استیک اسید، یا اسید استیک، یک ترکیب شیمیایی چند منظوره است که در صنایع مختلف و محیط خانگی کاربردهای گوناگونی دارد. در این راهنمای جامع، به کاربردها، انواع و عواملی که قبل از خرید استیک اسید باید در نظر گرفت، خواهیم پرداخت. بگیرید که آیا شما برای مصارف صنعتی، حفظ غذا و نظافت، به آن نیاز دارید یا خیر، درک خواص آن و جایی که می توانید آن را خریداری کنید بسیار حائز اهمیت است.
استیک اسید چیست؟
استیک اسید عضوی از خانواده اسیدهای کربوکسیلیک است و فرمول شیمیایی CH₃COOH را دارد. این ماده شیمیایی در فرآیندهای ترکیبی و سنتزی عضوی نقش مهمی ایفا میکند. استیک اسید یک مایع بی رنگ با بوی تند است. این ترکیب آلی از طریق فرمانتاسیون الکل اتانول توسط باکتری استیک اسید یا روشهای مصنوعی تولید می شود. این ترکیب آلی در آب قابل حل بوده و به علت ویژگی های اسیدی خود بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. خواص منحصر به فرد آن، این ماده را به یک ماده مفید در تولید محصولات مختلف تبدیل میکند.
خرید استیک اسید
شما میتوانید برای خرید استیک اسید با ما تماس گرفته و استعلام قیمت روز را داشته باشید یا میتوانید از طریق لینک زیر ثبت سفارش کرده و منتظر تماس همکاران ما برای اعلام قیمت و کسب اطلاعات بیشتر باشید.
شماره تماس ما : 021-28422797
کاربردهای استیک اسید
کاربردهای صنعتی
در بخش صنعتی، استیک اسید نقش حیاتی در تولید مونومر استات وینیل (VAM) دارد که در تولید چسب، رنگ و پوشش ها استفاده می شود. همچنین، در تولید استات سلولز، یک ماده که به طور معمول در صنعت پارچه استفاده می شود، استفاده می شود.
صنایع غذا و نوشیدنی
استیک اسید یک سابقه طولانی در حفظ و طعم دهی به مواد غذایی دارد. این ماده مهم در تولید سرکه استفاده می شود که به طور گسترده ای در آشپزی، زیره کردن و سس های سالاد استفاده می شود. استیک اسید به کاهش رشد باکتری ها کمک کرده و عمر مفید محصولات غذایی را افزایش می دهد.
تمیز کردن و ضدعفونی کردن
به دلیل خواص ضدعفونی کننده، استیک اسید به عنوان یک عامل تمیز کننده طبیعی استفاده می شود. این ماده موثر در از بین بردن لکه ها، قارچ و کپک است. به علاوه، استیک اسید می تواند به عنوان عامل از بین برنده رسوب برای دستگاه های قهوه ساز، قوری و دستگاه های خانگی دیگر استفاده شود.
انواع استیک اسید
استیک اسید صنعتی
استیک اسید مصنوعی از طریق روشهای شیمیایی، به خصوص روش کربونیلاسیون متانول تولید می شود. این نوع استیک اسید به طور گسترده ای در دسترس است و معمولاً در برنامه های صنعتی استفاده می شود.
استیک اسید طبیعی
از سوی دیگر، استیک اسید طبیعی از طریق فرمانتاسیون الکل اتانول توسط باکتری استیک اسید تولید می شود. این نوع استیک اسید رایج در سرکه است و مورد توجه کسانی قرار می گیرد که به دنبال محصولات طبیعی و ارگانیک هستند.
کجا می توان استیک اسید خرید؟
زمانی که به دنبال خرید استیک اسید هستید، دو گزینه اصلی وجود دارد: فروشگاه های فیزیکی و تأمین کنندگان آنلاین.
فروشگاه های فیزیکی (بازار سنتی)
فروشگاه های فیزیکی مانند شرکت های تأمین مواد شیمیایی ممکن است استیک اسید را در اختیار داشته باشند. با این حال، قابلیت در دسترس بودن ممکن است بسته به مکان شما و نوع گرید یا غلظت استیک اسید مورد نیاز شما، متفاوت باشد.
تأمین کنندگان آنلاین
تأمین کنندگان آنلاین گزینه ای مناسب برای خرید استیک اسید ارائه می دهند. تأمین کنندگان شیمیایی تخصصی و پلتفرم های تجارت الکترونیکی، انواع گزینه ها را ارائه می دهند و مستقیماً به درب منزل شما تحویل می دهند. به یاد داشته باشید که تأمین کنندگان معتبر را انتخاب کنید تا کیفیت و خلوص محصول تضمین شود.
