Jak vypočítat pKa kyseliny octové

Naposledy jste si pochutnali na trošce dresinku na salátu nebo třeba jen na šplouchnutí balzamikového octa, pravděpodobně jste byli příliš zaneprázdněni vychutnáváním vzrušující chuťové zkušenosti, než abyste ocenili podklad chemie.

Působivá škála chutí a druhů octového pepře na trhu a do konce roku 2010 dokonce „pití octa“ se dostalo na regály obchodů se zdravou výživou a potravinami po celých Spojených státech Státy. Ale všechny tyto věci mají alespoň jednu společnou věc: Přísadou, která těmto obvazům a omáčkám dodává jejich charakteristický „zing“, je molekula zvaná kyselina octová.

Použití kyseliny octové se neomezuje pouze na kořenící svět, i když je to určitě první ulička v supermarketu, ve které se můžete podívat, pokud se najednou budete financovat, když potřebujete tuto sloučeninu. Z hlediska její acidobazické chemie nejde o nijak zvlášť silnou kyselinu, takže rizika kyseliny octové jsou světštější než rizika korozivnějších kyselin, jako je kyselina sírová.

Ale než se ponoříte konkrétně do kyseliny octové (s neoprenem!), Měli byste být obeznámeni s acidobazickou chemií v obecně a jak lze použít kyseliny a zásady k vzájemné manipulaci, vodě a pH (kyselosti nebo zásaditosti) řešení. Poté získáte příklady toho, jak se kyselina octová používá a připravuje a kde se objevuje ve světě. Až budete hotovi, poslední věc, kterou byste měli cítit, je hořká chuť v ústech!

V průběhu staletí byly navrženy různé definice kyselin a zásad, které se většinou doplňují spíše tím, že budou stavět na předchozích znalostech, než je nahrazovat.

Tyto sloučeniny byly identifikovány jako látky s jedinečnými vlastnostmi před mnoha staletími (některé kyseliny mají zejména schopnost korodovat kov), ale až do konce 18. století byla navržena formální definice. V té době, Svante Arrhenius definoval kyselinu jako látku, která zvyšovala koncentraci vodíkových iontů ve vodě.

Když je kyselina přidána do vody, disociuje na proton a vše, co zbylo (více o tom za okamžik). Protože voda neexistuje pouze jako moře neporušeného H₂O molekuly, ale spíše jako kombinace H₂O a určitý počet „volných“ H⁺ a OH^– ionty.

To znamená, že ve skutečnosti může sloužit jako kyselina i báze. H₂O samo o sobě může působit jako báze tím, že přijme proton, aby se stal takzvaným hydroniovým iontem (H₃Ó⁺). Vidíte, že přidání hydroniového iontu k hydroxidovému iontu poskytne správnou surovinu pro 2 molekuly H₂O k vytvoření.

Jiné definice kyselin a zásad pomáhají zohlednit zvláštní případy, které na první pohled nemají smysl, jako je skutečnost, že amoniak (NH₃) může sloužit jako báze, přestože není schopen darovat hydroxylovou skupinu.

Je to proto, že kyseliny lze alternativně považovat za dárci protonů a základy jako akceptory protonů; ještě lépe, s kyselinami lze zacházet jako akceptory elektronových párů a základy jako dárci elektronových párů.

Celá tato diskuse o řešeních předpokládá, že čtenáři vědí, o co jde. Bez ohledu na to nikdy neuškodí přezkoumat základní koncept chemie, který je relevantní pro kyselinu octovou a nespočet dalších sloučenin.

Většina reakcí, o kterých si přečtete nebo které dokonce zkusíte v laboratoři, se objeví v vodný roztok, což je fantazijní název pro pevnou sloučeninu (solut) rozpuštěnou ve vodě (obecně roztok vyžaduje kapalné rozpouštědlo, ale nemusí to být voda).

Když se určité pevné látky, zejména iontové sloučeniny, vloží do roztoku, snadno se rozpustí a často je to důsledek specifických vlastností rozpuštěné látky a rozpouštědla. Voda je například polární molekula a obsahuje také silné vodíkové vazby.

Když je kuchyňská sůl nebo NaCl umístěna do vody, její iontové vazby se neshodují s elektrochemickými vlastnostmi vody a rozpadají se. Pak⁺ a Cl^– ionty pak najdou cestu do prostorů mezi neporušenými molekulami vody.

U kyselin a zásad jsou hnací síly pro rozpouštění odlišné, ale výsledkem je stále tvorba iontů. Hydroniový iont (z darovaného protonu) představuje kation, zatímco anion se nazývá konjugovaná báze. V nomenklatuře odtud pochází přípona „ate“: Když se kyselina octová disociuje na své složkové ionty, nazývá se konjugovaná báze ponechaná v roztoku acetát.

Kyselina octová je také známá jako kyselina ethanová a méně často jako methankarboxylová kyselina. Má chemický vzorec C.₂H₄Ó₂, i když se obvykle píše CH₃COOH znamená, že jde o karboxylovou kyselinu.

Jedná se o kyseliny obsahující karboxylovou skupinu, což je koncový atom uhlíku s dvojnou vazbou na kyslík i na hydroxylovou skupinu. Atom vodíku hydroxylové skupiny je kyselý proton sloučeniny.

Kyselina octová má molekulovou hmotnost 60,05 gramu na mol (g / mol). Hustota kyseliny octové je 1,053 g / mol při pokojové teplotě v kapalné formě, může však také existovat jako pevná látka. Hodnota pKa kyseliny octové je 4,76, což je hodnota pH, při které bude polovina kyseliny neporušená a druhá polovina v iontové formě.

• Vzorec pro acetátový iont (konjugovaná báze kyseliny octové) je CH₃VRKAT-.

Kyselinu octovou lze kombinovat s cukry, kořením a jinými potravinami k výrobě různých octů, ale je to důležité i mimo kulinářský svět. Polymerní sloučeniny, jako je vinylacetát, se používají při výrobě plastů, zatímco acetát celulózy se používá ve fotografickém průmyslu.

Acetát je důležitou sloučeninou v biochemii, protože jej lze kombinovat s molekulou zvanou koenzym A (CoA) za vzniku acetyl-CoA, důležitá chemická látka v buněčném dýchání (zejména Krebsův cyklus nebo cyklus kyseliny citronové, který se vyskytuje v mitochondriích).
Kyselina octová se vyrábí mnoha způsoby: oxidací acetaldehydu, oxidací ethanolu (ethylalkoholu) a oxidací butanu nebo butenu. Může být také vyroben ve velkém měřítku z jednouhlíkového alkoholu methanolu.

Kyseliny jsou žíravé a mohou poškodit pokožku, oči a jiné organické tkáně. To, že je ocot pitný, nebo že kyselina octová je označována jako „slabá“, neberte jako omluvu za neopatrnost. Pokud je pouze 1 díl z 20 většiny octů kyselina octová a zbytek vody, představte si, jaké by to bylo při plné síle.

Kyseliny mohou poškodit nejen pokožku, protože některé jsou těkavé a snadno se odpařují; to znamená, že byste mohli skončit s vdechováním chemikálií, které by mohly dráždit výstelku nosních cest a krku.

Obecně platí, že při práci s kyselinami a zásadami vždy noste ochranu očí a rukou, bez ohledu na molaritu nebo identitu kyseliny nebo zásady. Ve skutečnosti to nekončí jen „kyselou“ notou, ale v chemických laboratořích byste měli vždy dodržovat bezpečnostní opatření, zvláště pokud jich chcete dělat více!