Взаимодействие уксуса с металлом

Обновлено: 14.05.2024

Уксусная кислота (или этановая) – органическое химическое соединение, относящееся к карбоновым кислотам (в состав их формулы входит карбоксильная группа – COOH). Это вещество известно человечеству с древних времен. Без нее невозможно производство многих пищевых продуктов и получение органических веществ.

Общая характеристика, формула

Химическая формула вещества СН3СООН. При нормальных условиях это бесцветная жидкость, обладающая резким характерным запахом и кислым вкусом. Попадание концентрированного вещества на слизистые оболочки вызывает химический ожог. «Ледяная» уксусная кислота 99 процентов обладает высокой гигроскопичностью, т.е. она способна поглощать водяной пар из атмосферного воздуха.

В уксусе могут растворяться не только жидкости, но и газы. Например, в нем растворяются фтороводород HF, хлористый водород HCl и бромистый водород HBr.

Соли рассматриваемого химического вещества называются ацетатами. Такое же наименование имеют и сложные эфиры. В качестве пищевой добавки применяется раствор уксусной кислоты с концентрацией 3 – 9%. В составе уксусной кислоты не может быть никаких примесей.

История открытия уксусной кислоты

Рассматриваемое вещество известно человеку с первобытных времен. СН3СООН образуется при скисании вина (отсюда и другое название – винный уксус). Впервые химические свойства уксуса описано в Древней Греции в 3 веке до н.э. В то время это вещество применялось для получения красителей. В Древнем Риме большой популярностью пользовался так называемый свинцовый сахар – ацетат свинца. Эта соль была причиной хронических отравлений и болезней римской аристократии.

Химическое строение уксуса впервые начал исследовать французский химик Дюма: он опубликовал труд о замещении атома водорода в органических соединениях атомом хлора. Так он получил хлоруксусную кислоту.

В середине 19 века немецкий химик А. Кольбе синтезировал уксус путем хлорирования сероуглерода CS2 до тетрахлометана CCl4, который путем пиролиза превращался в тетрахлорэтилен C2Cl4. Дальнейшее воздействие хлором водного раствора тетрахлорэтилена дало возможность получить трихлоруксусную кислоту. После электролитического восстановления ученый получил СН3СООН.

Еще в начале ХХ века значительное количество уксуса проводилось путем перегонки древесины.

Получение и производство

На ранних этапах развития индустрии вещество уксусная кислота получали путем окисления бутана и ацетатальдегида. Этот альдегид окислялся в присутствии катализатора ацетата марганца при высоком давлении и температуре. Реакция имела такой вид: 2СН3СНО + О2→2СН3СООН.

Окисление же бутана проходило при высоком давлении и в присутствии катализатора ацетата кобальта. Реакция имела такой вид: 2С4Н10 + 5О2→ 2СН3СООН.

В результате подорожания нефти (а рассмотренные способы базировались на окислении продуктов ее крекинга) сделали такие химические реакции экономически невыгодными. Более совершенный способ получения уксусной кислоты – это каталитическое карбонилирование метанола (древесного спирта) путем воздействия на него окисью углерода. Реакция имеет такой вид: СН3СОН + СО → СН3СООН. Катализатором служит йодистая соль кобальта.

С 1970 г. компания Монсанто предложила использовать в качестве катализатора родиевые соли. В результате производство уксусной кислоты заметно возросло.

В процессе биохимического производства применяется окисление этилового спирта микроорганизмами. Реакция проходит при участии фермента алькогольдегидрогеназы.

Также пищевую добавку уксусную кислоту можно получить путем окисления этилового спирта: С2Н5ОН + О2→ СН3СООН + Н2О.

Химические и физические свойства

Физические свойства уксусной кислоты следующие:

в стандартном состоянии это жидкость, не имеющая цвета, с резким запахом;
замерзает при температуре около 17 градусов, при этом образуются бесцветные кристаллы;
смешивается с водой в любых соотношениях;
гигроскопична;
температура кипения – 118 градусов;
температура вспышки – 39 градусов, самовоспламенения – 463.

В следующих примерах показаны кислотные свойства уксусной кислоты.

Взаимодействие с металлами: Mg + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2; 6СН3СООН + 2Fe → 2Fe(CH3CОО)3+3Н2.
Реакция с оксидами металлов: CaO + 2CH3COOH → (CH3COO)2Ca + H2O.
Взаимодействие с щелочами: CH3COOH + КOH → CH3COOК + H2O.
Взаимодействие с солями: 2CH3COOH + Na2CO3→ 2CH3COONa + CO2 + H2O.
Реакция замещения с галогенами: CH3COOH + Cl2→CH2ClCOOH + HCl; CH3COOH + F2 → CH2FCOOH + HF.
Окисление кислородом: CH3COOH + 2O2→ 2CO2 + 2H2O.
Взаимодействие с аммиаком: СН3СООН + NH3→CH3COONH4.
Реакция со спиртами: СН3СООН + С2Н5ОН → СН3СООС2Н5 + 2Н2О. Эта реакция протекает в присутствии катализатора –серной кислоты.

