовоспламенения паров в смеси с воздухом - 566°С
• Температура вспышки - 41,7°С
• Теплота сгорания жидкости (для 18°С и атмосферного давления) - 14540 кДж/кг
• Критическая температура - 321,6°С
• Критическое давление 5,794 Мпа
• Критическая плотность 0,3506 г/см3

Химические свойства уксусной кислоты.

Уксусная кислота - это одноосновная кислота, химический характер которой определяется наличием карбоксила СООН.

Химические свойства уксусной кислоты свидетельствуют о ее слабости, ее константа электролитической диссоциации равняется значению 1,82*10-5 моль/литр при температуре 18°С. Как и в случае с минеральными кислотами, уксусная способна нейтрализовать основные гидраты и окислы, также вытеснить из углекислых солей углекислоту.

Уксусная кислота (метанкарбоновая, этановая кислота) CH 3 COOH - бесцветная жидкость с резким запахом и кислым вкусом. Безводную уксусную кислоту называют « ледяной ». Температура плавления составляет 16, 75 ° С, температура кипения 118, 1 ° ; 17, 1 ° при давлении 10 мм. рт. столба, 42, 4 ° при 40 мм., 62, 2 ° при 100 мм., 98, 1 ° при 400 мм. и 109 ° при 560 мм. ртутного столба.

Удельная теплоёмкость уксусной кислоты равна 0, 480 кал/г . град., Q сгорания 209, 4 ккал/моль.

Уксусная кислота принадлежит к слабым кислотам, константа диссоциации К = 1, 75 . 10 -5 . Она во всех отношениях смешивается с водой, спиртом, эфиром, бензолом и нерастворима в сероуглероде. При разбавлении уксусной кислоты водой происходит сокращение объёма раствора. Максимальная плотность 1, 0748 г/см 3 отвечает моногидрату.

Уксусная кислота - первая из кислот, которая стала известна человечеству (в виде уксуса, образующегося при скисании вина). В концентрированном виде она получена Шталем в 1700 году, а состав установлен Берцелиусом в 1814 году. Уксусная кислота распространена в растениях как в свободном виде, так и в виде солей и сложных эфиров; она образуется при гниении и брожении молочных продуктов. Превращение спиртовых жидкостей в уксус (3-15% уксусная кислота) происходит под действием бактерий « уксусного грибка » Micoderma aceti . Из перебродившей жидкости перегонкой получают 80% уксусную кислоту - уксусную эссенцию. Уксусную кислоту в ограниченном масштабе получают из « древесного уксуса » - одного из продуктов сухой перегонки древесины.

Основной промышленный метод получения уксусной кислоты состоит в окислении ацетальдегида, синтезируемого из ацетилена по Кучерова реакции . Окисление производят воздухом или кислородом при 60° и катализе (СН 3 СОС) 2 М n. Таким способом получают 95-97% уксусную кислоту. В присутствии ацетатов кобальта и меди при 40° получают смесь уксусной кислоты (50-55%), уксусного ангидрида (30-35%) и воды (~ 10%). Смесь разделяют перегонкой. Техническое значение для получения уксусной кислоты имеет также окисление этилена, этилового спирта и других, а также действие серной кислоты на нитроэтан.

Чистую уксусную кислоту получают из технических продуктов ректификацией.

Гидроксильная группа уксусной кислоты очень реакционноспособна и может обмениваться на галогены, SH , OC 2 H 5 , NH 2 , NHNH 2 , N 3 , NHOH и другие с образованием разных её производных, например, ацетила хлористого СН 3 СОС l , уксусного ангидрида (CH 3 CO) 2 O, ацетамида СН 3 СО N Н 2 , азида СН 3 СО N 3 ; спиртами уксусная кислота этерифицируется, образуя сложные эфиры (ацетаты) СН 3 СОО R , простейшие из которых - легколетучие жидкости с фруктовым запахом (например, амилацетат и изоамилацетат « грушевая эссенция »), реже с цветочным запахом (трет-Бутилциклогексилацетат) .

