НАТРИЕВ АЦЕТАТ: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На натриев ацетат е натриева сол на оцетна киселина с на молекулна формула C _2, H ₃ О ₂ Na. Състои се от деликатен бял прах, по същество присъстващ в две форми: безводен и трихидратиран. И двете са много разтворими във вода, универсалният разтворител; но не толкова разтворим в алкохоли или ацетон.

Безводната форма има плътност, точка на топене и точка на кипене, по-висока от тези, представени от трихидратната форма на натриев ацетат. Това е така, защото водните молекули се намесва между взаимодействието на Na ⁺ и CH ₃ COO ^- йони.

Външен вид натриев ацетат

Натриевият ацетат е стабилен, особено когато се съхранява между 2 и 8 ° С; но е податлив на действието на силни окислители и халогени.

Може да се приготви чрез взаимодействие на натриев бикарбонат с оцетна киселина. Също така, с реакцията на оцетна киселина с натриев хидроксид. И двете реакции са лесни за производство и евтини; първата дори може да се направи у дома.

Тази сол е слабо токсично съединение. Произвежда дразнене на кожата, само след чести и непрекъснати контакти. Леко дразни очите, но може да раздразни дихателните пътища. Няма информация за вредния ефект от приемането му.

Той има многобройни приложения и приложения, подчертавайки функцията му за буфериране на pH, заедно с оцетна киселина. Ацетатният буфер има рКа = 4.7; което осигурява висока ефективност на регулирането на pH в кисела среда с рН стойности между 3 и 6.

Поради ниската си токсичност и свойствата си, той е широко използван за подобряване на вкуса на храната, както и средство, което осигурява защита срещу разваляне поради действието си срещу микробите.

Структура на натриев ацетат

Ацетатни и натриеви йони. Източник: Shu0309

Изображението по-горе показва йони, които образуват безводни кристали на натриев ацетат (без вода). Пурпурен сфера съответства на на Na ⁺ катион и молекулярния йон своята лява е ацетат, CH ₃ COO ^-, с неговите кислородни атоми, представени с червени сфери.

Тези двойки, съгласно формулата CH ₃ COONa, са в съотношение 1: 1; За всяка СН ₃ COO ^- анион, трябва да има Na ⁺ катион привлечени си отрицателен заряд и обратно. Така атракциите между тях и отблъскванията между равни заряди в крайна сметка създават структурни модели, които определят кристал, чийто минимален израз е единичната клетка.

Споменатата единична клетка, подобно на кристала като цяло, варира в зависимост от разположението на йоните в пространството; не винаги е едно и също, дори за една и съща кристална система. Например, безводен натриев ацетат може да образува два орторомбични полиморфа, единият от които е изобразен по-долу:

Единична клетка от орторомбични кристали на натриев ацетат. Източник: Benjah-bmm27

Забележка разположението на йони: четири CH ₃ COO ^- йони приложат Na ⁺ по такъв начин, че те "изготвя" изкривена квадратен базирани пирамида. Всеки един от тези CH ₃ COO ^- на свой ред взаимодейства с друг съседен Na ⁺.

Хидратирани кристали

Натриевият ацетат има висок афинитет към водата; всъщност той е деликатен, тоест задържа влагата, докато се разтвори в него. Колкото по-висока е влажността, толкова по-рано тя се "топи". Това е така, защото и двата СН ₃ COO ^- и Na ⁺ може хидрат, се обграждат с водните молекули, които насочват техните диполи към техните такси (Na ⁺ OH ₂, СН ₃ COO ^- HOH).

Когато тази сол се приготвя в лабораторията или у дома, нейният афинитет към водата е такъв, че дори при нормални температури тя вече се получава като хидрат; CH ₃ COONa · 3H ₂ О. Техните кристали спират е орторомбична и стават моноклинни, тъй като те сега ще приеме три водни молекули за всяка СН ₃ COO ^- и Na ⁺ двойка.

Имоти

Имена

-Натриев ацетат.

-Натриев етаноат (IUPAC).

Моларна маса

-Безводен: 82.03 g / mol.

-Трихидрат: 136.03 g / mol.

Външен вид

Белият прах.

миризма

Към оцет при нагряване до разлагане.

плътност

-Anhydrous: 1,528 грама / cm ³ при 20 ° С

-Trihydrate: 1.45 гр / см ³ при 20 ° С

Точка на топене

-Безводен: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

-Трихидрат: 58 ° С (136 ° F, 331 К).