عواملی که قبل از خرید استیک اسید باید در نظر گرفت
قبل از خرید استیک اسید، عوامل زیر را در نظر بگیرید تا محصول مناسب را برای نیازهای خود تهیه کنید:
خلوص و غلظت
خلوص و غلظت استیک اسید را بررسی کنید. میزان خلوص مورد نیاز بستگی به کاربرد خاص شما دارد. استفاده های صنعتی ممکن است نیاز به سطوح خلوص بالاتر داشته باشند، در حالی که غلظت های پایین برای استفاده های خانگی کافی هستند.
بسته بندی و مقدار
بسته بندی و مقداری را که بهترین نیازهای شما را برآورده می کند، در نظر بگیرید. استیک اسید معمولاً در گالن های 30 و 60 کیلویی در دسترس است. اطمینان حاصل کنید که بسته بندی مناسب برای ذخیره سازی و تحویل آسان است.
ملاحظات ایمنی
استیک اسید یک ماده ترکیبی است و باید با مراعات ایمنی استفاده شود. هنگام کار با استیک اسید، از جلوگیری از تماس با پوست و چشم ها و تنفس بخارات آن اطمینان حاصل کنید. استفاده از لوازم حفاظت شخصی مناسب مانند دستکش و عینک ایمنی الزامی است. راهنمایی های ایمنی ارائه شده توسط تولید کننده را به دقت مطالعه کنید.
چگونه استیک اسید را به صورت ایمن استفاده کنیم؟
برای استفاده ایمن از استیک اسید، به دستورالعمل های زیر عمل کنید:
راهنمایی های رقیق کردن
برای بسیاری از کاربردهای خانگی، نیاز است استیک اسید را قبل از استفاده رقیق کنید. دستورالعمل های رقیق کردن راهنمایی های لازم را برای تعیین نسبت رقیق کننده مناسب برای نیازهای خاص شما ارائه می دهد. همچنین، می توانید با متخصصان مربوطه مشورت کنید.
تدابیر احتیاطی
هنگام کار با استیک اسید، تدابیر احتیاطی لازم را بگیرید. دستکش، لباس محافظ، عینک ایمنی و استفاده در محیطی با تهویه مناسب به شما کمک می کند تا از تماس با پوست، چشمان و استنشاق بخارات استیک اسید احتیاط کنید. همچنین، در صورت بروز هرگونه تماس مستقیم با استیک اسید روی پوست، با آب جاری کف کنید و در صورت بروز تحریک و سوزش، به پزشک مراجعه کنید.
ذخیره سازی مناسب
برای ذخیره سازی استیک اسید، به دستورالعمل های مربوطه عمل کنید. استیک اسید را در محیط خشک، خنک و دور از دسترس کودکان نگهداری کنید. همچنین، به دور از آتش و منابع حرارتی قرار دهید.
نکات مهم قبل از استفاده از استیک اسید
هنگام استفاده از استیک اسید، به موارد زیر توجه کنید:
آشنایی با راهنمایی ها و دستورالعمل ها
قبل از استفاده از استیک اسید، به دقت راهنمایی ها و دستورالعمل های موجود را مطالعه کنید. اطمینان حاصل کنید که با روش صحیح استفاده و ایمنی آشنا هستید.
تست قبل از استفاده در محیط کوچک
قبل از استفاده گسترده، تست قبلی در یک ناحیه کوچک و پنهانی از سطح مورد نظر انجام دهید. این به شما کمک می کند تا عوارض غیرمطلوب را مشاهده کنید و در صورت نیاز، تنظیمات و غلظت را تغییر دهید.
استفاده از لوازم حفاظتی
هنگام استفاده از استیک اسید، از لوازم حفاظتی مناسب استفاده کنید. دستکش، عینک ایمنی و لباس مناسب برای جلوگیری از تماس مستقیم واردات جسم خارجی با بدن شما لازم است.
تاریخ انقضا
بسته بندی استیک اسید را به دقت بررسی کنید و از تاریخ انقضا اطمینان حاصل کنید. استفاده از محصول منقضی شده ممکن است به عوارض جانبی و کاهش کارایی منجر شود.
نتیجهگیری
در این مقاله، به خرید استیک اسید پرداختیم و راهنمایی هایی برای خرید ایمن و مناسب آن را ارائه دادیم. با توجه به عواملی مانند خلوص، بسته بندی، ملاحظات ایمنی و دستورالعمل های استفاده، می توانید استیک اسید مناسب برای نیازهای خود تهیه کنید. همچنین، توصیه می شود قبل از استفاده گسترده، تست قبلی را در ناحیه کوچکی انجام داده و از لوازم حفاظتی مناسب استفاده کنید.
