Уксусная кислота / ə ˈ s iː t ɪ k / , систематически называемая этановой кислотой / ˌ ɛ θ ə ˈ n oʊ ɪ k / , представляет собой кислую, бесцветную жидкость и органическое соединение с химической формулой CH 3 COOH (также пишется как CH 3 CO 2 H , C 2 H 4 O 2 или HC 2 H 3 O 2 ). Уксус содержит не менее 4% уксусной кислоты по объему, что делает уксусную кислоту основным компонентом уксуса, помимо воды. Она использовалась как компонент уксуса на протяжении всей истории, по крайней мере, с третьего века до нашей эры.
Уксусная кислота является второй по простоте карбоновой кислотой (после муравьиной кислоты ). Это важный химический реагент и промышленный химикат в различных областях, используемый в основном в производстве ацетата целлюлозы для фотопленки , поливинилацетата для столярного клея , а также синтетических волокон и тканей. В домашнем хозяйстве разбавленная уксусная кислота часто используется в средствах для удаления накипи . В пищевой промышленности уксусная кислота контролируется кодом пищевой добавки E260 как регулятор кислотности и как приправа. В биохимии ацетильная группа , полученная из уксусной кислоты, имеет основополагающее значение для всех форм жизни. Связанная с коферментом А , она играет центральную роль в метаболизме углеводов и жиров .
Мировой спрос на уксусную кислоту по состоянию на 2023 год составляет около 17,88 млн метрических тонн в год (т/ г ). Большая часть уксусной кислоты в мире производится путем карбонилирования метанола . Ее производство и последующее промышленное использование представляет опасность для здоровья рабочих, включая случайные повреждения кожи и хронические респираторные заболевания от вдыхания.
Тривиальное название «уксусная кислота» является наиболее часто используемым и предпочтительным названием ИЮПАК . Систематическое название «этановая кислота», допустимое название ИЮПАК , построено в соответствии с заместительной номенклатурой. [8] Название «уксусная кислота» происходит от латинского слова « ацетум », обозначающего уксус , которое связано со словом « кислота ».
«Ледяная уксусная кислота» — название безводной ( безводной ) уксусной кислоты. Подобно немецкому названию «Eisessig» («ледяной уксус»), название происходит от твёрдых льдоподобных кристаллов, которые образуются при перемешивании, немного ниже комнатной температуры при 16,6 °C (61,9 °F). Уксусная кислота никогда не может быть по-настоящему безводной в атмосфере, содержащей воду, поэтому присутствие 0,1% воды в ледяной уксусной кислоте снижает её температуру плавления на 0,2 °C. [9]
Распространенным символом для уксусной кислоты является AcOH (или HOAc), где Ac — псевдоэлементный символ , представляющий ацетильную группу CH 3 −C(=O)− ; сопряженное основание , ацетат ( CH 3 COO − ), таким образом, представлено как AcO − . [10] Ацетат — это ион , образующийся в результате потери H + из уксусной кислоты. Название «ацетат» может также относиться к соли , содержащей этот анион, или к эфиру уксусной кислоты. [11] (Символ Ac для ацетильной функциональной группы не следует путать с символом Ac для элемента актиния ; контекст предотвращает путаницу среди химиков-органиков). Чтобы лучше отразить ее структуру, уксусную кислоту часто записывают как CH 3 −C(O)OH , CH 3 −C(=O)−OH , CH 3 COOH и CH 3 CO 2 H . В контексте кислотно-основных реакций иногда используется сокращение HAc [12] , где Ac в данном случае является символом ацетата (а не ацетила).
Карбоксимильная функциональная группа, полученная путем удаления одного водорода из метильной группы уксусной кислоты, имеет химическую формулу −CH 2 −C(=O)−OH .
