استیک اسید چیست؟

استیک اسید ، ترکیبی آلی و جزو اسیدهای کربوکسیلیک است که به عنوان سرکه نیز شناخته می‌شود. این ماده مایع، بی‌رنگ و با بویی تند است که به طور طبیعی در برخی از میوه‌ها و سبزیجات وجود دارد. اسید استیک همچنین محصول جانبی تخمیر الکل است و به همین دلیل در سرکه به مقدار فراوان وجود دارد. فرمول شیمیایی آن CH₃COOH است. این ماده در صنایع مختلف از جمله تولید مواد غذایی، دارویی، نساجی و شیمیایی کاربردهای گسترده‌ای دارد. به دلیل خواص اسیدی، حلالیت بالا و واکنش‌پذیری خوب، ماده‌ای بسیار مهم در شیمی آلی محسوب می‌شود. در این مقاله، به بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی اسید استیک، روش‌های تولید، کاربردها و غیره آن خواهیم پرداخت. در نظر داشته باشید که ما در این مقاله فقط توضیحاتی را در مورد استیک اسید خدمت شما عزیزان ارائه می دهیم و برای خرید استیک اسید می توانید به صفحه خرید این ماده در سایت ما مراجعه کنید.

معرفی استیک اسید

استیک اسید که با نام های اتانوییک اسید (بر اساس نام گذاری IUPAC)، متان کربوکسیلیک اسید (نامی کمتر رایج اما در برخی متون شیمیایی به آن اشاره می‌شود) و هیدروژن استات نیز شناخته می شود، یک ترکیب آلی ساده با فرمول شیمیایی CH₃COOH است. این ماده به صورت طبیعی از تخمیر باکتریایی مواد حاوی قند تولید می‌شود و به عنوان اصلی‌ترین جزء سرکه شناخته می‌شود. نام آشناترین شکل این ماده، سرکه است که محلولی رقیق از این اسید می‌باشد. به طوری که درصد خلوص استیک اسید در سرکه 4 الی 8 است. در حالت خالص و غلیظ، این ماده به استیک اسید یخچالی معروف است که به دلیل خلوص بالا، کاربردهای صنعتی گسترده‌ای دارد. اسید استیک در صنایع غذایی، دارویی، نساجی و تولید مواد شیمیایی کاربردهای فراوانی دارد. به عنوان مثال، در تولید پلیمرها، الیاف مصنوعی، رنگ‌ها و حلال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خواص اسید استیک

اسید استیک، ترکیبی با خواص فیزیکی منحصر به فرد است. نقطه جوش بالای 118 درجه سانتی‌گراد و نقطه ذوب 16.6 درجه سانتی‌گراد آن، به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی قوی بین مولکول‌هاست. این پیوندها باعث پایداری حرارتی بالا و ساختار منظم مولکول‌های اسید استیک می‌شوند. علاوه بر این، این اسید یک حلال بسیار خوب برای بسیاری از ترکیبات آلی و معدنی است. این ویژگی به دلیل قطبیت مولکول اسید استیک و توانایی آن در ایجاد برهم‌کنش با انواع مختلف مولکول‌ها است. برخی از این مواد عبارتند از:

• اترها (مثل دی‌اتیل اتر)
• الکل‌ها (مثل اتانول و متانول)
• اسیدهای آلی (مثل اسید سالیسیلیک)
• بازهای آلی (مثل پیریدین)
• یون‌های فلزی خاص (مثل مس، روی، و نیکل)
• روغن‌های گیاهی و چربی‌ها

جهت دریافت اطلاعات بیشتر و خرید اسید سالیسیلیک کلیک کنید.

گروه کربوکسیل موجود در ساختار این ماده، به آن خاصیت اسیدی می‌بخشد. این اسید به عنوان یک اسید ضعیف، در آب به طور جزئی یونیزه می‌شود و یون‌های هیدروژن و استات را آزاد می‌کند. این ویژگی شیمیایی، به همراه خاصیت ضدعفونی‌کنندگی و ضدقارچی آن، باعث شده است اسید استیک در صنایع مختلف کاربرد داشته باشد. از جمله این کاربردها می‌توان به استفاده از آن به عنوان تنظیم‌کننده‌ی pH و ماده نگهدارنده در صنایع غذایی، ماده اولیه در تولید استرها، پلاستیک‌ها و مواد دارویی، و همچنین به عنوان ضدعفونی‌کننده در زنبورداری و کشاورزی اشاره کرد که در ادامه به توضیح هر کدام از این موارد می پردازیم. توانایی این ماده در حل کردن چربی‌ها، روغن‌ها و ترکیبات آلی دیگر نیز آن را به یک حلال صنعتی مهم تبدیل کرده است.