به یاد داشته باشید همواره دستورالعمل ها و راهنمایی های تولید کننده را رعایت کنید و در صورت بروز هرگونه عارضه یا سوال، به متخصصان مربوطه مراجعه کنید.
پرسشهای متداول
۱. آیا استیک اسید در فروشگاههای آنلاین قابل دسترسی است؟
بله، تأمین کنندگان آنلاین می توانند استیک اسید را ارائه دهند و به درب منزل شما تحویل دهند.
۲. آیا می توانم استیک اسید را در استفاده های خانگی استفاده کنم؟
بله، استیک اسید می تواند برای استفاده های خانگی مختلف مانند تمیز کردن، ضدعفونی کردن و رفع لکه های سطوح مورد استفاده قرار گیرد.
۳. آیا استیک اسید خطرناک است؟
بله، استیک اسید یک ماده ترکیبی خطرناک است و باید با احتیاط استفاده شود. رعایت دستورالعمل ها و استفاده از لوازم حفاظتی مناسب ضروری است.
اسید استیک که به صورت سیستماتیک اسید اتانوئیک نامیده میشود، یک ترکیب آلی مایع بیرنگ با فرمول شیمیایی CH3COOH است (همچنین به صورت CH3CO2H، C2H4O2و HC2H3O2 نیز نوشته میشود). در صورت رقیق نشدن، گاهی به آن استیک اسید یخچالی گفته میشود. میزان استیک اسید موجود در سرکه کمتر از 4% نیست و باعث میشود استیک اسید به عنوان جز اصلی سرکه شناخته شود. همچنین اسید استیک دارای بوی تند و مزهی ترشی مشخصی است. علاوه بر سرکه خانگی، عمدتا به عنوان پیش ماده پلی استیل و استات سلولزی تولید میشود.
اسید استیک به عنوان یک اسید ضعیف طبقه بندی میشود زیرا فقط تا حدی در محلول تفکیک و جداسازی میشود، اما استیک اسید غلیظ خورنده است و میتواند به پوست حمله کند. اسید استیک دومین کربوکسیلیک ساده (بعد از فرمیک اسید که مطالعه درباره آن نیز میتواند کمک کننده باشد) است. از یک گروه متیل متصل به گروه کربوکسیل تشکیل شده است و یک معرف شیمیایی مهم و ماده شیمیایی صنعتی است که در درجه اول در تولید استات سلولز برای فیلم عکاسی، استات پلی وینیل برای چسب چوب و الیاف مصنوعی و پارچهها استفاده میشود. در خانوارها، استیک اسید رقیق اغلب در موارد رسوب زدایی مورد استفاده قرار میگیرد.
در صنایع غذایی، Acetic acid توسط کد افزودنی غذایی E260 به عنوان تنظیم کننده اسیدیته و به عنوان چاشنی کنترل میشود. در بیوشیمی، گروه استیل، مشتق از استیک اسید، برای همه اشکال زندگی اساسی است. هنگامی که اسید استیک به کوآنزیم A متصل میشود، در متابولیسم کربوهیدراتها و چربیها نقش اساسی دارد.
تقاضای جهانی برای استیک اسید حدود 6.5 میلیون متریک تن در سال است که تقریبا 1.5 میلیون متریک تن در سال آن با بازیافت تامین میشود. سرکه بیشتر اسید استیک رقیق است که غالبا با تخمیر و اکسیداسیون بعدی اتانول میشود.
پیشنهاد میکنیم از ماده ی انیدرید فتالیک نیز دیدن کنید.
خواص فیزیکی و شیمیایی استیک اسید
ساختار
در استیک اسید جامد، مولکولها زنجیرههایی را تشکیل میدهند، مولکولهای جداگانه توسط پیوندهای هیدروژن به هم متصل میشوند.
خاصیت اسیدی
هیدروژن موجود در گروه کربوکسیل (-COOH) در اسیدهای کربوکسیلیک مانند استیک اسید میتواند با یونیزاسیون از مولکول جدا شود:
CH3COOH <> CH3COO- + H+
به دلیل این انتشار پروتون (H+) استیک اسید دارای خاصیت اسیدی است که به عنوان یک اسید مونوپروتیک ضعیف شناخته میشود. در محلول آبی مقدار pKa آن برابر 4.76 است. همان طور که در واکنش بالا آمده است، پایه مزدوج آن استات است.
