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乙酸
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{| class="wikitable" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left" |<center>'''乙酸'''<br><img src="https://www.itsfun.com.tw/cacheimg/4e/9e/e05f4561bc5518ad6f97230ce796.jpg" width="250"></center><small>[https://www.itsfun.com.tw/%E4%B9%99%E9%85%B8/wiki-753252-625832 圖片來自華人百科]</small> |} '''乙酸''',也叫'''醋酸''',化学式CH<sub>3</sub>COOH,是一种[[有机化学|有机]][[一元酸]]<ref>[https://www.itsfun.com.tw/%E4%B8%80%E5%85%83%E9%85%B8/wiki-5041007-1084876 一元酸],華人百科</ref> 和[[短链饱和脂肪酸]],为[[醋|食醋]]内[[酸味]]及[[刺激性]][[气味]]的来源。纯正且近乎無水的乙酸(含水量1%以下)稱為「冰醋酸」,為无色的吸湿性[[固体]],[[凝固点]]为16.7[[摄氏温标|℃]](62[[华氏温标|℉]]),凝固后为无色[[晶体]]。尽管乙酸是一种[[弱酸]],但是它具有[[腐蚀性]],其[[蒸汽]]对[[眼]]和[[鼻]]有刺激性作用,聞起來有一股刺鼻的酸臭味。 乙酸是一种简单的[[羧酸]],由一個[[甲基]]一個[[羧基]]組成,是一种重要的化学试剂。在[[化学工业]]中,它被用来制造[[聚对苯二甲酸乙二酯]],后者即饮料瓶的主要部分。乙酸也被用来制造[[电影]][[底片|胶片]]所需要的[[醋酸纤维素]]和木材用[[胶粘剂]]中的[[聚醋酸乙烯酯|聚乙酸乙烯酯]],以及很多合成[[纤维]]和织物。家庭中,乙酸稀溶液常被用作[[除垢剂]]。[[食品产业|食品工业]]方面,在食品添加剂列表E260中,乙酸是规定的一种[[酸度调节剂]]。 每年世界范围内的乙酸需求量在650万[[吨]]左右。其中大约150万吨是循环再利用的,剩下的500万吨是通过[[石油化学|石化]]原料直接制取或通过生物[[发酵]]制取。 == 历史 == 乙酸发酵细菌([[醋杆菌属|醋酸杆菌]])能在世界的每个角落发现,每个[[民族]]在[[酿酒]]的时候,不可避免的会发现醋——它是这些酒精饮料暴露于空气后的自然产物。如中国就有[[杜康]]的儿子黑塔因酿酒时间过长得到醋的说法。 乙酸在化学中的运用可以追溯到很古老的年代。在公元前3世纪,希腊哲学家[[泰奥弗拉斯托斯]]详细描述了乙酸是如何与[[金属]]发生反应生成美术上要用的[[色素|颜料]]的,包括白铅([[碳酸铅]])、铜绿(铜盐的混合物包括[[乙酸铜]])。[[古罗马]]的人们将发酸的酒放在铅制容器中煮沸,能得到一种高甜度的糖浆,叫做“sapa”。“sapa”富含一种有[[甜味|甜]]味的铅糖,即[[乙酸铅]],这导致了罗马[[貴族|贵族]]间的[[鉛中毒|铅中毒]]。8世纪时,[[波斯]]炼金术士[[贾比尔]],用[[蒸馏]]法浓缩了醋中的乙酸。 [[文艺复兴]]时期,人们通过[[金属]]醋酸盐的[[干馏]]制备冰醋酸。16世纪德国炼金术士[[安德烈亚斯·利巴菲乌斯]]就描述了这种方法,并且拿由这种方法产生的冰醋酸来和由醋中提取的酸相比较。仅仅是因为水的存在,导致了醋酸的性质发生如此大的改变,以至于在几个世纪里,化学家们都认为这是两个截然不同的物质。法国化学家阿迪(Pierre Adet)证明了它们两个是相同的。 1847年,德国科学家[[阿道夫·威廉·赫尔曼·科尔贝]]第一次通过[[无机化学|无机]]原料合成了乙酸。这个反应的历程首先是[[二硫化碳]]经过[[氯化]]转化为[[四氯化碳]],接着是[[四氯乙烯]]的高温分解后[[水解]],并氯化,从而产生[[三氯乙酸]],最后一步通过[[电解]][[还原]]产生乙酸。 1910年时,大部分的冰醋酸提取自[[干馏]][[木材|木]]材得到的[[煤焦油]]。首先是将煤焦油通过[[氢氧化钙]]处理,然后将形成的[[乙酸钙]]用[[硫酸]]酸化,得到其中的乙酸。在这个时期,德国生产了约10000吨的冰醋酸,其中30%被用来制造[[蓼藍|靛青]][[染料]]。 == 命名 == '''乙酸'''(ethanoic acid)既是常用的名称,也是[[國際純粹與應用化學聯合會|国际纯粹与应用化学联合会]](IUPAC)规定的官方名称。俗称'''醋酸'''(acetic acid),该名称来自于拉丁文中的表示醋的词“acetum”。无水的乙酸在略低于室温的温度下(16.7℃),能够转化为一种具有腐蚀性的冰状[[晶体]],故常称幾乎不含水的醋酸为'''冰醋酸'''(glacial acetic acid)。 乙酸的实验式(最简式)为CH<sub>2</sub>O,分子式为C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>O<sub>2</sub>,结构简式为CH<sub>3</sub>-COOH、CH<sub>3</sub>COOH来突出其中的[[羧酸|羧基]],表明更加准确的结构。失去[[氢正离子|H<sup>+</sup>]]后形成的离子为乙酸根阴离子。乙酸最常用的正式缩写是AcOH 或 HOAc,其中Ac代表了乙酸中的乙酰基(CH<sub>3</sub>CO)。[[酸]][[碱]][[中和反应]]中也可以用HAc表示乙酸,其中Ac代表了乙酸根[[阴离子]](CH<sub>3</sub>COO<sup>−</sup>),但很多人认为这样容易造成误解。上述两种情况中,Ac都不应与[[元素|化学元素]]中[[锕]]的缩写混淆。 == 物理性质 == *乙酸在[[常温]]下是一种有强烈[[刺激性]]酸味的[[颜色|无色]][[液体]]。 *乙酸的[[熔点]]为16.5℃(289.6 [[热力学温标|K]])。[[沸点]]118.1℃(391.2 [[热力学温标|K]])。相对[[密度]]1.05,闪点39℃,爆炸极限4%~17%(体积)。纯的乙酸在低于熔点时会冻结成[[冰]]状[[晶体]],所以无水乙酸又称为'''冰醋酸'''。 *乙酸易[[溶解|溶]]于[[水]]和[[乙醇]],其水溶液呈弱[[酸|酸性]]。乙酸盐也易溶于水。 == 化学性质 == === 酸性 === [[羧酸]]中,例如乙酸,的羧基[[氢]][[原子]]能够部分电离变为氢[[离子]]([[質子|质子]])而释放出来,导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸,[[酸度系数]]为4.8,pK<sub>a</sub>=4.75(25℃),浓度为1mol/L的醋酸溶液(类似于家用醋的浓度)的pH为3-4,也就是说仅有0.4%的醋酸[[分子]]是解离的。 乙酸的酸性促使它还可以与[[碳酸钠]]、[[氢氧化铜]]、[[苯酚|苯酚钠]]等[[酸]]性物质反应。乙酸还可以使蓝色石蕊试液变红。 2CH<sub>3</sub>COOH + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>rightarrow2CH<sub>3</sub>COONa + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O 2CH<sub>3</sub>COOH + Cu(OH)<sub>2</sub>rightarrow(CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>Cu + 2H<sub>2</sub>O CH<sub>3</sub>COOH + C<sub>6</sub>H<sub>5</sub>ONarightarrowC<sub>6</sub>H<sub>5</sub>OH ([[苯酚]])+ CH<sub>3</sub>COONa ===二聚物(偶合)=== 乙酸的[[晶体结构]]显示,分子间通过[[氢键]]结合为[[二聚体]](亦称二缔结物),二聚体也存在于120℃的[[蒸汽]]状态。二聚体有较高的稳定性,现在已经通过冰点降低测定分子量法以及'''X'''光衍射证明了分子量较小的羧酸如[[甲酸]]、乙酸在固态及液态,甚至气态以二聚体形式存在。当乙酸与水溶和的时候,二聚体间的氢键会很快的断裂。其它的[[羧酸]](乃至结构相似的[[碳酸氢盐]])也有类似的二聚现象。 === 溶剂 === 液态乙酸是一个[[親水性|亲水]]([[极性]])[[质子溶剂|质子化溶剂]],与[[乙醇]]和[[水]]类似。因为[[电容率|介电常数]]为6.2,它不仅能溶解极性化合物,比如[[无机盐]]和[[糖]],也能够溶解非极性化合物,比如[[油]]类或一些[[元素]]的[[分子]],比如[[硫]]和[[碘]]。它也能与许多极性或非极性溶剂混合,比如水,[[三氯甲烷|氯仿]],[[己烷]]。乙酸的溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛运用的化学品。 === 化学反应 === 对于许多[[金属]],乙酸是有[[腐蚀]]性的,例如[[铁]]、[[镁]]和[[锌]],反应生成[[氢]]气和金属乙酸盐。因为[[铝]]在[[空气]]中表面会形成[[氧化铝]]保护层,所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的[[碱]]性物质反应,比如最著名的例子:[[碳酸氢钠|小苏打]]与[[醋]]的反应。除了醋酸[[铬]](II),几乎所有的醋酸盐能溶于水。 : [[镁|Mg]]<sub>([[固体|s]])</sub>+ 2 CH<sub>3</sub>COOH<sub>([[溶液|aq]])</sub> → (CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>Mg<sub>(aq)</sub> + [[氢|H<sub>2</sub>]]<sub>([[气体|g]])</sub> : [[碳酸氢钠|NaHCO<sub>3</sub>]]<sub>(s)</sub> + CH<sub>3</sub>COOH<sub>(aq)</sub> → [[乙酸钠|CH<sub>3</sub>COONa]]<sub>(aq)</sub> + [[二氧化碳|CO<sub>2</sub>]]<sub>(g)</sub> + [[水|H<sub>2</sub>O]]<sub>([[液体|l]])</sub> 乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应,特别注意的是,可以还原生成[[乙醇]],通过[[亲核取代反应|亲核取代]]机理生成乙酰氯,也可以双分子脱水生成[[酸酐]]。 同样,乙酸也可以成[[酯]]或氨基化合物。如乙酸可以与[[乙醇]]在[[硫酸|浓硫酸]]存在并加热的条件下生成[[乙酸乙酯]]。 ==影片== <div style="float:left; margin:10px 10px 10px 10px"> {{#evu:https://www.youtube.com/watch?v=LFYN3yvz69I |alignment=center |dimensions=420 |container=frame |description=0201【觀念】有機酸類—乙酸 }} </div> <div style="float:left; margin:10px 10px 10px 10px"> {{#evu:https://www.youtube.com/watch?v=aV8OGq9ptYE |alignment=center |dimensions=420 |container=frame |description=20乙酸(1)有机化合物 高中化学 }} </div> <div style="float:left; margin:10px 10px 10px 10px"> {{#evu:https://www.youtube.com/watch?v=ewztBks6heE |alignment=center |dimensions=420 |container=frame |description=乙酸與乙醇的反應 }} </div> <div style="float:left; margin:10px 10px 10px 10px"> {{#evu:https://www.youtube.com/watch?v=AOFnhM3gxTk |alignment=center |dimensions=420 |container=frame |description=乙醇變乙酸 }} </div> <div style="float:left; margin:10px 10px 10px 10px"> {{#evu:https://www.youtube.com/watch?v=rlsk9VV5L7o |alignment=center |dimensions=420 |container=frame |description=93乙酸乙酯的水解 }} </div> <div style="float:left; margin:10px 10px 10px 10px"> {{#evu:https://www.youtube.com/watch?v=sG1NSXsQKH4 |alignment=center |dimensions=420 |container=frame |description=把乙醇氧化成乙酸,並測試所生成的乙酸的性質 }} </div> {{-}} == 參考文獻 == {{reflist}} [[Category:340 化學總論]]
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