مشخصات فیزیکی اسید استیک

مشخصات فیزیکی مهم استیک اسید عبارتند از:

• حالت فیزیکی: مایع
• رنگ: بی‌رنگ
• بو: تند و شبیه سرکه
• طعم: ترش
• استیک اسید pka: 4/76
• نقطه اشتعال: 39 درجه سانتی‌گراد (در ظرف بسته)
• چگالی: 1.05 گرم بر سانتی‌متر مکعب 
• جرم مولکولی استیک اسید:  60.052 گرم بر مول
• نقطه ذوب: 16.7 درجه سانتی‌گراد
• نقطه جوش استیک اسید: 118.1 درجه سانتی‌گراد
• ظرفیت گرمایی ویژه: 123.1 ژول بر مول کلوین
• حلالیت: به خوبی در آب، الکل، اتر و بسیاری از حلال‌های آلی دیگر حل می‌شود.
• ویسکوزیته: نسبتا زیاد به دلیل تشکیل پیوند هیدروژنی بین مولکول‌ها
• pH: حدود 2.4 (برای اسید استیک خالص)
• قابلیت اشتعال: قابل اشتعال است
• خورندگی: اسید استیک غلیظ می‌تواند برای پوست و بافت‌های بدن خورنده باشد.
• دمای خود اشتعال: 426 درجه سانتی‌گراد

مشخصات شیمیایی استیک اسید

ساختار مولکولی

• گروه عاملی: دارای یک گروه کربوکسیل (-COOH) است که خاصیت اسیدی به آن می‌دهد.
• پیوند هیدروژنی: به دلیل وجود گروه کربوکسیل، مولکول‌های استیک اسید می‌توانند پیوند هیدروژنی با یکدیگر یا با سایر مولکول‌های قطبی برقرار کنند. این پیوندها بر بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی آن تاثیر می‌گذارند.

خواص اسیدی

• اسید ضعیف: استیک اسید یک اسید ضعیف است و به طور کامل در آب یونش نمی‌شود.
• یونیزاسیون: در آب، استیک اسید به یون هیدرونیوم (H₃O⁺) و آنیون استات (CH₃COO⁻) یونش می‌شود.
• ثابت تفکیک اسیدی (Ka): مقدار Ka برای استیک اسید نسبتا کوچک است که نشان‌دهنده قدرت اسیدی ضعیف آن است.

واکنش‌ها

• واکنش با بازها: استیک اسید با بازها واکنش داده و نمک و آب تولید می‌کند. برای مثال، واکنش آن با سدیم هیدروکسید باعث تولید سدیم استات و آب می شود.
• واکنش با فلزات فعال: با فلزات فعال مانند سدیم و منیزیم واکنش داده و گاز هیدروژن و نمک استات مربوطه را تولید می‌کند.
• واکنش با الکل‌ها: با الکل‌ها واکنش داده و استر و آب تولید می‌کند. این واکنش به عنوان استریفیکاسیون شناخته می‌شود.
• واکنش با آمین‌ها: با آمین‌ها واکنش داده و آمید و آب تولید می‌کند.
• هالوژناسیون: در حضور کاتالیزور، هالوژن‌ها به گروه متیل اضافه شده و مشتقات هالوژنه اسید استیک را تشکیل می‌دهند.    

سایر خواص

• اکسیداسیون: استیک اسید می‌تواند اکسید شده و دی‌اکسید کربن و آب تولید کند.
• حلالیت: استیک اسید یک حلال قطبی است و بسیاری از ترکیبات آلی و معدنی را در خود حل می‌کند.
• تشکیل کمپلکس: با یون‌های فلزی مانند مس و نقره کمپلکس‌هایی تشکیل می‌دهد.
• کاهش: در شرایط خاص، استیک اسید می‌تواند کاهش یافته و اتانول تولید کند.
• پلیمریزاسیون: تحت شرایط خاص، می‌تواند پلیمریزه شود و پلی‌استر تشکیل دهد.

تاریخچه استیک اسید

تاریخچه استیک اسید به حدود ۳۰۰۰ سال پیش برمی‌گردد، زمانی که مصریان باستان سرکه را از تخمیر انگور به دست آوردند. در قرن سوم پیش از میلاد، فیلسوف یونانی تئوفراستوس سرکه را به‌عنوان محلولی اسیدی توصیف کرد. در سال ۱۶۴۶، شیمیدان آلمانی یوهان رودولف گلوبِر روش جدیدی برای تولید استیک اسید کشف کرد و آن را از طریق تقطیر استات‌ها استخراج کرد. در سال ۱۷۶۹، شیمیدان آلمانی کارل ویلهلم شیله استیک اسید خالص را تولید کرد. در سال ۱۸۴۷، شیمیدان فرانسوی هرمان کولبِه موفق به سنتز استیک اسید از ترکیبات غیرآلی شد، که این روش پایه‌ای برای تولید صنعتی آن در قرن نوزدهم و بیستم شد. این پیشرفت‌ها زمینه‌ساز استفاده گسترده از استیک اسید در صنایع مختلف، از جمله تولید رنگ‌ها، داروها و پلاستیک‌ها شد.

استیک اسید چه کاربردی در صنایع مختلف دارد؟

از جمله کاربردهای این اسید در صنایع مختلف می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم.

