Как рассчитать pKa уксусной кислоты

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!

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.

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 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–.

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.

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!