كيفية حساب pKa لحمض الخليك

آخر مرة استمتعت فيها بقليل من صلصة التورتة على سلطة ، أو ربما مجرد رشة من الخل البلسمي ، ربما كنت مشغولًا جدًا في الاستمتاع بتجربة الذوق اللطيفة لتقدير الأساس كيمياء.

مجموعة رائعة من النكهات وأنواع الخل والفلفل في السوق ، وبحلول نهاية عام 2010 ، حتى كان "شرب الخل" قد شق طريقه إلى أرفف الأطعمة الصحية ومحلات البقالة في جميع أنحاء الولايات المتحدة تنص على. لكن كل هذه الأشياء تشترك في شيء واحد على الأقل: المكون الذي يعطي هذه الصلصات والصلصات "زينغ" المميز هو جزيء يسمى حمض الأسيتيك.

لا تقتصر استخدامات حمض الخليك على عالم البهارات ، على الرغم من أن هذا هو بالتأكيد الممر الأول في السوبر ماركت الذي تبحث فيه عما إذا كنت تمول نفسك فجأة في حاجة إلى هذا المركب. من حيث الكيمياء الحمضية القاعدية ، فهو ليس حمضًا قويًا بشكل خاص ، لذا فإن مخاطر حمض الأسيتيك أكثر دنيوية من مخاطر الأحماض الأكثر تآكلًا مثل حامض الكبريتيك.

ولكن قبل الغوص في حمض الأسيتيك على وجه التحديد (ببدلة الغوص!) ، يجب أن تكون على دراية بالكيمياء الحمضية القاعدية في عام وكيف يمكن استخدام الأحماض والقواعد للتلاعب ببعضها البعض ، والماء ودرجة الحموضة (الحموضة أو القاعدية) حلول. بعد ذلك ، ستحصل على أمثلة حول كيفية استخدام حمض الأسيتيك وتحضيره وأين يظهر في العالم. عندما تنتهي ، فإن آخر شيء يجب أن تشعر به هو الطعم المر في فمك!

تم اقتراح تعريفات مختلفة للأحماض والقواعد عبر القرون ، وهي في الغالب مكملة من خلال البناء على المعرفة السابقة بدلاً من استبدالها.

تم تحديد هذه المركبات على أنها تتمتع بخصائص فريدة منذ عدة قرون (بعض الأحماض لديها القدرة على تآكل المعدن بشكل ملحوظ) ، ولكن ليس حتى أواخر القرن التاسع عشر كان تعريفًا رسميًا مقترحًا. في ذلك الوقت ، سفانتي ارهينيوس يعرف الحمض بأنه مادة تزيد من تركيز أيون الهيدروجين في الماء.

عندما يضاف حمض إلى الماء ، فإنه يتفكك إلى بروتون وكل ما تبقى (المزيد عن ذلك في لحظة). لأن الماء لا يوجد فقط كبحر من H سليما₂O ، ولكن بالأحرى كمزيج من H₂O وبعض عدد من H "الحرة"⁺ و OH^– الأيونات.

هذا يعني أنه في الواقع يمكن أن يكون بمثابة حمض وقاعدة. ح₂يمكن أن يعمل O كقاعدة بقبول بروتون ليصبح ما يسمى أيون الهيدرونيوم (H₃ا⁺). يمكنك أن ترى أن إضافة أيون الهيدرونيوم إلى أيون الهيدروكسيد ينتج المادة الخام المناسبة لجزيئين من H₂يا لتشكيل.

تساعد التعريفات الأخرى للأحماض والقواعد في تفسير الحالات الخاصة التي لا يبدو أنها منطقية في لمحة ، مثل حقيقة أن الأمونيا (NH₃) يمكن أن تكون بمثابة قاعدة على الرغم من عدم قدرتها على التبرع بمجموعة الهيدروكسيل.

هذا لأنه يمكن بدلاً من ذلك النظر إلى الأحماض على أنها المتبرعين بالبروتون والقواعد متقبلات البروتون; أفضل من ذلك ، يمكن التعامل مع الأحماض متقبلات زوج الإلكترون والقواعد المتبرعين بزوج الإلكترون.

يفترض كل هذا الحديث عن الحلول أن القراء يعرفون ماهية هذه الحلول. بغض النظر ، لا يضر مراجعة مفهوم أساسي للكيمياء له صلة بحمض الأسيتيك ومركبات أخرى لا حصر لها.

تحدث معظم ردود الفعل التي ستقرأ عنها أو حتى تجربتها في المختبر في نطاق محلول مائي، وهو اسم خيالي لمركب صلب (مذاب) مذاب في الماء (بشكل عام ، يتطلب المحلول مذيبًا سائلًا ، لكن لا يجب أن يكون ماء).

