एसिटिक एसिड: इतिहास, संरचना, गुण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

एसिटिक एसिड या इथेनोइक एसिड एक कार्बनिक रंगहीन तरल चल रहा है रासायनिक सूत्र सीएच ₃ COOH। जब पानी में घुल जाता है, तो सिरका नामक एक प्रसिद्ध मिश्रण प्राप्त किया जाता है, जो लंबे समय तक भोजन में एक योजक के रूप में उपयोग किया जाता है। सिरका लगभग 5% की एकाग्रता के साथ एसिटिक एसिड का एक जलीय घोल है।

जैसा कि इसके नाम से संकेत मिलता है, यह एक एसिड यौगिक है, और इसलिए सिरका का पीएच मान 7 से कम है। अपने एसीटेट नमक की उपस्थिति में, यह एक बफर सिस्टम बनाता है जो 2.76 और के बीच पीएच को विनियमित करने में प्रभावी है। 6.76; यही है, यह आधार या एसिड के मध्यम परिवर्धन के साथ उस सीमा के भीतर पीएच को बनाए रखता है।

स्रोत: पिक्साबे

इसका सूत्र यह महसूस करने के लिए पर्याप्त है कि यह एक मिथाइल समूह (CH ₃) और एक कार्बोक्सिल समूह (COOH) के मिलन से बना है । फॉर्मिक एसिड के बाद, HCOOH, सबसे सरल कार्बनिक अम्लों में से एक है; जो कई किण्वन प्रक्रियाओं के अंतिम बिंदु का भी प्रतिनिधित्व करता है।

इस प्रकार, एसिटिक एसिड एरोबिक और एनारोबिक बैक्टीरिया किण्वन द्वारा और रासायनिक संश्लेषण द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, मेथनॉल कार्बोनिलेशन प्रक्रिया इसके उत्पादन का मुख्य तंत्र है।

सलाद ड्रेसिंग के रूप में इसके दैनिक उपयोग के अलावा, उद्योग में यह सेल्युलोज एसीटेट के उत्पादन के लिए कच्चे माल का प्रतिनिधित्व करता है, एक बहुलक जो फोटोग्राफिक फिल्मों को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके अतिरिक्त, एसिटिक एसिड का उपयोग पॉलीविनाइल एसीटेट के संश्लेषण में किया जाता है, लकड़ी के लिए गोंद के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

जब सिरका अत्यधिक केंद्रित हो गया है, तो इसे अब ऐसा नहीं कहा जाता है और इसे हिमनदों एसिटिक एसिड कहा जाता है। इन सांद्रता में, भले ही यह एक कमजोर एसिड है, यह अत्यधिक संक्षारक है और उथले श्वास से त्वचा और श्वसन जलन पैदा कर सकता है। ग्लेशियल एसिटिक एसिड कार्बनिक संश्लेषण में एक विलायक के रूप में उपयोग करता है।

इतिहास

कई संस्कृतियों से संबंधित व्यक्ति ने मादक पेय, शर्करा के परिवर्तन के उत्पाद, जैसे कि ग्लूकोज, इथेनॉल में, सीएच ₃ सीएच ₂ ओएच को प्राप्त करने के लिए कई फलों, फलियां, अनाज आदि के किण्वन का उपयोग किया है ।

शायद इसलिए कि शराब और सिरका के उत्पादन के लिए प्रारंभिक विधि किण्वन है, शायद एक अनिश्चित समय पर शराब का उत्पादन करने की कोशिश कर रहा है, कई शताब्दियों पहले, सिरका गलती से प्राप्त हुआ था। एसिटिक एसिड और इथेनॉल के रासायनिक सूत्रों के बीच समानता पर ध्यान दें।

तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व के रूप में, यूनानी दार्शनिक थियोफसस ने पिगमेंट के उत्पादन के लिए धातुओं पर सिरका की कार्रवाई का वर्णन किया, जैसे कि सीसा सफेद।

1800

1823 में जर्मनी में एक टावर के आकार के उपकरण को विभिन्न उत्पादों के एरोबिक किण्वन के लिए डिज़ाइन किया गया था, ताकि सिरका के रूप में एसिटिक एसिड प्राप्त किया जा सके।

