В прошлый раз, когда вам понравилось немного терпкого заправки салата или, возможно, просто немного бальзамического уксуса, вы, вероятно, были слишком заняты, наслаждаясь острым вкусом, чтобы оценить основную химию.
На рынке представлен впечатляющий ассортимент вкусов и типов уксуса, и к концу 2010-х годов даже «питьевой уксус» пробился на полки магазинов здорового питания и продуктовых магазинов. Но все они имеют по крайней мере одну общую черту: ингредиент, придающий этим заправкам и соусам их характерный «звон» - это молекула, называемая уксусной кислотой.
Использование уксусной кислоты не ограничивается миром приправ, хотя это, безусловно, первый проход в супермаркете, в который 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 заняться уксусной кислотой (с гидрокостюмом!), Вы должны быть знакомы с кислотно-щелочной химией в целом и с тем, как кислоты и основания могут использоваться для управления друг другом, водой и pH (кислотностью или основностью) растворов. 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, повышающее концентрацию ионов водорода в воде.
Когда кислота добавляется к воде, она диссоциирует на протон и все, что остается (подробнее об этом чуть позже). Потому что вода существует не только как море неповрежденных молекул H2O, но скорее как комбинация H2O и некоторого количества «свободных» ионов H + и OH–. Это означает, что фактически он может служить как кислотой, так и основанием. Сама H2O 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 образования 2 молекул H2O. 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 он не может отдавать гидроксильную группу. Это связано с тем, что кислоты можно рассматривать как доноры протонов, а основания - как акцепторы протонов; еще лучше, кислоты можно рассматривать как акцепторы электронных пар, а основания 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 водном растворе, что является причудливым названием твердого соединения (растворенного вещества), растворенного в воде (в более общем смысле для раствора требуется жидкий растворитель, но это не так '' это должна быть 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. Затем ионы Na + и Cl– попадают в промежутки между целыми 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, а анион называется сопряженным основанием. В номенклатуре отсюда происходит суффикс «съел»: когда уксусная кислота диссоциирует на составляющие ионы, конъюгат основания, оставшийся в растворе, называется ацетатом.
Уксусная кислота также известна как этановая кислота и, реже, как метанкарбоновая кислота. Он имеет химическую формулу C2H4O2, 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 кулинарии. Полимерные соединения, такие как винилацетат, используются в производстве пластмасс, а ацетат целлюлозы - в фотографической промышленности. Ацетат является важным соединением в биохимии, потому что он может быть объединен с молекулой, называемой коэнзимом A (CoA), для создания ацетил-CoA, важного химического вещества в клеточном дыхании (в частности, цикла Кребса или цикла лимонной кислоты, который происходит в митохондриях). Уксусную кислоту получают несколькими способами: окислением ацетальдегида, окислением этанола (этилового спирта) и окислением бутана или бутена. Он также может быть получен в больших масштабах из одноуглеродного спирта метанола.
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 считается «слабой», как оправдание 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 средства защиты 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 выполнять их.
© digitrode.ru