Ako vypočítať pKa kyseliny octovej

Naposledy ste si dopriali trochu koláčovej zálievky na šaláte alebo možno len špliechanie balzamikového octu, pravdepodobne ste boli príliš zaneprázdnení vychutnávaním si vzrušujúcej chuťovej skúsenosti, aby ste ocenili podklad chémia.

Pôsobivá škála chutí a druhov octového korenia na trhu a dokonca aj do konca roku 2010 „pitie octu“ sa dostalo na pulty obchodov so zdravou výživou a potravinami po celých Spojených štátoch Štátoch. Všetky tieto látky však majú aspoň jednu spoločnú vlastnosť: Prísadou, ktorá dodáva týmto obväzom a omáčkam ich charakteristický „elán“, je molekula nazývaná kyselina octová.

Použitie kyseliny octovej sa neobmedzuje iba na koreninový svet, aj keď toto je určite prvá ulička v supermarkete, v ktorej sa môžete pozrieť, ak zrazu potrebujete túto zlúčeninu. Z hľadiska svojej acidobázickej chémie nejde o zvlášť silnú kyselinu, takže riziká spojené s kyselinou octovou sú svetovejšie ako riziká korozívnejších kyselín, ako je kyselina sírová.

Ale skôr, ako sa ponoríte konkrétne do kyseliny octovej (s neoprénom!), Mali by ste byť oboznámení s acidobázickou chémiou v všeobecne a ako sa môžu kyseliny a zásady používať na vzájomnú manipuláciu, vodu a pH (kyslosť alebo zásaditosť) riešenia. Potom získate príklady toho, ako sa kyselina octová používa a pripravuje a kde sa objavuje vo svete. Keď skončíte, posledná vec, ktorú by ste mali cítiť, je horká chuť v ústach!

V priebehu storočí boli navrhnuté rôzne definície kyselín a zásad. Väčšinou sa dopĺňajú skôr tým, že budú vychádzať z predchádzajúcich poznatkov a nie ich nahrádzať.

O týchto zlúčeninách sa zistilo, že majú jedinečné vlastnosti už pred mnohými storočiami (niektoré kyseliny majú predovšetkým schopnosť korózie kovov), formálna definícia však bola navrhnutá až koncom 19. storočia. V tom čase Svante Arrhenius definoval kyselinu ako látku, ktorá zvyšovala koncentráciu vodíkových iónov vo vode.

Keď sa kyselina pridá do vody, rozdelí sa na protón a všetko, čo zostane (viac o tom za chvíľu). Pretože voda neexistuje iba ako more neporušeného H₂O molekúl, ale skôr ako kombinácia H₂O a určitý počet „bezplatných“ H⁺ a OH^– ióny.

To znamená, že v skutočnosti môže slúžiť ako kyselina aj ako zásada. H₂Samotný O môže pôsobiť ako báza prijatím protónu, aby sa stal takzvaným hydroniovým iónom (H₃O⁺). Vidíte, že pridaním hydróniového iónu k hydroxidovému iónu sa získa správna surovina pre 2 molekuly H₂O formovať.

Ostatné definície kyselín a zásad pomáhajú zohľadniť špeciálne prípady, ktoré na prvý pohľad zjavne nedávajú zmysel, napríklad skutočnosť, že amoniak (NH₃) môže slúžiť ako báza napriek tomu, že nie je schopný darovať hydroxylovú skupinu.

Je to tak preto, lebo na kyseliny sa dá alternatívne pozerať ako darcovia protónov a základy ako akceptory protónov; ešte lepšie, s kyselinami sa dá zaobchádzať ako s akceptory elektrónových párov a základy ako darcovia elektrónových párov.

Celá táto reč o riešeniach predpokladá, že čitatelia vedia, o čo ide. Bez ohľadu na to nikdy nezaškodí preštudovať si základný koncept chémie, ktorá je dôležitá pre kyselinu octovú a nespočetné množstvo ďalších zlúčenín.

Väčšina reakcií, o ktorých si prečítate alebo ich vyskúšate v laboratóriu, sa vyskytuje v vodný roztok, čo je vymyslený názov pre tuhú zlúčeninu (rozpustenú látku) rozpustenú vo vode (roztok všeobecne vyžaduje kvapalné rozpúšťadlo, ale nemusí to byť voda).

