В прошлый раз, когда вы наслаждались небольшим количеством терпкой заправки к салату или, возможно, просто небольшим количеством бальзамического уксуса, вы, вероятно, были слишком заняты вкусовыми ощущениями, чтобы оценить основную химия.
На рынке представлен впечатляющий ассортимент вкусов и видов уксуса, а к концу 2010-х годов даже "питьевой уксус" попал на полки магазинов здорового питания и продуктовых магазинов по всей территории США. Состояния. Но все они имеют по крайней мере одну общую черту: ингредиент, придающий этим приправам и соусам их характерный «звон», - это молекула, называемая уксусной кислотой.
Использование уксусной кислоты не ограничивается миром приправ, хотя это, безусловно, первая полка в супермаркете, в которую следует заглянуть, если вы внезапно финансируете себя, нуждаясь в этом соединении. С точки зрения кислотно-основного химического состава, это не особенно сильная кислота, поэтому опасность уксусной кислоты более приземленная, чем у более агрессивных кислот, таких как серная кислота.
Но прежде чем конкретно погружаться в уксусную кислоту (с гидрокостюмом!), Вам следует ознакомиться с химическим составом кислот и оснований в общие и как кислоты и основания могут использоваться для управления друг другом, водой и pH (кислотностью или основностью) решения. Затем вы получите примеры того, как используется и готовится уксусная кислота, и где она используется в мире. Когда вы закончите, последнее, что вы должны почувствовать, - это горечь во рту!
Кислоты и основания в химии
На протяжении столетий предлагались различные определения кислот и оснований, и по большей части они дополняют друг друга, опираясь на предыдущие знания, а не заменяя их.
Эти соединения были идентифицированы как обладающие уникальными свойствами много веков назад (некоторые кислоты, в частности, обладают способностью разъедать металл), но только в конце 1800-х годов было предложено формальное определение. В то время Сванте Аррениус определил кислоту как вещество, которое увеличивает концентрацию ионов водорода в воде.
Когда кислота добавляется к воде, она диссоциирует на протон и все, что остается (подробнее об этом чуть позже). Поскольку вода существует не только как море неповрежденного H2O молекулы, а скорее как комбинация H2O и некоторое количество "свободных" H+ и ОН– ионы.
Это означает, что фактически он может служить как кислотой, так и основанием. ЧАС2Сам O может действовать как основание, принимая протон, чтобы стать так называемым ионом гидроксония (H3O+). Вы можете видеть, что добавление иона гидроксония к иону гидроксида дает правильное сырье для 2 молекул H.2О формировать.
Другие определения кислот и оснований помогают учесть особые случаи, которые на первый взгляд не имеют смысла, например, тот факт, что аммиак (NH3) может служить основанием, несмотря на то, что не может отдавать гидроксильную группу.
Это потому, что кислоты можно альтернативно рассматривать как доноры протонов и базы как акцепторы протонов; еще лучше, кислоты можно рассматривать как акцепторы электронных пар и базы как доноры электронных пар.
Что есть решение?
Все эти разговоры о решениях предполагают, что читатели знают, что это такое. Тем не менее, никогда не помешает пересмотреть фундаментальную концепцию химии, имеющую отношение к уксусной кислоте и бесчисленному множеству других соединений.
Большинство реакций, о которых вы прочитаете или даже попробуете в лаборатории, происходят в водный раствор, которое является причудливым названием твердого соединения (растворенного вещества), растворенного в воде (в более общем случае, для раствора требуется жидкий растворитель, но не обязательно вода).
Когда определенные твердые вещества, особенно ионные соединения, помещаются в раствор, они легко растворяются, и часто это является следствием особых свойств растворенного вещества и растворителя. Например, вода является полярной молекулой и также содержит прочные водородные связи.
Когда поваренная соль или NaCl помещается в воду, ее ионные связи не соответствуют электрохимическим свойствам воды, и они расходятся. Потом+ и Cl– ионы затем попадают в пространство между неповрежденными молекулами воды.
В случае кислот и оснований движущие силы растворения различаются, но результатом все равно остается образование ионов. Ион гидроксония (от подаренного протона) представляет собой катион, в то время как анион называется сопряженное основание. В номенклатуре отсюда происходит суффикс «съел»: когда уксусная кислота диссоциирует на составляющие ионы, конъюгированное основание, оставшееся в растворе, называется ацетат.
Уксусная кислота: структура, формула и другие основы
Уксусная кислота также известна как этановая кислота и реже как метанкарбоновая кислота. Имеет химическую формулу C2ЧАС4O2, хотя обычно пишут CH3COOH, чтобы указать, что это карбоновая кислота.
Это кислоты, содержащие карбоксильную группу, которая представляет собой концевой атом углерода, связанный двойной связью с кислородом, а также с гидроксильной группой. Атом H гидроксильной группы представляет собой кислотный протон соединения.
Уксусная кислота имеет молекулярную массу 60,05 г на моль (г / моль). Плотность уксусной кислоты составляет 1,053 г / моль при комнатной температуре в жидкой форме, хотя она также может существовать в твердом виде. PKa уксусной кислоты составляет 4,76, что является значением pH, при котором половина кислоты остается неизменной, а другая половина находится в ионной форме.
- Формула ацетат-иона (сопряженное основание уксусной кислоты): CH3COO–.
Использование и синтез уксусной кислоты
Уксусную кислоту можно комбинировать с сахаром, специями и другими продуктами питания для приготовления различных уксусов, но это важно и за пределами кулинарного мира. Полимерные соединения, такие как винилацетат, используются в производстве пластмасс, а ацетат целлюлозы - в фотографической промышленности.
Ацетат - важное соединение в биохимии, потому что его можно комбинировать с молекулой, называемой коферментом А (КоА), для создания ацетил-КоА, важное химическое вещество в клеточном дыхании (в частности, цикл Кребса или цикл лимонной кислоты, который происходит в митохондриях).
Уксусную кислоту получают несколькими способами: окислением ацетальдегида, окислением этанола (этилового спирта) и окислением бутана или бутена. Его также можно производить в больших количествах из одноуглеродного спирта. метанол.
Опасности, связанные с уксусной кислотой
Кислоты едкие и могут повредить кожу, глаза и другие органические ткани. Не относитесь к тому факту, что уксус пригоден для питья или к тому, что уксусная кислота называется «слабой», как к оправданию своей небрежности. Если только 1 часть из 20 уксусов составляет уксусная кислота, а остальное - вода, представьте, каково это будет в полной мере.
Кислоты могут повредить не только кожу, потому что некоторые из них летучие и легко испаряются; это означает, что вы можете вдыхать химические вещества, которые могут раздражать слизистую оболочку носовых ходов и горла.
Как правило, всегда используйте защиту для глаз и рук при работе с кислотами и основаниями, независимо от молярности или типа кислоты или основания. На самом деле, чтобы не заканчивать на «кислой» ноте, но вы всегда должны соблюдать меры предосторожности в химических лабораториях, особенно если вы хотите и дальше делать их больше!