Физические свойства некоторых эфиров уксусной кислоты приведены в таблице ; их широко применяют как растворители (особенно этилацетат) для нитроцеллюлозных лаков, глифталевых и полиэфирных смол, в производстве киноплёнки и целлулоида , а также в пищевой промышленности и парфюмерии. В производстве полимеров значительную роль играют искусственные волокна, лаки и клеи на основе винилацетата.

Уксусная кислота находит обширное и разнообразное применение. В технике к числу её наиболее распространённых реакций относится введение ацетильной группы СН 3 СО, с помощью которой защищают, например, в ароматических аминах NH 2 - группу от окисления при нитровании; получают ряд лекарственных веществ (аспирин , фенацетин и другие).

Значительные количества уксусной кислоты идут на производство ацетона, ацетилцеллюлозы, синтетических красителей, используются при крашении и печатании тканей и в пищевой промышленности. Основные соли уксусной кислоты Al , Fe , Cr и другие служат протравами при крашении; они обеспечивают прочную связь красителя с текстильным волокном.

Пары уксусной кислоты раздражают слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Хроническое действие паров ведёт к заболеваниям носоглотки и к конъюнктивитам. Предельно допустимая концентрация её паров в воздухе 0,005 мг/л. Растворы с концентрацией выше 30% вызывают ожоги.

Обычная бутылка пищевого уксуса, которую можно найти на кухне у любой домохозяйки, имеет в составе множество других кислот и витаминов. Добавление пары капель продукта в приготовленную пищу, салаты вызывает естественное усиление вкуса. Но мало кто из нас всерьез задумывался о свойствах и реальных масштабах применения основного компонента - уксусной кислоты.

Что это за вещество?

Формула уксусной кислоты СН 3 СООН, что относит ее к ряду жирных карбоновых кислот. Присутствие одной карбоксильной группы (СООН) относит ее к одноосновным кислотам. Вещество встречается на земном шаре в органическом виде и получается синтетическим путем в лабораториях. Кислота является самым простым, но не менее важным представителем своего ряда. Легко растворяется в воде, гигроскопична.

Физические свойства уксусной кислоты и плотность меняются в зависимости от температурного режима. При комнатной температуре в 20 о С кислота находится в жидком состоянии, обладает плотностью 1,05 г/см 3 . Имеет специфический запах и кисловата на вкус. Раствор вещества без примесей твердеет и переходит в кристаллы на температуре ниже 17 о С. Процесс кипения уксусной кислоты начинается при температуре свыше 117 о С. Метиловая группа (СН 3) формулы уксусной кислоты получается при взаимодействии спиртов с кислородом: брожение спиртовых веществ и углеводов, скисание вин.

Немного истории

Открытие уксуса было одним из первых в ряду кислот и совершалось поэтапно. Вначале уксусную кислоту стали добывать путем перегонки арабские ученые 8-го века. Однако еще в древнем Риме это вещество, полученное из скисшего вина, использовалось в качестве универсального соуса. Само название с древнегреческого переводится как "кислый". В 17 веке ученым Европы удалось добыть чистую субстанцию вещества. На тот момент они вывели формулу и обнаружили необычную способность - уксусная кислота в парообразном состоянии воспламенялась голубым огнем.

Вплоть до 19-го века ученые находили присутствие уксусной кислоты только в органическом виде - как часть соединений солей и эфиров. В составе растений и их плодов: яблок, винограда. В организме людей и животных: потовые выделения, желчь. В начале 20-го века русские ученые случайным образом добыли уксусный альдегид из реакции ацетилена с окисью ртути. На сегодня потребление уксусной кислоты на столько велико, что ее основная добыча происходит только синтетическим способом в огромных масштабах.

Способы добычи

Будет ли уксусная кислота чистого вида или с наличием примесей в растворе зависит от метода добычи. Пищевая уксусная кислота получается биохимическим методом в процессе брожения этанола. В промышленности выделяют несколько способов добычи кислоты. Как правило, реакции сопровождаются высокой температурой и наличием катализаторов:

• Метанол в реакции с углеродом (карбонилирование).
• Окислением фракции нефти кислородом.
• Пиролизом древесины.
• кислородом.

Промышленный способ эффективнее и экономичнее биохимического. Благодаря промышленному способу, объем производства уксусной кислоты в 20-м и 21-м столетии вырос в сотни раз, по сравнению с 19-м веком. На сегодня синтез уксусной кислоты карбонилированием метанола дает боле 50% от всего производимого объема.

Физические свойства уксусной кислоты и влияние ее на индикатор

В жидком состоянии уксусная кислота бесцветна. Уровень кислотности pH 2,4 легко проверяется лакмусовой бумажкой. Уксусная кислота при попадании на индикатор окрашивает его в красный цвет. Физические свойства уксусной кислоты меняются визуально. Когда температура опускается ниже 16 о С, вещество принимает твердую форму и напоминает мелкие кристаллы льда. Она легко растворяется в воде и взаимодействует с широким спектром растворителей, кроме сероводорода. Уксусная кислота снижает общий объем жидкости при разбавлении ее водой. Самостоятельно опишите физические свойства уксусной кислоты, ее цвет и консистенцию, которые вы наблюдаете на следующем изображении.

Вещество воспламеняется при температуре от 455 о С с выделением теплоты в 876 кДж/моль. Молярная масса составляет 60,05 г/моль. Физические свойства уксусной кислоты как электролита в реакциях проявляются слабо. Диэлектрическая проницаемость равна 6,15 при комнатной температуре. Давление, как и плотность, - переменная величина физического свойства уксусной кислоты. При давлении 40 мм. рт. ст. и температуре 42 о С начнется процесс кипения. Но уже при давлении в 100 мм. рт. ст. кипение произойдет только при 62 о С.

Химические свойства

Вступая в реакцию с металлами и оксидами, вещество проявляет свои кислотные свойства. Прекрасно растворяя в себе более сложные соединения, кислота образует соли, которые называются ацетаты: магния, свинца, калия и др. Значение pK кислоты составляет 4,75.

При взаимодействии с газами уксус вступает в с последующим вытеснением и образованием более сложных кислот: хлоруксусной, йодоуксусной. Растворяясь в воде, кислота диссоциирует с выделением ацетат-ионов и протонов водорода. Степень диссоциации равна 0,4 процента.

Физические и химические свойства молекул уксусной кислоты в кристаллическом виде создают диамеры на водородных связях. Также ее свойства необходимы при создании более сложных жирных кислот, стероидов и биосинтезе стеринов.

Лабораторные испытания

Обнаружить уксусную кислоту в растворе можно за счет выявления ее физических свойств, например запаха. Достаточно добавить в раствор более сильную кислоту, которая начнет вытеснять соли уксуса с выделением ее паров. Путем лабораторной перегонки CH 3 COONa и H 2 SO 4 возможно получить уксусную кислоту в сухом виде.

Проведем опыт из школьной программы по химии 8 класса. Физические свойства уксусной кислоты ярко демонстрирует химическая реакция расстворения. Достаточно добавить в раствор к веществу оксид меди и слегка нагреть его. Оксид полностью растворяется, делая раствор голубоватого цвета.

Производные вещества

Качественные реакции вещества со многими растворами образуют: эфиры, амиды и соли. Однако во время производства других веществ, требования к физическим свойствам уксусной кислоты остаются высокими. Она всегда должна иметь высокую степень растворения, а значит, не иметь сторонних примесей.

В зависимости от концентрации уксусной кислоты водного раствора выделяют ряд ее производных. Концентрация вещества более 96% имеет название - ледяная уксусная кислота. Уксусную кислоту в 70-80% можно приобрести в продуктовых магазинах, там она будет называться - уксусная эссенция. Столовый уксус имеет концентрацию 3-9 %.

Уксусная кислота и повседневная жизнь

Помимо пищевых особенностей, уксусная кислота обладает рядом физических свойств, которым человечество нашло свое применение в быту. Раствор вещества невысокой концентрации легко удаляет налет с металлических изделий, поверхности зеркал и окон. Способность впитывать влагу также играет на пользу. Уксус хорошо устраняет запахи в затхлых помещениях, удаляет пятна от овощей и фруктов на одежде.

Как выяснилось, физическое свойство уксусной кислоты - устранять жир с поверхности - может найти применение в народной медицине и косметологии. Слабым раствором пищевого уксуса обрабатывают волосы для придания им блеска. Вещество широко применяется для лечения простудных заболеваний, удаления бородавок и кожных грибков. Набирает темп использование уксуса в составе косметических обертываний для борьбы с целлюлитом.

Использование в производстве

В соединениях солей и других сложных веществ уксусная кислота выступает незаменимым элементом:

• Фармацевтическая отрасль. Для создания: аспирина, антисептических и антибактериальных мазей, фенацетина.
• Производство синтетических волокон. Негорючие пленки, ацетилцеллюлоза.
• Пищевая отрасль. Для успешной консервации, приготовления маринадов и соусов, в качестве пищевой добавки E260.
• Текстильная отрасль. Входит в состав красителей.
• Производство косметики и средств гигиены. Ароматические масла, крема для улучшения тонуса кожи.
• Изготовление протрав. Используется как инсектицид и протрава от сорняков.
• Производство лаков. Технические растворители, производство ацетона.

Ежегодно производство уксусной кислоты увеличивается. На сегодня его объем в мире составляет более 400 тысяч тонн в месяц. Транспортировка кислоты осуществляется в прочных цистернах из стали. Хранение в пластиковой таре на многих производствах в связи с высокой физической и химической активностью уксусной кислоты запрещено либо ограничено сроком до нескольких месяцев.

Безопасность

Уксусная кислота высокой концентрации имеет третью степень воспламенения и выделяет токсичные пары. Рекомендуется надевать специальные противогазы и другие средства индивидуальной защиты в процессе работы с кислотой. Смертельная доза для человеческого организма от 20 мл. В момент попадания вещества внутрь кислота в первую очередь обжигает слизистую оболочку, а затем поражает остальные органы. В таких случаях нужна немедленная госпитализация.

После попадания кислоты на открытые участки кожи рекомендуется сразу промыть их проточной водой. Поверхностный ожог кислотой может вызвать некроз тканей, что также требует госпитализации.

Ученые физиологии выяснили, что человеку вовсе не обязателен прием уксусной кислоты - без пищевых добавок можно обойтись. Зато людям с непереносимостью кислоты, а также с проблемами желудка, вещество противопоказано.

Уксусная кислота используется в книгопечатании.

Вещество в небольшом количестве было найдено в меде, бананах и пшенице.

Охладив уксусную кислоту и резко взболтав с ней емкость, можно наблюдать ее резкое застывание.

Небольшая концентрация уксусной кислоты может снизить болевой симптом от укуса насекомых, а также мелких ожогов.

Прием в пищу продуктов с малым содержанием уксусной кислоты снижает уровень холестерина в организме. Вещество хорошо стабилизирует уровень сахара у диабетиков.

Употребление белковой и углеводной пищи вместе с небольшим количеством уксусной кислоты повышает их усвояемость организмом.

Если еда пересолена, достаточно добавить пару капель уксуса, чтобы сгладить солоноватость.

Напоследок

Тысячелетия использования уксусной кислоты привели к тому, что ее физические и химические свойства находят свое применение на каждом шагу. Сотни возможных реакций, тысячи полезных веществ, благодаря которым человечество идет дальше. Главное знать все особенности уксусной кислоты, ее положительные и отрицательные качества.

