главная > справочник > химическая энциклопедия:

Уксусная кислота

Уксусная кислота (название по IUPAC - этановая кислота) CH₃COOH, молярная масса 60,05; бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. Для безводной (так называемой "ледяной уксусной") кислоты т.пл. 16,64°C, т.кип. 117,8°C; 1,0492; 1,3715; р_крит 57,85 кПа, t_крит 321,6 °C, η 11,83 мПа·с (20°C), γ 27,57 мН/м, μ 5,6·10^-30 Кл·м; уравнение температурной зависимости давления пара (мм рт.ст.): lgp = 7,55716 - 1642,547(233,386 + T); 195,7 кДж/моль, 24,4 кДж/моль, растворения 1,902 кДж/моль, -208,2 кДж/моль, -493,16 (жидкость) и -471,8 кДж/моль (пар); рК_а 4,76 (25°C).

Уксусная кислота существует в виде димеров циклической и линейной структуры. Смешивается со многими растворителями, хорошо растворяет органические соединения, в ней растворяются газы HF, HCl, HBr, HI и др., гигроскопична. Образует азеотропные смеси (см. табл.).

Характеристика азеотропных смесей уксусной кислоты

Уксусная кислота образует тройные азеотропные смеси с водой и бензолом, т.кип. 88°C, с водой и бутилацетатом, т.кип. 89°C.

В природе уксусная кислота распространена в свободном виде или в виде солей и сложных эфиров в растениях (в зеленых листьях), в выделениях животных (моче, желчи), образуется при гниении и брожении (в кислом молоке, сыре, вине). Брожение происходит под влиянием специфических бактерий "уксусного грибка".

По химическим свойствам уксусная кислота – типичная карбоновая кислота. Соли и эфиры уксусной кислоты называют ацетатами. При взаимодействии уксусной кислоты с этиленом в зависимости от условий реакции образуются этилацетат (кислые катализаторы), винилацетат CH₃COOCH = CH₂ (катализатор – Pd-Li) либо диацетат этиленгликоля (СН₃СООСН₂)₂ (катализатор – TeO₂ и HBr). Реакция уксусной кислоты с более высокомолекулярными олефинами в присутствии солей Мn(III) приводит к алкилбутиролактонам, например:

С ацетиленом в присутствии солей Hg уксусная кислота дает винилацетат, в присутствии трет-бутилпероксида – адипиновую кислоту; с формальдегидом в присутствии катализатора (например, KOH на SiO₂) в паровой фазе – акриловую кислоту.

Уксусная кислота растворяет многие металлы, их оксиды и карбонаты с образованием солей. Окислители ускоряют реакцию. Так, Co легко растворим в уксусной кислоте в присутствии Co(NO₃)₂ или H₂O₂.

Уксусная кислота – один из главных промежуточных метаболитов, выполняющих как структурную, так и энергетическую функцию в обмене веществ.

Промышленные способы получения уксусной кислоты

1. Каталитическое окисление ацетальдегида в жидкой фазе в присутствии солей Mn или смеси солей Mn, Со, Ni и Fe при 56-75°С и давлении 0,2-0,3 МПа; окислитель - технический O₂, степень конверсии более 95%, выход уксусной кислоты 92-93%. Окисление ацетальдегида O₂ воздуха в присутствии катализатора, состоящего из смеси ацетатов Со и Cu, при 50-60°C дает смесь уксусной кислоты и уксусного ангидрида в соотношении (45:55), степень конверсии 16-18%, выход (по сумме продуктов) 94-96%. Выделение и очистку уксусной кислоты производят ректификацией.
2. Жидкофазное окисление воздухом углеводородных фракций нефти C₅-C₆ при 140-180°C и давлении 5-8 МПа; наряду с уксусной кислотой получают муравьиную (15% по массе от суммы продуктов) и пропионовую кислоты (7-8%).
3. Каталитическое карбонилирование метанола в присутствии комплексных соединений Rh при 185°С и давлении 2,8 МПа. Конверсия метанола близка к 100%, конверсия СО - 86%.
4. Уксуснокислое брожение этанола (пищевая уксусная кислота).
5. Пиролиз древесины (наряду с метанолом и ацетоном).

Уксусная кислота – сырье в производстве уксусного ангидрида, ацетилхлорида, монохлоруксусной кислоты, ацетатов, MHогих красителей, инсектицидов, лекарственных средств (аспирин, фенацетин); используют в пищевой промышленности в изготовлении приправ, маринадов, консервов в виде столового уксуса – 3–15%-ный водный раствор и уксусной эссенции – 80%-ный водный раствор пищевой уксусной кислоты. Уксусная кислота – растворитель лаков, коагулянт латекса, ацетилирующий агент в органическом синтезе. Соли уксусной кислоты (Fe, Al, Cr и др.) – протравы при крашении.

Пары уксусной кислоты раздражают слизистые оболочки верхних дыхательных путей, растворы (концентрация выше 30% по массе) при соприкосновении с кожей вызывают ожоги. T.всп. 38°C, т. само-воспламенения 454°C, КПВ 3,3-22% (по объему), температурные пределы взрываемости 35-76°C. ПДК в атмосферном воздухе 0,06 мг/м³, в воздухе рабочей зоны 5 мг/м³.

Мировой объем произ-ва 3,5 млн. т/год (1990), в том числе США - 1,2, Япония - 0,33, Германия - 0,31.

Лит.: Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т., Свойства газов и жидкостей, пер. с англ., 3 изд., Л., 1982; Kirk - Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 1, N. Y., 1978, p. 124-47.

© 3. П. Присяжнюк.

Дополнительная информация: "Уксусная кислота: химические и физические свойства".