כיצד לחשב את ה- pKa של חומצה אצטית

בפעם האחרונה שנהניתם מעט מרוטב טארט על סלט, או אולי סתם מתיז של חומץ בלסמי, סביר להניח שהיית עסוק מדי בלהתענג על חווית הגוסטציה המדליקה כדי להעריך את הבסיס כִּימִיָה.

מגוון מרשים של טעמים וסוגי פלפל חומץ בשוק, ועד סוף שנות העשרים, אפילו "חומץ שתייה" עשה את דרכו אל מדפי חנויות המזון והבריאות ברחבי ארצות הברית מדינות. אך לכל אלה משותף לפחות דבר אחד: המרכיב המעניק לחבישה ורטבים אלה את ה"זינג "הייחודי שלהם הוא מולקולה הנקראת חומצה אצטית.

השימושים בחומצה אצטית אינם מוגבלים לעולם התבלינים, אם כי זהו ללא ספק המעבר הראשון בסופר שבו אתה צריך לבדוק אם אתה מממן את עצמך פתאום זקוק לתרכובת זו. מבחינת הכימיה הבסיסית של חומצה, היא אינה חומצה חזקה במיוחד, ולכן סכנות של חומצה אצטית הן ארציות יותר מאלו של חומצות מאכלות יותר כמו חומצה גופרתית.

אך לפני שאתה צולל לחומצה אצטית באופן ספציפי (עם חליפת צלילה!), עליך להכיר את הכימיה הבסיסית של חומצה כללי וכיצד ניתן להשתמש בחומצות ובסיסים כדי לתפעל זה את זה, מים ו- pH (חומציות או בסיסיות) של פתרונות. לאחר מכן תקבלו דוגמאות לאופן השימוש והכנתה של חומצה אצטית והיכן היא מופיעה בעולם. כשתסיים, הדבר האחרון שאתה צריך להרגיש הוא טעם מר בפה!

הגדרות שונות של חומצות ובסיסים הוצעו לאורך מאות שנים, ולרוב, הן משלימות על ידי בנייה על ידע קודם ולא על החלפתו.

תרכובות אלו זוהו כבעלות תכונות ייחודיות לפני מאות שנים רבות (לחומצות מסוימות יש יכולת להחליד מתכות), אך רק בסוף המאה ה -19 הוצעה הגדרה רשמית. באותה תקופה, סבנטה ארניוס הגדיר חומצה כחומר שהגדיל את ריכוז יון המימן במים.

כאשר מוסיפים חומצה למים, היא מתנתקת לפרוטון וכל מה שנשאר (עוד על כך רגע). כי מים אינם קיימים אך ורק כים של ח 'שלם₂מולקולות O, אלא כשילוב של H₂O ומספר כלשהו של H "חינם"⁺ ו- OH^– יונים.

פירוש הדבר שלמעשה הוא יכול לשמש גם כחומצה וגם כבסיס. ה₂O עצמו יכול לשמש כבסיס על ידי קבלת פרוטון שיהפוך למה שמכונה יון הידרוניום (H₃או⁺). ניתן לראות כי הוספת יון הידרוניום ליון הידרוקסיד מניבה את חומר הגלם הנכון עבור 2 מולקולות של H₂O לצורה.

הגדרות אחרות של חומצות ובסיסים עוזרות להסביר מקרים מיוחדים שלא נראה הגיוני במבט אחד, כמו העובדה שאמוניה (NH₃) יכול לשמש בסיס למרות שאינו מסוגל לתרום קבוצת הידרוקסיל.

הסיבה לכך היא שניתן לראות חומצות כ- תורמי פרוטונים ובסיסים כ מקבלי פרוטונים; יתרה מכך, ניתן להתייחס לחומצות כמו מקבלי זוג אלקטרונים ובסיסים כ תורמים לזוג אלקטרונים.

כל הדיבורים האלה על פתרונות מניחים שהקוראים יודעים מה מדובר. בלי קשר, אף פעם לא כואב לסקור מושג כימי בסיסי הרלוונטי לחומצה אצטית ואינספור תרכובות אחרות.

רוב התגובות שתקראו עליהן או אפילו תנסו במעבדה מתרחשות ב תמיסה מימית, שזה שם מהודר לתרכובת מוצקה (מומס) המומסת במים (באופן כללי יותר, תמיסה דורשת ממס נוזלי, אבל זה לא צריך להיות מים).