زنبورداری

این ماده به عنوان یک ابزار قدرتمند در زنبورداری، نقش مهمی در کنترل بیماری‌های قارچی مانند نوزما ایفا می‌کند. نوزما، بیماری‌ای که توسط قارچ‌های جنس نوزما ایجاد می‌شود، یکی از عوامل اصلی تلفات زنبورها است. این قارچ‌ها به سیستم گوارشی زنبورها حمله کرده و باعث ضعف و مرگ آن‌ها می‌شوند. اسید استیک با خاصیت ضد قارچی خود، به طور موثر اسپورهای این قارچ‌ها را نابود کرده و از گسترش بیماری جلوگیری می‌کند. استفاده منظم از این اسید در کندو، به ویژه در فصل‌های سرد سال که زنبورها بیشتر در معرض ابتلا به نوزما هستند، می‌تواند به حفظ سلامت کلنی و افزایش تولید عسل کمک کند.

یکی دیگر از کاربردهای مهم این ماده در زنبورداری، ضدعفونی و استریل کردن تجهیزات و قاب‌های زنبورداری است. قاب‌های ذخیره‌شده یا خالی ممکن است آلوده به عوامل بیماری‌زا مانند اسپورهای نوزما، باکتری‌ها یا آفات باشند. بخور اسید استیک، به عنوان یک روش طبیعی و بی‌خطر، می‌تواند به طور مؤثر این آلودگی‌ها را از بین ببرد. این روش نه تنها از انتقال بیماری‌ها به کلنی‌های سالم جلوگیری می‌کند؛ بلکه باعث افزایش طول عمر تجهیزات زنبورداری نیز می شود. علاوه بر این، این اسید به عنوان یک ماده ارگانیک، آسیبی به موم یا ساختار چوبی قاب‌ها وارد نمی‌کند و به همین دلیل یک گزینه ایمن و سازگار با محیط زیست است.

در کنار اسید استیک، فرمیک اسید نیز در زنبورداری به عنوان یک ابزار مهم کنترل بیماری‌ها استفاده می‌شود. این اسید با خاصیت ضدکنه‌ای خود، به ویژه در مقابله با کنه واروآ که یکی از عوامل اصلی ضعف و تلفات زنبورهاست، نقش مهمی ایفا می‌کند. استفاده‌ی ترکیبی و صحیح از اسید استیک برای کنترل بیماری‌های قارچی و فرمیک اسید برای مقابله با آفات، می‌تواند به حفظ سلامت و پایداری کلنی‌ها کمک کند و در نتیجه تولید عسل را افزایش دهد. شما می توانید برای دریافت اطلاعات بیشتر و خرید فرمیک اسید برای مصارف مختلف از جمله زنبورداری به صفحه این ماده در سایت ما مراجعه کنید.

صنایع غذایی و خوراکی‌ها

اسید استیک، ماده‌ای آشنا و پرکاربرد در صنعت غذا است که به دلایل متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای آن، تنظیم pH محیط است. اسید استیک با کاهش pH مواد غذایی، محیطی نامناسب برای رشد باکتری‌های مضر ایجاد کرده و در نتیجه، ماندگاری مواد غذایی را افزایش می‌دهد. این خاصیت ضد میکروبی، آن را به یک نگهدارنده طبیعی و موثر تبدیل کرده است. به همین دلیل، از آن به طور گسترده در تولید ترشیجات، سس‌ها و سایر محصولات غذایی فرآوری شده استفاده می‌شود.

علاوه بر خاصیت نگهدارندگی، اسید استیک به عنوان یک طعم‌دهنده طبیعی نیز شناخته می‌شود. طعم ترش و دلپذیر آن به بسیاری از غذاها، از جمله سس‌ها، ترشی‌ها و محصولات لبنی، طعم و مزه دلچسبی می‌بخشد. همچنین، اسید استیک به عنوان یک عامل ورآورنده در تولید برخی محصولات پخته شده نیز کاربرد دارد. برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد مواد تشکیل دهنده سس ها و مواد تشکیل دهنده نوشابه ها کلیک کنید.

استفاده به عنوان کود

کود ارگانو استیک اسید یک تقویت‌کننده‌ی گیاهی موثر است که نقش مهمی در افزایش مقاومت گیاهان در برابر تنش‌های محیطی ایفا می‌کند. این کود با بهبود سیستم ایمنی گیاه و افزایش توانایی آن در مقابله با عوامل بیماری‌زا و آفات، از گیاهان در برابر آسیب‌های ناشی از تنش‌های زیستی مانند بیماری‌ها و آفات محافظت می‌کند. علاوه بر این، این کود به گیاهان کمک می‌کند تا در برابر تنش‌های مانند خشکسالی، شوری، دمای بالا و کمبود مواد غذایی مقاومت کنند. در شرایط گلخانه‌ای که رطوبت بالا می‌تواند منجر به شیوع بیماری‌های قارچی شود، این کود با کاهش رطوبت اطراف طوقه گیاه و بهبود تهویه، از بروز بیماری‌ها جلوگیری کرده و سلامت گیاهان را تضمین می‌کند.

تولید انرژی در بدن

اسید استیک و مشتقات آن، نقش بسیار مهمی در متابولیسم بدن ایفا می‌کنند. هنگامی که اسید استیک با کوآنزیم A ترکیب می‌شود، استیل کوآنزیم A تشکیل می‌شود که یکی از اجزای کلیدی چرخه کربس است. چرخه کربس، مهم‌ترین مسیر تولید انرژی در سلول‌های بدن است و استیل کوآنزیم A به عنوان سوخت اصلی این چرخه عمل می‌کند. بنابراین، این اسید به طور غیرمستقیم در تولید انرژی مورد نیاز بدن نقش دارد. علاوه بر این، استیل کوآنزیم A در فرآیندهای سنتزی مختلفی مانند ساخت اسیدهای چرب و کلسترول نیز نقش دارد. این نشان می‌دهد که اسید استیک نه تنها در تامین انرژی بدن؛ بلکه در ساخت مولکول‌های زیستی نیز نقش حیاتی ایفا می‌کند.

اسید استیک: حلال پروتیک قطبی

استیک اسید منجمد به دلیل خاصیت قطبی و توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی، یک حلال پروتیک قطبی قوی محسوب می‌شود. این ویژگی‌ها باعث شده است که این ماده به عنوان حلال مناسبی برای تبلور مجدد و خالص‌سازی ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گیرد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای اسید استیک منجمد در صنعت تولید پلیمرها است. در تولید اسید ترفتالیک (TPA)، که ماده اولیه برای ساخت پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) است، از این اسید به عنوان حلال استفاده می‌شود. این امر نشان‌دهنده اهمیت آن در صنایع پتروشیمی است.

استفاده در واکنش‌های شیمیایی

این ماده نه تنها به عنوان حلال، بلکه به عنوان یک واکنشگر نیز در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی نقش دارد. به عنوان مثال، در واکنش‌های آلکیلاسیون Friedel-Crafts، اسید استیک به عنوان حلال و همچنین به عنوان یک هسته برای به دام انداختن کربوکاتیون عمل می‌کند. این ویژگی باعث شده است که این ماده در سنتز بسیاری از ترکیبات آلی پیچیده مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، در تولید کافور مصنوعی، این اسید نقش مهمی در واکنش بازآرایی کامپن به ایزوبورنیل استات ایفا می‌کند.

تیتراسیون آمیدها در محیط اسیدی

تیتراسیون آمیدها در محیط اسید استیک یکی از کاربردهای مهم این حلال در شیمی تحلیلی است. آمیدها در محیط اسید استیک با اسیدهای بسیار قوی‌تر مانند اسید پرکلریک واکنش می‌دهند. این واکنش امکان اندازه‌گیری دقیق مقدار آمیدهای موجود در یک نمونه را فراهم می‌کند. تیتراسیون آمیدها در محیط استیک اسید در تحقیقات شیمیایی برای بررسی پایداری مولکول‌ها، تعیین خصوصیات اسید و باز و همچنین در صنایع دارویی برای کنترل کیفیت محصولات استفاده می‌شود.

تولید مونومر وینیل استات

یکی از مهم‌ترین کاربردهای اسید استیک، تولید مونومر وینیل استات (VAM) است که نقش کلیدی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. در فرآیند تولید VAM، استیک اسید به همراه اتیلن و اکسیژن در حضور کاتالیزور پالادیوم واکنش می‌دهد. فرمول شیمیایی آن به صورت زیر است.

2H3C-COOH + 2C2H4 + O2> 2H3C-CO-O-CH=CH2 + 2H2O

این واکنش شیمیایی منجر به تولید وینیل استات و آب می‌شود. وینیل استات به دست آمده سپس به عنوان مونومر در تولید پلیمر هایی مانند پلی وینیل استات به کار می‌رود. پلی وینیل استات در ساخت انواع رنگ‌ها، چسب‌ها و پوشش‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد. به قدری که تقاضای بالای این پلیمر، حدود یک سوم تولید جهانی اسید استیک را به خود اختصاص می‌دهد.

برای دریافت اطلاعات بیشتر و خرید مونور وینیل استات می توانید به صفحه این ماده در سایت ما مراجعه کنید.

تولید استرهای اسید استیک

استرهای اسید استیک ترکیبات آلی هستند که کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف، به ویژه به عنوان حلال در رنگ‌ها، لاک‌ها و پوشش‌ها دارند. این استرها معمولا از طریق واکنش اسید استیک با الکل‌های مختلف در حضور یک کاتالیزور اسیدی تولید می‌شوند. در این واکنش، گروه هیدروکسیل الکل با گروه هیدروکسیل اسید استیک واکنش داده و یک مولکول آب آزاد می‌کند و در نتیجه استر تشکیل می‌شود.

با این حال، روش رایج‌تر برای تولید استرهای استات، استفاده از واکنش تیشچنکو است که در آن دو مولکول استالدهید در حضور یک کاتالیزور اسیدی به یک استر تبدیل می‌شود. استرهای استات تولید شده به عنوان حلال‌های مؤثر برای ترکیبات مختلفی مانند نیتروسلولز، لاک‌های اکریلیک و پاک‌کننده‌های لکه استفاده می‌شوند. از جمله مهم‌ترین استرهای استات می‌توان به اتیلن گلیکول استات اتیل اتر (EEA)، اتیلن گلیکول مونو بوتیل اتر استات (EBA) و پروپیل گلیکول مونومیل اتر استات (PGMEA) اشاره کرد.

پزشکی

اسید استیک در پزشکی کاربردهای متنوعی دارد که از ضدعفونی تا درمان برخی بیماری‌ها را شامل می‌شود. این ماده به عنوان یک عامل ضدعفونی‌کننده موثر، طیف وسیعی از میکروارگانیسم‌ها را از بین می‌برد و در درمان عفونت‌های پوستی مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌ها کاربرد دارد. همچنین، این اسید در درمان اوتیت خارجی (عفونت گوش خارجی) بسیار مؤثر است و به عنوان یکی از داروهای ضروری در این زمینه شناخته می‌شود. با ایجاد محیطی اسیدی، این ماده رشد باکتری‌ها و قارچ‌ها را مهار می‌کند. با این حال، استفاده از آن در همه روش‌های درمانی توصیه نمی‌شود. به عنوان مثال، استفاده از اسید استیک در یونتوفورز برای درمان آسیب‌های روتاتور کاف، فاقد شواهد علمی قوی است و باید با احتیاط صورت گیرد. در مجموع، اسید استیک به عنوان یک ماده طبیعی و ارزان قیمت، در پزشکی کاربردهای متنوعی دارد و در صورت استفاده صحیح می‌تواند نقش مهمی در درمان بیماری‌ها ایفا کند.

تمیز کننده‌ها

اسید استیک به عنوان یک ترکیب اسیدی قدرتمند، نقش مهمی در صنعت تولید مواد شوینده و پاک‌کننده ایفا می‌کند. خواص ضدعفونی‌کنندگی قوی، توانایی حل‌کنندگی بالا و قدرت از بین بردن رسوبات معدنی، این اسید را به یک ماده موثر در تولید طیف گسترده‌ای از محصولات پاک‌کننده تبدیل کرده است. این ماده در فرمولاسیون انواع تمیزکننده‌های خانگی، از جمله محصولات مخصوص شیشه، حمام و آشپزخانه، به کار می‌رود. علاوه بر این، اسید استیک در ترکیباتی که برای احیای درخشندگی فلزات استفاده می‌شوند نیز مؤثر است و می‌تواند به عنوان یک ماده ضدزنگ عمل کند. خاصیت اسیدی اسید استیک، آن را به یک انتخاب مناسب برای استفاده در مناطقی با آب سخت تبدیل کرده است؛ زیرا می‌تواند رسوبات آهکی و جلبک‌ها را به طور مؤثری از بین ببرد. برخی از این محصولات تمیزکننده که استیک اسید در آنها استفاده شده است عبارتند از:

• جرم‌گیرهای چندمنظوره – مانند برندهای من، هگزان و راپیدو که برای تمیز کردن سطوح آشپزخانه، سرویس بهداشتی و کاشی‌ها استفاده می‌شوند.
• شوینده‌های سرویس بهداشتی و توالت – مثل دامستوس و سیمکس که برای از بین بردن رسوبات و بوی نامطبوع سرویس‌های بهداشتی به کار می‌روند.
• مایع تمیزکننده شیشه و پنجره – مانند محصولات پاکناز و ریکا که معمولاً حاوی اسید استیک هستند تا به حذف چربی‌ها و لکه‌ها کمک کنند.
• مایع سفیدکننده سطوح – مانند وایتکس و رنگینو که در فرمولاسیون برخی از این محصولات از اسید استیک استفاده می‌شود.
• شوینده‌های مخصوص شیرآلات و سینک ظرفشویی – برخی از برندها مانند بنتو و ناتار از اسید استیک برای از بین بردن جرم‌های آهکی و رسوبات آب روی شیرآلات استفاده می‌کنند.

استیک اسید چگونه تولید می شود؟

این ماده پر کاربرد به روش های متنوعی در کارخانجات تولید می شود که در ادامه شما را با چند روش رایج تولید استیک اسید آشنا خواهیم کرد.

1.کربونیلاسیون متانول

کربونیلاسیون متانول، فرایند صنعتی غالب برای تولید اسید استیک است. در این فرآیند، متانول و مونوکسید کربن در حضور کاتالیزورهای فلزی گرانبهایی مانند رودیوم یا ایریدیوم واکنش می‌دهند. این واکنش شامل چندین مرحله است که در ابتدا متانول با هیدروژن یدید واکنش داده و متیل یدید تولید می‌کند. سپس متیل یدید با مونوکسید کربن ترکیب شده و استیل یدید را تشکیل می‌دهد. در نهایت، استیل یدید با آب واکنش داده و اسید استیک و هیدروژن یدید تولید می‌شود. این فرایند به دلیل کارایی بالا و استفاده از کاتالیزورهای پایدار، به عنوان روش اصلی تولید اسید استیک در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرمول این واکنش به صورت زیر است.

CH₃OH + HI → CH₃I + H₂O

CH₃I + CO → CH₃COI

CH₃COI + H₂O → CH₃COOH + HI

دو فرایند اصلی برای کربونیلاسیون متانول، فرایندهای مونسانتو و کاتیوا هستند. فرایند مونسانتو از کاتالیزور رودیم و فرایند کاتیوا از کاتالیزور ایریدیوم استفاده می‌کنند. هر دو فرایند از آب به عنوان یک کاتالیزور استفاده می‌کنند؛ اما فرایند کاتیوا به مقدار کمتری آب نیاز دارد و در نتیجه، تولید محصولات جانبی در آن کمتر است. به همین دلیل، فرایند کاتیوا به تدریج جایگزین فرایند مونسانتو شده است. علاوه بر این، با توسعه تکنولوژی‌های جدید مانند فرایند SaaBre™، امکان تولید مستقیم اسید استیک از گاز سنتز فراهم شده است. این فرایند نوآورانه، پتانسیل کاهش هزینه‌های تولید و افزایش بهره‌وری را دارد.

2.اکسیداسیون استالدئید: روشی کلاسیک برای تولید اسید استیک

قبل از ظهور فرآیند کربونیلاسیون متانول، اکسیداسیون استالدئید روش غالب تولید اسید استیک بود. اگرچه این روش دیگر به اندازه روش کربونیلاسیون متانول رایج نیست؛ اما همچنان به عنوان یک روش مهم در تولید این اسید به شمار می‌رود. در این روش، استالدئید ابتدا از هیدراته شدن استیلن تولید می‌شود. سپس، استالدئید در حضور کاتالیزورهای فلزی مانند نمک‌های نفتنات منگنز، کبالت و کروم، در دمای و فشار بالا با اکسیژن واکنش می‌دهد. این واکنش منجر به تولید اسید استیک و برخی محصولات جانبی مانند بوتانون، اتیل استات، فرمیک اسید و پروپیونیک اسید می‌شود. واکنش‌های شیمیایی در این روش به صورت زیر است.

تولید استالدئید از استیلن:

C₂H₂ + H₂O → CH₃CHO

اکسیداسیون استالدئید به اسید استیک:

2CH₃CHO + O₂ → 2CH₃COOH

اکسیداسیون بوتان:

2C₄H₁₀ + 5O₂ → 4CH₃COOH + 2H₂O

با استفاده از کاتالیزورهای مدرن، راندمان تولید اسید استیک از طریق اکسیداسیون استالدئید به بیش از 95 درصد افزایش یافته است. همچنین، با تنظیم شرایط واکنش، می‌توان نسبت تولید محصولات جانبی را کنترل کرد و از این طریق، ارزش افزوده محصولات را افزایش داد. اکسیداسیون استالدئید، اگرچه روشی قدیمی‌تر از کربونیلاسیون متانول است,؛ اما همچنان یک روش مهم و قابل رقابت برای تولید این اسید به شمار می‌رود. با توسعه کاتالیزورهای جدید و بهینه‌سازی شرایط واکنش، این روش می‌تواند همچنان به عنوان یکی از روش‌های تولید این ماده پرکاربرد مورد استفاده قرار گیرد.

3.اکسیداسیون مستقیم اتیلن به اسید استیک: روشی نوین و کارآمد

در سال‌های اخیر، توجه ویژه‌ای به روش‌های مستقیم تبدیل اتیلن به اسید استیک شده است. این روش‌ها نه تنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر هستند، بلکه به دلیل کاهش مراحل تولید، انرژی کمتری مصرف می‌کنند. یکی از روش‌های نوین تولید اسید استیک، اکسیداسیون مستقیم اتیلن است. در این روش، اتیلن به طور مستقیم و در یک مرحله با اکسیژن واکنش داده و اسید استیک تولید می‌کند. این فرایند از کاتالیزورهای فلزی مانند پالادیوم استفاده می‌کند که روی یک حامل اسیدی مانند اسید سیلیکو تنگستیک قرار می‌گیرد. واکنش شیمیایی این فرایند به صورت زیر است:

C₂H₄ + O₂ → CH₃COOH

تکنولوژی دیگری که در این زمینه مورد توجه قرار گرفته است، اکسیداسیون فوتوکاتالیستی است. در این روش، از نور ماوراء بنفش برای شکستن پیوندهای مولکولی و تسهیل واکنش اکسیداسیون استفاده می‌شود. این روش در شرایط دما و فشار معمولی انجام می‌شود و به کاتالیزورهای خاصی نیاز دارد.

در مقایسه با روش‌های سنتی تولید اسید استیک، مانند اکسیداسیون استالدئید، روش اکسیداسیون مستقیم اتیلن دارای مزایای قابل توجهی است. این مزایا شامل سادگی فرایند، کارایی بالاتر و هزینه کمتر است. با این حال، هنوز چالش‌هایی در این زمینه وجود دارد که نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.

