Оцетна киселина или етанова киселина — кисела, безбојна течност и органско соединение со хемиска формула (исто така напишано како ,, ). Оцетот содржи најмалку 4% оцетна киселина по волумен, што ја прави оцетната киселина главна компонента на оцетот, освен водата и другите елементи.
Оцетната киселина е втората наједноставна карбоксилна киселина (по мравјата киселина). Таа е важен хемиски реагенс и индустриска хемикалија, која се користи првенствено во производството на целулоза ацетат за фотографски филмови, поливинил ацетат за лепак за дрво и синтетички влакна и ткаенини. Во домаќинствата, разредената оцетна киселина често се користи во средствата за бигор. Во прехранбената индустрија, оцетната киселина е контролирана со кодот за адитиви за храна E260 како регулатор на киселост и како зачини. Во биохемијата, ацетил групата, добиена од оцетна киселина, е основна за сите форми на живот. Кога се врзува за коензимот А, тој е централен за метаболизмот на јаглени хидрати и масти.
Глобалната побарувачка за оцетна киселина е околу 6,5 милиони метрички тони годишно (t/a), од кои приближно 1,5 t/a се исполнува со рециклирање; остатокот е произведен од метанол. Оцетот е претежно разредена оцетна киселина, често произведена со ферментација и последователна оксидација на етанол.
Номенклатура Тривијалното име „оцетна киселина“ е најчесто користеното и најпосакуваното име на Меѓународниот сојуз за чиста и применета хемија (МСЧПХ). Систематското име „етанова киселина“, важечко име на IМСЧПХ, е конструирано според супститутивната номенклатура.IUPAC Provisional Recommendations 2004 Chapter P-12.1; page 4 Името „оцетна киселина“ потекнува од латинскиот збор за оцет, „ “, што е поврзано со самиот збор „киселина“.
„Глацијална оцетна киселина“ е име за оцетна киселина без вода (безводна). Слично на германското име „Eisessig“ („леден оцет“), името доаѓа од кристалите слични на мраз кои се формираат малку под собна температура на (присуството на 0,1% вода ја намалува неговата точка на топење за 0,2 °C).
Вообичаен симбол за оцетна киселина е AcOH, каде што Ac е псевдоелемент симбол што ја претставува ацетил групата ; конјугирана основа, ацетат (), така е претставена како . (Симболот Ac за ацетил функционалната група не треба да се меша со симболот Ac за елементот актиниум; контекстот спречува конфузија кај органските хемичари). За подобро да ја одрази нејзината структура, оцетната киселина често се пишува како , , и. Во контекст на киселинско-базните реакции, понекогаш се користи кратенката HAc, каде што Ac во овој случај е симбол за ацетат (наместо ацетил). Ацетатот е јон што произлегува од губење на од оцетна киселина. Името „ацетат“ може да се однесува и на сол што го содржи овој анјон или естер на оцетна киселина.
Својства мини|Кристали на оцетна киселина
Киселост Водородниот центар во карбоксилната група (−COOH) во карбоксилните киселини како што е оцетната киселина може да се одвои од молекулата со јонизација:
Поради ова ослободување на протонот (), оцетната киселина има кисел карактер. Оцетната киселина е слаба монопротична киселина. Во воден раствор има pK3 вредност од 4,76. Неговата конјугирана основа е ацетат (). А 1.0 М раствор (околу концентрацијата на домашниот оцет) има pH од 2,4, што покажува дека само 0,4% од молекулите на оцетна киселина се дисоцирани. Меѓутоа, во многу разреден (<10 −6 М) раствор оцетната киселина е >90% дисоцирана.
алт=Deprotonation equilibrium of acetic acid in water|375x375пкс|Рамнотежа на депротонација на оцетна киселина во вода мини|Цикличен димер на оцетна киселина; испрекинати зелени линии претставуваат водородни врски
Структура Во цврстата оцетна киселина, молекулите формираат синџири, а поединечните молекули се меѓусебно поврзани со водородни врски. Во пареата на , може да се откријат димери. Димерите се јавуваат и во течната фаза во разредени раствори во растворувачи кои не се врзуваат за водород, и одреден степен во чиста оцетна киселина, но се нарушени од растворувачите што се врзуваат за водород. Дисоцијациската енталпија на димерот е проценета на 65,0-66,0 kJ/mol и дисоцијациската ентропија на 154-157 Ј mol −1 K −1. Други карбоксилни киселини се вклучени во слични меѓумолекулски водородни врски.
Одлики на растворувач Течната оцетна киселина е хидрофилен (поларен) протички растворувач, сличен на етанолот и водата. Со релативна статичка пропустливост (диелектрична константа) од 6,2, раствора не само поларни соединенија како што се неоргански соли и шеќери, туку и неполарни соединенија како масла, како и поларни растворени материи. Се меша со поларни и неполарни растворувачи како што се вода, хлороформ и хексан. Со повисоки алкани (почнувајќи со октан), оцетната киселина не се меша во сите состави, а растворливоста на оцетната киселина во алканите опаѓа со подолгите n-алкани. Својствата на растворувач и мешање на оцетната киселина ја прават корисна индустриска хемикалија, на пример, како растворувач во производството на диметил терефталат.
Биохемија При физиолошки рН, оцетната киселина обично целосно се јонизира до ацетат.
Ацетил групата, формално добиена од оцетна киселина, е основна за сите форми на живот. Кога се врзува за коензимот А, тој е централен за метаболизмот на јаглени хидрати и масти. За разлика од карбоксилните киселини со подолг синџир (масните киселини), оцетната киселина не се наоѓа во природните триглицериди. Сепак, вештачкиот триглицерид триацетин (глицерин триацетат) е вообичаен додаток на храна и се наоѓа во козметиката и локалните лекови.
Оцетната киселина се произведува и се излачува од бактерии на оцетна киселина, особено родот Acetobacter и Clostridium acetobutylicum. Овие бактерии се наоѓаат универзално во храната, водата и почвата, а оцетната киселина се произведува природно кога овошјето и другите намирници се расипуваат. Оцетната киселина е исто така компонента на вагинално подмачкување на луѓето и другите примати, каде што се чини дека служи како благо антибактериско средство.
Производство мини|Постројка за прочистување и концентрација на оцетна киселина во 1884 година Оцетната киселина се произведува индустриски и синтетички и со бактериска ферментација. Околу 75% од оцетната киселина направена за употреба во хемиската индустрија е направена со карбонилирање на метанол, објаснето подолу. Биолошкиот пат сочинува само околу 10% од светското производство, но останува важен за производството на оцет бидејќи многу закони за чистота на храната бараат оцетот што се користи во храната да биде од биолошко потекло. Други процеси се изомеризација на метил формат, конверзија на сингас во оцетна киселина и оксидација на гасовита фаза на етилен и етанол.
Оцетната киселина може да се прочисти преку фракционо замрзнување со користење на ледена бања. Водата и другите нечистотии ќе останат течни додека оцетната киселина ќе таложи надвор. Почнувајќи од 2003-2005 година, вкупното светско производство на девствена оцетна киселина било проценето на 5 Mt/a (милиони тони годишно), од кои приближно половина се произведувале во САД. Европското производство било приближно 1 Mt/a и во опаѓање, додека јапонското производство изнесувало 0,7 Mt/a. Уште 1,5 Mt биле рециклирани секоја година, со што вкупниот светски пазар достигнал 6,5 Mt/a. Оттогаш глобалното производство се зголемило на 10,7 Mt/a (во 2010 година) и понатаму; сепак, се предвидува забавување на овој пораст на производството.Acetic Acid . Двата најголеми производители на девствена оцетна киселина се Celanese и BP Chemicals. Други големи производители ги вклучуваат Милениум Хемикалс, Стерлинг Хемикалс, Самсунг, Истман.
Карбонилација на метанол Повеќето оцетна киселина се произведува со карбонилација на метанол. Во овој процес, метанолот и јаглерод моноксидот реагираат и произведуваат оцетна киселина според равенката:
250x250пкс
Процесот вклучува јодометан како посредник и се јавува во три чекори. За карбонилација е потребен катализатор, метал карбонил (чекор 2).
Постојат два поврзани процеси за карбонилација на метанолот: Монсантов процес катализиран со родиум и Катива-процес катализиран со иридиум. Вториот процес е позелен и поефикасен и во голема мера го замени првиот процес, често во истите производствени погони. Во двата процеса се користат каталитички количества вода, но за Катива-процесот е потребно помалку, така што реакцијата на поместување вода-гас е потисната и се формираат помалку нуспроизводи.
Со менување на условите на процесот, оцетниот анхидрид, исто така, може да се произведе на истата фабрика со користење на родиумски катализатори.
Оксидација на ацеталдехид Пред комерцијализацијата на процесот Монсанто, поголемиот дел од оцетна киселина се произведувала со оксидација на ацеталдехид. Ова останува вториот најважен метод на производство, иако обично не е конкурентен на карбонилацијата на метанолот. Ацеталдехидот може да се произведе со хидратација на ацетилен. Ова било доминантна технологија во раните 1900-ти.
Лесните компоненти на нафтата лесно се оксидираат со кислород или дури и воздух за да се добијат пероксиди, кои се распаѓаат и произведуваат оцетна киселина според хемиската равенка, илустрирана со бутан:
Ваквите оксидации бараат метален катализатор, како што се нафтанатните соли на манган, кобалт и хром.
Типичната реакција се изведува на температури и притисоци дизајнирани да бидат што е можно пожешки додека бутанот се уште е течен. Типични услови за реакција се и 55 банкомат. Може да се формираат и несакани производи, вклучувајќи бутанон, етил ацетат, мравја киселина и пропионска киселина. Овие нуспроизводи се исто така комерцијално вредни, а условите за реакција може да се променат за да се добијат повеќе од нив каде што е потребно. Сепак, одвојувањето на оцетна киселина од овие нуспроизводи ја зголемува цената на процесот.
Под слични услови и со користење на слични катализатори како што се користат за оксидација на бутан, кислородот во воздухот за производство на оцетна киселина може да го оксидира ацеталдехидот .
Со користење на современи катализатори, оваа реакција може да има принос на оцетна киселина поголема од 95%. Главните нуспроизводи се етил ацетат, мравја киселина и формалдехид, од кои сите имаат пониски точки на вриење од оцетната киселина и лесно се одвојуваат со дестилација.
Етиленска оксидација Ацеталдехидот може да се подготви од етилен преку Вакеров процес, а потоа да се оксидира.
Во поново време, хемиската компанија Showa Denko, која отворила фабрика за оксидација на етилен во Оита, Јапонија, во 1997 година, комерцијализирала поевтина еднофазна конверзија на етилен во оцетна киселина. Процесот се катализира со катализатор на паладиум метал поддржан на хетеропол киселина како што е силикотунгстинската киселина. Сличен процес го користи истиот метален катализатор на силикотунгстична киселина и силика:
Се смета дека е конкурентен со метанол карбонилација за помали растенија (100-250 kt/a), во зависност од локалната цена на етилен. Пристапот ќе се заснова на користење на нова технологија на селективна фотокаталитичка оксидација за селективна оксидација на етилен и етан во оцетна киселина. За разлика од традиционалните катализатори на оксидација, процесот на селективна оксидација ќе користи УВ светлина за да произведе оцетна киселина на амбиентални температури и притисок.
Оксидативна ферментација Во поголемиот дел од човечката историја, бактериите на оцетна киселина од родот Acetobacter направиле оцетна киселина, во форма на оцет. Имајќи доволно кислород, овие бактерии можат да произведат оцет од различни алкохолни намирници. Најчесто користените храни вклучуваат јаболков јаболков, вино и ферментирано жито, слад, ориз или каша од компири. Целокупната хемиска реакција олеснета од овие бактерии е:
Разреден раствор на алкохол инокулиран со Acetobacter и чуван на топло, воздушно место ќе стане оцет во текот на неколку месеци. Индустриските методи за правење оцет го забрзуваат овој процес со подобрување на снабдувањето со кислород до бактериите.