Уксус был известен на заре цивилизации как естественный результат воздействия воздуха на пиво и вино , поскольку бактерии, вырабатывающие уксусную кислоту, присутствуют во всем мире. Использование уксусной кислоты в алхимии распространяется до третьего века до нашей эры, когда греческий философ Теофраст описал, как уксус воздействовал на металлы, производя пигменты, полезные в искусстве, включая свинцовые белила ( карбонат свинца ) и ярь-медянку , зеленую смесь солей меди , включая ацетат меди (II) . Древние римляне кипятили кислое вино, чтобы получить очень сладкий сироп, называемый сапа . Сапа , которая производилась в свинцовых горшках, была богата ацетатом свинца , сладким веществом, также называемым сахаром свинца или сахаром Сатурна , что способствовало отравлению свинцом среди римской аристократии. [13]
В 16 веке немецкий алхимик Андреас Либавиус описал производство ацетона путем сухой перегонки ацетата свинца, кетонного декарбоксилирования . Присутствие воды в уксусе оказывает столь сильное влияние на свойства уксусной кислоты, что на протяжении столетий химики считали, что ледяная уксусная кислота и кислота, содержащаяся в уксусе, являются двумя разными веществами. Французский химик Пьер Аде доказал их идентичность. [13] [14]
В 1845 году немецкий химик Герман Кольбе впервые синтезировал уксусную кислоту из неорганических соединений . Эта последовательность реакций состояла из хлорирования сероуглерода до четыреххлористого углерода , за которым следовал пиролиз до тетрахлорэтилена и водное хлорирование до трихлоруксусной кислоты , и завершалась электролитическим восстановлением до уксусной кислоты. [15]
К 1910 году большую часть ледяной уксусной кислоты получали из пиролиновой жидкости , продукта перегонки древесины. Уксусную кислоту выделяли путем обработки известковым молоком , а полученный ацетат кальция затем подкисляли серной кислотой для получения уксусной кислоты. В то время Германия производила 10 000 тонн ледяной уксусной кислоты, около 30% которой использовалось для производства красителя индиго . [13] [16]
Поскольку и метанол , и оксид углерода являются товарным сырьем, карбонилирование метанола долгое время казалось привлекательным предшественником уксусной кислоты. Анри Дрейфус из британской компании Celanese разработал пилотную установку карбонилирования метанола еще в 1925 году. [17] Однако нехватка практичных материалов, которые могли бы удерживать едкую реакционную смесь при требуемых высоких давлениях (200 атм или более), препятствовала коммерциализации этих путей. Первый коммерческий процесс карбонилирования метанола, в котором использовался кобальтовый катализатор, был разработан немецкой химической компанией BASF в 1963 году. В 1968 году был обнаружен катализатор на основе родия ( цис − [Rh(CO) 2 I 2 ] − ), который мог эффективно работать при более низком давлении практически без побочных продуктов. Американская химическая компания Monsanto Company построила первый завод с использованием этого катализатора в 1970 году, и катализируемое родием карбонилирование метанола стало доминирующим методом производства уксусной кислоты (см. процесс Monsanto ). В конце 1990-х годов BP Chemicals вывела на рынок катализатор Cativa ( [Ir(CO) 2I2 ] − ), который для большей эффективности поддерживается иридием . [18] Известное как процесс Cativa , производство ледяной уксусной кислоты с использованием иридия является более экологичным и в значительной степени вытеснило процесс Monsanto, часто на тех же производственных предприятиях. [19]
Межзвездная уксусная кислота была открыта в 1996 году группой под руководством Дэвида Мерингера [20] с использованием бывшего массива Ассоциации Беркли-Иллинойс-Мэриленд в радиообсерватории Хэт-Крик и бывшего массива миллиметровых волн , расположенного в радиообсерватории долины Оуэнс . Впервые она была обнаружена в молекулярном облаке Стрельца B2 North (также известном как источник большой молекулы Sgr B2 Heimat ). Уксусная кислота отличается тем, что является первой молекулой, обнаруженной в межзвездной среде с использованием исключительно радиоинтерферометров ; во всех предыдущих молекулярных открытиях ISM, сделанных в режимах миллиметровых и сантиметровых длин волн, однотарелочные радиотелескопы были, по крайней мере, частично ответственны за обнаружения. [20]
Водородный центр в карбоксильной группе (−COOH) в карбоновых кислотах, таких как уксусная кислота, может отделяться от молекулы путем ионизации:
Из-за этого высвобождения протона ( H + ) уксусная кислота имеет кислотный характер. Уксусная кислота является слабой монопротонной кислотой . В водном растворе ее значение pKa равно 4,76. [21] Ее сопряженное основание — ацетат ( CH3COO− ) . Раствор 1,0 М (примерно концентрация домашнего уксуса) имеет pH 2,4, что указывает на то, что диссоциировано всего 0,4% молекул уксусной кислоты. [a] Только в очень разбавленном (<10−6 М ) растворе уксусная кислота диссоциирует более чем на 90 %. [ требуется цитата ]