Ak sa určité pevné látky, najmä iónové zlúčeniny, dajú do roztoku, ľahko sa rozpustia a často je to dôsledok špecifických vlastností rozpustenej látky a rozpúšťadla. Napríklad voda je polárna molekula a obsahuje tiež silné vodíkové väzby.

Keď je kuchynská soľ alebo NaCl umiestnená do vody, jej iónové väzby nezodpovedajú elektrochemickým vlastnostiam vody a rozpadajú sa. Potom⁺ a Cl^– ióny si potom nájdu cestu do priestorov medzi neporušenými molekulami vody.

Pri kyselinách a zásadách sú hnacie sily pre rozpúšťanie rôzne, výsledkom však stále zostáva tvorba iónov. Hydróniový ión (z darovaného protónu) predstavuje katión, zatiaľ čo anión sa nazýva konjugovaný základ. V nomenklatúre je to odkiaľ pochádza prípona „ate“: Keď sa kyselina octová disociuje na svoje zložené ióny, nazýva sa konjugovaná báza, ktorá zostala v roztoku, tzv. octan.

Kyselina octová je tiež známa ako kyselina etánová a menej často ako kyselina metánkarboxylová. Má chemický vzorec C.₂H₄O₂, aj keď sa zvyčajne píše CH₃COOH na označenie, že ide o karboxylovú kyselinu.

Jedná sa o kyseliny obsahujúce karboxylovú skupinu, ktorá je koncovým atómom uhlíka dvojne viazaným na kyslík aj na hydroxylovú skupinu. Atóm H hydroxylovej skupiny je kyslý protón zlúčeniny.

Kyselina octová má molekulovú hmotnosť 60,05 gramov na mol (g / mol). Hustota kyseliny octovej je 1,053 g / mol pri izbovej teplote v tekutej forme, môže však tiež existovať ako tuhá látka. PKa kyseliny octovej je 4,76, čo je hodnota pH, pri ktorej bude polovica kyseliny intaktná a druhá polovica v iónovej forme.

• Vzorec pre octanový ión (konjugovaná báza kyseliny octovej) je CH₃COO–.

Kyselinu octovú je možné kombinovať s cukrami, koreninami a inými potravinami na výrobu rôznych octov, ale je to dôležité aj mimo kulinárskeho sveta. Polymérne zlúčeniny, ako je vinylacetát, sa používajú pri výrobe plastov, zatiaľ čo acetát celulózy sa používa vo fotografickom priemysle.

Acetát je dôležitou zlúčeninou v biochémii, pretože sa môže kombinovať s molekulou nazývanou koenzým A (CoA) a vytvárať acetyl-CoA, dôležitá chemická látka v bunkovom dýchaní (najmä Krebsov cyklus alebo cyklus kyseliny citrónovej, ktorý sa vyskytuje v mitochondriách).
Kyselina octová sa vyrába rôznymi spôsobmi: oxidáciou acetaldehydu, oxidáciou etanolu (etylalkoholu) a oxidáciou butánu alebo buténu. Môže sa tiež vyrábať vo veľkom meradle z jednouhlíkového alkoholu metanol.

Kyseliny sú žieravé a môžu poškodiť pokožku, oči a iné organické tkanivá. To, že je ocot pitný alebo že sa kyselina octová nazýva „slabá“, nehovorte ako ospravedlnenie za neopatrnosť. Ak iba 1 diel z 20 väčšiny octov je kyselina octová a zvyšok vody, predstavte si, aké by to boli pocity pri plnej sile.

Kyseliny môžu poškodiť nielen pokožku, pretože niektoré sú prchavé a ľahko sa odparujú; to znamená, že by ste sa mohli namočiť do vdychovaných chemikálií, ktoré by mohli podráždiť výstelku nosných priechodov a hrdla.

Ako všeobecné pravidlo pri práci s kyselinami a zásadami vždy noste ochranu očí a rúk, bez ohľadu na molaritu alebo identitu kyseliny alebo zásady. V skutočnosti to nemusí skončiť iba „kyslou“ notou, ale v chemických laboratóriách by ste mali vždy dodržiavať bezpečnostné opatrenia, najmä ak ich chcete robiť viac!