OCTAN SODNÝ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA, POUŽITIE - CHÉMIA - 2024

Octan sodný je sodná soľ kyseliny octovej sa v molekulárnym vzorcom C ₂ H ₃ O ₂ Na. Skladá sa z jemného bieleho prášku, ktorý je v zásade prítomný v dvoch formách: bezvodý a trihydrát. Obidva sú veľmi dobre rozpustné vo vode, univerzálnom rozpúšťadle; ale nie je tak rozpustný v alkoholoch alebo acetóne.

Bezvodá forma má hustotu, teplotu topenia a teplotu varu s vyššími hodnotami, ako sú hodnoty uvádzané trihydrátovou formou octanu sodného. To je preto, že molekuly vody zasahovať medzi interakcií Na ⁺ a CH ₃ COO ^- ióny .

Vzhľad octanu sodného

Octan sodný je stabilný, najmä pri skladovaní pri teplote 2 až 8 ° C; ale je náchylný na pôsobenie silných oxidačných činidiel a halogénov.

Môže sa pripraviť reakciou hydrogenuhličitanu sodného s kyselinou octovou. Tiež reakciou kyseliny octovej s hydroxidom sodným. Obidve reakcie sa dajú ľahko vyrobiť a sú lacné; prvý sa dá urobiť aj doma.

Táto soľ je málo toxická zlúčenina. Vyvoláva podráždenie pokožky iba po častom a nepretržitom kontakte. Je mierne dráždivý pre oči, ale môže dráždiť dýchacie cesty. Neexistujú žiadne informácie o škodlivom účinku jeho požitia.

Má množstvo použití a aplikácií, zdôrazňuje svoju funkciu tlmenia pH spolu s kyselinou octovou. Acetátový pufor má pKa = 4,7; ktorý poskytuje vysokú účinnosť pri regulácii pH v kyslom prostredí s hodnotami pH medzi 3 a 6.

Vďaka svojej nízkej toxicite a vlastnostiam sa široko používa na zvýšenie chuti potravín, ako aj ako prostriedok, ktorý poskytuje ochranu proti kazeniu vďaka svojmu pôsobeniu proti mikróbom.

Štruktúra octanu sodného

Acetátové a sodné ióny. Zdroj: Shu0309

Obrázok hore ukazuje ióny, ktoré tvoria kryštály bezvodého octanu sodného (bez vody). Purpurové gule zodpovedá Na ⁺ katiónu , a molekulárnej ión k jeho ľavej strane je acetát, CH ₃ COO ^- , s jeho kyslíkové atómami zastúpené červenej oblasti.

Tieto páry, podľa vzorca CH ₃ Coon, sú v pomere 1: 1; Pre každý CH ₃ COO ^- aniónu , musí existovať Na ