استیک اسید

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
استیک اسید
نام‌های دیگر استیل اسید

اتیلیک اسید
هیدروژن استات
متانوکربوکسیلیک اسید

شناساگرها
CAS 64-19-7 YesY
پاب‌کم 176 YesY
کم‌اسپایدر 171 YesY
UNII Q40Q9N063P YesY
شماره EINECS 200-580-7
شماره UN 2789
دراگ‌بانک DB03166
KEGG C00033 YesY
MeSH Acetic+acid
ChEBI CHEBI:15316
ChEMBL CHEMBL539 N
IUPHAR ligand 1058
شماره RTECS
AF1225000
کد اِی‌تی‌سی G01AD02,S02AA10
بیلشتین 506007
3DMet B00009
Jmol-3D images Image 1
Image 2
خصوصیات
فرمول مولکولی C2H4O2
جرم مولی ۶۰٫۰۵ g mol−1
شکل ظاهری مایع بی‌رنگ
چگالی 1.049 g/cm3 (l)
1.266 g/cm3 (s)
دمای ذوب
‎16.5 °C, 290 K, 62 °F
دمای جوش
‎118.1 °C, 391 K, 245 °F
محلول در آب قابل امتزاج به هر نسبت
اسیدی (pKa) 4.76 [۱]
گرانروی 1.22 mPa·s at 25 °C
ساختار
قطب‌ها 1.74 D (گاز)
خطرات
طبقه‌بندی EU مضر (Xn)
خورنده (C)
آتش‌گیر (F)
شماره ایمنی R۱۰, R۳۵
شماره نگهداری (S1/2), S۲۳, S26, S45
لوزی آتش
NFPA 704.svg
2
3
1
دمای اشتعال 43 °C
LD50 3310 mg/kg, oral (rat)
ترکیبات مرتبط
مرتبط با کربوکسیلیک اسیدها فرومیک اسید
پروپانوییک اسید
ترکیبات مرتبط استامید, اتیل استات, استیل کلرید, استیک آنهیدرید, استونیترات, استآلدهید, اتانول, تیواستاتیک اسدی, سدیم استات, پتاسیم استات
 N (verify) (what is: YesY/N?)
تمامی داده‌ها مربوط به شرایط استاندارد(در  °C۲۵ و  kPa۱۰۰) است، مگر آنکه خلاف آن ذکر شده باشد.
Infobox references

اسید استیک یا نام آیوپاک آن اتانوییک اسید یا جوهر انگور جز اسیدهای آلی (از گروه کربوکسیلیک اسیدها) است. فرمول آن CH3COOH است.

نگاه کلی[ویرایش]

اسید استیک جز اسیدهای کربوکسیلیک می‌باشد و در نامگذاری آیوپاک به اسید اتانوئیک معروف است. این اسید دارای فرمول شیمیایی می‌باشد و در قسمت چشایی طعم ترشی، شبیه طعم سرکه می‌دهد.

این اسید یک اسید ضعیف بوده زیرا تنها مقداری اسید جدا شده در محلول آبی می باشد. استیک اسید بدون آب و خالص (استیک اسید یخی) یک مایع بدون رنگ بوده که آب را از محیط اطرافش جذب میکند(هیگروسکوپی) و در دمای 16.5 C(62 F) به شکل یک جامد کریستالی بی رنگ منجمد می شود. اسید خالص و محلول های غلیظ آن بسیار خورنده هستند.

استیک اسید یکی از ساده ترین کربکسیلیک اسید ها است. این اسید یک معرف شیمیایی مهم بوده و یک ماده شیمیایی صنعتی مورد استفاده در تولید مواد زیر است: پلی اتیلن ترفتالات که به صورت عمده در بطری های نوشابه استفاده می شود؛ سلولوز استات که به طور عمده در فیلم عکاسی استفاده می شود؛ پلی وینیل استات برای چسب چوب به علاوه فایبر ها و فابریک های مصنوعی. در خانه، استیک اسید رقیق برای بازکردن لوله ها استفاده می شود. در صنعت غذا، استیک اسید تحت کد افزودنی E260 به عنوان تنظیم اسیدی و به عنوان چاشنی استفاده می شود.

تقاضای جهانی استیک اسید در حدود 6.5 میلیون تون در سال (Mt/a) که حدود 1.5 Mt/a از طریق بازیافت برآورده می شود. باقی آن توسط بازار خوراک پتروشیمیایی یا منابع بیولوژیکی تولید می شود. استیک اسید رقیق تولید شده توسط تخمیر طبیعی، سرکه نامیده می شود.

باکتریهای مخمر سرکه به دلیل تمایل به تولید اسید استیک به این نام معروف شده‌اند. این باکتریها در مواد غذایی، آب و خاک یافت می‌شوند. اسید استیک بطور طبیعی از میوه‌ها و برخی مواد غذایی فاسد شده از فرایند تخمیر تولید می‌شوند و از قدیمیترین ترکیبات شیمیایی شناخته شده توسط انسان می‌باشد.

نامگذاری[ویرایش]

نام «اسید استیک» رایج‌ترین و رسمی‌ترین نامی است که توسط IUPAC برای این ماده بکار می‌رود. این نام از کلمه لاتین acetum، به معنی سرکه، گرفته شده‌است. «اسید اتانوئیک» که به عنوان مترادف آن بکار می‌رود، یک نام سازمان‌یافته‌است که گاهی در معرفی نامگذاری مواد شیمیایی عنوان می‌شود.

«اسید استیک منجمد» یک نام سطحی برای اسید استیک بدون آب است. مثل نام آلمانی Eisessig(که به صورت تحت‌الطفظی به معنای سرکه یخی است)، این نام، از نام کریستال‌هایی برگرفته شده که در دمای اندکی زیر ۷/۱۶ درجه سانتی‌گراد (حدود ۶۲ درجه فارنهایت) شکل می‌گیرند.

رایج‌ترین و رسمی‌ترین نام اختصاری برای اسید استیک AcOH یا HOAc است که در آن Ac مخفف گروه عاملی|گروه استیل است CH۳−C(=O)−؛ در واکنش‌های اسیدی، علامت اختصاری HAc بکار می‌رود که در آن Ac مخفف استات آنیون (CH۳COO) می‌باشد، هر چند که بسیاری این نامگذاری را گمراه کننده می‌دانند. باید توجه داشت که در حالتی دیگر نباید Ac را با مخفف عنصر شیمیایی اکتینیم اشتباه گرفت.

فرمول ساده اسید استیک CH۲O و فرمولی مولکولی آن C۲H۴O۲ است. حالت آخر با هدف نشان دادن بهتر ساختار، بصورت CH۳-COOH, CH۳COOH، یا CH۳CO۲H نوشته می‌شود. یونی که در نتیجه حذف پروتون (H+) از اسید استیک به جا می‌ماند «استات» آنیون نام دارد. همچنین نام «استات» به نمکی که حاوی این آنیون یا یک استر اسید استیک باشد اطلاق می‌گردد.

تاریخچه[ویرایش]

اسید استیک منجمد

قدمت سرکه به اندازه عمر تمدن و حتی بیشتر است. اسید استیک‌های باکتری‌زا در همه جای جهان وجود دارند و هر فرهنگی که در آن عمل‌آوری خمر همچون آبجو یا شراب وجود داشته، به ناچار سرکه را نیزکه نتیجه طبیعی تماس این نوشیدنی‌های الکلی با هوا بوده کشف کرده‌اند.

استفاده از اسید استیک در شیمی، به عهد باستان برمی‌گردد. در قرن سوم پیش از میلاد، تئوفراستوس فیلسوف یونانی|یونان تشریح کرد که سرکه چگونه بر روی فلزات اثر می‌کند تا از واکنش آنها رنگدانه‌های مورد استفاده در کارهای هنری تولید شوند که از آن جمله می‌توان به «سرب سفید» (کربنات سرب) و «زنگار مس» اشاره کرد که ترکیبی سبز رنگ از نمک‌های مس از جمله استات مس ۲ می‌باشد. رومیان باستان، شراب ترشیده را در ظرف‌های سربی می‌جوشاندند تا از آن یک شربت بسیار شیرین با نام «ساپا» تهیه کنند. ساپا سرشار از استات سرب بود که به آن «شکر سرب» یا «شکر (افسانه)زحل می‌گفتند و اشراف روم آنرا در مسموم‌سازی با سرب بکار می‌گرفتند. در قرن هشتم، جابر بن حیان کیمیاگر ایرانی از طریق تقطیر اسید استیک را از سرکه جدا کرد.

در دوران رنسانس، اسید استیک منجمد از طریق تقطیر خشک استات‌های فلزی تهیه می‌شد. در قرن شانزدهم، آندریاس لیباویوس کیمیاگر آلمانی چنین رویه‌ای را تشریح کرد و اسید استیک منجمد حاصل از این روش را با سرکه مقایسه کرد. وجود آب در سرکه بر ویژگیهای اسید استیک چنان تاثیر عمیقی داشت که شیمیدانها تا قرن‌ها معتقد بودند که اسید استیک منجمد و اسیدی که در سرکه یافت می‌شود دو ماده مختلف هستند. پیر آدت شیمیدان فرانسوی ثابت کرد که این دو در حقیقت یکی هستند.

در سال ۱۸۴۷، هرمان کولب شیمیدان آلمانی برای اولین بار از طریق مواد معدنی موفق به ساخت اسید استیک شد. ترتیب این واکنش عبارت بود از کلردار کردن دی سولفید کربن و تبدیل آن به تترا کلراید کربن، سپس از طریق تفکافتبه تتراکلورو اتیلن و از طریق کلردار کردن آبی به اسید تری کلرواستیک و در نهایت کاهش آن از طریق برقکافت به اسید استیک.

.[۲]

کریستال‌های اسید استیک

تا سال ۱۹۱۰، اسید استیک منجمد اغلب از «تقطیر مشروبات الکلی» یا تقطیر چوب بدست می‌آمد. با استفاده از هیدروکسید کلسیم را جدا می‌کردند؛ سپس استات کلسیم به جا مانده را با استفاده ازاسید سولفوریک اسیدی می‌کردند تا از آن اسید استیک بدست آید. در همین زمان، آلمان ۱۰٫۰۰۰ تن اسید استیک منجمد تولید می‌کرد که ۳۰درصد از آن برای تولید رنگ نیل استفاده می‌شد.[۳][۴]

خواص شیمیایی[ویرایش]

؛ قدرت اسیدی اتم هیدروژن (H) در گروه کربوکسیل (−COOH) دراسیدهای کربوکسیلیک همچون اسید استیک، می‌تواند به عنوان یک یون (پروتون) H+ آزاد شود و به آنها خاصیت اسیدی دهد. اسید استیک در محلول‌های آبی یک اسید تک‌پروتونی موثر است با ارزش ثابت تفکیک اسیدی(pKa) آن &nbsp ۰/ ۱ A ۸/۴; pH مولاریته محلول آن (در حدود انسجام سرکه خانگی) ۴/۲ است که نشان می‌دهد ۴/۰ درصد از مولکول‌های اسید استیک تفکیک یافته‌اند.

دی مر چرخه‌ای اسید استیک؛ خطوط تیره نشاندهنده پیوندهای هیدروژنی هستند

ساختار کریستالی اسید استیک [۵] نشان می‌دهد که مولکول‌ها به صورت دی مر جفت می‌شوند که پیوندهای هیدروژنی آنها را به هم متصل کرده‌است. دی مرها را می‌توان در بخار  ۱۲۰درجه سانتی گراد شناسایی کرد. این حالت ممکن است در فاز مایع اسید استیک خالص نیز رخ دهد اما در صورت وجود آب، به سرعت به هم می‌ریزد. سایر اسیدهای کربوکسیلیک پایین‌تر نیز این رفتار دی‌مرسازی را دارند.

حلال[ویرایش]

اسید استیک مایع، مانند آب و اتانول یک حلال پروتون‌دار آبدوست (مولکول قطبی|قطبی) است. این ماده با ثابت دی الکتریک ۲/۶، می‌تواند علاوه بر حل کردن ترکیبات قطبی همچون نمک‌های معدنی و شکرها، ترکیبات غیر قطبی همچون روغن‌ها و عناصر شیمیایی مثل سولفور و آیودین را در خود حل کند. این ماده با بسیاری از حلالهای قطبی و غیر قطبی همچون آب، کلروفورم و هگزان مخلوط می‌شود. این خاصیت انحلال و امتزاج‌پذیری اسید استیک آنرا به یک ماده شیمیایی پرکاربرد صنعتی تبدیل کرده‌است.

واکنش‌های شیمیایی[ویرایش]

اسید استیک برای بسیاری از فلزات از جمله آهن، منیزیم و روی خاصیت خورندگی دارد و در واکنش با آنها، گاز هیروژن و نمک‌های فلزی به نام استاتها تولید می‌کند. با قرار گرفتن آلومنیم در معرض اکسیژن، یک لایه نازک از اکسید آلومنیم بر روی سطح آن ایجاد می‌شود که نسبتاً مقاوم است. در نتیجه تانکرهای الومنیمی در حمل‌ونقل اسید استیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. استات‌های فلزی را می‌توان از واکنش اسید استیک با یک باز نیز بدست آورد؛ که نمونه مشهور آن واکنش « جوش شیرین = سرکه» می‌باشد. به جز استات کرومیم ۲، تقریباً کلیه استات‌ها در آب قابل حل هستند.

دو واکنش آلی اسید استیک

واکنش‌های شیمیاییعادی یک اسد کربوکسیلیک در مورد اسید استیک اتفاق می‌افتد که تشکیل اتانول از طریق کاهش و تشکیل مشتقاتی همچون کلرید استیل از طریق استخلاف هسته‌دوست اسیل، از موارد قابل توجه آن هستند. دیگر مشتقات استخلافی عبارتند از آنیدریدهای استیک؛ این آنیدرید از طریق از دست دادن آب در دو مولکول اسید استیک رخ می‌دهد. به همین ترتیب، استرهای اسید استیک می‌توانند از طریق استری کردن فیشری تشکیل شوند و آمیدها نیز به همین ترتیب بوجود آیند. در صورتیکه اسید استیک در معرض حرارت بالای  ۴۴۰ درجه سانتی‌گراد قرار گیرد، تجزیه شده و از آن دی اکسید کربن و متان یا کتن و آب تولید می‌شود.

شناسایی[ویرایش]

اسید استیک را می‌توان از طریق بوی خاص آن شناخت. یک واکنش رنگی برای نمک‌های اسید استیک محلول کلرید آهن ۳ است که رنگ قرمز سیر ایجاد می‌کند که پس از اسیدی‌سازی ناپدید می‌شوداستات‌ها وقتی با تری اکسید آرسنیک از اکسید کاکودیل حرارت داده می‌شوند، از طریق بوی بدی که تولید می‌کنند قابل شناسایی هستند.

بیوشیمی[ویرایش]

گروه عامل|گروه استیل، که از اسید استیک مشتق شده‌اند تقریباً در بیوشیمی کلیه گونه‌های حیات نقشی بنیادین دارند. آنها در مجاورت با کوآنزیم A به مهم‌ترین قسمت متابولیسم کربوهیدراتها و چربیها تبدیل می‌شوند. در عین حال، به خاطرجلوگیری از برهم خوردن کنترل pH محتویات سلولی، تجمع اسید استیک‌های آزاد در سلول‌ها در سطوح پایین حفظ می‌شود. برخلاف اسیدهای کربوکسیلیک با زنجیره بلندتر(اسیدهای چرب)، اسید استیک در تری گلیسریدهای طبیعی بوجود نمی‌آید. در عین حال، تری گلیسیرید مصنوعی تری استین (گلیسیرین تری استات) یک افزودنی غذایی متداول است و در مواد آرایشی و داروهای موضعی بکار گرفته می‌شوند.

اسید استیک توسط برخی میکروب‌های گیاهی تولید و دفع|مدفوع می‌شوند که از مهمترین آنها می‌توان به دسته «بچه سرکه» و کلوستریدیم استو بیتی لیکیوم اشاره کرد. این باکتری‌ها در همه جا در مواد غذایی، آب و خاک یافت می‌شوند و با گندیدن میوه‌ها و سایر غذاها، اسید استیک بطور طبیعی تولید می‌شود. اسید استیک همچنین یکی از ترکیبات لیزکننده مهبلی آدمیزاد و سایر پستانداران نخستی است و در آنجا به عنوان یک عامل ضد باکتری ملایم عمل می‌کند.[۶]

تولید[ویرایش]

کارخانه تصفیه و تغلیظ اسید استیک در سال 1884

اسید استیک، هم بطور مصنوعی و هم از طریق تخمیر باکتریایی، تولید می‌شود. امروزه روش باکتریایی تنها ۱۰ درصد از تولید را به خود اختصاص داده‌است اما به دلیل اینکه قوانین جهانی مربوط به سلامت غذا بر تهیه سرکه خوراکی از مواد بیولوژیکی تاکید می‌کند، این روش همچنان برای تولید سرکه استفاده می‌شود. تقریباً حدود ۷۵ درصد از اسید استیک تولید شده برای استفاده‌های صنعتی، از کربندار کردن متانول و به روشی که در زیر می‌آید تولید می‌شود. برای بقیه مصارف، از روش‌های دیگر استفاده می‌شود.[۷]

کل تولید جهانی اسید استیک &nbsp ۵ میلیون تن در سال برآورد می‌شود که نیمی از آن درایالات متحده تولید می‌شود. تولید این ماده در اروپا  ۱ میلیون تن در سال است که میزان آن رو به کاهش نهاده؛ در ژاپن نیز تولید این ماده  ۷/۰ میلیون تن در سال است. از سوی دیگر هرسالانه  ۵/۱ میلیون تن اسید استیک بازیافت می‌شود که تولید جهانی را به  ۵/۶ میلیون تن در سال می‌رساند.[۸][۹]

بزرگترین تولیدکنندگان اسید استیک دست نخورده، سلانس و بی‌پی|صنایع شیمیایی بی پی هستند. از دیگر تولیدکنندگان عمده این ماده می‌توان به ملنیوم کمیکالز، استرلینگ کمیکالز، سام سونگ، ایستمن و سوونسک اتانول کمی اشاره کرد.

روشهای تولید صنعتی اسید اسیتیک[ویرایش]

کربونیلاسیون متانول : در این روش متانول با مونوکسید کربن در فشارهای بالا (۲۰۰atm) واکنش داده و اسید استیک تولید می‌کند. این روش از سال ۱۹۲۰ ابداع شده‌است و به دلیل ارزان بودن متانول و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه‌است.

اکسیداسیون بوتان : از حرارت دادن بوتان با اکسیژن هوا در حضور یونهای فلزی منگنز، کبالت و کروم، پروکسید تولید می‌شود. پروکسید در اثر تجزیه اسید استیک ایجاد می‌کند.

{۲C_۴HiO + CO_۲ → ۴CH_۳COOH + ۲H_۲O}

اکسیداسیون استالدئید : استالدئید در شرایط ملایم و در حضور کاتالیزورهای ساده فلزی مثل منگنز و کروم و... توسط اکسیژن هوا اکسید شده و اسید استیک تولید می‌کند.

 {۲CH_۳CHO + ۲O_۲ → ۲CH_۳COOH} 

محصولات جانبی تولید شده در این واکنش مانند اسید فرمیک یا استات اتیل و... به دلیل داشتن نقطه جوش پایینتر از اسید استیک توسط تقطیر جداسازی می‌شوند. کاربرد اسید استیک به صورت سرکه به عنوان چاشنی غذا و تهیه انواع ترشی استفاده می‌شود. اسید استیک رقیق به عنوان افشانه برای از بین بردن قارچهای گیاهان استفاده می‌شود. اسید استیک گلاسیال در صنایع شیمیایی در تولید فیلمهای عکاسی، تولید پلاستیک پلیاتیلن تریفتالات (PET) استفاده می‌شود. همچنین به عنوان ماده واسطه در تولید استات وینیل که ترکیب مهمی در تولید چسب و رنگ می‌باشد،

کربندارکردن متانول[ویرایش]

بیشتر اسید استیک جهان به روش کربندار کردن متانول تولید می‌شود. در این فرایند، متانول و مونو اکسید کربن با یکدیگر واکنش می‌دهند تا بر اساس معدله شیمیایی زیر اسید استیک تولید شود:

متانول|CH۳OH+مونواکسید کربن |CO→ CH۳COOH

این فرایند که در آن یودو متان به عنوان میانجی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در سه مرحله اتفاق می‌افتد. یک کاتالیزور که عمدتاً یک کمپلکس است برای کربندار کردن مورد استفاده نیاز است. (گام ۲)

(۱)CH۳OH+ یودید هیدروژن|HI→یودومتان|CH۳I + H۲O
(۲) CH۳I + مونواکسیدکربن |CO → CH۳COI
(۳) CH۳COI + H۲O → CH۳COOH + HI

با تغییر شرایط فرایند، می‌توان در همان کارخانه آنیدرید استیک تولید کرد. از آنجاکه هم متانول و هم مونواکسیدکربن مواد خام مناسبی هستند، کربندارکردن متانول از درباز به عنوان یکی از بهترین روشها برای تولید اسید استیک به شمار می‌آمده‌است. در سال ۱۹۲۵، هنری درفیوس از سلانس بریتانیا یک کارخانه موازی کربندارکردن متانول را تاسیس کرد.[۱۰] با این حال نبود مواد کاربردی که بتوانند در فشارهای بالای مورد نیاز (۲۰۰ (واحد)اتمسفر یا بیشتر) حاوی مخلوط‌های واکنشی خورنده باشند، باعث شد برای مدتی تمایل به تجاری‌سازی این روش‌ها از بین برود.

اولین فرایند تجاری کربندارکردن متانول که در آن از کوبالت به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شد، در سال ۱۹۶۳ توسط شرکت صنایع شیمیایی BASF انجام گرفت. در سال ۱۹۶۸، یک کاتالیزور رودیومی (cis−[Rh(CO)۲I۲]) که می‌توانست در فشارهای پایین بدون تولید هیچ فراورده جانبی عمل کند کشف شد. اولین کارخانه‌ای که از این روش استفاده کرد، در سال ۱۹۷۰ توسط شرکت صنایع شیمیایی مونسانتو آمریکا ساخته شد و از آن پس، کربندارکردن متانول با کاتالیزور رودیومی به روش غالب در تولید اسید استیک تبدیل شد. (همچنین رجوع کنید بهفرایند مونساتو). در اواخر دهه نود، شرکت صنایع شیمیایی بی‌پی استفاده تجاری از کاتالیزور کاتیوا ([Ir(CO)۲I۲]) را که بوسیله روتنیم ارتقا یافته بود آغاز کرد. این فرایند که کاتالیزور آن ایریدیوم است طبیعت‌دوست‌تر و کارآمدتر است[۱۱] و تا حد زیادی جای فرایند مونسانتو را در همان کارخانه گرفته‌است.

اکسایش استالدئید[ویرایش]

پیش از تجاری شدن روش مونسانتو، بیشتر اسید استیک از طریق اکسایش استالدئید تولید می‌شد. این روش به عنوان دومین روش مهم تولید پابرجا مانده‌است، هر چند که کربندارکردن متانول در آن، چندان مقرون به صرفه نیست. استالدئید را می‌توان از طریق اکسایش بوتان یا نفتا یا آبدار کردن اتیلن بدست آورد.

وقتی بوتان یا نفتای سبک در مجاورت یونهای مختلف فلزی از جمله یونهای منگنز، کوبالت، کرومیوم، پروکسید حرارت می‌بینند تجزیه می‌شوند تا براساس معادله شیمیایی زیراسید استیک تولید کنند.

۲ بوتان|C۴H۱۰ + ۵ اکسیژن|O۲ → ۴ CH۳COOH + ۲ آب|H۲O

معمولاً، این واکنش در تلفیقی از حرارت و فشاری انجام می‌شود که در عین نگهداری بوتان در حالت مایع، دما را تا حد ممکن بالا نگه دارد. شرایط واکنشی معمولاً در دمای  ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد و فشار &nbsp؛ اتمسفر ۵۵ قرار دارد. ممکن است در این میان چند فراورده جانبی نیز تولید شوند از جمله بوتانون، استات اتیل، اسید فورمیک و اسید پروپونیک. این فراورده‌های جانبی از لحاظ تجاری با ارزش هستند و در صورتیکه از لحاظ اقتصادی مورد نیاز باشند، شرایط واکنش را تغییر می.دهند تا مقادیر بیشتری از این فراورده‌ها بدست آید. در عین حال جداسازی اسید استیک از این فراورده‌های جانبی ممکن است هزینه‌های فرایند را افزایش دهد.

تحت شرایط مشابه و با استفاده از کاتالیزورهای یکسان، همانگونه که در اکسایش بوتان صورت می‌گیرد، می‌توان در هوا، استالدئید را برای تولید اسید استیک، توسط اکسیژن اکسید کرد.

۲ استالدئید|CH۳CHO + اکسیژن|O۲ → ۲ CH۳COOH

با استفاده از کاتالیزورهای جدید، می‌توان از این واکنش بیش از ۹۵ درصد اسید استیک بدست آورد. فراورده‌های جانبی این واکنش عبارتند از استات اتیل، اسید فورمیک و فورمالدئید که همه آنها نسبت به اسید استیک نقطه جوش پایینتری داشته و به راحتی می‌توان از طریق تقطیر آنها را جداسازی کرد.

اکسایش اتیلن[ویرایش]

تخمیر[ویرایش]

؛ تخمیر اکسایشی

در بیشتر تاریخ بشری، اسید استیک در حالت سرکه، توسط گروه باکتریایی «بچه سرکه» ساخته می‌شده‌است. درصورت وجود اکسیژن کافی، این باکتری می‌تواند از انواع مختلف مواد غذایی الکل‌دار، سرکه تولید کند. شاخص‌ترین این غذاها عبارتند از آب سیب، شراب و مخمر غلات|حبوبات، مالت، برنج، یا مالت سیب‌زمینی. کلیت واکنش شیمیایی‌ای که توسط این باکتری تسهیل می‌شود عبارتست از

اتانول|C۲H۵OH + اکسیژن|O۲ → CH۳COOH + آب|H۲O

محلول رقیق الکل که با «مخمر سرکه» آغشته شده باشد، در یک محیط گرم هوادار، طی چند ماه به سرکه تبدیل می‌شود. روش‌های صنعتی تولید سرکه، با افزایش تامین اکسیژن برای باکتری، این فرایند را تسریع می‌کنند.

احتمالاً اولین سرکه‌ها، در پی اشتباه در فرایند شراب‌گیری تولید شده‌اند. اگر فراین تخمیر در حرارت بالا انجام گیرد، بچه سرکه بطور طبیعی مخمر انگور را می‌پوشاند. با افزایش تقاضای سرکه برای مصارف آشپزی، پزشکی و بهداشتی، شراب‌فروشان خیلی سریع یاد گرفتند تا چگونه در ماه‌های گرم پیش از آنکه انگورها برای تبدیل به شراب به اندازه کافی برسند، سایر مواد آلی را برای تولید سرکه مورد استفاده قرار دهند. از آنجا که شراب‌فروشان از چگونگی این فرایند آگاهی لازم را نداشتند، این روش کند و گاهی ناموفق بود.

یکی از اولین روشهای مدرن «روش سریع» یا «روش آلمانی» است که برای اولین بار در سال ۱۸۲۳ در آلمان بکار گرفته شد. در این فرایند، تخمیر در یک برج بسته‌بندی شده با تراشه‌های چوب یا زغال چوب صورت می‌گیرد. غذای الکل‌داراز بالای برج پاشیده می‌شود و اتمسفر زمین|هوای تازه یا بطور طبیعی یا بصورت تبادل حرارت اجباری از پایین تامین می‌شود. در این فرایند، تامین بهتر هوا، زمان تهیه سرکه را از چند ماه به چند هفته کاهش می‌دهد.

امروزه بیشتر سرکه‌ها در تانکرهای کشت میکروبیولوژیکی|کشت که در زیر آب غوطه‌ور هستند تهیه می‌شوند. این روش برای اولین باردر سال ۱۹۴۹ توسط اوتو هروماتکا و هنریخ ابنر ابداع شد. در این روش، الکل در یک تانکر که بطور مداوم محتویات آن به هم می‌خورد، به سرکه تخمیر می‌شود و اکسیژن نیز از طریق عبور حباب‌های هوا از درون محلول تامین می‌شود.