כאשר מוצבים בתמיסה מוצקים מסוימים, במיוחד תרכובות יוניות, הם מתמוססים בקלות ולעתים קרובות זו תוצאה של התכונות הספציפיות של המומס והממיס. מים, למשל, הם מולקולה קוטבית, ומכילים גם קשרי מימן חזקים.

כאשר ממליחים מלח שולחן, או NaCl, במים, הקשרים היוניים שלו אינם תואמים את המאפיינים האלקטרוכימיים של מים, והם מתפרקים זה מזה. ה- Na⁺ וקל^– לאחר מכן יונים מוצאים את דרכם לחללים בין מולקולות המים השלמות.

עם חומצות ובסיסים, הכוחות המניעים להתמוססות שונים, אך התוצאה היא עדיין יצירת יונים. יון ההידרוניום (מהפרוטון שנתרם) מייצג את הקטיון, ואילו האניון נקרא בסיס מצומד. במינוח, מכאן הסיומת "אכל": כאשר חומצה אצטית מתנתקת ליונים המרכיבים אותה, נקרא בסיס הצמידה שנותר בתמיסה. אֲצֵטַט.

חומצה אצטית ידועה גם בשם חומצה אתנואית ופחות נפוץ כמו חומצת מתאן קרבוקסילית. יש לו את הנוסחה הכימית C₂ה₄או₂, אם כי בדרך כלל כתוב CH₃COOH כדי לציין שמדובר בחומצה קרבוקסילית.

מדובר בחומצות המכילות קבוצת קרבוקסיל, המהווה אטום פחמן סופני המחובר כפול לחמצן וכן לקבוצת הידרוקסיל. אטום ה- H של קבוצת ההידרוקסיל הוא הפרוטון החומצי של התרכובת.

לחומצה אצטית משקל מולקולרי של 60.05 גרם לשומה (g / mol). הצפיפות של חומצה אצטית היא 1.053 גרם למול בטמפרטורת החדר בצורה נוזלית, אם כי היא יכולה להתקיים גם כמוצק. ה- pKa של חומצה אצטית הוא 4.76, שהוא ערך ה- pH בו מחצית החומצה תהיה שלמה והחצי השני בצורה היונית.

• הנוסחה של יון האצטט (בסיס המצומד של חומצה אצטית) היא CH₃COO–.

ניתן לשלב חומצה אצטית עם סוכרים, תבלינים ומוצרי מזון אחרים כדי להכין חומרים שונים, אך חשוב גם מחוץ לעולם הקולינריה. תרכובות פולימריות כגון ויניל אצטט משמשות לייצור פלסטיק, ואילו תאית אצטט משמשת בתעשיית הצילום.

אצטט הוא תרכובת חשובה בביוכימיה מכיוון שניתן לשלב אותה עם מולקולה הנקראת קואנזים A (CoA) ליצירת אצטיל-CoA, כימיקל חשוב בנשימה התאית (בפרט מחזור קרבס או מחזור חומצת לימון המתרחש במיטוכונדריה).
חומצה אצטית מיוצרת במספר דרכים: באמצעות חמצון של אצטאלדהיד, על ידי חמצון אתנול (אתיל אלכוהול) ועל ידי חמצון של בוטאן או בוטן. ניתן להכין אותו גם בקנה מידה גדול מהאלכוהול החד פחמן מתנול.

חומצות מאכלות ועלולות לפגוע בעור, בעיניים וברקמות אורגניות אחרות. אל תתייחס לעובדה שחומץ ניתן לשתייה או שחומצה אצטית מכונה "חלש" כתירוץ לחוסר זהירות. אם רק חלק אחד מכל 20 החומצים הוא חומצה אצטית והשאר מים, דמיין איך זה ירגיש במלוא העוצמה.

חומצות עלולות להזיק לא רק לעור מכיוון שחלקן נדיפות ומתנדפות בקלות; זה אומר שאתה יכול להפסיק לשאוף כימיקלים שעלולים לגרות את רירית מעברי האף והגרון.

כהנחיה כללית, יש ללבוש תמיד הגנת עיניים וידיים תוך כדי עבודה עם חומצות ובסיסים, לא משנה מולאריות או זהות החומצה או הבסיס. למעשה, לא לסיים בהערה "חמוצה", אך עליכם תמיד להשתמש באמצעי בטיחות במעבדות כימיה, במיוחד אם ברצונכם להמשיך ולעשות עוד כאלה!