1846 में, हरमन फेल्बे ने पहली बार अकार्बनिक यौगिकों के उपयोग के माध्यम से एसिटिक एसिड के संश्लेषण को प्राप्त किया। संश्लेषण कार्बन डाइऑक्साइड के क्लोरीनीकरण के साथ शुरू हुआ और निष्कर्ष निकाला गया, दो प्रतिक्रियाओं के बाद, एसिटिक एसिड में इलेक्ट्रोलाइटिक कमी के साथ।

19 वीं शताब्दी के अंत में और 20 वीं सदी की शुरुआत में, जे। वेइज़मैन के शोध के कारण, एनारोबिक किण्वन के माध्यम से, एसिटिक एसिड के उत्पादन के लिए जीवाणु क्लोस्ट्रीडियम एसिटोबूटीलिकम का उपयोग किया जाने लगा।

1900

20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, प्रमुख प्रौद्योगिकी एसिटाल्डीहाइड के ऑक्सीकरण के माध्यम से एसिटिक एसिड का उत्पादन था।

1925 में, ब्रिटिश कंपनी सेलेनीस के हेनरी ड्रेफस ने मेथनॉल के कार्बोनाइलेशन के लिए एक पायलट प्लांट डिजाइन किया। बाद में, 1963 में, जर्मन कंपनी बीएएसएफ ने उत्प्रेरक के रूप में कोबाल्ट के उपयोग की शुरुआत की।

ओटो हरोमाटका और हेनरिक एब्नेर (1949) ने सिरका के उत्पादन के लिए एरोबिक किण्वन के लिए एक सरगर्मी प्रणाली और वायु आपूर्ति के साथ एक टैंक डिजाइन किया। कुछ अनुकूलन के साथ यह कार्यान्वयन अभी भी उपयोग में है।

1970 में उत्तरी अमेरिकी कंपनी मॉंटसैंटो ने मेथनॉल के कार्बोनिलिकेशन के लिए रोडियम पर आधारित एक उत्प्रेरक प्रणाली का उपयोग किया।

बाद में, 1990 में बीपी कंपनी ने इसी उद्देश्य के लिए इरिडियम उत्प्रेरक के उपयोग के साथ कैटिवा प्रक्रिया की शुरुआत की। यह विधि मॉन्टसैंटो विधि की तुलना में अधिक कुशल और कम पर्यावरणीय रूप से आक्रामक थी।

एसिटिक एसिड की संरचना

स्रोत: पिक्साबे

ऊपरी छवि एक गोले और बार मॉडल के साथ प्रतिनिधित्व एसिटिक एसिड की संरचना को दिखाती है। लाल गोले ऑक्सीजन परमाणुओं से मेल खाते हैं, जो बदले में कार्बोक्सिल समूह से संबंधित हैं, -COOH। इसलिए, यह एक कार्बोक्जिलिक एसिड है। संरचना के दाईं ओर मिथाइल समूह है, -CH ₃ ।

जैसा कि देखा जा सकता है, यह एक बहुत छोटा और सरल अणु है। यह -COOH समूह के कारण एक स्थायी द्विध्रुवीय क्षण प्रस्तुत करता है, जो एसिटिक एसिड को लगातार दो हाइड्रोजन बांड बनाने की अनुमति देता है।

यह इन पुलों है जो स्थानिक रूप से CH ₃ COOH अणुओं को तरल (और गैसीय) अवस्था में डिमर बनाने के लिए उन्मुख करते हैं ।

स्रोत: पिक्साबे

ऊपर की छवि में आप देख सकते हैं कि दो अणुओं को दो हाइड्रोजन बांड बनाने के लिए कैसे व्यवस्थित किया जाता है: ओएचओ और ओएचओ। एसिटिक एसिड को वाष्पित करने के लिए, इन इंटरैक्शन को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा की आपूर्ति की जानी चाहिए; यही कारण है कि यह पानी के मुकाबले उबलते बिंदु के साथ एक तरल है (लगभग 118 डिग्री सेल्सियस)।

भौतिक और रासायनिक गुण

रासायनिक नाम

एसिड:

-Acetic

-Etanoic

-Ethyl

आण्विक सूत्र

C ₂ H ₄ O ₂ या CH ₃ COOH।

भौतिक उपस्थिति

रंगहीन तरल।

गंध

विशेषता एकड़।

स्वाद

जलता हुआ

क्वथनांक

244 ° F से 760 mmHg (117.9 ° C)।

गलनांक

61.9 ° F (16.6 ° C)।

प्रज्वलन बिंदु

112F (खुला कप) 104ºF (बंद कप)।

जल में घुलनशीलता

25 (C पर 10 ⁶ मिलीग्राम / एमएल (यह सभी अनुपातों में गलत है)।

कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशीलता

यह इथेनॉल, एथिल ईथर, एसीटोन और बेंजीन में घुलनशील है। यह कार्बन टेट्राक्लोराइड में भी घुलनशील है।

घनत्व

1.051 g / cm ³ 68 ° F पर (1.044 g / cm ³ 25 ° C पर)।

वाष्प - घनत्व

2.07 (हवा के सापेक्ष = 1)।

वाष्प दबाव

25 ° C पर 15.7 mmHg।

सड़न

जब 440,C से ऊपर गरम किया जाता है, तो यह कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन का उत्पादन करने के लिए विघटित होता है।

श्यानता

25 ° C पर 1,056 mPascal।

क्षयकारिता

ग्लेशियल एसिटिक एसिड अत्यधिक संक्षारक होता है और इसके अंतर्ग्रहण से मनुष्य में अन्नप्रणाली और पाइलोरस के गंभीर घाव हो सकते हैं।

ज्वलन की ऊष्मा

874.2 केजे / मोल।

वाष्पीकरण का ताप

23.70 केजे / मोल 117.9 डिग्री सेल्सियस पर।

25.3 डिग्री सेल्सियस पर 23.36 केजे / मोल।

पीएच

ए -1 एम एकाग्रता समाधान में 2.4 का पीएच है

- 0.1M समाधान के लिए, इसका pH 2.9 है

- और 3.4 यदि समाधान 0.01M है

सतह तनाव

25 डिग्री सेल्सियस पर 27.10 एमएन / एम।

pKa

२५ वें सी में ४. at६।

रसायनिक प्रतिक्रिया

एसिटिक एसिड कई धातुओं के लिए संक्षारक है, एच ₂ गैस को रिहा करता है और एसीटेट्स नामक धातु के लवण बनाता है। क्रोमियम (II) एसीटेट के अपवाद के साथ, एसीटेट पानी में घुलनशील हैं। मैग्नीशियम के साथ इसकी प्रतिक्रिया निम्नलिखित रासायनिक समीकरण द्वारा दर्शाई गई है:

Mg (s) + 2 CH ₃ COOH (ag) => (CH ₃ COO) ₂ Mg (ag) + H ₂ (g)

एसिटिक एसिड को कम करके इथेनॉल बनाता है। यह दो पानी के अणुओं से पानी के नुकसान से एसिटिक एनहाइड्राइड भी बना सकता है।

उत्पादन

जैसा कि पहले कहा गया था, किण्वन एसिटिक एसिड का उत्पादन करता है। यह किण्वन एरोबिक (ऑक्सीजन की उपस्थिति में) या अवायवीय (ऑक्सीजन के बिना) हो सकता है।

ऑक्सीडेटिव या एरोबिक किण्वन

जीनस एसिटोबैक्टीरिया के जीवाणु इथेनॉल या एथिल अल्कोहल पर कार्य कर सकते हैं, जिससे सिरका के रूप में एसिटिक एसिड का ऑक्सीकरण हो सकता है। इस विधि से, 20% एसिटिक एसिड की एकाग्रता के साथ सिरका का उत्पादन किया जा सकता है।

ये बैक्टीरिया सिरका का उत्पादन करने में सक्षम हैं, विभिन्न प्रकार के इनपुटों पर कार्य करते हैं जिनमें विभिन्न फल, किण्वित फलियां, माल्ट, अनाज जैसे चावल या अन्य सब्जियां शामिल हैं जो एथिल अल्कोहल का उत्पादन या कर सकते हैं।