В твердой уксусной кислоте молекулы образуют цепочки отдельных молекул, соединенных между собой водородными связями . [22] В паровой фазе при 120 °C (248 °F) можно обнаружить димеры . Димеры также встречаются в жидкой фазе в разбавленных растворах с растворителями, не образующими водородных связей, и в определенной степени в чистой уксусной кислоте, [23], но разрушаются растворителями, образующими водородные связи. Энтальпия диссоциации димера оценивается в 65,0–66,0 кДж/моль, а энтропия диссоциации в 154–157 Дж моль −1 К −1 . [24] Другие карбоновые кислоты участвуют в аналогичных межмолекулярных водородных связях. [25]
Жидкая уксусная кислота является гидрофильным ( полярным ) протонным растворителем , похожим на этанол и воду . С относительной статической диэлектрической проницаемостью (диэлектрической постоянной) 6,2 она растворяет не только полярные соединения, такие как неорганические соли и сахара , но и неполярные соединения, такие как масла, а также полярные растворенные вещества. Она смешивается с полярными и неполярными растворителями, такими как вода, хлороформ и гексан . С высшими алканами (начиная с октана ) уксусная кислота не смешивается во всех составах, а растворимость уксусной кислоты в алканах снижается с более длинными н-алканами. [26] Свойства растворителя и смешиваемости уксусной кислоты делают ее полезным промышленным химикатом, например, в качестве растворителя при производстве диметилтерефталата . [27]
При физиологических значениях pH уксусная кислота обычно полностью ионизирована до ацетата в водном растворе. [28]
Ацетильная группа , формально полученная из уксусной кислоты, является основополагающей для всех форм жизни. Как правило, она связана с коферментом А ферментами ацетил-КоА-синтетазой , [ 29] где она играет центральную роль в метаболизме углеводов и жиров . В отличие от карбоновых кислот с более длинной цепью ( жирных кислот ), уксусная кислота не встречается в природных триглицеридах . Большая часть ацетата, образующегося в клетках для использования в ацетил-КоА, синтезируется непосредственно из этанола или пирувата . [30] Однако искусственный триглицерид триацетин (триацетат глицерина) является распространенной пищевой добавкой и содержится в косметике и местных лекарственных средствах; эта добавка метаболизируется в организме до глицерина и уксусной кислоты. [31]
Уксусная кислота производится и выделяется уксуснокислыми бактериями , в частности, родом Acetobacter и Clostridium acetobutylicum . Эти бактерии повсеместно встречаются в пищевых продуктах , воде и почве , а уксусная кислота вырабатывается естественным образом при порче фруктов и других продуктов. Уксусная кислота также является компонентом вагинальной смазки людей и других приматов , где она, по-видимому , служит мягким антибактериальным средством. [32]
Уксусная кислота производится в промышленных масштабах как синтетическим путем, так и путем бактериальной ферментации . Около 75% уксусной кислоты, используемой в химической промышленности, производится путем карбонилирования метанола , как описано ниже. [27] Биологический путь составляет всего около 10% мирового производства, но он остается важным для производства уксуса , поскольку многие законы о чистоте пищевых продуктов требуют, чтобы уксус, используемый в пищевых продуктах, был биологического происхождения. Другие процессы - изомеризация метилформиата , преобразование синтез-газа в уксусную кислоту и газофазное окисление этилена и этанола . [33]
Уксусную кислоту можно очистить путем фракционного замораживания с использованием ледяной ванны. Вода и другие примеси останутся жидкими, в то время как уксусная кислота выпадет в осадок. По состоянию на 2003–2005 годы общее мировое производство чистой уксусной кислоты [b] оценивалось в 5 Мт/год (миллионов тонн в год), примерно половина из которых производилась в Соединенных Штатах. Европейское производство составляло приблизительно 1 Мт/год и снижалось, в то время как японское производство составляло 0,7 Мт/год. Еще 1,5 Мт перерабатывалось каждый год, в результате чего общий мировой рынок достиг 6,5 Мт/год. [34] [35] С тех пор мировое производство увеличилось с 10,7 Мт/год в 2010 году [36] до 17,88 Мт/год в 2023 году. [37] Двумя крупнейшими производителями чистой уксусной кислоты являются Celanese и BP Chemicals. Другие крупные производители включают Millennium Chemicals , Sterling Chemicals , Samsung , Eastman и Svensk Etanolkemi . [38]
Большая часть уксусной кислоты производится путем карбонилирования метанола . В этом процессе метанол и оксид углерода реагируют с образованием уксусной кислоты по уравнению:
Процесс включает йодметан в качестве промежуточного продукта и происходит в три этапа. Для карбонилирования (этап 2) необходим катализатор на основе карбонила металла . [33]
Существуют два связанных процесса карбонилирования метанола: катализируемый родием процесс Monsanto и катализируемый иридием процесс Cativa . Последний процесс более экологичен и эффективен и в значительной степени вытеснил первый процесс. [19] В обоих процессах используются каталитические количества воды, но процесс Cativa требует меньшего количества, поэтому реакция конверсии водяного газа подавляется, и образуется меньше побочных продуктов.
Изменяя условия процесса, уксусный ангидрид можно также получать на заводах с использованием родиевого катализа. [39]
До коммерциализации процесса Monsanto большая часть уксусной кислоты производилась путем окисления ацетальдегида . Это остается вторым по важности методом производства, хотя он обычно не конкурирует с карбонилированием метанола. Ацетальдегид может быть получен путем гидратации ацетилена . Это была доминирующая технология в начале 1900-х годов. [40]
Легкие компоненты нафты легко окисляются кислородом или даже воздухом с образованием пероксидов , которые разлагаются с образованием уксусной кислоты в соответствии с химическим уравнением , проиллюстрированным на примере бутана :
Для таких окислений требуются металлические катализаторы, такие как нафтеновые соли марганца , кобальта и хрома .
Типичная реакция проводится при температурах и давлениях, рассчитанных на максимально возможное повышение температуры при сохранении жидкого состояния бутана. Типичные условия реакции: 150 °C (302 °F) и 55 атм. [41] Также могут образовываться побочные продукты, включая бутанон , этилацетат , муравьиную кислоту и пропионовую кислоту . Эти побочные продукты также имеют коммерческую ценность, и условия реакции могут быть изменены для получения большего их количества при необходимости. Однако отделение уксусной кислоты от этих побочных продуктов увеличивает стоимость процесса. [42]
Аналогичные условия и катализаторы используются для окисления бутана, кислород воздуха для получения уксусной кислоты может окислять ацетальдегид . [42]
При использовании современных катализаторов эта реакция может иметь выход уксусной кислоты более 95%. Основными побочными продуктами являются этилацетат , муравьиная кислота и формальдегид , все из которых имеют более низкие температуры кипения, чем уксусная кислота, и легко разделяются перегонкой . [42]
Ацетальдегид можно получить из этилена с помощью процесса Вакера , а затем окислить, как описано выше.
В более позднее время химическая компания Showa Denko , которая открыла завод по окислению этилена в Оите , Япония, в 1997 году, коммерциализировала более дешевую одноступенчатую конверсию этилена в уксусную кислоту. [42] Процесс катализируется палладиевым металлическим катализатором, нанесенным на гетерополикислоту, такую как кремневольфрамовая кислота . Похожий процесс использует тот же металлический катализатор на кремневольфрамовой кислоте и кремнеземе: [43]
Считается, что этот процесс может конкурировать с карбонилированием метанола на небольших заводах (100–250 кт/год), в зависимости от местной цены на этилен.
На протяжении большей части человеческой истории уксуснокислые бактерии рода Acetobacter производили уксусную кислоту в форме уксуса. При наличии достаточного количества кислорода эти бактерии могут производить уксус из различных алкогольных пищевых продуктов. Обычно используемые корма включают яблочный сидр , вино и ферментированное зерно , солод , рис или картофельное пюре. Общая химическая реакция, которую обеспечивают эти бактерии, выглядит следующим образом:
Разбавленный спиртовой раствор, инокулированный Acetobacter и хранящийся в теплом, проветриваемом месте, станет уксусом в течение нескольких месяцев. Промышленные методы производства уксуса ускоряют этот процесс, улучшая снабжение бактерий кислородом . [44]
Первые партии уксуса, полученные путем ферментации, вероятно, были получены из-за ошибок в процессе виноделия . Если сусло ферментируется при слишком высокой температуре, ацетобактеры подавят дрожжи, которые естественным образом присутствуют в винограде . Поскольку спрос на уксус для кулинарных, медицинских и санитарных целей возрос, виноделы быстро научились использовать другие органические материалы для производства уксуса в жаркие летние месяцы, прежде чем виноград созреет и будет готов к переработке в вино. Однако этот метод был медленным и не всегда успешным, поскольку виноделы не понимали процесс. [45]
Одним из первых современных коммерческих процессов был «быстрый метод» или «немецкий метод», впервые примененный в Германии в 1823 году. В этом процессе ферментация происходит в башне, заполненной древесной стружкой или древесным углем . Спиртосодержащее сырье подается в верхнюю часть башни, а свежий воздух подается снизу посредством естественной или принудительной конвекции . Улучшенная подача воздуха в этом процессе сократила время приготовления уксуса с месяцев до недель. [46]
В настоящее время большую часть уксуса производят в культуре погруженных резервуаров , впервые описанной в 1949 году Отто Хроматкой и Генрихом Эбнером. [47] В этом методе спирт ферментируется в уксус в непрерывно перемешиваемом резервуаре, а кислород подается путем барботирования воздуха через раствор. Используя современные приложения этого метода, уксус из 15% уксусной кислоты может быть приготовлен всего за 24 часа в периодическом процессе, даже 20% в 60-часовом периодическом процессе с подпиткой. [45]
Виды анаэробных бактерий , включая представителей рода Clostridium или Acetobacterium , могут преобразовывать сахара в уксусную кислоту напрямую, не создавая этанол в качестве промежуточного продукта. Общая химическая реакция, проводимая этими бактериями, может быть представлена как:
Эти ацетогенные бактерии производят уксусную кислоту из одноуглеродных соединений, включая метанол, оксид углерода или смесь диоксида углерода и водорода :
Эта способность Clostridium напрямую метаболизировать сахара или производить уксусную кислоту из менее дорогостоящих ресурсов предполагает, что эти бактерии могут производить уксусную кислоту более эффективно, чем окислители этанола, такие как Acetobacter . Однако бактерии Clostridium менее кислотоустойчивы, чем Acetobacter . Даже самые кислотоустойчивые штаммы Clostridium могут производить уксус в концентрациях всего несколько процентов, по сравнению со штаммами Acetobacter , которые могут производить уксус в концентрациях до 20%. В настоящее время производство уксуса с использованием Acetobacter остается более рентабельным , чем использование Clostridium и его концентрирование. В результате, хотя ацетогенные бактерии известны с 1940 года, их промышленное использование ограничивается несколькими нишевыми приложениями. [48]
Уксусная кислота — это химический реагент для производства химических соединений. Наибольшее применение уксусная кислота находит в производстве винилацетатного мономера , за которым следует производство уксусного ангидрида и эфира. Объем уксусной кислоты, используемой в уксусе, сравнительно невелик. [27] [34]
Основное применение уксусной кислоты — производство винилацетатного мономера (ВАМ). В 2008 году было подсчитано, что это применение потребляло треть мирового производства уксусной кислоты. [27] Реакция состоит из этилена и уксусной кислоты с кислородом над палладиевым катализатором , проводимая в газовой фазе. [49]
Винилацетат может быть полимеризован в поливинилацетат или другие полимеры , которые являются компонентами красок и клеев . [49]
Основные эфиры уксусной кислоты обычно используются в качестве растворителей для чернил , красок и покрытий . Эфиры включают этилацетат , н - бутилацетат , изобутилацетат и пропилацетат . Обычно их получают катализируемой реакцией из уксусной кислоты и соответствующего спирта :
Например, уксусная кислота и этанол дают этилацетат и воду .
