Последният път, когато се наслаждавахте на малко тръпчив дресинг върху салата или може би просто на пръскане на балсамов оцет, вероятно сте били твърде заети да се наслаждавате на изтънчения вкус, за да оцените основата химия.
Впечатляваща гама от вкусове и видове оцет пипер на пазара, а до края на 2010 г., дори „пиенето на оцет“ се беше промъкнало на рафтовете на магазините за здравословни храни и хранителни стоки в САЩ Държави. Но всички те имат поне едно общо нещо: Съставката, която придава на тези дресинги и сосове тяхното отличително „звънене“, е молекула, наречена оцетна киселина.
Употребата на оцетна киселина не се ограничава до света на подправките, въпреки че това със сигурност е първата пътека в супермаркета, в която да потърсите, ако внезапно се финансирате в нужда от това съединение. По отношение на киселинно-алкалната си химия, тя не е особено силна киселина, така че опасностите от оцетна киселина са по-светски от тези на по-разяждащите киселини като сярна киселина.
Но преди да се потопите в оцетна киселина специално (с мокър костюм!), Трябва да сте запознати с киселинно-алкалната химия в като цяло и как киселините и основите могат да се използват за манипулиране помежду си, водата и рН (киселинността или основността) на решения. След това ще получите примери за това как се използва и приготвя оцетната киселина и къде се появява в света. Когато приключите, последното нещо, което трябва да почувствате, е горчив вкус в устата!
Киселини и основи в химията
През вековете са били предлагани различни дефиниции на киселини и основи и в по-голямата си част те се допълват, като надграждат предишни знания, вместо да ги заменят.
Тези съединения бяха идентифицирани като притежаващи уникални свойства преди много векове (някои киселини по-специално имат способността да корозират метала), но едва в края на 1800 г. беше предложено официално определение. По това време, Сванте Арениус определи киселина като вещество, което повишава концентрацията на водородни йони във вода.
Когато към водата се добави киселина, тя се дисоциира в протон и каквото е останало (повече за това след малко). Тъй като водата не съществува само като море от непокътнати H2O молекули, но по-скоро като комбинация от H2O и някакъв брой „безплатни“ H+ и ОН– йони.
Това означава, че на практика той може да служи и като киселина, и като основа. Н2Самият О може да действа като основа, като приеме протон, за да се превърне в това, което се нарича хидрониев йон (Н3О+). Можете да видите, че добавянето на хидрониев йон към хидроксиден йон дава точната суровина за 2 молекули Н2О да се образува.
Други дефиниции на киселини и основи помагат да се отчетат специални случаи, които изглежда не имат смисъл от един поглед, като факта, че амонякът (NH3) може да служи като основа, въпреки че не е в състояние да дари хидроксилна група.
Това е така, защото алтернативно киселините могат да се разглеждат като донори на протони и бази като протонни акцептори; още по-добре, киселините могат да се третират като електронни двойки акцептори и бази като донори на електронни двойки.
Какво е решение?
Всички тези разговори за решения предполагат, че читателите знаят какво представляват. Независимо от това, никога не пречи да се направи преглед на фундаменталната концепция за химията, която е от значение за оцетната киселина и безброй други съединения.
Повечето реакции, за които ще прочетете или дори ще опитате в лабораторията, се проявяват в воден разтвор, което е изискано наименование на твърдо съединение (разтворено вещество), разтворено във вода (по-общо, разтворът изисква течен разтворител, но не е задължително да е вода).
Когато определени твърди вещества, особено йонни съединения, се поставят в разтвор, те се разтварят лесно и често това е следствие от специфичните свойства на разтвореното вещество и разтворителя. Водата например е полярна молекула и също така съдържа силни водородни връзки.
Когато трапезната сол или NaCl се постави във вода, нейните йонни връзки не съвпадат с електрохимичните свойства на водата и те се разпадат. Тогава+ и Cl– След това йони попадат в пространствата сред непокътнатите водни молекули.
При киселините и основите движещите сили за разтваряне са различни, но резултатът все още е образуването на йони. Хидрониевият йон (от дарения протон) представлява катиона, докато анионът се нарича конюгирана основа. В номенклатурата оттам идва суфиксът „изяден“: Когато оцетната киселина се дисоциира в съставните йони, конюгатната основа, останала в разтвор, се нарича ацетат.
Оцетна киселина: структура, формула и други основи
Оцетната киселина е известна още като етанова киселина и по-рядко като метан карбоксилна киселина. Има химическа формула С2Н4О2, въпреки че обикновено се пише СН3COOH, за да покаже, че е карбоксилна киселина.
Това са киселини, съдържащи карбоксилна група, която е краен въглероден атом, двойно свързан с кислород, както и с хидроксилна група. Н атомът на хидроксилната група е киселинният протон на съединението.
Оцетната киселина има молекулно тегло 60,05 грама на мол (g / mol). Плътността на оцетната киселина е 1,053 g / mol при стайна температура в течна форма, въпреки че може да съществува и като твърдо вещество. PKa на оцетната киселина е 4,76, което е стойността на рН, при която половината от киселината ще бъде непокътната, а другата половина в йонна форма.
- Формулата за ацетатния йон (конюгираната основа на оцетната киселина) е СН3COO–.
Употреба и синтез на оцетна киселина
Оцетната киселина може да се комбинира със захари, подправки и други храни, за да се получат различни оцети, но е важно и извън кулинарния свят. Полимерни съединения като винилацетат се използват при производството на пластмаси, докато целулозният ацетат се използва във фотографската индустрия.
Ацетатът е важно съединение в биохимията, тъй като може да се комбинира с молекула, наречена коензим А (CoA), за да се създаде ацетил-КоА, важен химикал в клетъчното дишане (по-специално цикъла на Кребс или цикъла на лимонената киселина, който се среща в митохондриите).
Оцетната киселина се получава по редица начини: чрез окисление на ацеталдехид, чрез окисление на етанол (етилов алкохол) и чрез окисление на бутан или бутен. Може да се направи и в голям мащаб от едновъглеродния алкохол метанол.
Опасности от оцетна киселина
Киселините са корозивни и могат да увредят кожата, очите и други органични тъкани. Не третирайте факта, че оцетът е годен за пиене или че оцетната киселина е определена като „слаба“, като извинение за невнимание. Ако само 1 част от 20 от повечето оцети е оцетна киселина, а останалата вода, представете си какво би било усещането с пълна сила.
Киселините могат да увредят не само кожата, защото някои са летливи и лесно се изпаряват; това означава, че можете да навиете вдишване на химикали, които могат да раздразнят лигавицата на носните ви канали и гърлото.
Като обща насока винаги носете предпазни средства за очите и ръцете, докато работите с киселини и основи, независимо от моларността или идентичността на киселината или основата. Всъщност, не за да завършите на „кисела“ нота, но винаги трябва да използвате предпазни мерки в химическите лаборатории, особено ако искате да продължите да правите повече от тях!