مشخصات فیزیکی استیک اسید
- وزن مولکولی: 60.05 گرم بر مول
- شکل ظاهری: مایع بی رنگ
- بو: بوی تند و سرکه مانند
- چگالی: 1.049 g/cm³ در 20 درجه سانتی گراد
- نقطه ذوب: 16.6 درجه سانتی گراد (61.9 درجه فارنهایت)
- نقطه جوش: 118.1 درجه سانتی گراد (244.6 درجه فارنهایت)
- حلالیت در آب: قابل امتزاج (کاملاً محلول در هر نسبت)
- ویسکوزیته: 1.22 mPa·s در 25 درجه سانتی گراد
- فشار بخار: 15.7 میلی متر جیوه در 20 درجه سانتی گراد
- pKa (ثابت تفکیک اسید): 4.76 در 25 درجه سانتی گراد
- گرمای احتراق: -876 کیلوژول بر مول
- ظرفیت حرارتی ویژه: 123.1 J/mol·K
- کشش سطحی: 27.7 mN/m در 25 درجه سانتی گراد
- ضریب شکست: 1.3715 در 20 درجه سانتی گراد
- نقطه اشتعال: 39 درجه سانتیگراد (لیوان بسته)
- دمای خود اشتعال: 426 درجه سانتی گراد
- محدودیت های انفجاری در هوا: 4 تا 17 درصد حجمی
- pH: اسید استیک خالص دارای pH حدود 2.4 است، اما در صورت رقیق شدن، تغییر می کند.
خواص شیمیایی استیک اسید
- ساختار شیمیایی: اسید استیک یک اسید کربوکسیلیک با یک گروه کربوکسیل منفرد است که به یک گروه اتیل متصل است.
- اسیدیته: اسید ضعیفی است که تا حدی در آب تجزیه می شود و یون استات و یون هیدروژن را ایجاد می کند.
- واکنش پذیری: اسید استیک با مواد قلیایی واکنش داده و استات ها را تشکیل می دهد.
- استری شدن: در حضور کاتالیزورهای اسیدی با الکل ها واکنش داده و استرها را تشکیل می دهد.
- هالوژناسیون: در حضور فسفر قرمز و هالوژن، اسید استیک را می توان در گروه متیل هالوژنه کرد.
- تجزیه: هنگامی که بالاتر از نقطه جوش حرارت داده می شود، می تواند تجزیه شود و مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و بخار آب تولید کند.
- اکسیداسیون: می توان آن را به دی اکسید کربن و آب اکسید کرد یا به اکسیدان های قوی تر برای تشکیل انیدرید استیک.
- کاهش: اسید استیک را می توان به اتانول و سپس به اتان احیا کرد.
- واکنش پذیری با فلزات: با فلزات واکنش پذیر (مانند سدیم، پتاسیم) واکنش می دهد و گاز هیدروژن و استات فلز را تشکیل می دهد.
- کلرزنی: اسید استیک را می توان از طریق جایگزینی اتم های متیل هیدروژن برای تشکیل اسیدهای کلرواستیک کلر کرد.
- تشکیل کمپلکس: می تواند با یون های فلزی مانند یون های مس و نقره کمپلکس هایی تشکیل دهد.
- پلیمریزاسیون: تحت شرایط خاصی، اسید استیک می تواند پلیمریزه شود.
داده های ایمنی
LD50 (خوراکی، موش): 3310 mg/kg
اظهارات خطر: می تواند باعث سوختگی شدید پوست و آسیب چشم شود و در صورت بلعیدن مضر است.
تاریخچه اسید استیک
اگرچه وجود محسوس اسید استیک در سرکه از زمان های بسیار قدیم به رسمیت شناخته شده است، اما تا زمان تلاش های کیمیاگری در قرن هشتم بود که جابر بن حیان، شخصیت برجسته در قلمرو شیمی اولیه، سرکه را تقطیر کرد تا شکل بسیار غلیظی به دست آورد. از این جوهر ترش، از این رو اسید استیک را در معرض دید جهان علم قرار داد. تبیین تدریجی ماهیت آن توسط دانشمند ایرانی قرن نهم، رازی، که یکی از اولین گزارش های ثبت شده را ارائه کرد که جزئیات تهیه اسید از تقطیر استات را ارائه می کرد، بیشتر شد. با این حال، تا زمان رنسانس بود که کیمیاگر آندریاس لیباویوس، جدا از منشأ سرکهای آن، به اسید استیک یک هویت متمایز اعطا کرد. قرنهای بعدی شاهد ساختارشکنی دقیق رفتار مولکولی آن بود که در اولین سنتز آزمایشگاهی توسط شیمیدان آلمانی هرمان کولبه در سال 1845 به اوج رسید، که به طرز ماهرانهای ترکیبات معدنی را برای جمعآوری اسید استیک دستکاری کرد، بنابراین سنتز شیمیایی آن را مستقل از تخمیر بیولوژیکی ترسیم کرد. این سنتز ساختار آن را ابهام زدایی کرد و پایه و اساس تولید صنعتی مدرن آن را بنا نهاد، که تجسم نبوغ تحقیق انسان در کشف اسرار مواد طبیعی است.
