Kako izračunati pKa octene kiseline

Posljednji put kad ste uživali u mrkvom odijevanju na salati ili možda samo u kapljici balzamičnog octa, vjerojatno ste bili previše zauzeti uživanjem u jedajućim okusima da biste uvažili ono temeljno kemija.

Impresivna paleta okusa i vrsta octa paprika na tržištu, a do kraja 2010-ih čak "pijenje octa" našlo se na policama trgovina zdrave hrane i prehrambenih proizvoda diljem Sjedinjenih Država Države. Ali svima njima je barem jedna zajednička stvar: Sastojak koji ovim preljevima i umacima daje prepoznatljiv "zing" je molekula nazvana octena kiselina.

Upotreba octene kiseline nije ograničena na svijet začina, iako je ovo zasigurno prvi prolaz u supermarketu u koji trebate potražiti ako se iznenada financirate potrebom ovog spoja. Što se tiče kiselo-bazne kemije, nije posebno jaka kiselina, pa su opasnosti od octene kiseline svjesnije od opasnijih od nagrizajućih kiselina poput sumporne kiseline.

Ali prije nego što zaronite u octenu kiselinu (s mokrim odijelom!), Trebali biste se upoznati s kiselinom i bazom u općenito i kako se kiseline i baze mogu koristiti za međusobnu manipulaciju, vodom i pH (kiselost ili bazičnost) rješenja. Zatim ćete dobiti primjere kako se octena kiselina koristi i priprema i gdje se ona pojavljuje u svijetu. Kad završite, posljednje što biste trebali osjetiti je gorak okus u ustima!

Tijekom stoljeća predložene su razne definicije kiselina i baza, koje se većinom nadopunjuju nadograđivanjem prethodnih znanja, a ne istiskivanjem.

Ti su spojevi prije mnogo stoljeća utvrđeni kao jedinstvena svojstva (neke kiseline osobito imaju sposobnost korozije metala), ali tek krajem 1800-ih predložena je formalna definicija. U to vrijeme, Svante Arrhenius definirao kiselinu kao tvar koja povećava koncentraciju vodikovih iona u vodi.

Kad se kiselina doda u vodu, ona se disocira na proton i sve što je ostalo (o tome više za trenutak). Budući da voda ne postoji samo kao more netaknutog H₂O molekule, već kao kombinacija H₂O i neki broj "slobodnih" H⁺ i OH^– ioni.

To znači da u stvari može služiti i kao kiselina i kao baza. H₂Sam O može djelovati kao baza prihvaćajući proton da postane ono što se naziva hidronijevim ionom (H₃O⁺). Možete vidjeti da dodavanje hidronijevog iona hidroksidnom ionu daje pravu sirovinu za 2 molekule H₂O oblikovati.

Ostale definicije kiselina i baza pomažu u objašnjavanju posebnih slučajeva koji na prvi pogled nemaju smisla, poput činjenice da amonijak (NH₃) može poslužiti kao baza unatoč tome što ne može donirati hidroksilnu skupinu.

To je zato što se na kiseline alternativno može gledati kao na donatori protona a baze kao akceptori protona; još bolje, kiseline se mogu tretirati kao akceptori elektronskog para a baze kao darivatelji elektronskih parova.

Sav ovaj razgovor o rješenjima pretpostavlja da čitatelji znaju što su to. Bez obzira na to, nikad ne škodi pregledati temeljni koncept kemije koji je relevantan za octenu kiselinu i nebrojene druge spojeve.

Većina reakcija o kojima ćete čitati ili čak isprobati u laboratoriju javljaju se u Vodena otopina, što je fensi naziv za čvrsti spoj (otopljena tvar) otopljen u vodi (općenito, otopina zahtijeva tekuće otapalo, ali to ne mora biti voda).

Kad se određene krutine, posebno ionski spojevi, stave u otopinu, one se lako otapaju, a često je to posljedica specifičnih svojstava otopljene tvari i otapala. Na primjer, voda je polarna molekula, a sadrži i jake vodikove veze.

Kad se kuhinjska sol ili NaCl stavi u vodu, njene ionske veze ne podudaraju se s elektrokemijskim svojstvima vode i one se razdvajaju. Na⁺ i Cl^– Ioni tada pronalaze svoj put u prostore među netaknutim molekulama vode.

S kiselinama i bazama pogonske su sile otapanja različite, ali rezultat je i dalje stvaranje iona. Ion hidronija (iz doniranog protona) predstavlja kation, dok se anion naziva konjugirana baza. U nomenklaturi odatle potječe sufiks "jeo": Kada se octena kiselina disocira na ione u sastavu, konjugirana baza koja ostaje u otopini naziva se acetat.

Octena kiselina je također poznata kao etanska kiselina a rjeđe kao metan karboksilna kiselina. Ima kemijsku formulu C₂H₄O₂, iako se obično piše CH₃COOH da označi da je riječ o karboksilnoj kiselini.

To su kiseline koje sadrže karboksilnu skupinu, koja je krajnji atom ugljika dvostruko vezan za kisik, kao i za hidroksilnu skupinu. H atom hidroksilne skupine je kiseli proton spoja.

Octena kiselina ima molekularnu težinu od 60,05 grama po molu (g / mol). Gustoća octene kiseline je 1,053 g / mol na sobnoj temperaturi u tekućem obliku, iako može postojati i kao krutina. PKa octene kiseline je 4,76, što je pH vrijednost pri kojoj će polovica kiseline biti netaknuta, a druga polovica u ionskom obliku.

• Formula za acetatni ion (konjugirana baza octene kiseline) je CH₃GUGUTATI-.

Octena kiselina može se kombinirati sa šećerima, začinima i drugim namirnicama za izradu raznih octa, ali je važna i izvan kulinarskog svijeta. Polimerni spojevi poput vinil acetata koriste se u proizvodnji plastike, dok se celulozni acetat koristi u fotografskoj industriji.

Acetat je važan spoj u biokemiji jer se može kombinirati s molekulom zvanom koenzim A (CoA) da bi se stvorio acetil-CoA, važna kemikalija u staničnom disanju (posebno Krebsov ciklus ili ciklus limunske kiseline koji se javlja u mitohondrijima).
Octena kiselina nastaje na više načina: oksidacijom acetaldehida, oksidacijom etanola (etilni alkohol) i oksidacijom butana ili butena. Također se može napraviti u velikoj mjeri od alkohola s jednim ugljikom metanol.

Kiseline su nagrizajuće i mogu oštetiti kožu, oči i druga organska tkiva. Činjenicu da je ocat za piće ili da se octena kiselina naziva "slabom" nemojte tretirati kao izgovor za nepažnju. Ako je samo jedan dio u 20 većine octa octena kiselina, a ostatak voda, zamislite kakav bi osjećaj bio u punoj snazi.

Kiseline mogu oštetiti više nego samo kožu, jer su neke hlapljive i lako isparavaju; to znači da biste mogli namotati udisanje kemikalija koje bi mogle nadražiti sluznicu vašeg nosnog prolaza i grla.

Kao opću smjernicu, uvijek nosite zaštitu za oči i ruke dok radite s kiselinama i bazama, bez obzira na molarnost ili identitet kiseline ili baze. Zapravo, da ne završim na "kiseloj" noti, ali u kemijskim laboratorijima uvijek biste trebali koristiti mjere predostrožnosti, posebno ako ih želite raditi više!