การเตรียมและการใช้กรดอะซิติกน้ำแข็ง

กรดอะซิติกเรียกอีกอย่างว่ากรดอะซิติก กรดอะซิติกน้ำแข็ง สูตรทางเคมี CH3COOH เป็นกรดโมนิกอินทรีย์และกรดไขมันอิ่มตัวสายสั้นซึ่งเป็นที่มาของกรดและกลิ่นฉุนในน้ำส้มสายชู ภายใต้สถานการณ์ปกติ เรียกว่า "กรดอะซิติก" แต่กรดอะซิติกบริสุทธิ์และเกือบไม่มีน้ำ (ปริมาณน้ำน้อยกว่า 1%) เรียกว่า "กรดอะซิติกน้ำแข็ง" ซึ่งเป็นของแข็งดูดความชื้นไม่มีสี มีจุดเยือกแข็ง 16 ถึง 17 ° C (62 ° F) และหลังจากการแข็งตัวจะเป็นผลึกไม่มีสี แม้ว่ากรดอะซิติกจะเป็นกรดอ่อน แต่ก็มีฤทธิ์กัดกร่อน ไอระเหยของกรดนั้นทำให้ระคายเคืองตาและจมูก และมีกลิ่นฉุนและเปรี้ยว

ประวัติศาสตร์

ความต้องการกรดอะซิติกทั่วโลกต่อปีอยู่ที่ประมาณ 6.5 ล้านตัน ในจำนวนนี้ มีการรีไซเคิลประมาณ 1.5 ล้านตัน และส่วนที่เหลืออีก 5 ล้านตันผลิตโดยตรงจากวัตถุดิบปิโตรเคมีหรือผ่านการหมักทางชีวภาพ

แบคทีเรียหมักกรดอะซิติกน้ำแข็ง (Acetobacter) สามารถพบได้ในทุกมุมโลก และทุกประเทศย่อมพบน้ำส้มสายชูเมื่อทำไวน์ - เป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติของเครื่องดื่มแอลกอฮอล์เหล่านี้ที่สัมผัสกับอากาศ ตัวอย่างเช่น ในประเทศจีน มีคำพูดว่า Black Tower ลูกชายของตู้คัง ได้รับน้ำส้มสายชูเพราะเขาผลิตไวน์นานเกินไป

การใช้กรดอะซิติกน้ำแข็งในวิชาเคมีมีมาตั้งแต่สมัยโบราณ ในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช นักปรัชญาชาวกรีก ธีโอฟรัสตุส บรรยายรายละเอียดว่ากรดอะซิติกทำปฏิกิริยากับโลหะเพื่อผลิตเม็ดสีที่ใช้ในงานศิลปะได้อย่างไร รวมถึงตะกั่วขาว (ตะกั่วคาร์บอเนต) และคราบ (ส่วนผสมของเกลือทองแดงรวมถึงคอปเปอร์อะซิเตต) ชาวโรมันโบราณต้มไวน์รสเปรี้ยวในภาชนะตะกั่วเพื่อผลิตน้ำเชื่อมที่มีรสหวานสูงที่เรียกว่าซาปา ซาปาอุดมไปด้วยน้ำตาลตะกั่วที่มีกลิ่นหอม ตะกั่วอะซิเตต ซึ่งก่อให้เกิดพิษตะกั่วในหมู่ขุนนางโรมัน ในศตวรรษที่ 8 Jaber นักเล่นแร่แปรธาตุชาวเปอร์เซียได้ทำให้กรดอะซิติกเข้มข้นในน้ำส้มสายชูโดยการกลั่น

ในปี พ.ศ. 2390 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน อดอล์ฟ วิลเฮล์ม แฮร์มันน์ โคลเบ สังเคราะห์กรดอะซิติกจากวัตถุดิบอนินทรีย์เป็นครั้งแรก กระบวนการของปฏิกิริยานี้คือการให้คาร์บอนไดซัลไฟด์ครั้งแรกผ่านคลอรีนเป็นคาร์บอนเตตราคลอไรด์ ตามด้วยการสลายตัวที่อุณหภูมิสูงของเตตระคลอโรเอทิลีนหลังจากการไฮโดรไลซิส และการทำคลอรีน ซึ่งทำให้เกิดกรดไตรคลอโรอะซิติก ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายโดยการลดด้วยไฟฟ้าเพื่อผลิตกรดอะซิติก

ในปี พ.ศ. 2453 กรดอะซิติกน้ำแข็งส่วนใหญ่ถูกสกัดจากน้ำมันถ่านหินจากไม้แปรรูป ขั้นแรก น้ำมันดินจะถูกบำบัดด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ จากนั้นแคลเซียมอะซิเตตที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้เป็นกรดด้วยกรดซัลฟิวริกเพื่อให้ได้กรดอะซิติกอยู่ ในช่วงเวลานี้เยอรมนีผลิตกรดอะซิติกน้ำแข็งประมาณ 10,000 ตัน โดย 30% ใช้ในการผลิตสีย้อมคราม

การตระเตรียม

กรดอะซิติกน้ำแข็งสามารถเตรียมได้โดยการสังเคราะห์เทียมและการหมักด้วยแบคทีเรีย ปัจจุบัน การสังเคราะห์ทางชีวภาพ การใช้การหมักด้วยแบคทีเรียคิดเป็นสัดส่วนเพียง 10% ของการผลิตทั้งหมดของโลก แต่ยังคงเป็นวิธีที่สำคัญที่สุดในการผลิตน้ำส้มสายชู เนื่องจากกฎระเบียบด้านความปลอดภัยของอาหารในหลายประเทศกำหนดให้น้ำส้มสายชูในอาหารต้องเตรียมทางชีวภาพ 75% ของกรดอะซิติกสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมผลิตโดยคาร์บอนิลเลชั่นของเมทานอล ส่วนที่ว่างจะถูกสังเคราะห์โดยวิธีอื่น

ใช้

กรดอะซิติกน้ำแข็งเป็นกรดคาร์บอกซิลิกอย่างง่าย ประกอบด้วยกลุ่มเมทิลหนึ่งกลุ่มและกลุ่มคาร์บอกซิลิกหนึ่งกลุ่ม และเป็นตัวทำปฏิกิริยาทางเคมีที่สำคัญ ในอุตสาหกรรมเคมี ใช้ในการผลิตโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของขวดเครื่องดื่ม กรดอะซิติกน้ำแข็งยังใช้ในการผลิตเซลลูโลสอะซิเตตสำหรับฟิล์มและโพลีไวนิลอะซิเตตสำหรับกาวติดไม้ตลอดจนเส้นใยและผ้าสังเคราะห์หลายชนิด ในบ้านมักใช้สารละลายเจือจางของกรดอะซิติกน้ำแข็งเป็นสารขจัดตะกรัน ในอุตสาหกรรมอาหาร กรดอะซิติกถูกกำหนดให้เป็นสารควบคุมความเป็นกรดในรายการวัตถุเจือปนอาหาร E260

กรดอะซิติกน้ำแข็งเป็นสารเคมีพื้นฐานที่ใช้ในการเตรียมสารประกอบหลายชนิด การใช้กรดอะซิติกเพียงครั้งเดียวคือการเตรียมไวนิลอะซิเตตโมโนเมอร์ ตามด้วยการเตรียมอะซิติกแอนไฮไดรด์และเอสเทอร์อื่นๆ กรดอะซิติกในน้ำส้มสายชูเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของกรดอะซิติกน้ำแข็งทั้งหมด

สารละลายกรดอะซิติกเจือจางยังมักใช้เป็นสารกำจัดสนิมเนื่องจากมีความเป็นกรดอ่อน ความเป็นกรดของมันยังใช้ในการรักษาเหล็กในที่เกิดจากเชื้อ Cubomedusae และหากใช้ทันเวลา ก็สามารถป้องกันการบาดเจ็บสาหัสหรือแม้กระทั่งการเสียชีวิตได้โดยการปิดการใช้งานเซลล์ที่กัดของแมงกะพรุน นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการรักษาโรคหูน้ำหนวกภายนอกด้วย Vosol กรดอะซิติกยังใช้เป็นสเปรย์กันบูดเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อรา