تهیه و تولید استیک اسید
اسید استیک به صورت صنعتی و هم از طریق تخمیر باکتریایی تولید میشود. حدود 75% اسید استیک ساخته شده برای استفاده در صنایع شیمیایی توسط کربونیلاسیون متانول ساخته میشود، که در زیر توضیح داده شده است. مسیر بیولوژیکی تنها حدود 10% از تولید جهانی را تشکیل میدهد، اما برای تولید سرکه هم چنان مهم است زیرا بسیاری از قوانین خلوص مواد غذایی، منشا بیولوژیکی سرکه مورد استفاده در غذاها را دارند.
فرایندهای دیگر عبارت اند از ایزومریزاسیون متیل فرمت، تبدیل سیگانس به Acetic acid و اکسیداسیون فاز گاز اتیلن و اتانول. اسید استیک اغلب یک محصول جانبی از واکنشهای مختلف است، یعنی در طول سنتز اسید اکریلیک کاتالیزوری ناهمگن یا تولید اسید لاکتیک مخمری. از سال 2003-2005، کل تولید اسید استیک بکر در سراسر جهان 5 تن است و در هر تن (میلیون تن در سال) تخمین زده شد که تقریبا نیمی از آن در ایالات متحده تولید میشود. تولید اروپا تقریبا یک تن و در هر تن با کاهش روبرو بوده است، در حالی که تولید ژاپن 0.7 تن بوده است.
در هر سال 1.5 میلی لیتر دیگر بازیافت میشود و مجموع بازار جهانی را به 6.5 تن میرساند. از آن زمان تا حال، تولید جهانی به 10.7 تن و بیشتر رسیده است (در سال 2010). با این حال، پیش بینی کندی دربارهی افزایش این مقدار تولید است. دو بزرگترین تولید کننده اسید استیک بکر Celanese و BP Chemicals هستند.
سایر تولید کنندههای عمده عبارتاند از :
Millennium Chemical, Sterling Chemicals, Samsung, Eastman وSvenskEtanolkemi.
کربونیلاسیون متانول
بیشتر Acetic acid توسط کربونیلاسیون متانول تولید میشود. در این فرآیند، متانول و مونوکسید کربن بر اساس معادله واکنش نشان داده و اسید استیک تولید میشود:
این فرایند شامل یدومتان به عنوان واسطه است و در سه مرحله اتفاق میافتد. برای کربونیلاسیون یک کاتالیزور، کربونیل فلزی لازم است (گام دوم).
CH3OH + HI > CH3I + H2O
CH3I + CO > CH3COI
CH3COI + H2O > HI + CH3COOH
دو فرایند مرتبط برای کربونیلاسیون متانول
فرایند مونسانتو کاتالیز شده توسط رودیم و فرایند کاتیو کاتالیز شده توسط ایریدیم. فرایند اخیر نیز کارآمدتر است و فرایند قبلی را اغلب در همان کارخانه های تولید جایگزین کرده است. مقادیر کاتالیزوری آب در هر دو فرایند استفاده میشود، اما فرایند Cativa به مقدار کمتری نیاز دارد، بنابراین واکنش تغییر آب و گاز سرکوب میشود و محصولات جانبی کمتری تشکیل میشود. با تغییر شرایط فرایند، ممکن است انیدرید استیک نیز در همان گیاه با استفاده از کاتالیزورهای رودیم تولید شود.
اکسیداسیون استالدئید
قبل از تجاری سازی فرایند مونسانتو، بیشتر استیک اسید توسط اکسیداسیون استالدئید تولید میشود. این دومین روش مهم تولید باقی مانده است، اگرچه معمولا با کربونیلاسیون متانول قابل رقابت نیست.
استالدهید میتواند با هیدراته شدن استیلن تولید میشود. این فناوری غالب در اوایل دهه 1900 بود. اجرای سبک نفتا به راحتی توسط اکسیژن یا حتی هوا اکسید میشوند و پراکسید هایی را تولید میکنند که طبق معادله شیمیایی تجزیه میشود و استیک اسید تولید میکند، با بوتان نشان داده شده است :
2C4H10 + 5O2> 4C2H4O2 + 2H2O
چنین اکسیداسیونهایی به کاتالیزور فلزی مانند نمکهای نفتنات منگنز، کبالت و کروم نیاز دارند. واکنش معمول در دما و فشار طراحی شده تا حد ممکن گرم باشد در حالی که بوتان را مایع نگه میدارد. شرایط معمول واکنش 150 درجه سلسیوس و فشار 55 اتمسفر است.
محصولات جانبی نیز ممکن است تشکیل شود، از جمله بوتانون، اتیل استات، فرمیک اسید و پروپیونیک اسید. این محصولات جانبی از نظر تجاری نیز ارزشمند هستند و ممکن است شرایط واکنش برای تولید بیشتر آنها در صورت نیاز تغییر یابد. با این حال، جدا شدن اسید استیک از این محصولات فرعی به هزینه فرایند میافزاید. در شرایط مشابه و با استفاده از کاتالیزورهای مشابه برای اکسیداسیون بوتان، اکسیژن موجود در هوا برای تولید اسید استیک میتواند استالدهید را اکسید کند.
2CH3CHO + O2> 3CH3COOH
با استفاده از کاتالیزورهای مدرن، این واکنش میتواند عملکرد اسید استیک بیشتر از 95% داشته باشد. مده محصولات جانبی عبارتاند از: اتیل استات، اسید فرمیک و فرمالدهید که همه دارای نقطه جوش کمتری نسبت به اسید استیک هستند و به راحتی با تقطیر جدا میشوند.
اکسیداسیون اتیلن
استالدهید ممکن است از طریق اتیلن با استفاده از فرایند وکر تهیه شود و سپس به صورت فوق اکسید شود. در چند وقت اخیر، شرکت شیمیایی Showa Denko، که در سال 1997 کارخانه اکسیداسیون اتیلن را در Oita ژاپن افتتاح کرد، تبدیل ارزانتر یک مرحلهای اتیلن به Acetic acid را تجاری کرد.
این فرایند توسط توسط یک کاتالیزور فلزی پالادیوم پشتیبانی شده بر روی یک اسید هتروپلی مانند اسید سیلیکون تنگستیک کاتالیز میشود. فرایند مشابهی از همان کاتالیزور فلزی روی اسید سیلیکون تنگستیک و سیلیس استفاده میکند :
C2H4 + O2> CH3COOH
تصور میشود که بسته به قیمت محلی اتیلن، برای کارخانههای کوچکتر (100- 250 kt/a) با کربونیلاسیون متانول قابل رقابت باشد. این روش مبتنی بر استفاده از یک فناوری جدید اکسیداسیون فوتوکاتالیستی انتخابی برای اکسیداسیون انتخابی اتیلن و اتان به اسید استیک خواهد بود. بر خلاف کاتالیزورهای اکسیداسیون سنتی، در فرایند اکسیداسیون انتخابی از نور ماورا بنفش برای تولید اسید استیک در دما و فشار محیط استفاده میشود.
تخمیر استیک اسید
در بیشتر تاریخ بشر، باکتریهای Acetic acid از جنس استوباکتر اسید استیک را به شکل سرکه ساختهاند. با توجه به اکسیژن کافی، این باکتریها میتوانند از انواع مواد غذایی الکی، سرکه تولید کنند. خوراکیهایی که معمولا مورد استفاده قرار میگیرند شامل سیب، شراب و غلات تخمیر شده، مالت، برنج یا سیب زمینی هستند. واکنش شیمیایی کلی که توسط این باکتریها تسهیل میشود :
C2H5OH + O2> CH3COOH + H2O
محلول رقیق الکلی که با استوباکتر تلقیح شده و در یک مکان گرم و هوا نگهداری میشود، طی چند ماه به سرکه تبدیل میشود. روشهای ساخت سرکه صنعتی با بهبود تامین اکسیژن باکتریها، این روند را تسریع میکند. یکی از اولین فرایندهای تجاری مدرن روش تسریع یا روش آلمانی بود که برای اولین بار در آلمان در سال 1823 انجام شد.
در این فرایند، تخمیر در یک برج بسته بندی شده با تراشهها چوب یا زغال صورت میگیرد. خوراک حاوی الکل به بالای برج ریخته میشود و هوای تازه از طریق تهویه طبیعی یا اجباری تامین میشود. تامین هوای بهتر در این فرایند، زمان تهیه سرکه را از ماهها به هفته کاهش میدهد. امروزه بیشتر سرکه در فرهنگ مخزن غوطهور ساخته میود، اولین بار در سال 1949 توسط Otto Hromatka و Heinrich Ebner شرح داده شد.
در این روش، الکل در یک مخزن مداوم هم زده و به سرکه تخمیر میشود و اکسیژن از طریق جوشاندن هوا از طریق محلول تامین میشود. با استفاده از کاربردهای مدرن این روش، سرکه 15% اسید استیک میتواند فقط در 24 ساعت در فرایند دستهای، حتی 20% در فرایند 60 ساعت تغذیهای تهیه شود.
تخمیر بیهوازی
گونههای باکتریهای بیهوازی، از جمله اعضای تیره کلستریدیوم یا استوباکتریوم میتوانند قندها را مستقیما به اسید استیک تبدیل کنند بدون ایجاد اتانول به عنوان واسطه. واکنش شیمیایی کلی انجام شده توسط این باکتریها ممکن است به صورت زیر باشد:
C6H12O6> 3CH3COOH
این باکتریهای استئوژنیک از ترکیبات یک کربنی، از جمله متانول، مونوکسید کربن یا مخلوطی از دی اکسید کربن یا مخلوطی از هیدروژن و دی اکسید کربن، اسید استیک تولید میکنند :
2CO2 + 4H2> CH3COOH + 2H2O
این توانایی کلستریدیوم در متابولیسم قندها به طور مستقیم یا تولید Acetic acid از ورودیهای کم هزینهتر، نشان میدهد که این باکتریها میتوانند اسید استیک را با کارایی بیشتری نسبت به اکسید کنندههای اتانول مانند استوباکتر تولید کنند. با این حال، باکتریهای کلستریدیوم نسبت به استوباکتر مقاومت کمتری به اسید دارند.
در حال حاضر، تولید سرکه با استفاده از باکتری استوباکتر به جای استفاده از کلستریدیوم و غلظت آن، مقرون به صرفه است. در نتیجه، اگرچه باکتریهای استوژنیک از سال 1940 شناخته شدهاند، اما استفاده صنعتی آنها به چند کاربرد خاص محدود میشود.
کاربردهای اسید استیک
Acetic acid معرف شیمیایی برای تولید ترکیبات شیمیایی است. بزرگترین استفاده منفرد از اسید استیک در تولید منومر وینیل استات است که از نزدیک با تولید انیدرید استیک و استر دنبال میشود. حجم اسید استیک مورد استفاده در سرکه نسبتا کم است.
مونومر وینیل استات
کاربرد اصلی اسید استیک مونومر وینیل استات (VAM) است. در سال 2008، تخمین زده شد که این برنامه یک سوم تولید اسید استیک در جهان را مصرف میکند. واکنش شامل اتیلن و اسید استیک به همراه اکسیژن بر روی کاتالیزور پالادیوم است که در فاز گاز انجام میشود :
2H3C-COOH + 2C2H4 + O2> 2H3C-CO-O-CH=CH2 + 2H2O
وینیل استات را میتوان به پلی وینیل استات یا پلیمرهای دیگر که اجزای موجود در رنگها و چسبها هستند، پلیمری کرد.
تولید استر
استرهای اصلی اسید استیک معمولا به عنوان حلال جوهر، رنگ و پوشش استفاده میشود. این استرها شامل استات اتیل، استات n-بوتیل، استات ایزو بوتیل و استات پروپیل هستند. آنها به طور معمول با واکنش کاتالیز شده از اسید استیک و الکل مربوطه تولید میشوند:
H3C-COOH + HO-R > H3C-CO-C-R + H2O
که در واکنش بالا R یک گروه آلکیل است.
با این حال، بیشتر استرهای استات با استفاده از واکنش تیشچنکو از استالدهید تولید میشوند.
علاوه بر این، از استاتهای استر به عنوان حلالهای نیترو سلولز، لاکهای اکریلیک، پاک کنندههای لاک و لکههای چوب استفاده میشود. سه محصول اصلی عبارتاند از : اتیلن گلیکول استات اتیل اتر (EEA)، اتیلن گلیکول مونو بوتیل اتر استات (EBA) و پروپیل گلیکول مونومیل اتر استات (PMA) که بیشتر به عنوان PGMEA در فرایندهای تولید نیمه هادی شناخته میشود، جایی که به عنوان یک حلال مقاوم استفاده میشود. این برنامه در حدود 15 الی 20% اسید استیک جهان را مصرف میکند.
انیدرید استیک
محصول میعان دو مولکول این ماده، انیدرید استیک است. تولید جهانی انیدرید استیک یک کاربرد عمده است و تقریبا 25 تا 30% از تولید جهانی خرید اسید استیک صنعتی را شامل میشود. فرایند اصلی شامل دهیدراته شدن این ماده برای دادن کتون در 700-750 درجه سلسیوس است. پس از آن کتون با خرید اسید استیک ازمایشگاهی واکنش داده و انیدرید استیک را بدست میآورد :
CH3COOH > H2O + CH2=C=O
CH3COOH + CH2=C=O > (CH3CO)2O
انیدرید استیک یک عامل استیلاسیون است. به همین ترتیب، کاربرد اصلی آن در مورد استات سلولز است، پاچهای مصنوعی که برای فیلمهای عکاسی نیز استفاده میشود. انیدرید استیک نیز یک واکنش برای تولید هروئین و سایر ترکیبات است.