Однако большинство ацетатных эфиров производятся из ацетальдегида с использованием реакции Тищенко . Кроме того, эфирацетаты используются в качестве растворителей для нитроцеллюлозы , акриловых лаков , средств для снятия лака и морилок для дерева. Во-первых, гликолевые моноэфиры производятся из этиленоксида или пропиленоксида со спиртом, которые затем этерифицируются уксусной кислотой. Три основных продукта — это ацетат моноэтилового эфира этиленгликоля (EEA), ацетат монобутилового эфира этиленгликоля (EBA) и ацетат монометилового эфира пропиленгликоля (PMA, более известный как PGMEA в процессах производства полупроводников, где он используется в качестве растворителя резиста). Это применение потребляет около 15% до 20% мировой уксусной кислоты. Было показано, что эфирацетаты, например EEA, вредны для репродуктивной функции человека. [34]
Продуктом конденсации двух молекул уксусной кислоты является уксусный ангидрид . Мировое производство уксусного ангидрида является основным применением и использует приблизительно от 25% до 30% мирового производства уксусной кислоты. Основной процесс включает дегидратацию уксусной кислоты с получением кетена при 700–750 °C. Затем кетен реагирует с уксусной кислотой с получением ангидрида: [50]
Уксусный ангидрид является ацетилирующим агентом. Таким образом, его основное применение — для ацетата целлюлозы , синтетического текстиля, также используемого для фотопленки . Уксусный ангидрид также является реагентом для производства героина и других соединений. [50]
Как полярный протонный растворитель , уксусная кислота часто используется для перекристаллизации с целью очистки органических соединений. Уксусная кислота используется в качестве растворителя при производстве терефталевой кислоты (ТФК), сырья для полиэтилентерефталата (ПЭТ). В 2006 году около 20% уксусной кислоты использовалось для производства ТФК. [34]
Уксусная кислота часто используется в качестве растворителя для реакций с участием карбокатионов , таких как алкилирование Фриделя-Крафтса . Например, одна из стадий промышленного производства синтетической камфоры включает перегруппировку Вагнера-Мейервейна камфена в изоборнилацетат ; здесь уксусная кислота действует и как растворитель, и как нуклеофил для улавливания перегруппированного карбокатиона. [51]
Ледяная уксусная кислота используется в аналитической химии для оценки слабощелочных веществ, таких как органические амиды. Ледяная уксусная кислота является гораздо более слабым основанием, чем вода, поэтому амид ведет себя как сильное основание в этой среде. Затем его можно титровать, используя раствор в ледяной уксусной кислоте очень сильной кислоты, такой как хлорная кислота . [52]
Инъекция уксусной кислоты в опухоль использовалась для лечения рака с 1800-х годов. [53] [54]
Уксусная кислота используется как часть скрининга рака шейки матки во многих регионах развивающегося мира . [55] Кислота наносится на шейку матки , и если примерно через минуту появляется белая область, тест положительный. [55]
Уксусная кислота является эффективным антисептиком при использовании в виде 1% раствора с широким спектром действия против стрептококков, стафилококков, псевдомонад, энтерококков и других. [56] [57] [58] Ее можно использовать для лечения кожных инфекций, вызванных штаммами псевдомонад, устойчивыми к типичным антибиотикам. [59]
Хотя разбавленная уксусная кислота используется при ионофорезе , нет никаких высококачественных доказательств в поддержку этого метода лечения заболеваний вращательной манжеты плеча. [60] [61]
Как средство лечения наружного отита , он включен в список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [62] [63]
Уксусная кислота имеет 349 ккал (1460 кДж) на 100 г. [64] Уксус обычно содержит не менее 4% уксусной кислоты по массе. [65] [66] [67] Правовые ограничения на содержание уксусной кислоты различаются в зависимости от юрисдикции. Уксус используется непосредственно в качестве приправы , а также при мариновании овощей и других продуктов. Столовый уксус, как правило, более разбавлен (от 4% до 8% уксусной кислоты), в то время как для коммерческого маринования пищевых продуктов используются более концентрированные растворы. Доля уксусной кислоты, используемой во всем мире в качестве уксуса, не так велика, как для промышленного использования, но это, безусловно, самое старое и известное применение. [68]
