साइट्रिक एसिड: संरचना, गुण, उत्पादन और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

साइट्रिक एसिड एक कार्बनिक एक कमजोर अम्ल जिसका रासायनिक सूत्र है से मिलकर यौगिक है सी ₆ एच ₈ हे ₇ । जैसा कि इसके नाम से संकेत मिलता है, इसका एक मुख्य प्राकृतिक स्रोत खट्टे फल हैं, और यह भी लैटिन शब्द 'सिट्रस' से लिया गया है, जिसका अर्थ है कड़वा।

न केवल यह एक कमजोर एसिड है, बल्कि यह पॉलीप्रोटिक भी है; अर्थात्, यह एक से अधिक हाइड्रोजन आयन, H ^{+ को मुक्त कर सकता है} । यह ठीक तरह से एक ट्राईकार्बोक्सिलिक एसिड है, इसलिए इसमें तीन -COOH समूह हैं जो H ⁺ आयनों का दान करते हैं । उनमें से प्रत्येक की खुद को अपने वातावरण में जारी करने की अपनी प्रवृत्ति है।

स्रोत: मैक्सपिक्सल

इसलिए, इसके संरचनात्मक सूत्र को C ₃ H ₅ O (COOH) _{3 के} रूप में बेहतर रूप से परिभाषित किया गया है । यह नारंगी स्वाद के उदाहरण के लिए, इसके विशिष्ट स्वाद के लिए रासायनिक कारण है। हालांकि यह फलों से आता है, इंग्लैंड में नींबू के रस से 1784 तक इसके क्रिस्टल अलग नहीं हुए थे।

यह कुछ खट्टे फलों, जैसे नींबू और अंगूर के द्रव्यमान से लगभग 8% बनता है। यह मिर्च, टमाटर, आर्टिचोक और अन्य खाद्य पदार्थों में भी पाया जा सकता है।

साइट्रिक एसिड कहाँ पाया जाता है?

यह सभी पौधों और जानवरों में कम अनुपात में पाया जाता है, और जीवित प्राणियों का मेटाबोलाइट है। यह ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र या साइट्रिक एसिड चक्र में मौजूद एरोबिक चयापचय का एक मध्यवर्ती यौगिक है। जीव विज्ञान या जैव रसायन में इस चक्र को क्रेब्स चक्र के रूप में भी जाना जाता है, चयापचय का एक द्विधा गतिवाला मार्ग।

पौधों और जानवरों में स्वाभाविक रूप से पाए जाने के अलावा, इस एसिड को कृत्रिम रूप से किण्वन के माध्यम से बड़े पैमाने पर प्राप्त किया जाता है।

यह खाद्य उद्योग में, फार्मास्यूटिकल्स और रसायनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और यह एक प्राकृतिक संरक्षक के रूप में व्यवहार करता है। यह और इसके डेरिवेटिव बड़े पैमाने पर ठोस और तरल खाद्य पदार्थों का स्वाद लेने के लिए औद्योगिक स्तर पर निर्मित होते हैं।

ढूँढता है त्वचा सौंदर्य उत्पादों की किस्मों में एक योज्य के रूप में उपयोग; यह भी एक chelating, अम्लीकरण और एंटीऑक्सीडेंट एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है। हालांकि, उच्च या शुद्ध सांद्रता में इसके उपयोग की सिफारिश नहीं की जाती है; क्योंकि यह जलन, एलर्जी और यहां तक ​​कि कैंसर का कारण बन सकता है।

साइट्रिक एसिड संरचना

स्रोत: बेन्जाह- bmm27, विकिमीडिया कॉमन्स से

ऊपरी छवि में साइट्रिक एसिड की संरचना को गोले और बार के मॉडल के साथ दर्शाया गया है। यदि आप बारीकी से देखते हैं, तो आप केवल तीन कार्बन के कंकाल पा सकते हैं: प्रोपेन।

केंद्र में कार्बन परमाणु एक समूह -OH से जुड़ा होता है, जो कार्बोक्सिल समूहों की उपस्थिति में -COOH, शब्दावली 'हाइड्रोक्सी' को अपनाता है। तीन-कोको समूह आसानी से बाएं और दाएं छोर पर और संरचना के शीर्ष पर पहचाने जाने योग्य हैं; यह इन्हीं में से है जहाँ H ⁺ को छोड़ा जाता है ।

दूसरी ओर, -OH समूह एक अम्लीय प्रोटॉन खोने में भी सक्षम है, ताकि कुल मिलाकर तीन एच ⁺ न हो, लेकिन चार। हालांकि, बाद वाले को काफी मजबूत आधार की आवश्यकता होती है, और फलस्वरूप, साइटो एसिड की तुलना में साइट्रिक एसिड की अम्लता विशेषता में इसका योगदान बहुत कम है।

उपरोक्त सभी से यह निम्नानुसार है कि साइट्रिक एसिड को भी कहा जा सकता है: 2-हाइड्रॉक्सी-1,2,3-tricarboxyat प्रोपेन।

C-2 में एक –OH समूह है, जो –COOH समूह के समीप है (संरचना के ऊपरी केंद्र को देखें)। इस वजह से, साइट्रिक एसिड भी अल्फा-हाइड्रॉक्सी एसिड के वर्गीकरण के अंतर्गत आता है; जहाँ अल्फा का अर्थ है 'सन्निकट', अर्थात्, केवल एक कार्बन परमाणु है जो अलग हो रहा है -COOH और –OH।

इंटरमॉलिक्युलर बातचीत

जैसा कि सराहना की जा सकती है, साइट्रिक एसिड संरचना में हाइड्रोजन बांड को दान करने और स्वीकार करने की उच्च क्षमता है। यह पानी से बहुत संबंधित है, और यह भी कारण है कि यह बहुत आसानी से एक मोनोहाइड्रेट ठोस, rhombohedral क्रिस्टल बनाता है।

ये हाइड्रोजन बॉन्ड साइट्रिक एसिड के रंगहीन मोनोक्लिनिक क्रिस्टल को खड़ा करने के लिए भी जिम्मेदार हैं। निर्जल क्रिस्टल (पानी के बिना) गर्म पानी में बनने के बाद प्राप्त किया जा सकता है, इसके बाद पूर्ण वाष्पीकरण होता है।

भौतिक और रासायनिक गुण

आणविक वजन

210.14 ग्राम / मोल।

भौतिक उपस्थिति

रंगहीन और गंधहीन एसिड क्रिस्टल।

स्वाद

अम्ल और कड़वा।

गलनांक

153 ° से।

क्वथनांक

175 डिग्री सें।

घनत्व

1.66 ग्राम / एमएल।

घुलनशीलता

यह पानी में अत्यधिक घुलनशील यौगिक है। यह अन्य ध्रुवीय सॉल्वैंट्स जैसे इथेनॉल और एथिल एसीटेट में भी बहुत घुलनशील है। बेंजीन, टोल्यूनि, क्लोरोफॉर्म और ज़ाइलीन जैसे एपोलर और एरोमैटिक सॉल्वैंट्स में, यह अघुलनशील होता है।

pKa

-3.1

-4.7

-6.4

ये तीन -COOH समूहों में से प्रत्येक के लिए pKa मान हैं। ध्यान दें कि तीसरा पीकेए (6,4) मुश्किल से थोड़ा अम्लीय है, इसलिए यह थोड़ा भंग करता है।

सड़न

अत्यधिक तापमान या 175 डिग्री सेल्सियस से ऊपर यह सीओ ₂ और पानी छोड़ने का विघटित करता है। इसलिए, तरल एक महत्वपूर्ण फोड़ा तक नहीं पहुंचता है क्योंकि यह पहले विघटित होता है।