Не стоит забывать о пользе, но всегда надо помнить какой вред может причинить неосторожное обращение с уксусной кислотой высокой концентрации. По своей опасности она стоит рядом с соляной и Всегда помните о технике безопасности при использовании кислоты. Правильно и осторожно разбавляйте эссенцию водой.

Летучими кислотами вина называют входящие в его состав одноосновные кислоты жирного ряда с общей формулой.

Это муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, валериановая, каприловая и другие высшие жирные кислоты. Главной среди летучих кислот по своему количеству и значению является уксусная кислота . Все аналитические определения летучей кислотности вин производят в пересчете на уксусную кислоту.

Летучие кислоты вина – побочные продукты спиртового брожения. При брожении наименьшее количество летучих кислот образуется в интервале температур от 15 ºС до 25 ºС. Более высокие и более низкие температуры брожения способствуют образованию большей массы летучих кислот. При аэробных условиях брожения летучих условий образуется меньше.

Летучие кислоты перегоняются с водяным паром. Это свойство лежит в основе всех методов их количественного определения.

Соли летучих кислот легко растворимы в воде и спирте. Эфиры летучих кислот в небольших количествах являются желательной составной частью букетистых веществ вин и коньяков.

Уксусная кислота (CH3COOH) известна с давних времен. Её кислотный радикал носит название «Ацетил » от латинского обозначения кислоты – « Acidum Aceticum » . В чистом виде безводная уксусная кислота представляет собой бесцветную жидкость с острым запахом, которая затвердевает в кристаллическую массу при температуре ниже 16 ºС. Температура кипения уксусной кислоты + 118,5 ºС.

Как сама уксусная кислота, так и её соли находят применение в технике. Соли используются в текстильной, химической промышленности, в кожевенном и резиновом производстве. Сама уксусная кислота идет для приготовления ацетона, ацетатов целлюлозы, душистых веществ, применяется в медицине, пищевой промышленности, служит для приготовления маринадов.

Свинцовый уксус (CH 3 COOH )2· Pb · Pb (OH )2 Используется в производстве белил и в химическом анализе для осаждения фенольных веществ.

На основе уксусной кислоты готовят так называемый столовый уксус, который широко используется в небольших количествах для сдабривания различных блюд. Большим спросом в кулинарии пользуется натуральный винный уксус, получаемый из вина.

Для приготовления винного столового уксуса разбавленное водой вино слегка подкисляют уксусом и помещают в плоские чаны или открытые бочки. На поверхность жидкости наносят пленку уксусных бактерий. Широкий доступ воздуха (аэрация), повышенная температура и полное отсутствие сульфитации способствуют быстрому развитию уксуснокислых бактерий и быстрому превращению этилового спирта в уксусную кислоту.

Уксусная кислота – обязательный побочный продукт спиртового брожения и составляет основную долю летучих кислот.

Повышение содержания летучих кислот в винах объясняются возникновением их при многих болезнях вин и в результате деятельности различных болезнетворных бактерий. Самой опасный и в то же время наиболее часто встречающейся болезнью вин является Уксусное скисание. При этой болезни этиловый спирт род действием уксусных бактерий (Bact. aceti и др.) окисляется в уксусную кислоту:

Предупреждает возникновение в вине уксусного скисания своевременная доливка, хранение виноматериалов при температурах 10-12 ºС, умеренная сульфитация. Уксусные бактерии являются аэробами и весьма чувствительны к сернистой кислоте, ограничивающей доступ к вину кислорода.

Для исправления вин, больных уксусным скисанием, можно культивировать на поверхности вина хересной пленки. Развиваясь на вине, хересные дрожжи значительно уменьшают содержание летучих кислот. Столовые вина с повышенным (более 4 г/дм3) содержанием летучих кислот после удаления уксусной плёнки пастеризуют для умерщвления уксусных бактерий, спиртуют и употребляют в купажи ординарных крепких вин. Уничтожить уксусные бактерии можно так же сульфитацией в дозе не менее 100 мг/дм3 с немедленной обработкой бентонитом и фильтрацией вина.