АЦЕТАТ НАТРИЯ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2024

Ацетат натрия представляет собой натриевую соль уксусной кислоты с по молекулярной формулой С ₂ Н ₃ O ₂ Na. Он состоит из расплывающегося белого порошка, в основном присутствующего в двух формах: безводной и тригидратированной. Оба хорошо растворяются в воде, универсальном растворителе; но не так растворим в спиртах или ацетоне.

Безводная форма имеет более высокие значения плотности, температуры плавления и кипения, чем у тригидратной формы ацетата натрия. Это происходит потому, что молекулы воды мешают взаимодействиям ионов Na ⁺ и CH ₃ COO ^- .

Внешний вид ацетата натрия

Ацетат натрия стабилен, особенно при хранении при температуре от 2 до 8 ° C; но он подвержен действию сильных окислителей и галогенов.

Его можно получить реакцией бикарбоната натрия с уксусной кислотой. Также при реакции уксусной кислоты с гидроксидом натрия. Обе реакции просты в исполнении и недороги; первое можно сделать даже дома.

Эта соль - малотоксичное соединение. Вызывает раздражение кожи только при частом и продолжительном контакте. Он слегка раздражает глаза, но может раздражать дыхательные пути. Нет информации о вредном влиянии его приема внутрь.

Он имеет множество применений и применений, подчеркивая его буферную функцию pH вместе с уксусной кислотой. Ацетатный буфер имеет pKa = 4,7; который обеспечивает высокую эффективность регулирования pH в кислой среде со значениями pH от 3 до 6.

Из-за своей низкой токсичности и свойств он широко используется для улучшения вкуса пищевых продуктов, а также в качестве агента, обеспечивающего защиту от порчи из-за его действия против микробов.

Структура ацетата натрия

Ионы ацетата и натрия. Источник: Shu0309

На изображении выше показаны ионы, которые составляют кристаллы безводного ацетата натрия (без воды). Пурпурная сфера соответствует катиону Na ⁺ , а молекулярный ион слева от него - ацетат, CH ₃ COO ^- , а его атомы кислорода представлены красными сферами.

Эти пары, согласно формуле CH ₃ COONa, находятся в соотношении 1: 1; Для каждого аниона CH ₃ COO ^- должен быть катион Na ^+, притянутый к его отрицательному заряду, и наоборот. Таким образом, притяжение между ними и отталкивание между равными зарядами в конечном итоге приводят к установлению структурных паттернов, которые определяют кристалл, минимальным выражением которого является элементарная ячейка.

Упомянутая элементарная ячейка, как и кристалл в целом, изменяется в зависимости от расположения ионов в пространстве; это не всегда одно и то же, даже для одной и той же кристаллической системы. Например, безводный ацетат натрия может образовывать два ромбических полиморфа, один из которых изображен ниже:

Элементарная ячейка орторомбических кристаллов ацетата натрия. Источник: Benjah-bmm27

Обратите внимание на расположение ионов: четыре иона CH ₃ COO ^- окружают Na ⁺ таким образом, что они «рисуют» искаженную квадратную пирамиду. Каждый из этих CH ₃ COO ^- в свою очередь взаимодействует с другим соседним Na ⁺ .

Гидратированные кристаллы

Ацетат натрия имеет высокое сродство к воде; на самом деле он расплывается, то есть сохраняет влагу до тех пор, пока не растворяется в ней. Чем выше влажность, тем раньше он «растает». Это связано с тем, что как CH ₃ COO ^{-, так} и Na ⁺ могут гидратироваться, окружать себя молекулами воды, которые направляют свои диполи к своим зарядам (Na ⁺ OH ₂ , CH ₃ COO ^- HOH).

Когда эту соль готовят в лаборатории или дома, ее сродство к воде таково, что даже при нормальных температурах она уже получается в виде гидрата; CH ₃ COONa · 3H ₂ O. Их кристаллы перестают быть орторомбическими и становятся моноклинными, поскольку теперь они включают по три молекулы воды для каждой пары CH ₃ COO ^- и Na ⁺ .

свойства

имена

-Ацетат натрия.

-Этаноат натрия (IUPAC).

Молярная масса

-Безводный: 82,03 г / моль.

-Тригидрат: 136,03 г / моль.

Внешность

Нежный белый порошок.

запах

К уксусу при нагревании до разложения.

плотность

-Безводный: 1,528 г / см ³ при 20 ° C.