4.تخمیر بی هوازی: مسیری دیگر برای تولید اسید استیک

تخمیر بی هوازی، فرایندی است که در آن میکروارگانیسم‌ها در نبود اکسیژن، مواد آلی را به ترکیبات ساده‌تر تبدیل می‌کنند. برخی از گونه‌های باکتریایی، مانند کلستریدیوم و استوباکتریوم، توانایی منحصر به فردی در تبدیل مستقیم قندها به اسید استیک دارند. این فرآیند از نظر بیوشیمیایی و صنعتی اهمیت زیادی دارد.

گونه‌های باکتریایی ذکر شده، می‌توانند گلوکز را به طور مستقیم و بدون تولید اتانول به عنوان محصول واسطه‌ای، به اسید استیک تبدیل کنند. واکنش کلی این فرایند را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

C₆H₁₂O₆ → 3CH₃COOH

علاوه بر قندها، برخی از باکتری‌های استوژنیک می‌توانند از ترکیبات یک کربنی مانند متانول، مونوکسید کربن یا مخلوطی از دی اکسید کربن و هیدروژن نیز اسید استیک تولید کنند. واکنش کلی این فرایند به صورت زیر است:

2CO₂ + 4H₂ → CH₃COOH + 2H₂O

5.تولید سنتی سرکه

در طول تاریخ، سرکه به عنوان محصولی از تخمیر طبیعی مواد غذایی حاوی قند مانند سیب و انگور توسط باکتری‎های مخمر  تولید شده است. این باکتری‌ها، به ویژه جنس استوباکتر، قادرند در حضور اکسیژن کافی، الکل را به اسید استیک تبدیل کنند. واکنش کلی این فرایند به صورت زیر است:

C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

در روش‌های سنتی، مواد غذایی حاوی قند مانند سیب، شراب یا غلات تخمیر شده به عنوان منبع الکل مورد استفاده قرار می‌گرفتند. مخلوط حاصل در محیطی گرم و دارای جریان هوای کافی قرار می‌گرفت تا باکتری‌ها بتوانند به طور طبیعی الکل را به اسید استیک تبدیل کنند. این فرآیند ممکن است چندین ماه طول بکشد.

در اواسط قرن نوزدهم، روش تسریع آلمانی به عنوان یکی از اولین روش‌های صنعتی تولید سرکه معرفی شد. در این روش، تخمیر در برج‌هایی انجام می‌شد که با تراشه‌های چوب یا زغال پر شده بودند. این تراشه‌ها سطح تماس بین هوا و مایع را افزایش داده و به این ترتیب، اکسیژن بیشتری در دسترس باکتری‌ها قرار می‌گرفت. در نتیجه، زمان تولید سرکه به طور قابل توجهی کاهش یافت.

در نیمه دوم قرن بیستم، روش تولید سرکه در مخازن غوطه‌ور به عنوان روشی کارآمدتر و سریع‌تر معرفی شد. در این روش، الکل در یک مخزن هم‌زده و به طور مداوم با هوا تماس داده می‌شود. این تماس مداوم، انتقال اکسیژن به باکتری‌ها را تسهیل کرده و سرعت تخمیر را به شدت افزایش می‌دهد. با استفاده از روش‌های مدرن و بهینه‌سازی شرایط عملیاتی، می‌توان سرکه با غلظت اسید استیک بالا را در مدت زمان کوتاهی تولید کرد. به عنوان مثال می‌توان سرکه با غلظت 15 درصد اسید استیک را در مدت 24 ساعت تولید کرد. همچنین، با استفاده از روش‌های تغذیه‌ای پیوسته، می‌توان به غلظت‌های بالاتر و زمان تولید کوتاه‌تر دست یافت.

دو واکنش مهم استیک اسید

در ادامه شما را با دو واکنش مهم این اسید با آب و اتانول آشنا خواهیم کرد.

1.واکنش استیک اسید با آب

اسید استیک، یک اسید ضعیف مونوپروتونیک است که در آب به طور جزئی تفکیک می‌شود. این تفکیک جزئی به یون‌های استات و هیدرونیوم منجر می‌شود و باعث ایجاد محیط اسیدی در محلول می‌شود. واکنش تفکیک اسید استیک در آب را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO⁻ + H₃O⁺

در این واکنش، مولکول اسید استیک (CH₃COOH) پروتونی را به مولکول آب (H₂O) می‌دهد و به یون استات (CH₃COO⁻) تبدیل می‌شود. مولکول آب نیز با پذیرش پروتون، به یون هیدرونیوم (H₃O⁺) تبدیل می‌شود. علامت تعادل (⇌) نشان می‌دهد که این واکنش برگشت‌پذیر است و همواره تعادلی بین مواد اولیه و محصولات وجود دارد. به دلیل ضعیف بودن اسید استیک، بیشتر مولکول‌های آن به صورت مولکولی در محلول وجود دارند و تنها بخش کوچکی از آن‌ها به یون‌های استات و هیدرونیوم تفکیک می‌شوند. این امر باعث می‌شود که pH محلول‌های آبی اسید استیک در محدوده اسیدی (معمولا بین 2 تا 3) قرار گیرد.