استیک اسید صنعتی
همان طور که در بالا ذکر شد، Acetic acid منجمد یک حلال پروتیک قطبی عالی است. خرید اسید استیک صنعتی اغلب به عنوان یک حلال برای تبلور مجدد برای خالص سازی ترکیبات آلی استفاده میشود. خرید اسید استیک ازمایشگاهی به عنوان حلال در تولید اسید ترفتالیک (TPA)، ماده اولیه پلی اتیلن ترفتالات (PET) استفاده میشود. در سال 2006، حدود 20% خرید اسید استیک صنعتی برای تولید TPA استفاده شد.
Acetic acid غالبا به عنوان حلال برای واکنشهای متناوب، مانند آلکیلاسیون Friedel-Crafts استفاده میشود. به عنوان مثال، یک مرحله از تولید تجاری کافور مصنوعی شامل بازآرایی مجدد کامپن به ایزوبورنیل استات توسط واگنر – میروین است. در اینجا خرید اسید استیک خوراکی هم به عنوان یک حلال و هم به عنوان هستهای برای به دام انداختن کاربک مرتب شده عمل میکند. خرید اسید استیک منجمد در شیمی تحلیلی برای تخمین مواد قلیایی ضعیف مانند آمیدهای آلی استفاده میشود.
اسید استیک صنعتی پایه بسیار ضعیفتری نسبت به آب است، بنابراین آمید به عنوان یک پایه قوی در این محیط رفتار میکند. سپس میتوان آن را با استفاده از محلول خرید اسید استیک صنعتی منجمد از یک اسید بسیار قوی مانند پرکلریک اسید تیتر کرد.
کاربرد استیک اسید در پزشکی
تزریق اسید استیک به تومور از دهه 1800 برای درمان سرطان استفاده میشود.
خرید اسید استیک یک اردی ضد عفونی کننده بسیار موثر است که به عنوان محلول 1% استفاده میشود و دارای طیف گستردهای از فعالیت در برابر استرپتوکوکها، استافیلوکوکها، سودوموناس، انتروکوکها و دیگران است. ممکن است برای درمان عفونتهای پوستی ناشی از سویههای سودوموناس مقاوم به آنتی بیوتیکهای معمولی استفاده شود.
در حالی که از خرید اسید استیک رقیق شده در یونتوفورز استفاده میشود، هیچ مدرکی با کیفیت بالا از این روش درمانی برای بیماری روتاتور کاف پشتیبانی نمیکند.
از خرید اسید استیک صنعتی به عنوان درمانی برای اوتیت خارجی، در لیست داروهای ضروری سازمان بهداشت جهانی، ایمنترین و موثرترین داروهای مورد نیاز در یک سیستم بهداشتی است.
خوراکی
خرید اسید استیک 349 کیلو کالری در هر 100 گرم دارد. سرکه به طور معمول از نظر جرم کمتر از 4% اسید استیک نیست. سرکه مستقیما به عنوان چاشنی و ترشی سبزیجات و سایر غذاها مورد استفاده قرار میگیرد. سرکه خوراکی تمایل به رقیق سازی بیشتری دارد (4 تا 8% اسید استیک)، در خالی که ترشی مواد غذایی تجاری از محلولهایی استفاده میکند که غلظت بیشتری دارند. نسبت خرید اسید استیک ازمایشگاهی که به عنوان سرکه در سراسر جهان استفاده میشود به اندازه مصرف تجاری نیست، اما با قدمتترین و شناخته شدهترین کاربرد خرید اسید استیک است.
اثرات بهداشتی و ایمنی اسید استیک
Acetic acid غلیظ برای پوست خورنده است. این سوختگیها یا تاولها ممکن است تا چند ساعت پس از قرار گرفتن در معرض بدن نباشند.
قرار گرفتن در معرض استنشاق طولانی مدت (8 ساعت) در برابر بخارات خرید اسید استیک خوراکی با غلظت 10 ppm میتواند باعث تحریک چشم، بینی و گلو شود. در 100ppm تحریک ریه مشخص شده و ممکن است آسیب به ریهها، چشمها و پست ایجاد کند. غلظت بخار 1000ppm باعث تحریک چشم، بینی و دستگاه تنفسی فوقانی میشود و قابل تحمل نیست. این پیش بینیها بر اساس آزمایشات حیوانی و قرار گرفتن در معرض صنایع بوده است.
Acetic acid غلیظ فقط در درجه حرارت و فشار استاندارد میتواند به سختی مشتعل شود، اما در دمای بالاتر از 39 درجه سلسیوس خرید اسید استیک صنعتی به خطر اشتعال تبدیل میشود و میتواند مخلوطهای انفجاری با هوا در دماهای بالاتر ایجاد کند. (محدودیتهای انفجاری : 5.4 – 16%)
منابع و ماخذ
1) https://en.wikipedia.org/wiki/Acetic_acid