जीनस एसिटोबैक्टर के बैक्टीरिया द्वारा सुगम की रासायनिक प्रतिक्रिया निम्नानुसार है:

सीएच ₃ सीएच ₂ ओएच + ओ ₂ => सीएच ₃ सीओओएच + एच ₂ ओ

यांत्रिक क्रियाशीलता और ऑक्सीजन की आपूर्ति के साथ टैंकों में ऑक्सीडेटिव किण्वन किया जाता है।

अवायवीय किण्वन

यह एसिटिक एसिड के उत्पादन के लिए मध्यवर्ती की आवश्यकता के बिना, सीधे शक्कर पर एसिटिक एसिड का उत्पादन करने के लिए कुछ बैक्टीरिया की क्षमता पर आधारित है।

C ₆ H ₁₂ O ₆ => 3CH ₃ COOH

इस प्रक्रिया में हस्तक्षेप करने वाला जीवाणु क्लोस्ट्रीडियम एसिटोबूटिलिकम है, जो एसिटिक एसिड के अलावा, अन्य यौगिकों के संश्लेषण में हस्तक्षेप करने में सक्षम है।

एसिटोजेनिक बैक्टीरिया एसिटिक एसिड का उत्पादन कर सकता है, केवल एक कार्बन परमाणु से बने अणुओं पर अभिनय करता है; मेथनॉल और कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ ऐसा ही है।

अवायवीय किण्वन ऑक्सीडेटिव किण्वन की तुलना में कम महंगा है, लेकिन इसकी सीमा है कि जीनस क्लोस्ट्रीडियम के बैक्टीरिया अम्लता के लिए बहुत प्रतिरोधी नहीं हैं। यह एसिटिक एसिड की एक उच्च एकाग्रता के साथ सिरका का उत्पादन करने की क्षमता को सीमित करता है, जैसे कि ऑक्सीडेटिव किण्वन में प्राप्त किया जाता है।

मेथनॉल का कार्बोनलाइज़ेशन

मेथेनॉल उत्प्रेरक की उपस्थिति में एसिटिक एसिड का उत्पादन करने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है

CH ₃ OH + CO => CH ₃ COOH

उत्प्रेरक के रूप में आयोडोमेथेन का उपयोग करते हुए, मेथनॉल का कार्बोनिलिकेशन तीन चरणों में होता है:

पहले चरण में, हाइड्रोआयोडिक एसिड (HI) मेथनॉल के साथ प्रतिक्रिया करता है, आयोडोमेथेन का उत्पादन करता है, जो कि कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ एक दूसरे चरण में प्रतिक्रिया करता है, जिससे यौगिक आयोडो एसिटालडिहाइड (सीएच ₃ सीओआई) बनता है । CH ₃ COI तब एसिटिक एसिड का उत्पादन करने के लिए हाइड्रेटेड है और HI को पुनर्जीवित करता है।

मोनसेंटो प्रक्रिया (1966) मेथनॉल के उत्प्रेरक कार्बोनिलीकरण द्वारा एसिटिक एसिड के निर्माण के लिए एक विधि है। यह 150-200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और एक रोडियाम उत्प्रेरक प्रणाली का उपयोग करके 30 से 60 एटीएम के दबाव में विकसित किया जाता है।

मोनसेंटो प्रक्रिया काफी हद तक बीपी केमिकल्स लिमिटेड द्वारा विकसित कैटिवा (1990) प्रक्रिया से अलग थी, जो एक इरिडियम उत्प्रेरक का उपयोग करती है। यह प्रक्रिया सस्ती और कम प्रदूषणकारी है।

एसिटालडिहाइड ऑक्सीकरण

इस ऑक्सीकरण के लिए नैफ्थनेट्स, मैंगनीज लवण, कोबाल्ट या क्रोमियम जैसे धातु उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है।

2 सीएच ₃ सीएचओ + ओ ₂ => 2 सीएच ₃ सीओओएच

एसीटैल्डिहाइड ऑक्सीकरण में बहुत अधिक उपज हो सकती है जो उपयुक्त उत्प्रेरक के साथ 95% तक पहुंच सकती है। प्रतिक्रिया के साइड उत्पादों को आसवन द्वारा एसिटिक एसिड से अलग किया जाता है।

