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!
Kiseline i baze u kemiji
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.
Što je rješenje?
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: struktura, formula i druge osnove
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-.
Upotreba i sinteza octene kiseline
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.
Opasnosti od octene kiseline
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!