Востаннє ви насолоджувались печеною терпкою заправкою на салаті, або, можливо, просто бризком бальзамічного оцту, ви, мабуть, були занадто зайняті смаком смакуватого смакового досвіду, щоб оцінити підґрунтя хімія.
Вражаючий асортимент ароматів та видів оцтового перцю на ринку, а до кінця 2010-х навіть "питний оцет" пробився на полиці магазинів здорового харчування та продовольчих товарів по всій території Сполучених Штатів Штатів. Але всі вони мають принаймні одне спільне: інгредієнт, який надає цим заправкам та соусам своєрідне «цзинь», - це молекула, яка називається оцтовою кислотою.
Використання оцтової кислоти не обмежується свіжим приправами, хоча це, безумовно, перший прохід у супермаркеті, куди слід звернути увагу, якщо ви раптом фінансуєте потребу в цій сполуці. З точки зору кислотно-лужної хімії він не є особливо сильною кислотою, тому небезпека оцтової кислоти є більш буденною, ніж небезпека більш агресивних кислот, таких як сірчана кислота.
Але перед тим, як зануритися в оцтову кислоту спеціально (з гідрокостюмом!), Ви повинні бути знайомі з кислотно-лужною хімією в загалом та про те, як кислоти та основи можуть використовуватися для маніпулювання один одним, водою та рН (кислотністю або основним) рішення. Потім ви отримаєте приклади того, як використовується і готується оцтова кислота, і де вона з’являється у світі. Коли закінчите, останнє, що ви повинні відчути, - це гіркий присмак у роті!
Кислоти та основи в хімії
Протягом століть пропонувались різні визначення кислот і основ, і вони здебільшого доповнюють один одного, спираючись на попередні знання, а не витісняючи їх.
Ці сполуки були визначені як такі, що мають унікальні властивості багато століть тому (деякі кислоти, зокрема, здатні роз'їдати метал), але лише наприкінці 1800-х років було запропоновано офіційне визначення. На той час Сванте Арреніус визначав кислоту як речовину, що підвищує концентрацію іонів водню у воді.
Коли кислоту додають у воду, вона дисоціює на протон і все, що залишилося (про це за мить). Оскільки вода існує не лише як море цілісного Н2Молекули O, але скоріше як комбінація H2O і деяка кількість "вільних" H+ і ОН– іони.
Це означає, що фактично він може служити як кислотою, так і основою. H2Сам O може виступати в якості основи, приймаючи протон, щоб стати тим, що називається іоном гідронію (H3О+). Ви бачите, що додавання іону гідронію до іону гідроксиду дає потрібну сировину для 2 молекул Н2О утворювати.
Інші визначення кислот і основ допомагають пояснити особливі випадки, які, здається, не мають сенсу з першого погляду, наприклад, той факт, що аміак (NH3) може служити основою, незважаючи на те, що не може виділити гідроксильну групу.
Це тому, що кислоти можна по-іншому розглядати як донори протонів та основи як протонові акцептори; ще краще, кислоти можна розглядати як електронно-парні акцептори та основи як донори електронних пар.
Що таке рішення?
Вся ця розмова про рішення передбачає, що читачі знають, що це таке. Незважаючи на це, ніколи не завадить переглянути фундаментальне поняття хімії, яке має відношення до оцтової кислоти та незліченних інших сполук.
Більшість реакцій, про які ви прочитаєте або навіть спробуєте в лабораторії, виникають у Водний розчин, що є вигадливою назвою твердої сполуки (розчиненої речовини), розчиненої у воді (загальніше, для розчину потрібен рідкий розчинник, але це не обов’язково повинна бути вода).
Коли певні тверді речовини, особливо іонні сполуки, поміщають у розчин, вони легко розчиняються, і часто це є наслідком специфічних властивостей розчиненої речовини та розчинника. Наприклад, вода є полярною молекулою, а також містить міцні водневі зв’язки.
Коли кухонну сіль або NaCl поміщають у воду, її іонні зв’язки не збігаються з електрохімічними властивостями води, і вони розпадаються. Na+ та Cl– Потім іони потрапляють у простори серед цілих молекул води.
Що стосується кислот і основ, рушійні сили розчинення різні, але результатом все одно є утворення іонів. Іон гідронію (з подарованого протону) являє собою катіон, тоді як аніон називається спряжена основа. У номенклатурі саме звідси походить суфікс «з’їли»: Коли оцтова кислота дисоціює на складові іони, кон’югатна основа, що залишилася в розчині, називається ацетат.
Оцтова кислота: будова, формула та інші основи
Оцтова кислота також відома як етанова кислота і рідше як метан карбонова кислота. Він має хімічну формулу С2H4О2, хоча зазвичай це пишеться СН3COOH, щоб вказати, що це карбонова кислота.
Це кислоти, що містять карбоксильну групу, яка є кінцевим атомом вуглецю, подвійно зв’язаним з киснем, а також з гідроксильною групою. Атом Н гідроксильної групи - це кислий протон сполуки.
Оцтова кислота має молекулярну масу 60,05 г на моль (г / моль). Щільність оцтової кислоти становить 1,053 г / моль при кімнатній температурі у рідкій формі, хоча вона також може існувати у вигляді твердої речовини. РКа оцтової кислоти дорівнює 4,76, що є значенням рН, при якому половина кислоти буде цілою, а друга половина - в іонній формі.
- Формула ацетат-іона (кон'югованої основи оцтової кислоти) - СН3COO–.
Застосування та синтез оцтової кислоти
Оцтову кислоту можна поєднувати з цукром, спеціями та іншими харчовими продуктами для виготовлення різних оцтів, але це важливо і поза кулінарним світом. Полімерні сполуки, такі як вінілацетат, використовуються у виробництві пластмас, тоді як ацетат целюлози використовується у фотографії.
Ацетат є важливою сполукою в біохімії, оскільки його можна поєднувати з молекулою, яка називається коферментом А (CoA), для створення ацетил-КоА, важлива хімічна речовина в клітинному диханні (зокрема, цикл Кребса або цикл лимонної кислоти, що відбувається в мітохондріях).
Оцтова кислота виробляється різними способами: шляхом окислення ацетальдегіду, окислення етанолу (етилового спирту) та окислення бутану або бутену. Його також можна виготовити у великих масштабах з одновуглецевого спирту метанол.
Небезпека оцтової кислоти
Кислоти є їдкими і можуть пошкодити шкіру, очі та інші органічні тканини. Не сприймайте той факт, що оцет можна пити або що оцтову кислоту називають «слабкою», як виправдання необережності. Якщо з 20 більшості оцтів лише 1 частина оцтової кислоти, а решта води, уявіть, як би це було на повну силу.
Кислоти можуть завдати шкоди не тільки шкірі, оскільки деякі є леткими і легко випаровуються; це означає, що ви можете накрутити хімічні речовини, які можуть дратувати слизову оболонку носових проходів і горла.
Як загальне керівництво, завжди працюйте із захистом для очей та рук під час роботи з кислотами та основними речовинами, незалежно від молярності та ідентичності кислоти чи основи. Насправді, щоб не закінчити на «кислій» ноті, але ви завжди повинні застосовувати заходи безпеки в хімічних лабораторіях, особливо якщо ви хочете продовжувати робити їх більше!