-Тригидрат: 1,45 г / см ³ при 20 ° C.

Температура плавления

-Безводный: 324 ° C (615 ° F, 597 К).

-Тригидрат: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Точка кипения

-Безводный: 881,4 ° C (1618,5 ° F, 1154,5 К).

-Тригидрат: 122 ° С (252 ° F, 395 К). Он разлагается.

Растворимость

В воде

-Безводный: 123,3 г / 100 мл при 20ºC.

-Тригидрат: 46,4 г / 100 мл при 20 ºC.

В метаноле

16 г / 100 г при 15 ° С.

В этаноле

5,3 г / 100 мл (тригидрат).

В ацетоне

0,5 г / кг при 15 ° С.

кислотность

pKa: 24 (20 ° С).

основность

pKb: 9,25. Здесь очевидно, что ацетат натрия является основной солью, потому что его pKb меньше, чем его pKa.

Показатель преломления (ηD)

1464

Калорийность

-100,83 Дж / моль · К (безводный).

-229,9 Дж / моль · K (тригидрат).

точка воспламенения

Более 250ºC.

Температура самовоспламенения

600 ° С.

pH

8,9 (0,1 М раствор при 25 ° C).

стабильность

Стабильная. Несовместим с сильными окислителями и галогенами. Чувствителен к влажности.

Реакции

Ацетат натрия может образовывать сложный эфир при взаимодействии с алкилгалогенидом; например, бромэтан:

CH ₃ COONa + BrCH ₂ CH ₃ => CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ + NaBr

Декарбоксилаты ацетата натрия в метан (пиролиз) в присутствии NaOH:

CH ₃ COONa + NaOH => CH ₄ + Na ₂ CO ₃

Реакция катализируется солями цезия.

Синтез

Ацетат натрия можно дешево получить в лаборатории путем взаимодействия бикарбоната натрия с уксусной кислотой:

NaHCO ₃ + CH ₃ COOH => CH ₃ COONa + H ₂ CO ₃

Эта реакция сопровождается наличием в растворе интенсивного барботажа из-за разложения угольной кислоты на воду и диоксид углерода.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

Промышленно ацетат натрия получают путем реакции уксусной кислоты с гидроксидом натрия.

CH ₃ COOH + NaOH => CH ₃ COONa + H ₂ O

Приложения

Термосумки

Ацетат натрия используется для изготовления термосумок.

Сначала кристаллы соли растворяются в объеме воды, чтобы приготовить раствор, который становится перенасыщенным.

Затем раствор нагревают до температуры выше 58 ºC, что является его температурой плавления. Перенасыщенному раствору дают остыть до комнатной температуры и образования кристаллов не наблюдается; раствор переохлажден.

Отсутствие кристаллов объясняется тем, что молекулы жидкости слишком неорганизованы и не имеют правильной ориентации для достижения температуры кристаллизации. Жидкость находится в метастабильном состоянии, состоянии дисбаланса.

Учитывая нестабильность переохлажденной жидкости, любого возмущения достаточно для начала кристаллизации. В случае тепловых мешков нажимается механическое приспособление для перемешивания жидкости и инициирования образования кристаллов и затвердевания раствора тригидрата ацетата натрия.

По мере кристаллизации температура увеличивается. Кристаллы тригидрата ацетата натрия выглядят как лед, но они горячие, поэтому их называют «горячим льдом».

промышленные

-Ацетат натрия используется в текстильной промышленности как протрава при крашении тканей.

-Нейтрализует отходы серной кислоты

-Он используется при обработке хлопка для производства ватных дисков, используемых для личной гигиены и в медицинских целях.

- Используется при травлении металла перед хромированием.

-Сотрудничать, чтобы не происходила вулканизация хлоропрена в процессе производства синтетического каучука.

-Участвует в очистке глюкозы

-Используется при дублении кожи.

Медицинское использование

Ацетат натрия - одно из соединений, используемых для доставки электролитов пациентам внутривенно.

Он используется для коррекции уровня натрия у пациентов с гипонатриемией, а также для коррекции метаболического ацидоза и ощелачивания мочи.

Буферный раствор pH

Он используется в качестве регулятора pH во многих, многих ферментативных реакциях, которые происходят между pH 3 и pH 6.

Различные значения pH ацетатного буферного раствора достигаются изменением концентрации уксусной кислоты и ацетата натрия.

Так, например, для получения pH 4,5 буферный раствор имеет концентрацию уксусной кислоты 3,8 г / л и концентрацию безводного ацетата натрия 3,0 г / л.

Концентрация ацетатного буфера может быть увеличена, увеличивая в той же пропорции компоненты раствора, необходимые для получения желаемого pH.

Буфер ацетат / ацетонитрил используется в капиллярном электрофорезе при разделении фотоберберинов.

Исследовательские лаборатории

-Ацетат натрия - слабый нуклеофильный агент, который используется в анионной полимеризации β-лактона.

-Он используется в качестве реагента в ядерном магнитном резонансе биологических макромолекул.

-Используется при извлечении ДНК из клеток. Натрий - это катион, который взаимодействует с отрицательными зарядами фосфатов, присутствующих в ДНК, что способствует их конденсации. В присутствии этанола ДНК образует осадок, который затем может разделиться на водный слой.

Консервация еды

-Помогает предотвратить рост бактерий, а также предотвращает образование избыточной кислотности, вызывающей порчу пищевых продуктов, тем самым поддерживая определенный pH.

-Натрий, присутствующий в ацетате, усиливает вкус пищи.

-Ацетат натрия используется при приготовлении маринованных овощей: огурца, моркови, лука и др. Кроме того, его используют при консервировании мяса.

Консервация бетона

Бетон повреждается под действием воды, что сокращает его продолжительность. Ацетат натрия действует как герметик для бетона, делая его водонепроницаемым, продлевая его первоначальные характеристики.

Молодежные эксперименты

Эксперимент 1

Простой эксперимент - синтез ацетата натрия путем взаимодействия бикарбоната натрия с уксусом (5% уксусная кислота).

30 мл уксуса помещают в химический стакан и добавляют примерно 3,5 г бикарбоната.

В реакции образуются ацетат натрия и угольная кислота. Кислота распадается на углекислый газ и воду. Образование углекислого газа приведет к интенсивному бурлению внутри раствора.

Для сбора ацетата натрия вода испаряется, нагревая раствор.

Эксперимент 2

Другой простой эксперимент - образование кристаллов тригидрата ацетата натрия.

Для этого около 20 г тригидрата ацетата натрия отвешивают и помещают в химический стакан, затем добавляют 10 мл воды. Раствор нагревают до температуры выше 58 ° C.

Ацетат натрия полностью растворяется, чтобы раствор был перенасыщенным. Предварительно блюдо Пьетри ставят на холодную поверхность.

Содержимое стакана с тригидратом ацетата медленно переливают в чашку Пьетри. Температура жидкости в капсуле начинает падать даже ниже точки плавления, не наблюдая кристаллизации или затвердевания тригидрата ацетата натрия.

Обычно для кристаллизации тригидрата ацетата натрия добавляют небольшое количество соли, которая служит ядром кристаллизации. В других случаях происходит небольшое нарушение раствора, чтобы инициировать кристаллизацию ацетата натрия.

Кристаллы тригидрата ацетата натрия имеют вид льда, но прикосновение к ним показывает, что они относительно горячие. По этой причине соль называют «горячим льдом».

токсичность

Ацетат натрия - очень малотоксичное соединение. Он также не классифицируется как сенсибилизатор кожи и дыхательных путей.

Кроме того, ацетат натрия не классифицируется как мутагенный, канцерогенный или токсический агент для половых клеток.

Короче говоря, это немного раздражает глаза. При вдыхании возможно раздражение дыхательных путей. Частый и постоянный контакт с кожей может вызвать раздражение.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. WorldOfChemicals. (16 января 2017 г.). Как приготовить ацетат натрия в домашних условиях? Получено с: medium.com
3. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Ацетат натрия. База данных PubChem. CID = 517045. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. С. Кэмерон, К. М. Маннан и М. О. Рахман. (1976). Кристаллическая структура тригидрата ацетата натрия. Acta Cryst. В32, 87.
5. Wikipedia. (2019). Ацетат натрия. Получено с: en.wikipedia.org
6. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (24 января 2019 г.). Сделайте горячий лед из уксуса и пищевой соды. Получено с: thinkco.com
7. Химическая книга. (2017). Ацетат натрия. Получено с: chemicalbook.com
8. Вассерман Робин. (2019). Использование ацетата натрия. Получено с: livestrong.com
9. Drugbank. (2019). Ацетат натрия. Получено с: drugbank.ca