मेथनॉल कार्बोनलाइज़ेशन विधि के बाद, एसिटाल्डीहाइड का ऑक्सीकरण एसिटिक एसिड के औद्योगिक उत्पादन के प्रतिशत में दूसरा रूप है।

अनुप्रयोग

औद्योगिक

-एसेटिक एसिड इथाइलीन के साथ प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में पैलेडियम का उपयोग करके, विनाइल एसीटेट मोनोमर बनाने के लिए ऑक्सीजन की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करता है। विनाइल एसीटेट पॉलीविनाइल एसीटेट को पॉलीमराइज़ करता है, जिसका उपयोग पेंट और चिपकने वाली सामग्री में एक घटक के रूप में किया जाता है।

एथिल एसीटेट और प्रोपाइल एसीटेट सहित एस्टर का उत्पादन करने के लिए अलग-अलग अल्कोहल के साथ मार्ग। एसीटेट एस्टर का उपयोग स्याही, नाइट्रोसेल्युलोज, कोटिंग्स, वार्निश और ऐक्रेलिक लैकर्स के लिए सॉल्वैंट्स के रूप में किया जाता है।

एसिटिक एसिड के दो अणुओं के संघनन से, अणु के एक अणु को खोने से, एसिटिक एनहाइड्राइड का गठन होता है, सीएच ₃ सीओ-ओ-कोच ₃ । यह यौगिक सेलूलोज़ एसीटेट के संश्लेषण में शामिल है, एक बहुलक जो एक सिंथेटिक कपड़े का निर्माण करता है और इसका उपयोग फोटोग्राफिक फिल्मों के उत्पादन में किया जाता है।

एक विलायक के रूप में

-यह हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता वाला एक ध्रुवीय विलायक है। यह अकार्बनिक लवण और शर्करा जैसे ध्रुवीय यौगिकों को भंग करने में सक्षम है, लेकिन यह तेल और वसा जैसे गैर-ध्रुवीय यौगिकों को भी घोलता है। इसके अलावा, एसिटिक एसिड ध्रुवीय और नॉनपोलर सॉल्वैंट्स के साथ गलत है।

-अल्केनेस में एसिटिक एसिड की गलतता उनकी श्रृंखला के विस्तार पर निर्भर करती है: जैसे-जैसे एल्केन श्रृंखला की लंबाई बढ़ती है, एसिटिक एसिड के साथ इसकी गलतफहमी कम हो जाती है।

डॉक्टरों

-डिल्टेड एसिटिक एसिड का उपयोग एंटीसेप्टिक के रूप में किया जाता है, शीर्ष पर लागू होता है, स्ट्रेप्टोकोकी, स्टेफिलोकोसी और स्यूडोमोनास जैसे बैक्टीरिया पर हमला करने की क्षमता के साथ। इस क्रिया के कारण इसका उपयोग त्वचा संक्रमण के उपचार में किया जाता है।

-एसेटिक एसिड का उपयोग बैरेट के अन्नप्रणाली के एंडोस्कोपी में किया जाता है। यह एक ऐसी स्थिति है जिसमें एसोफैगल अस्तर बदल जाता है, छोटी आंत के अस्तर के समान हो जाता है।

-एक 3% एसिटिक एसिड जेल योनि ड्रग मिसोप्रोस्टोल के साथ इलाज के लिए एक प्रभावी सहायक प्रतीत होता है, जो मध्य त्रैमासिक में चिकित्सा गर्भपात को प्रेरित करता है, विशेष रूप से 5 या अधिक की योनि पीएच के साथ महिलाओं में।

-कमीशन एक्सफोलिएशन के विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है। हालांकि, इस उपयोग के साथ जटिलताएं पैदा हुई हैं, क्योंकि कम से कम एक मरीज द्वारा जलाए जाने के एक मामले की सूचना दी गई है।

भोजन में

सिरका लंबे समय से खाद्य पदार्थों के लिए एक मसाला और स्वाद के रूप में उपयोग किया जाता है, यही कारण है कि यह एसिटिक एसिड का सबसे अच्छा ज्ञात अनुप्रयोग है।

संदर्भ

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