संजात

जैसा कि यह एच ⁺ खो देता है, अन्य उद्धरण इसकी जगह लेते हैं लेकिन एक आयनिक तरीके से; ^- -COO के नकारात्मक चार्ज ^- समूह सकारात्मक चार्ज की अन्य प्रजातियों को आकर्षित करते हैं, जैसे कि Na ⁺ । जितना अधिक अवक्षेपित साइट्रिक एसिड होता है, उतने अधिक उद्धरण इसके साइट्रेट कहलाते हैं।

एक उदाहरण सोडियम साइट्रेट है, जिसमें कोगुलेंट के रूप में बहुत उपयोगी है। ये साइट्रेट इसलिए घोल में धातुओं के साथ जटिल हो सकते हैं।

दूसरी ओर, -ओएचओ ग्रुप के H ⁺ को अन्य सहसंयोजक प्रजातियों से भी बदला जा सकता है, जैसे R साइड चेन, साइट्रेट एस्टर को जन्म देते हैं: C ₃ H ₅ O (COOR) ₃ ।

विविधता बहुत महान है, क्योंकि सभी एच को आवश्यक रूप से आर द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया जाना चाहिए, लेकिन यह भी उद्धरणों द्वारा।

उत्पादन

साइट्रिक एसिड कार्बोहाइड्रेट के किण्वन द्वारा स्वाभाविक रूप से और व्यावसायिक रूप से प्राप्त किया जा सकता है। इसका उत्पादन भी रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करते हुए कृत्रिम रूप से किया गया है जो आज बहुत चालू नहीं हैं।

इसके उत्पादन के लिए कई जैव-प्रौद्योगिकीय प्रक्रियाओं का उपयोग किया गया है, क्योंकि यह यौगिक दुनिया भर में उच्च मांग में है।

रासायनिक या सिंथेटिक संश्लेषण

-इन रासायनिक संश्लेषण प्रक्रियाओं में से एक आइसोसिट्रेट के कैल्शियम लवण से उच्च दबाव की स्थिति में किया जाता है। खट्टे फलों से निकाला गया रस कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के साथ इलाज किया जाता है, और कैल्शियम साइट्रेट प्राप्त किया जाता है।

यह नमक तब निकाला जाता है और एक पतला सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसका कार्य साइट्रेट को उसके मूल एसिड के रूप में प्रदर्शित करना है।

-इस सिट्रिक एसिड को ग्लिसरीन से एक कार्बोक्सिल समूह के साथ इसके घटकों को बदलकर संश्लेषित किया गया है। जैसा कि अभी उल्लेख किया गया है, ये प्रक्रिया बड़े पैमाने पर साइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए इष्टतम नहीं हैं।

प्राकृतिक

शरीर में, साइट्रिक एसिड प्राकृतिक रूप से एरोबिक चयापचय में उत्पन्न होता है: ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र। जब एसिटाइल कोएंजाइम ए (एसिटाइल-सीओए) चक्र में प्रवेश करता है, तो यह ऑक्सालैसिटिक एसिड के साथ बांधता है, जिससे साइट्रिक एसिड बनता है।

और एसिटाइल-सीओए कहां से आता है?

फैटी एसिड, कार्बोहाइड्रेट के कैटोबोलिज्म प्रतिक्रियाओं में, अन्य सबस्ट्रेट्स के बीच, एस ₂ की उपस्थिति में एसिटाइल-सीओए का उत्पादन किया जाता है । यह ग्लाइकोलाइसिस में उत्पन्न पाइरूवेट के परिवर्तन के फैटी एसिड के बीटा-ऑक्सीकरण के उत्पाद के रूप में बनता है।

क्रेब्स चक्र या साइट्रिक एसिड चक्र में बने साइट्रिक एसिड को अल्फा-किटोग्लुटारिक एसिड में ऑक्सीकरण किया जाएगा। यह प्रक्रिया एक उभयचर ऑक्सीकरण-कमी मार्ग का प्रतिनिधित्व करती है, जिसमें से समतुल्य उत्पन्न होता है जो तब ऊर्जा या एटीपी का उत्पादन करेगा।

हालांकि, एरोबिक चयापचय के लिए एक मध्यवर्ती के रूप में साइट्रिक एसिड का व्यावसायिक उत्पादन या तो लाभदायक या संतोषजनक नहीं रहा है। केवल कार्बनिक असंतुलन की स्थितियों में इस मेटाबोलाइट की एकाग्रता को बढ़ाया जा सकता है, जो सूक्ष्मजीवों के लिए व्यवहार्य नहीं है।

किण्वन द्वारा

सूक्ष्मजीव, जैसे कि कवक और बैक्टीरिया, शर्करा को किण्वित करके साइट्रिक एसिड का उत्पादन करते हैं।

माइक्रोबियल किण्वन से साइट्रिक एसिड के उत्पादन ने रासायनिक संश्लेषण द्वारा इसे प्राप्त करने से बेहतर परिणाम प्राप्त किए हैं। अनुसंधान लाइनें इस बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक उत्पादन विधि से संबंधित विकसित की गई हैं, जिसने महान आर्थिक लाभ की पेशकश की है।

औद्योगिक स्तर पर खेती की तकनीक में समय के साथ विविधता होती है। सतह और जलमग्न किण्वन के लिए संस्कृतियों का उपयोग किया गया है। जलमग्न संस्कृतियां वे हैं जिनमें सूक्ष्मजीव तरल मीडिया में निहित सब्सट्रेट्स से किण्वन पैदा करते हैं।

जलमग्न किण्वन द्वारा साइट्रिक एसिड उत्पादन प्रक्रियाएं, जो एनारोबिक परिस्थितियों में होती हैं, इष्टतम रही हैं।

कुछ फफूंद जैसे एस्परगिलस नाइगर, सैकाहरोमाइसोप्सिस एसपी और बैसिलस लाइकेनफॉर्मिस जैसे बैक्टीरिया ने इस प्रकार के किण्वन के साथ उच्च उपज प्राप्त करने की अनुमति दी है।

फफूंदी जैसे एस्परजिलस नाइगर या कैंडिडा एसपी, गुड़ और स्टार्च के किण्वन के परिणामस्वरूप साइट्रिक एसिड का उत्पादन करते हैं। गन्ना, मकई और चुकंदर, दूसरों के बीच में, किण्वन सब्सट्रेट के रूप में भी उपयोग किया जाता है।

अनुप्रयोग

दवा उत्पादों के निर्माण में साइट्रिक एसिड का व्यापक रूप से खाद्य उद्योग में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग अनगिनत रासायनिक और जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं में भी किया जाता है।

खाद्य उद्योग में

-Citric एसिड मुख्य रूप से खाद्य उद्योग में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह उन्हें एक सुखद एसिड स्वाद देता है। यह पानी में बहुत घुलनशील है, इसलिए इसे पेय, मिठाई, कैंडी, जेली और जमे हुए फलों में जोड़ा जाता है। इसी तरह, यह अन्य पेय पदार्थों के बीच मदिरा, बियर की तैयारी में उपयोग किया जाता है।

-एक एसिड स्वाद को जोड़ने के अलावा, यह एस्कॉर्बिक एसिड या विटामिन सी को संरक्षण देने वाले तत्वों का पता लगाता है। यह आइसक्रीम और चीज में एक पायसीकारक के रूप में भी काम करता है। यह भोजन के पीएच को कम करके ऑक्सीडेटिव एंजाइमों की निष्क्रियता में योगदान देता है।

-भोजन में जोड़े गए परिरक्षकों की प्रभावशीलता को बढ़ाता है। अपेक्षाकृत कम पीएच प्रदान करने से, प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों में जीवित सूक्ष्मजीवों की संभावना कम हो जाती है, जिससे उनके शेल्फ जीवन में वृद्धि होती है।

- वसा और तेल में, साइट्रिक एसिड का उपयोग synergistic एंटीऑक्सिडेंट प्रभाव (सभी वसायुक्त घटकों में) को मजबूत करने के लिए किया जाता है जो इस प्रकार के पोषक तत्व हो सकते हैं।

दवा उद्योग में

-एलो साइट्रिक एसिड का व्यापक रूप से दवाओं के स्वाद और विघटन में सुधार करने के लिए दवा उद्योग में एक उत्तेजक के रूप में उपयोग किया जाता है।

-बाइकार्बोनेट के साथ, साइट्रिक एसिड पाउडर और टैबलेट उत्पादों में मिलाया जाता है ताकि यह एक चमक के रूप में काम करे।

-सिट्रिक एसिड के लवण एंटीकोआगुलेंट के रूप में इसके उपयोग की अनुमति देते हैं, क्योंकि इसमें कैल्शियम को कैलेट करने की क्षमता होती है। साइट्रिक एसिड को खनिज सप्लीमेंट जैसे सिट्रेट सॉल्ट में दिया जाता है।

-आंतों के स्तर पर अवशोषण की प्रक्रिया के माध्यम को अम्लीकृत करके साइट्रिक एसिड विटामिन और कुछ दवाओं के उत्थान का अनुकूलन करता है। इसका निर्जल रूप पत्थरों के विघटन में अन्य दवाओं के सहायक के रूप में प्रशासित किया जाता है।

-यह एक एसिडिफायर के रूप में भी उपयोग किया जाता है, कसैले, एक एजेंट के रूप में जो विभिन्न दवा उत्पादों के सक्रिय अवयवों के विघटन की सुविधा देता है।

कॉस्मेटिक उद्योग में और सामान्य तौर पर

-प्रसाधन और सौंदर्य प्रसाधन में, साइट्रिक एसिड का उपयोग धातु आयनों के लिए एक chelating एजेंट के रूप में किया जाता है।

-इसका उपयोग धातुओं को साफ करने और चमकाने के लिए किया जाता है, जो उन्हें कवर करने वाले ऑक्साइड को हटाते हैं।

-यह कम सांद्रता में पारिस्थितिक सफाई उत्पादों में एक योजक के रूप में कार्य करता है, जो पर्यावरण और प्रकृति के लिए सौम्य हैं।

-इसके कई प्रकार के उपयोग हैं: इसका उपयोग फोटोग्राफिक अभिकर्मकों, वस्त्रों, चमड़े की टैनिंग में किया जाता है।

मुद्रण स्याही में जोड़ा गया।

विषाक्तता

इसकी विषाक्तता की रिपोर्ट अन्य कारकों में साइट्रिक एसिड, एक्सपोज़र समय, अशुद्धियों की उच्च एकाग्रता से जुड़ी हुई है।

साइट्रिक एसिड समाधान जो पतला होते हैं वे स्वास्थ्य के लिए कोई खतरा या खतरा पैदा नहीं करते हैं। हालांकि, शुद्ध या केंद्रित साइट्रिक एसिड एक सुरक्षा खतरा पैदा करता है, और इसलिए इसका सेवन नहीं किया जाना चाहिए।

शुद्ध या केंद्रित, यह त्वचा और आंखों, नाक और गले के श्लेष्म झिल्ली के संपर्क में संक्षारक और अड़चन है। हो सकता है एलर्जी त्वचा प्रतिक्रियाओं का कारण, और तीव्र विषाक्तता अगर निगला जाता है।

शुद्ध साइट्रिक एसिड धूल की साँस लेना भी श्वसन पथ के म्यूकोसा को प्रभावित कर सकता है। साँस लेना सांस की कमी, एलर्जी, श्वसन म्यूकोसा के संवेदीकरण का कारण बन सकता है, और यहां तक ​​कि अस्थमा को भी ट्रिगर कर सकता है।

प्रजनन संबंधी विषाक्त प्रभाव बताए गए हैं। साइट्रिक एसिड आनुवंशिक दोष पैदा कर सकता है, जिससे रोगाणु कोशिकाओं में उत्परिवर्तन होता है।

और अंत में, इसे जलीय निवास स्थान के लिए खतरनाक या विषाक्त माना जाता है, और सामान्य रूप से केंद्रित साइट्रिक एसिड धातुओं के लिए संक्षारक होता है।

संदर्भ

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