Точка на кипене

-Безводен: 881.4 ° С (1618.5 ° F, 1,154.5 K).

-Трихидрат: 122 ° C (255 ° F, 395 K). Разлага се.

разтворимост

Във вода

-Безводен: 123,3 g / 100 ml при 20 ° C.

-Трихидрат: 46.4 g / 100 mL при 20 ° C.

В метанол

16 g / 100 g при 15 ° C.

В етанол

5.3 g / 100 mL (трихидрат).

В ацетон

0,5 g / kg при 15 ° C.

киселинност

pKa: 24 (20 ° С).

валентност

pKb: 9.25. Тук е видно, че натриевият ацетат е основна сол, тъй като има pKb по-малко от pKa.

Индекс на пречупване (ηD)

1464

Калоричен капацитет

-100.83 J / mol · K (безводен).

-229.9 J / mol · K (трихидрат).

точка на запалване

По-висока от 250ºC.

Температура на автоматично запалване

600 ° С.

рН

8,9 (0,1 М разтвор при 25 ° С).

стабилност

Стабилен. Несъвместим със силни окислители и халогени. Чувствителен към влажност.

реакции

Натриевият ацетат може да образува естер чрез взаимодействие с алкилов халид; например, брометан:

CH ₃ COONa + ВгСН ₂ СН ₃ => СН ₃ СООСНз ₂ СН ₃ + NaBr

Натриев ацетат декарбоксилира до метан (пиролиза) в присъствието на NaOH:

CH ₃ COONa + NaOH => CH ₄ + Na ₂ СО ₃

Реакцията се катализира от цезиеви соли.

синтез

Натриевият ацетат може да се произведе евтино в лабораторията чрез взаимодействие на натриев бикарбонат с оцетна киселина:

NaHCO ₃ + CH ₃ COOH => СН ₃ COONa + H ₂ CO ₃

Тази реакция е придружена от наличието на интензивно барботиране в разтвора, поради разграждането на въглеродна киселина във вода и въглероден диоксид.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

В промишлено отношение натриевият ацетат се получава чрез взаимодействие на оцетна киселина с натриев хидроксид.

CH ₃ COOH + NaOH => СН ₃ COONa + H ₂ O

Приложения

Термо торби

Натриевият ацетат се използва за производство на термо торби.

Първоначално кристалите на солта се разтварят в обем вода, за да се получи разтвор, който става пренаситен.

Тогава разтворът се нагрява до температура по-висока от 58 ° C, което е неговата точка на топене. Свръхнаситеният разтвор се оставя да се охлади до стайна температура и не се наблюдава образуване на кристали; разтворът е преохладен.

Отсъствието на кристали се обяснява с факта, че молекулите на течността са твърде безредни и нямат правилната ориентация, за да достигнат температурата на кристализация. Течността е в метастабилно състояние, в състояние на дисбаланс.

Предвид нестабилността на преохладената течност, всяко смущение е достатъчно, за да започне кристализация. В случай на термични торби се натиска механично приспособление за разбъркване на течността и иницииране на образуването на кристали и втвърдяване на разтвора на натриев ацетат трихидрат.

С настъпването на кристализацията температурата се увеличава. Кристалите натриев ацетат трихидрат придобиват появата на лед, но са горещи, поради което се наричат ​​"горещ лед".

индустриален

-Натриевият ацетат се използва в текстилната промишленост като кора в процеса на боядисване на тъкани

-Неутрализира отпадъците от сярна киселина

-Има приложение при обработката на памук за производство на памучни тампони, използваеми за лично почистване и за медицински цели

-Използва се при мариноване на метали преди хромирането им

-Съдействайте така, че да не се получи вулканизация с хлоропрен в процеса на производство на синтетичен каучук

-Участва в пречистването на глюкозата

-Използва се в кожарска кожа.

Медицинска употреба

Натриевият ацетат е едно от съединенията, използвани за доставяне на електролити, дадени на пациенти венозно.

Използва се за коригиране на нивата на натрий при пациенти с хипонатрия, също и за корекция на метаболитна ацидоза и алкализиране на урината.

PH буферен разтвор

Използва се като рН регулатор при много, много ензимни реакции, които се проявяват между pH 3 и pH 6.

Различното рН на ацетатния буферен разтвор се достига чрез изменение на концентрацията на оцетна киселина и натриев ацетат.

Така например, за да се получи рН 4,5, буферният разтвор има концентрация на оцетна киселина от 3,8 g / L и концентрация на безводен натриев ацетат 3,0 g / L.