Качественной реакцией на наличие ацетатов является их взаимодействие с сильными кислотами. Уксус вытесняется из водных растворов солей. При этом появляется характерный запах.

Хранение и транспортировка

Промышленная уксусная кислота наливается в транспортную тару (оцинкованные металлические бочки или канистры из полимерных материалов). В магазины раствор поступает в стеклянных или пластиковых бутылках с навинчивающимися крышками или пробками.

Хранить это вещество нужно в плотно закрытой таре в помещениях, которые специально приспособленные для хранения воспламеняющихся веществ. Места хранения уксусной кислоты должны быть защищенными от попадания прямых солнечных лучей и осадков.

Класс опасности уксусной кислоты – 8: едкие и коррозийные вещества.

Перевозку нужно осуществлять в цистернах из нержавеющей стали. Они не должны иметь нижнего слива. Наливные отверстия, люки оборудуются герметичными резиновыми, полиэтиленовыми прокладками, которые предотвращают расплескивание жидкости в процессе перевозки.

Применение уксусной кислоты

Уксусная кислота, которую также называют этановой – это синтетическое вещество, имеющее химическую формулу C2H4O2. Образуется при брожении этанола и углеводов. Естественным путем ее получают при скисании винных сортов.

Области применения уксусной кислоты ограничиваются не только промышленностью, химическое соединение имеет свойства, позволяющие использовать продукт даже в косметологии.

Области применения уксусной кислоты

Фармакология и медицина

Яркий пример использования уксусной кислоты как лекарственного средства – изготовление аспирина, где эта кислота является одним из компонентов. Ацетилсалициловое соединение получается при смешении с уксусным ангидридом.

Вещество применяется при изготовлении противовоспалительных, болеутоляющих, жаропонижающих средств. Из этановой кислоты получают производные вещества – уксуснокислые соли свинца и алюминия. Они входят в состав препаратов для ослабления болевого синдрома, при невралгии и даже при атеросклерозе.

При высокой температуре больному человеку назначают обтирание уксусом. Столовую ложку 6%-ного раствора смешивают с половиной литра теплой воды и делают компресс.

Применение в быту

Применение уксусной кислоты разнообразно: она удаляет пятна разных типов с посуды, одежды, бытовых приборов. Также она подходит для очистки воздуха от затхлого запаха. При помощи нее можно вывести ржавчину, накипь в стиральной машине. Для этого следует:

Залить 2 стакана 9%-ного раствора в бачок.
Выбрать режим стирки при температуре 90 градусов.
Включить опцию дополнительного ополаскивания.

Уксусная кислота в быту – незаменимая вещь. Очистка накипи уксусом поведет за собой также отсутствие неприятного затхлого запаха. Таким же образом проводится профилактика от солевых отложений в стиральной машине, только к раствору добавляется вода и сода.

Если на кузове автомобиля есть ненужная наклейка, то поможет ткань, смоченная в растворе. Кусочком тряпки следует протирать стикер до тех пор, пока он полностью не отпадет.

Химическая промышленность

Уксусная кислота используется в производстве мыла, клея, красок, ацентатов, синтетических тканей. Некоторые соли соединения наносят на металлические покрытия, чтобы гальванизировать их. Поверхность становится защищенной от воздействия внешней среды, коррозии.

Уксусная кислота применяется для производства пластмасс, ацетата целлюлозы, красителей, пестицидов. При окрашивании промышленных изделий некоторые соли связывают текстильные волокна и краситель.

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности соединение используется как консервант с названием Е260. Данная пищевая добавка предназначена для натурального консервирования, сохранения пригодности продуктов при менее щадящих условиях. Применение уксусной кислоты уместно в кулинарии. Она становится ингредиентом для производства заправок для закусок, различных салатов, а также соусов и солений.

Косметология

Соединений проявляет себя и в косметологии благодаря бактерицидным свойствам. Продукт при курсовом применении позволяет избавиться от высыпаний акне. Уксус способен сжигать ороговевшие участки кожи по всему телу, эффект напоминает пемзу. Поэтому данное соединение – неплохой вариант против целлюлита, мозолей и постакне.