2.واکنش اتانول با استیک اسید

واکنش استیک اسید با اتانول منجر به تشکیل استر اتیل استات و آب می‌شود. در این واکنش، گروه هیدروکسیل (-OH) اسید استیک با گروه هیدروژن الکل (اتانول) ترکیب شده و مولکول آب را تشکیل می‌دهد. در همین حال، بخش‌های باقیمانده اسید استیک و اتانول با هم پیوند کووالانسی برقرار کرده و استر اتیل استات را تولید می‌کنند. این واکنش معمولا در حضور یک کاتالیزور اسیدی قوی مانند اسید سولفوریک انجام می‌شود تا سرعت واکنش افزایش یابد. واکنش شیمیایی این فرایند را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

لازم به ذکر است که واکنش استری شدن یک واکنش تعادلی است. به این معنی که همزمان با تشکیل محصولات (استر و آب)، واکنش برگشت نیز رخ می‌دهد و بخشی از استر و آب دوباره به اسید استیک و اتانول تبدیل می‌شوند. برای جابه‌جایی تعادل به سمت تشکیل محصول (استر)، معمولا یکی از محصولات (مانند آب) از محیط واکنش خارج می‌شود تا اصل لوشاتلیه برقرار شود. برای دریافت اطلاعات و خرید اسید سولفوریک به صفحه این مواد در وب سایت ما مراجعه کنید.

ایمنی در کار با اسید استیک

اسید استیک غلیظ به دلیل خاصیت خورندگی بالایی که دارد، می‌تواند خطرات جدی برای سلامتی انسان ایجاد کند. تماس مستقیم این ماده با پوست، چشم و دستگاه تنفسی می‌تواند باعث سوختگی شدید، آسیب‌های دائمی و حتی مرگ شود. همچنین، بخارات آن نیز بسیار خطرناک بوده و استنشاق آن‌ها می‌تواند به سیستم تنفسی آسیب برساند.

برای کار با این اسید باید نکات ایمنی زیر را به دقت رعایت کرد:

• هنگام کار با اسید استیک، استفاده از دستکش‌های مقاوم در برابر مواد شیمیایی (مانند نیتریل)، عینک ایمنی، ماسک و روپوش آزمایشگاهی الزامی است.
• محل کار با استیک اسید باید دارای تهویه مناسب باشد تا از تجمع بخارات اسید جلوگیری شود.
• این اسید با برخی مواد شیمیایی مانند اسید کرومیک، اتیلن گلایکول، اسید نیتریک، اسید پرکلریک، پرمنگنات‌ها، پر اکسیدها و هیدروکسیل‌ها ناسازگار بوده و واکنش‌های خطرناکی ایجاد می‌کند. بنابراین، این مواد باید به طور جداگانه و در ظروف مناسب نگهداری شوند.
• اسید استیک باید در ظروف مقاوم در برابر خوردگی و در مکانی خنک و خشک نگهداری شود.
• تمام افرادی که با این اسید کار می‌کنند باید آموزش‌های ایمنی لازم را دیده باشند.

در صورت تماس تصادفی اسید استیک با پوست یا چشم، باید بلافاصله قسمت آسیب دیده را با آب فراوان شستشو داده و به پزشک مراجعه کرد. همچنین، در صورت استنشاق بخارات آن، باید فرد آسیب دیده را به هوای آزاد منتقل کرده و به پزشک مراجعه کرد.

سوالات متداول

• استیک اسید همان سرکه است؟

سرکه همان اسید استیک خالص نیست. سرکه در واقع محلولی رقیق از این اسید در آب است. به عبارت دیگر، اسید استیک تنها یکی از اجزای تشکیل دهنده سرکه بوده و معمولا بین 4 تا 6 درصد از حجم کل آن را تشکیل می‌دهد. سایر ترکیبات موجود در سرکه به نوع میوه یا ماده اولیه‌ای که برای تولید آن استفاده می‌شود بستگی دارد و به سرکه طعم و عطر می‌دهند. 

• استیک اسید از کجا بخریم؟

برای خرید استیک اسید دو گزینه خرید حضوری بازارهای سنتی مثل بازار کیمیا و … و یا خرید از فروشندگان آنلاین مواد شیمیای را دارید. اگر قصد خرید آنلاین استیک اسید را دارید پیشنهاد می کنیم با همکاران ما در شرکت بیسموت در تماس باشید.

• آیا استیک اسید برای سلامتی خطرناک است؟
  بله، در غلظت‌های بالا می‌تواند باعث سوختگی پوست و تحریک مجاری تنفسی شود.
• استیک اسید در چه موادی یافت می‌شود؟
  در سرکه، برخی شوینده‌ها، ضدعفونی‌کننده‌ها و مواد شیمیایی صنعتی موجود است.
• آیا استیک اسید و فرمیک اسید مشابه هستند؟
  خیر، هرچند هر دو اسیدهای آلی ضعیف‌اند، اما در ساختار شیمیایی و کاربردها تفاوت دارند.