؛ تخمیر بدون اکسیژن

برخی گونه‌های باکتری‌های بی‌هوازی از جمله چندین نوع از دسته «کلاستریدیوم» قادرند بطور مستقیم و بدون استفاده از اتانول به عنوان میانجی، شکرها را به اسید استیک تبدیل کنند. کلیت واکنش شیمیایی که توسط این باکتری انجام می‌شود عبارتست از:

گلوکوز|C۶H۱۲O۶ → ۳ CH۳COOH

جالبتر اینکه، از نظر شیمیدانان صنعتی، این باکتری‌های بی‌هوازی| بی‌هوازی‌ها می‌توانند اسید استیک را از ترکیبات تک کربنی نظیر متانول، مونواکسیدکربن یا مخلوط دی‌اکسید کربن وهیدروژن تولید کنند:

۲دی‌اکسید کربن |CO۲+۴هیدروژن|H۲→ CH۳COOH + ۲ آب|H۲O

توانایی «کلوستریدیوم» دربکارگیری مستقیم شکر، یا تولید اسید استیک از مواد کم هزینه‌تر بدین معناست که این نوع از باکتری بطور بالقوه می‌تواند نسبت به اکسایندگان اتانول نظیر «بچه سرکه»، در تولید اسید استیک کارآمدتر باشد. با این حال، باکتری «کلاستریدیوم» نسبت به «بچه سرکه» در مقابل اسید مقاومت کمتری دارد. حتی در مقایسه با برخی انواع بچه سرکه که می‌توانند با غلط ۲۰ درصدی اسید استیک سرکه تولید کنند، مقاوم‌ترین انواع «کلاستریدیوم» تنها می‌توانند چند درصد اسید استیک در سرکه تولید کنند. در حال حاضر برای تولید سرکه، استفاده از «بچه سرکه» نسبت به استفاده از «کلاستریدیوم» و سپس تغلیظ آن، مقرون به صرفه‌تر است. در نتیجه با وجودیکه باکتریهای استوژنیک از سال ۱۹۴۰ کشف شده‌اند استفاده صنعتی از آنها به تعدادی کاربرد بی خطر محدود شده‌است.

کاربردها[ویرایش]

بطری 5/2 لیتری اسید استیک در آزمایشگاه

تولید بسیاری از بسیاری از ترکیبات شیمیایی، اسید استیک به عنوان یک واکنشگر شیمیایی به کار می‌آید. مهمترین کاربرد خاص اسید استیک در تولید استات وینیل تکپاره‌است، که بلافاصله پس از آن آنیدرید استیک و استر تولید می‌شود. میزان اسید استیک مورد استفاده در سرکه به نسبت اندک است.

استات وینیل تکپاره[ویرایش]

کاربرد اصلی اسید استیک در تولید استات وینیل تکپاره (VAM) است. بین ۴۰ تا ۴۵ درصد از اسید استیک تولید شده در جهان، به مصرف این کاربرد می‌رسد. این واکنش که کاتالیزور آن پالادیوم است، اتیلن، اسید استیک و اکسیژن تولید می‌کند.

۲ H۳C-COOH + ۲ اتیلن|C۲H۴ + اکسیژن|O۲ → ۲ استات وینیل |H۳C-CO-O-CH=CH۲ + ۲ آب (مولکول)|H۲O

استات وینیل می‌تواند به استات پلی وینیل یا سایر پولیمرها، پولیمریزه شود که این مواد در رنگها و چسبها کاربرد دارند.

تولید استر[ویرایش]

مهمترین استرهای اسید استیک در تولید جوهر و رنگ و پوشش استفاده می شوند. استرها شامل انیل استات و نرمال بوتیل استات و ایزو بوتیل استات و پروپیل استات می شوند. آنها معمولاً توسط واکنش کاتالیستی ار اسید استیک و الکل تولید می شوند.

بیشتر استرهای استات، از استالدهید با استفاده از واکنش تیشچنکو تولید می شود. علاوه بر این، استات ها اتر به عنوان حلال برای نیترو سلولز، لاک اکریلیک، لاک الکل زدن به جداکننده ها و لکه های چوب استفاده می شود. اول، مونومرهای گلیکول از اتیلن اکسید یا اکسید پروپیلن با الکل تولید می شوند، که سپس با اسید استیک استری می گردند. سه محصول عمده عبارتند از اتیلن گلیکول اتر استات (EEA)، اتیلن گلیکول مونو بوتیل اتر استات (EBA)، و پروپیلن گلیکول مونو متیل اتر استات، معمولتر به عنوان PGMEA در فرایند تولید نیمه هادی، جایی که آن را به عنوان مقاومت در برابر حلال مورد استفاده شناخته شده است . این مصرف حدود 15 ٪ تا 20 ٪ از اسید استیک در سراسر جهان را شامل می شود. اتر استات ها به عنوان مثال EEA، نشان داده شده است به عنوان عوامل مضر برای تولید مثل انسان است.

آنیدرید استیک[ویرایش]

محصول مایع‌سازی دو مولکول اسید استیکآنیدرید استیک است. تولید جهانی آنیدرید استیک اصلی‌ترین کاربرد است که بین ۲۰ تا ۳۰ درصد از تولید اسید استیک در جهان را به مصرف خود می‌رساند. آنیدرید استیک را می‌توان بطور مستقیم از #کربندار کردن متانول|کربندار کردن متانول در مجاورت اسید تولید کرد و می‌توان کارخانه‌های کاتیوا| فرایند کاتیوا را برای تولید آنیدرید تطبیق داد.

متراکم‌سازی اسید استیک به آنیدرید استیک

آنیدرید استیک، یک عامل قوی اسیددار کردن است. با داشتن چنین خاصیتی، کاربرد اصلی آن در تولید [ترموپلاستیک سلولزی است که به عنوان یک بافت مصنوعی در فیلم عکاسی بکار می‌رود. همچنین آنیدرید اسید در تولید آسپرین، هرویین و سایر ترکیبات به عنوان واکنشگر عمل می‌کند.

سرکه[ویرایش]

نوشتار اصلی: سرکه

در حالت سرکه و نیز در نمک‌سود کردن سایر سبزیجات، محلول‌های اسید استیکی (معمولاً ۵ تا ۱۸ درصد اسید استیک، با درصدی که معمولاً بر حسب جرم محاسبه می‌شود) بطور مستقیم به عنوان یک چاشنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرکه خانگی اغلب رقیق‌تر است (۵ تا ۸ درصد اسید استیک)، ولی در نمک‌سود کردن غذاها برای مصارف تجاری، محلول‌های غلیظ تری مورد استفاده قرار می‌گیرد. میزان اسید استیکی که در سطح جهانی برای تولید سرکه مورد استفاده قرار می‌گیرد زیاد نیست اما از دیر باز این ماده یکی از پر کاربردترین مواد در تولید سرکه بوده‌است.

کاربرد به عنوان حلال[ویرایش]

همانگونه که گفته شداسید استیک# خواص شیمیایی|بالا، اسید استیک منجمد یک حلال پروتون‌دار قطبی بسیار عالی است. این ماده اغلب در تصفیه مواد آلی به عنوان حلال کریستال‌سازی مجدد بکار می‌رود. اسید استیک ذوب شده خالص در تولید اسید ترفتالیک که ماده خام پلی اتیلن ترفتالیک (PET)است، به عنوان حلال بکار می‌رود. اگر چه در حال حاضر این کاربرد ۵ تا ۱۰ درصد از اسید استیک تولید شده در جهان را مصرف می‌کند، با افزایش تولید PET انتظار می‌رود این کاربرد افزایش بیشتری پیدا کند.

در واکنش‌هایی همچون فریدل کرافتس# اکلیل‌دار کردن فریدل کرافتس| اکلیل‌دار کردن فریدل کرافتس که در آنها کربوکاتیون وجود دارد، اسید استیک به عنوان یک حلال بکار می‌رود. به عنوان مثال، یک مرحله از تولید تجاریکافور مصنوعی، شامل نوآرایی ونگر میروین کمفین به استات ایزوبورنیل است؛ در این حالت اسید استیک برای حفظ کربندار کردنواکنش نوآرایی|بازآراسته، هم به عنوان حلال و هم به عنوان یک هسته دوست عمل می‌کند. در هنگام کاهش|اکسایش یک گروه نیترو آریل به یک آنیلین با استفاده از پالادیوم کربنی، اسید استیک به عنوان حلال انتخابی استفاده می‌شود.

در شیمی تحلیلی، اسید استیک منجمد برای تخمین مواد قلیایی ضعیف همچون آمیدهای آلی بکار می‌رود. اسید استیک منجمد به عنوان باز (شیمی)| باز از آب هم ضعیف‌تر است در نتیجه در این میانجی، آمید به عنوان یک باز قوی عمل می‌کند. سپس با استفاده از یک محلول در اسید استیک منجمد با خاصیت اسیدی بسیار قوی همچون اسید پرکلورید، می‌توان عیار آنرا اندازه گرفت.

سایر کاربردها[ویرایش]

محلول‌های رقیق اسید استیک، همچنین به خاطر خاصیت اسیدی ملایم آنها، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در محیط خانگی، استفاده در آبگونه اسیدی ظهور فیلم و برداشتن جرم شیرآب و کتری از نمونه‌های آن است. خاصیت اسیدی همچنین از طریق سلولهای نیش ستاره دریایی، در درمان نیش ستاره دریایی جعبه‌ای استفاده می‌شود که این کار از آسیبهای جدی و یا حتی مرگ جلوگیری می‌کند. این خاصیت همچنین در درمان افراد مبتلا به آماس گوش| عفونت گوش خارجی به کار می.رود. همچنین در سیلوی خوراک دام، برای جلوگیری از رشد باکتری‌ها و قارچها، بصورت اسپری از اسید استیک استفاده می‌شود. محلولهای رقیق اسید استیک می تواند در آزمایشگاه بالینی برای تشخیص تعداد گلبولهای قرمز و سفید استفاده شوند. یکی دیگر از استفاده های بالینی برای lysing سلول های قرمز خون است، که می تواند ترکیبات مهم دیگر در ادرار را در هنگام آزمایش میکروسکوپی شناسایی کند. اسیدیته آن همچنین برای درمان نیش عروس دریایی کاربرد دارد و اگر فوراً استفاده شود از جراحات حاد و حتی مرگ جلو گیری می کند. و برای درمان عفونت گوش خارجی استفاده می شود. در این روش، اسید استیک به صورت اسپری بر برای علوفه دام به عنوان نگهدارنده اسپری می شود، تا رشد باکتری و قارچ تضعیف شود. اسید استیک آبی همچنین به عنوان یک حذف کننده زگیل و گندمه استفاده می شود از اسید استیک چندین نمک آلی و غیر آلی تولید می‌شود، از جمله:

  • استات سدیم__ در صنعت نساجی و نیز به عنوان نگهدارنده غذایی (E number|E۲۶۲).
  • استات مس ۲__ به عنوان رنگدانه و قراچ‌کش
  • استات آلومنیم و استات آهن ۲__ به عنوان ثابت‌کننده رنگ
  • استات پلادیوم ۲__ به عنوان کاتالیزور در واکنش‌های جفت‌ساز، همچون واکنش هک
  • استات نقره در حشره کشها
  • کنترل و از بین بردن کنه واروا در زنبور عسل

اسید استیک‌های جایگزین تولید شده عبارتند از:

  • اسید مونوکلرواستیک. MCA، اسید دیکلرو استیک (به عنوان محصول فرعی) و تری کلرواستیک. MCA در تولید رنگ نیل استفاده می‌شود.
  • اسید برومو استیک، که برای تولید واکنشگر برومو استات اتیل استری می‌شود.
  • اسید تری فلوئورواستیک که در ترکیبات عالی، یک واکنشگر رایج است.

مقادیر اسید استیکی که در سایر کاربردها بکار می‌رود (بجز TPA)، ۵ تا ۱۰ درصد از اسید استیک مورد استفاده درسطح جهان را به خود اختصاص داده‌است. در عین حال، انتظار نمی‌رود این کاربردها به اندازه تولیدTPA، رشد کند.

ایمنی[ویرایش]

اسید استیک غلیظ خورنده‌است و در نتیجه باید با احتیاط با آن کار کرد، زیرا باعث سوختگی، آسیبهای دائم چشمی و سوزش اعضای دارای مایعات مخاطی می‌شود. این تاول‌ها و آبله‌ها ممکن است تا چند ساعت پس از در معرض قرار گرفتن پدیدار نشوند. به هنگام کار کردن با این ترکیب‌ها باید از دستکش‌های مقاوم از جنس پلاستیک نیتریل استفاده کرد چراکه استفاده ازدستکش‌های لاتکس از ایمنی لازم برخوردار نیست. اسید استیک غلیظ در شرایط آزمایشگاهی به سختی مشتعل می‌شود. با بالا رفتن دما از مرز ۳۹ درجه سانتی‌گراد، ریسک تبدیل شدن آن به یک ماده منفجره در مجاورت هوا افزایش می‌یابد. (حد انفجار: ۴/۵ درصد تا ۱۶ درصد).

خطر محلولهای اسید استیک به میزان غلظت آن بستگی دارد. محلولهایی که اسید استیک آنها بیش از ۲۵ درصد است، به خاطر بوی زننده و بخار خورنده آنها در هود بخار نگهداری می‌شود. اسید استیک رقیق به شکل سرکه بی ضرر است. با اینحال وارد کردن محلول‌های قویتر در آن، برای انسان و حیوانات ضرر دارد. این محلول به سیستم گوارش آسیب زده و تغییری مهلک را در خاصیت اسیدی خون ایجاد می‌کند.

به دلیل عدم تطبیق آن، پیشنهاد می شود که اسید استیک را از اسید کرومیک و اتیلن گلایکول و اسید نیتریک و اسید پر کلریک و پرمنگنات ها و پر اکسید ها و هیدروکسیل ها دور نگه دارید.

جستارهای وابسته[ویرایش]

  • سرکه
  • نمک‌سود کردن، روشی برای نگهداری غذا
  • باکتری اسید استیک، تولید سرکه از محلول‌های الکلی
  • اسید استیک (صفحه داده‌ها)
  • بچه سرکه، یک دسته مهم از باکتریهای اسید استیک
  • عامل پوسته‌زدایی، اغلب حاوی اسید استیک

؛ شیمی

  • مواد شیمیایی معمولی، محل خرید مواد شیمیایی مورد استفاده در آزمایش‌ها
  • اسید کربوکسیلیک، هستند-COOH ترکیباتی که حاوی گروه
  • اسید چرب، زنجیره مستقیم اسید کربوکسیلیک * استات آنیون، CH۳COO، بطر خلاصه ‘’AcO’’
  • گروه استیل، گروه CH۳-CO–، بطور خلاصهAc
  • کوآنزیم استیلA، یک حامل مهم استیل در سلولها

؛ مواد شیمیایی مرتبط

  • اسید فورمیک، اسید کربوکسیلیک با یک اتم کربن کمتر به ازای هر مولکول
  • اسید پروپیونیک، اسید کربوکسیلیک با یک اتم کربن بیشتر به ازای هر مولکول
  • اتانول، اتیل الکل
  • استالدئید
  • استیک آنیدرید
  • استات اتیل، یک حلال مهم
  • اسید مونو کلرو استیک
  • اسیدهای کلرواستیک

منابع[ویرایش]

ویکی‌پدیای انگلیسی

پیوند به بیرون[ویرایش]

پانویس[ویرایش]

  1. Dippy, J. F. J., Hughes, S. R. C., Rozanski, A., J. Chem. Soc., 1959, 2492.
  2. Goldwhite, Harold (۲۰۰۳). New Haven Sect. Bull. Am. Chem. Soc. (September ۲۰۰۳).
  3. Martin, Geoffrey (۱۹۱۷). Industrial and Manufacturing Chemistry, Part ۱, Organic. London: Crosby Lockwood, pp. ۳۳۰–۳۱.
  4. Schweppe, Helmut (۱۹۷۹).«Identification of dyes on old textiles». J. Am. Inst. Conservation ۱۹(۱/۳), ۱۴–۲۳.
  5. Jones, R.E.; Templeton, D.H. (۱۹۵۸). «The crystal structure of acetic acid». Acta Crystallogr. ۱۱(۷), ۴۸۴–۸۷.
  6. Dictionary of Organic Compounds (۶th Edn.), Vol. ۱ (۱۹۹۶). London: Chapman & Hall. ISBN ۰-۴۱۲-۵۴۰۹۰-۸
  7. Yoneda, Noriyki; Kusano, Satoru; Yasui, Makoto; Pujado, Peter; Wilcher, Steve (۲۰۰۱). Appl. Catal. A: Gen. ۲۲۱, ۲۵۳–۲۶۵.
  8. «Production report». Chem. Eng. News (July ۱۱, ۲۰۰۵), ۶۷–۷۶.
  9. Suresh, Bala (۲۰۰۳). «Acetic Acid». CEH Report ۶۰۲٫۵۰۰۰, SRI International.
  10. Wagner, Frank S. (۱۹۷۸) «Acetic acid.» In: Grayson, Martin (Ed.) Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, ۳rd edition, New York: John Wiley & Sons.
  11. Lancaster, Mike (۲۰۰۲) Green Chemistry, an Introductory Text, Cambridge: Royal Society of Chemistry, pp. ۲۶۲–۲۶۶. ISBN 0-85404-620-8.