Концентрацията на ацетатния буфер може да се увеличи, увеличавайки компонентите на разтвора, необходими за получаване на желаното рН в същата пропорция.

Ацетат / ацетонитрил буфер се използва при капилярна електрофореза при разделяне на фотоберберините.

Изследователски лаборатории

-Натриев ацетат е слабо нуклеофилно средство, което се използва при анионната полимеризация на β-лактон.

-Използва се като реагент в ядрено-магнитен резонанс на биологични макромолекули.

-Използва се при извличането на ДНК от клетките. Натрият е катион, който взаимодейства с отрицателните заряди на фосфатите, присъстващи в ДНК, което помага за тяхната кондензация. В присъствието на етанол ДНК образува утайка, която след това може да се отдели във водния слой.

Консервиране на храната

-Полците предотвратяват растежа на бактериите, в допълнение към предотвратяването на образуването на излишна киселинност, която причинява разваляне на храната, като по този начин поддържа специфично pH.

-Натрият, присъстващ в ацетат, усилва вкуса на храната.

-Натриев ацетат се използва при приготвянето на кисели зеленчуци: краставица, морков, лук и др. В допълнение, той се използва за консервиране на месо.

Консервиране на бетон

Бетонът се повреди от действието на водата, което скъсява неговата продължителност. Натриевият ацетат действа като средство за уплътняване на бетон, което го прави водоустойчив, удължава първоначалните му характеристики.

Младежки експерименти

Експеримент 1

Прост експеримент е синтезът на натриев ацетат чрез взаимодействие на натриев бикарбонат с оцет (5% оцетна киселина).

30 ml оцет се поставят в чаша и се добавят приблизително 3,5 g бикарбонат.

В реакцията се образуват натриев ацетат и въглеродна киселина. Киселината се разгражда на въглероден диоксид и вода. Генерирането на въглероден диоксид ще доведе до интензивно барботиране в разтвора.

За да събере натриевия ацетат, водата се изпарява, загрявайки разтвора.

Експеримент 2

Друг прост експеримент е образуването на кристали натриев ацетат трихидрат.

За целта се претеглят около 20 g натриев ацетат трихидрат и се поставят в чаша, след което се добавят 10 ml вода. Разтворът се нагрява до температура над 58 ° С.

Натриевият ацетат е напълно разтворен, за да се гарантира, че разтворът е пренаситен. Преди това върху студена повърхност се поставя пиетри.

Съдържанието на чашата с ацетат трихидрат бавно се излива в чинията на Pietri. Температурата на течността в капсулата започва да спада дори и под точката на топене, без да се наблюдава кристализацията или втвърдяването на натриевия ацетат трихидрат.

Обикновено за получаване на кристализация на натриев ацетат трихидрат се добавя малко количество сол, която служи като сърцевина за кристализация. Друг път се появяват малки нарушения на разтвора, за да се инициира кристализацията на натриевия ацетат.

Кристалите на натриев ацетат трихидрат имат вид на лед, но докосването им ще покаже, че са сравнително горещи. Поради тази причина солта се нарича „горещ лед“.

токсичност

Натриевият ацетат е много ниско токсично съединение. Освен това не е класифициран като сенсибилизатор за кожата и дихателните пътища.

Освен това, натриевият ацетат не е класифициран като мутагенно, канцерогенно или репродуктивно токсично средство в зародишните клетки.

Накратко, леко дразнещо за очите. Дихателните пътища могат да бъдат раздразнени след вдишване. Честият и постоянен контакт с кожата може да предизвика дразнене.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. WorldOfChemicals. (16 януари 2017 г.). Как да приготвим натриев ацетат у дома? Възстановен от: medium.com
3. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Натриев ацетат. PubChem база данни. CID = 517045. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. С. Камерън, К. М. Манан и МО Рахман. (1976). Кристалната структура на натриевия ацетат трихидрат. Акта Крист. Б32, 87.
5. Wikipedia. (2019). Натриев ацетат. Възстановено от: en.wikipedia.org
6. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (24 януари 2019 г.). Направете горещ лед от оцет и сода за хляб. Възстановено от: thinkco.com
7. Химическа книга. (2017). Натриев ацетат. Възстановено от: chemicalbook.com
8. Васерман Робин. (2019). Употреба на натриев ацетат. Възстановено от: livestrong.com
9. Drugbank. (2019). Натриев ацетат. Възстановени от: drugbank.ca