عندما يتم وضع بعض المواد الصلبة ، وخاصة المركبات الأيونية ، في محلول ، فإنها تذوب بسهولة ، وغالبًا ما يكون هذا نتيجة للخصائص المحددة للمذاب والمذيب. الماء ، على سبيل المثال ، هو جزيء قطبي ، ويحتوي أيضًا على روابط هيدروجينية قوية.

عندما يوضع ملح الطعام ، أو كلوريد الصوديوم ، في الماء ، فإن روابطه الأيونية لا تتطابق مع الخصائص الكهروكيميائية للماء ، وتتفكك. ثم⁺ و Cl^– ثم تجد الأيونات طريقها إلى الفراغات بين جزيئات الماء السليمة.

مع الأحماض والقواعد ، تختلف القوى الدافعة للذوبان ، لكن النتيجة لا تزال تشكل الأيونات. يمثل أيون الهيدرونيوم (من البروتون المتبرع به) الكاتيون ، بينما يُطلق على الأنيون اسم القاعدة المترافقة. في التسمية ، هذا هو المكان الذي تأتي منه اللاحقة "أكلت": عندما ينفصل حمض الأسيتيك في أيونات مكوناته ، تسمى القاعدة المترافقة المتبقية في المحلول خلات.

يُعرف حمض الخليك أيضًا باسم حمض إيثانويك وأقل شيوعًا مثل حمض الكربوكسيل الميثان. لها الصيغة الكيميائية C₂ح₄ا₂، على الرغم من أنه عادة ما يكتب CH₃COOH للإشارة إلى أنه حمض الكربوكسيل.

هذه أحماض تحتوي على مجموعة كربوكسيل ، وهي عبارة عن ذرة كربون نهائية مرتبطة بالأكسجين بالإضافة إلى مجموعة الهيدروكسيل. ذرة H من مجموعة الهيدروكسيل هي البروتون الحمضي للمركب.

يبلغ الوزن الجزيئي لحمض الخليك 60.05 جرامًا لكل مول (جم / مول). تبلغ كثافة حمض الخليك 1.053 جم / مول عند درجة حرارة الغرفة في صورة سائلة ، على الرغم من أنه يمكن أن يوجد أيضًا كمادة صلبة. تبلغ قيمة pKa لحمض الأسيتيك 4.76 ، وهي قيمة الأس الهيدروجيني حيث يكون نصف الحمض سليمًا والنصف الآخر في الصورة الأيونية.

• صيغة أيون الأسيتات (القاعدة المترافقة لحمض الخليك) هي CH₃سجع-.

يمكن الجمع بين حمض الخليك والسكريات والتوابل والمواد الغذائية الأخرى لصنع أنواع مختلفة من الخل ، ولكنه مهم أيضًا خارج عالم الطهي. تُستخدم مركبات البوليمر مثل أسيتات الفينيل في صناعة البلاستيك ، بينما تُستخدم أسيتات السليلوز في صناعة التصوير الفوتوغرافي.

يعد الأسيتات مركبًا مهمًا في الكيمياء الحيوية لأنه يمكن دمجه مع جزيء يسمى الإنزيم المساعد A (CoA) لإنشاء أسيتيل CoA، مادة كيميائية مهمة في التنفس الخلوي (على وجه الخصوص دورة كريبس أو دورة حمض الستريك التي تحدث في الميتوكوندريا).
يتكون حمض الأسيتيك بعدة طرق: عن طريق أكسدة الأسيتالديهيد ، وأكسدة الإيثانول (كحول الإيثيل) وأكسدة البيوتان أو البيوتين. يمكن أيضًا صنعه على نطاق واسع من كحول الكربون الواحد الميثانول.

الأحماض أكالة ويمكن أن تلحق الضرر بالجلد والعينين والأنسجة العضوية الأخرى. لا تتعامل مع حقيقة أن الخل صالح للشرب أو أن حمض الأسيتيك يسمى "ضعيف" كذريعة للإهمال. إذا كان جزء واحد فقط من 20 من معظم الخل عبارة عن حمض الأسيتيك والماء الباقي ، فتخيل كيف سيكون الشعور بكامل قوته.

يمكن للأحماض أن تتلف أكثر من مجرد الجلد لأن بعضها متقلب ويتبخر بسهولة ؛ هذا يعني أنك قد تستنشق مواد كيميائية قد تهيج بطانة الممرات الأنفية والحلق.

كإرشادات عامة ، قم دائمًا بارتداء واقي للعينين واليدين أثناء العمل بالأحماض والقواعد ، بغض النظر عن المولارية أو هوية الحمض أو القاعدة. في الواقع ، لا تنتهي بملاحظة "تعكر" ، ولكن يجب عليك دائمًا استخدام احتياطات السلامة في مختبرات الكيمياء ، خاصة إذا كنت تريد الاستمرار في فعل المزيد منها!