Для этого нужно свернуть в несколько слоев марлевую повязку и окунуть ее в уксус и поместить компресс на пораженный участок кожи на 10 минут.

Ни в коем случае нельзя допускать контакт кислоты со слизистыми оболочками – это опасно!

Посттравматические рубцы разглаживаются и меняют цвет на более привычный, потому что верхний слой кожи обновляется.

Польза и вред

Вред уксусной кислоты на организм так же силен, как от серной, азотистой и соляной кислот. При оральном применении концентрированного вещества дыхательные пути обжигаются химическими парами. Доза смертельного воздействия уксусной кислоты на организм – 12 мл. Также концентрированные соединения вызывают:

некроз тканей;
язвы, ожоги органов ЖКТ;
нефроз;
отмирание клеток почек.

При попадании на кожу может случиться химический ожог. Слизистые оболочки, глаза также подвержены этому.

Помощь при ожоге уксусной кислотой оказывают только врачи. Ни в коем случае нельзя употреблять вещество внутрь и применять его наружно, если оно не разбавлено значительным количеством воды. Действие уксусной кислоты на организм человека будет положительным, если применять ее аккуратно.

Характеристика и свойства уксусной кислоты

Химические свойства уксусной кислоты

Этановая или уксусная кислота – это слабая карбоновая кислота, которая широко применяется в промышленности. Химические свойства уксусной кислоты определяет карбоксильная группа COOH.

Физические свойства

Уксусная кислота (CH₃COOH) – это концентрированный уксус, знакомый человечеству с давних времён. Его изготовляли путём брожения вина, т.е. углеводов и спиртов.

По физическим свойствам уксусная кислота – бесцветная жидкость с кислым вкусом и резким запахом. Попадание жидкости на слизистые оболочки вызывает химический ожог. Уксусная кислота обладает гигроскопичностью, т.е. способна поглощать водяные пары. Хорошо растворима в воде.

Основные физические свойства уксуса:

температура плавления – 16,75°C;
плотность – 1,0492 г/см 3 ;
температура кипения – 118,1°C;
молярная масса – 60,05 г/моль;
теплота сгорания – 876,1 кДж/моль.

В уксусе растворяются неорганические вещества и газы, например, бескислородные кислоты – HF, HCl, HBr.

Получение

Способы получения уксусной кислоты:

из ацетальдегида путём окисления атмосферным кислородом в присутствии катализатора Mn(CH₃COO)₂ и высокой температуре (50-60°С) – 2CH₃CHO + O₂ → 2CH₃COOH;
из метанола и угарного газа в присутствии катализаторов (Rh или Ir) – CH₃OH + CO → CH₃COOH;
из н-бутана путём окисления в присутствии катализатора при давлении 50 атм и температуре 200°C – 2CH₃CH₂CH₂CH₃ + 5O₂ → 4CH₃COOH + 2H₂O.

Уравнение брожения выглядит следующим образом – СН₃СН₂ОН + О₂ → СН₃СООН + Н₂О. В качестве сырья используется сок или вино, кислород и ферменты бактерий или дрожжей.

Химические свойства

Уксусная кислота проявляет слабые кислотные свойства. Основные реакции уксусной кислоты с различными веществами описаны в таблице.

Взаимодействие

Что образуется

Пример

Соль, углекислый газ, вода

С неметаллами (реакция замещения)

Органическая и неорганическая кислоты

– CH₃COOH + Cl₂ → CH₂ClCOOH (хлоруксусная кислота) + HCl;

– CH₃COOH + F₂ → CH₂FCOOH (фторуксусная кислота) + HF;

– CH₃COOH + I₂ → CH₂ICOOH (иодуксусная кислота) + HI

С кислородом (реакция окисления)

Углекислый газ и вода

Эфиры и соли, которые образует уксусная кислота, называются ацетатами.

Применение

Уксусная кислота широко применяется в различных отраслях:

в фармацевтике – входит в состав лекарственных препаратов;
в химической промышленности – используется для производства ацетона, красителей, ацетилцеллюлозы;
в пищевой промышленности – применяется для консервации и вкуса;
в лёгкой промышленности – используется для закрепления краски на ткани.

Уксусная кислота является пищевой добавкой под маркировкой Е260.

Что мы узнали?

CH₃COOH – уксусная кислота, получаемая из ацетальдегида, метанола, н-бутана. Это бесцветная жидкость с кислым вкусом и резким запахом. Из разбавленной уксусной кислоты производят уксус. Кислота обладает слабыми кислотными свойствами и реагирует с металлами, неметаллами, оксидами, основаниями, солями, кислородом. Уксусная кислота широко применяется в фармацевтике, пищевой, химической и лёгкой промышленности.

Читайте также: