วิธีการคำนวณ pKa ของกรดอะซิติก

ครั้งสุดท้ายที่คุณชอบน้ำสลัดทาร์ตเล็กน้อยบนสลัด หรือบางทีอาจจะเป็นแค่น้ำส้มสายชูบัลซามิก คุณอาจจะยุ่งเกินไปที่จะเพลิดเพลินไปกับประสบการณ์การกินที่เอร็ดอร่อยเพื่อชื่นชมสิ่งที่อยู่เบื้องล่าง เคมี.

หลากหลายรสชาติและประเภทของน้ำส้มสายชูพริกไทยในตลาด และภายในสิ้นปี 2010 แม้กระทั่ง "การดื่มน้ำส้มสายชู" ได้มาถึงชั้นวางอาหารเพื่อสุขภาพและร้านขายของชำทั่วสหรัฐ รัฐ แต่สิ่งเหล่านี้มีอย่างน้อยสิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน: ส่วนผสมที่ทำให้น้ำสลัดและซอสมี "ซิง" ที่โดดเด่นคือโมเลกุลที่เรียกว่ากรดอะซิติก

การใช้กรดอะซิติกไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในโลกของเครื่องปรุงรส แม้ว่านี่จะเป็นช่องทางแรกในซูเปอร์มาร์เก็ตที่จะตรวจสอบว่าคุณหาทุนในทันทีเพื่อต้องการสารประกอบนี้หรือไม่ ในแง่ของเคมีที่เป็นกรด-เบส กรดดังกล่าวไม่ใช่กรดแก่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดังนั้นอันตรายจากกรดอะซิติกจึงเป็นเรื่องธรรมดามากกว่ากรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากกว่า เช่น กรดซัลฟิวริก

แต่ก่อนที่จะดำดิ่งลงไปในกรดอะซิติกโดยเฉพาะ (กับชุดเวทสูท!) คุณควรทำความคุ้นเคยกับเคมีกรด-เบสใน ทั่วไปและวิธีการใช้กรดและเบสเพื่อจัดการซึ่งกันและกัน น้ำและค่า pH (ความเป็นกรดหรือด่าง) ของ โซลูชั่น จากนั้น คุณจะได้ตัวอย่างวิธีการใช้และเตรียมกรดอะซิติกและที่ที่กรดอะซิติกปรากฏขึ้นในโลก เมื่อทำเสร็จแล้ว สิ่งสุดท้ายที่คุณควรรู้สึกคือรสขมในปาก!

มีการเสนอคำจำกัดความต่างๆ ของกรดและเบสตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา และโดยส่วนใหญ่ สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนเสริมโดยการสร้างความรู้เดิมมากกว่าการแทนที่

สารประกอบเหล่านี้ถูกระบุว่ามีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะเมื่อหลายศตวรรษก่อน (กรดบางชนิดมีความสามารถในการกัดกร่อนโลหะ) แต่ยังไม่ถึงช่วงปลายทศวรรษที่ 1800 ได้มีการเสนอคำจำกัดความอย่างเป็นทางการ ในขณะนั้น Svante อาร์เรเนียส กำหนดให้กรดเป็นสารที่เพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในน้ำ

เมื่อกรดถูกเติมลงในน้ำ มันจะแยกตัวออกเป็นโปรตอนและสิ่งที่เหลืออยู่ เพราะน้ำไม่ได้ดำรงอยู่เพียงแต่เป็นทะเลแห่งความสมบูรณ์ H₂O โมเลกุล แต่เป็นการรวมกันของ H₂O และจำนวน "ฟรี" H⁺ และ OH^– ไอออน

ซึ่งหมายความว่ามันสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและเบส โฮ₂O ตัวเองสามารถทำหน้าที่เป็นฐานโดยรับโปรตอนให้กลายเป็นสิ่งที่เรียกว่าไฮโดรเนียมไอออน (H₃อู๋⁺). คุณจะเห็นได้ว่าการเพิ่มไฮโดรเนียมไอออนให้กับไฮดรอกไซด์ไอออนจะให้วัตถุดิบที่เหมาะสมสำหรับโมเลกุล H 2 ตัว₂O เพื่อแบบฟอร์ม

คำจำกัดความอื่นๆ ของกรดและเบสช่วยอธิบายกรณีพิเศษที่ดูเหมือนจะไม่สมเหตุสมผลในทันที เช่น แอมโมเนีย (NH₃) สามารถใช้เป็นฐานได้แม้ว่าจะไม่สามารถบริจาคกลุ่มไฮดรอกซิลได้

ทั้งนี้เป็นเพราะกรดสามารถถูกมองว่าเป็น ผู้บริจาคโปรตอน และฐานเป็น ตัวรับโปรตอน; ยังดีกว่ากรดสามารถรักษาได้เช่น ตัวรับคู่อิเล็กตรอน และฐานเป็น ผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอน.

การพูดคุยถึงวิธีแก้ปัญหาทั้งหมดนี้ถือว่าผู้อ่านรู้ว่าสิ่งเหล่านี้คืออะไร อย่างไรก็ตาม การทบทวนแนวคิดพื้นฐานของเคมีที่เกี่ยวข้องกับกรดอะซิติกและสารประกอบอื่นๆ นับไม่ถ้วนนั้นไม่เคยเจ็บปวด

ปฏิกิริยาส่วนใหญ่ที่คุณจะอ่านหรือลองทำในห้องแล็บเกิดขึ้นใน สารละลายน้ำซึ่งเป็นชื่อแฟนซีสำหรับสารประกอบที่เป็นของแข็ง (ตัวถูกละลาย) ที่ละลายในน้ำ (โดยทั่วไปแล้ว สารละลายต้องการตัวทำละลายที่เป็นของเหลว แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นน้ำ)

เมื่อของแข็งบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบไอออนิก ถูกใส่ลงในสารละลาย พวกมันจะละลายได้ง่าย และบ่อยครั้งนี้เป็นผลมาจากคุณสมบัติจำเพาะของตัวถูกละลายและตัวทำละลาย ตัวอย่างเช่น น้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว และยังมีพันธะไฮโดรเจนที่เข้มข้นด้วย

เมื่อเกลือแกงหรือ NaCl ถูกใส่ในน้ำ พันธะไอออนิกของเกลือนั้นไม่ตรงกับคุณสมบัติทางไฟฟ้าเคมีของน้ำ และพวกมันจะแยกออกจากกัน นา⁺ และ Cl^– ไอออนจะหาทางเข้าไปในช่องว่างระหว่างโมเลกุลของน้ำที่ไม่บุบสลาย

สำหรับกรดและเบส แรงขับเคลื่อนสำหรับการละลายจะแตกต่างกัน แต่ผลลัพธ์ยังคงเป็นการก่อตัวของไอออน ไฮโดรเนียมไอออน (จากโปรตอนที่ได้รับบริจาค) เป็นตัวแทนของไอออนบวกในขณะที่ประจุลบเรียกว่า ฐานคอนจูเกต. ในระบบการตั้งชื่อ นี่คือที่มาของคำต่อท้าย "ate": เมื่อกรดอะซิติกแยกตัวออกเป็นไอออนของส่วนประกอบ เบสคอนจูเกตที่เหลืออยู่ในสารละลายจะเรียกว่า อะซิเตท.

กรดอะซิติกเป็นที่รู้จักกันว่า กรดเอทาโนอิก และโดยทั่วไปน้อยกว่าเช่น กรดมีเทนคาร์บอกซิลิก. มีสูตรเคมี C₂โฮ₄อู๋₂ถึงแม้ว่าปกติจะเขียนว่า CH₃COOH เพื่อระบุว่าเป็นกรดคาร์บอกซิลิก

กรดเหล่านี้ประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิล ซึ่งเป็นอะตอมของคาร์บอนเทอร์มินอลที่ผูกมัดกับออกซิเจนและกับหมู่ไฮดรอกซิล อะตอม H ของกลุ่มไฮดรอกซิลคือโปรตอนที่เป็นกรดของสารประกอบ

กรดอะซิติกมีน้ำหนักโมเลกุล 60.05 กรัมต่อโมล (กรัม/โมล) ความหนาแน่นของกรดอะซิติกคือ 1.053 ก./โมลที่อุณหภูมิห้องในรูปของเหลว แม้ว่ามันจะมีอยู่ในรูปของของแข็งได้เช่นกัน pKa ของกรดอะซิติกคือ 4.76 ซึ่งเป็นค่า pH ที่กรดครึ่งหนึ่งจะคงสภาพและอีกครึ่งหนึ่งอยู่ในรูปไอออนิก

• สูตรสำหรับไอออนอะซิเตท (เบสคอนจูเกตของกรดอะซิติก) คือ C H₃ซีโอโอ–.

กรดอะซิติกสามารถใช้ร่วมกับน้ำตาล เครื่องเทศ และอาหารอื่นๆ เพื่อทำน้ำส้มสายชูได้หลายชนิด แต่ก็มีความสำคัญนอกโลกแห่งการทำอาหารเช่นกัน สารประกอบโพลีเมอร์ เช่น ไวนิลอะซิเตทใช้ในการผลิตพลาสติก ในขณะที่เซลลูโลสอะซิเตทใช้ในอุตสาหกรรมการถ่ายภาพ

อะซิเตทเป็นสารประกอบสำคัญทางชีวเคมีเพราะสามารถรวมกับโมเลกุลที่เรียกว่าโคเอ็นไซม์เอ (CoA) เพื่อสร้าง อะเซทิล-CoAซึ่งเป็นสารเคมีที่สำคัญในการหายใจระดับเซลล์ (โดยเฉพาะวงจร Krebs หรือวัฏจักรกรดซิตริกที่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย)
กรดอะซิติกเกิดขึ้นได้หลายวิธี: โดยการออกซิเดชันของอะซีตัลดีไฮด์ โดยการออกซิเดชันของเอทานอล (เอทิลแอลกอฮอล์) และโดยการเกิดออกซิเดชันของบิวเทนหรือบิวทีน นอกจากนี้ยังสามารถผลิตแอลกอฮอล์ได้ในปริมาณมาก one เมทานอล.

กรดกัดกร่อนและสามารถทำลายผิวหนัง ดวงตา และเนื้อเยื่ออินทรีย์อื่นๆ อย่ารักษาความจริงที่ว่าน้ำส้มสายชูสามารถดื่มได้หรือกรดอะซิติกเรียกว่า "อ่อนแอ" เป็นข้ออ้างที่จะประมาท ถ้าน้ำส้มสายชูส่วนใหญ่เพียง 1 ส่วนใน 20 ของน้ำส้มสายชูส่วนใหญ่เป็นกรดอะซิติกและน้ำที่เหลือ ลองนึกดูว่าถ้าน้ำส้มสายชูเต็มกำลังจะรู้สึกอย่างไร

กรดสามารถทำลายได้มากกว่าแค่ผิวหนังเพราะบางชนิดระเหยง่ายและระเหยง่าย ซึ่งหมายความว่าคุณอาจสูดดมสารเคมีที่อาจทำให้เยื่อบุโพรงจมูกและลำคอระคายเคืองได้

ตามแนวทางทั่วไป ให้สวมอุปกรณ์ป้องกันตาและมือเสมอขณะทำงานกับกรดและเบส ไม่ว่าโมลาริตีหรือเอกลักษณ์ของกรดหรือเบสจะเป็นอย่างไร ที่จริงแล้ว ไม่ควรจบด้วยข้อความ "เปรี้ยว" แต่คุณควรใช้มาตรการป้องกันความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการเคมีเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณต้องการทำสิ่งเหล่านี้ต่อไป!