Уксусная кислота подвергается типичным химическим реакциям карбоновой кислоты. При обработке стандартным основанием она превращается в ацетат металла и воду . С сильными основаниями (например, литийорганическими реагентами) она может быть дважды депротонирована с образованием LiCH 2 COOLi . Восстановление уксусной кислоты дает этанол. Группа ОН является основным местом реакции, как показано на примере превращения уксусной кислоты в ацетилхлорид . Другие производные замещения включают уксусный ангидрид ; этот ангидрид получается путем потери воды из двух молекул уксусной кислоты. Эфиры уксусной кислоты также могут быть образованы посредством этерификации Фишера , и могут быть образованы амиды . При нагревании выше 440 °C (824 °F) уксусная кислота разлагается с образованием диоксида углерода и метана или с образованием кетена и воды: [69] [70] [71]
Уксусная кислота оказывает слабое коррозионное воздействие на металлы, включая железо , магний и цинк , образуя газообразный водород и соли, называемые ацетатами :
Поскольку алюминий образует пассивирующую кислотостойкую пленку оксида алюминия , алюминиевые цистерны используются для транспортировки уксусной кислоты. [72] Контейнеры, облицованные стеклом, нержавеющей сталью или полиэтиленом, также используются для этой цели. [27] Ацетаты металлов также могут быть получены из уксусной кислоты и подходящего основания , как в популярной реакции « пищевая сода + уксус», в результате которой выделяется ацетат натрия :
Цветная реакция на соли уксусной кислоты — раствор хлорида железа (III) , который дает темно-красный цвет, исчезающий после подкисления. [73] Более чувствительный тест использует нитрат лантана с йодом и аммиаком для получения синего раствора. [74] Ацетаты при нагревании с триоксидом мышьяка образуют оксид какодила , который можно обнаружить по его зловонным парам. [75]
Органические или неорганические соли производятся из уксусной кислоты. Некоторые коммерчески значимые производные:
Галогенированные уксусные кислоты производятся из уксусной кислоты. Некоторые коммерчески значимые производные:
Количество уксусной кислоты, используемой в этих других приложениях, в совокупности составляет еще 5–10 % от мирового потребления уксусной кислоты. [34]
Длительное вдыхание (восемь часов) паров уксусной кислоты при 10 ppm может вызвать некоторое раздражение глаз, носа и горла; при 100 ppm может возникнуть выраженное раздражение легких и возможное повреждение легких, глаз и кожи. Концентрация паров 1000 ppm вызывает выраженное раздражение глаз, носа и верхних дыхательных путей и не может переноситься. Эти прогнозы были основаны на экспериментах на животных и промышленном воздействии. [76]
У 12 рабочих, подвергавшихся воздействию в течение двух или более лет средней концентрации уксусной кислоты в воздухе 51 ppm (оценочно), были вызваны симптомы раздражения конъюнктивы, раздражения верхних дыхательных путей и гиперкератотического дерматита. Воздействие 50 ppm или более непереносимо для большинства людей и приводит к интенсивному слезотечению и раздражению глаз, носа и горла с отеком глотки и хроническим бронхитом. Неакклиматизированные люди испытывают сильное раздражение глаз и носа при концентрациях, превышающих 25 ppm, а также конъюнктивит от концентраций ниже 10 ppm. В исследовании пяти рабочих, подвергавшихся воздействию пиковых концентраций от 80 до 200 частей на миллион в течение 7–12 лет, основными результатами были почернение и гиперкератоз кожи рук, конъюнктивит (но без повреждения роговицы), бронхит и фарингит, а также эрозия подвергшихся воздействию зубов (резцов и клыков). [77]
Концентрированная уксусная кислота (≥ 25%) разъедает кожу. [78] Эти ожоги или волдыри могут не появиться в течение нескольких часов после воздействия. [79] Опасные свойства уксусной кислоты зависят от концентрации (обычно водного ) раствора, при этом наиболее значительное увеличение уровней опасности происходит при пороговых значениях концентрации уксусной кислоты 25% и 90% по весу. В следующей таблице обобщены опасности растворов уксусной кислоты по концентрации: [80]
Концентрированная уксусная кислота может воспламениться с трудом при стандартной температуре и давлении, но становится огнеопасной при температурах выше 39 °C (102 °F) и может образовывать взрывоопасные смеси с воздухом при более высоких температурах с пределами взрываемости 5,4–16%.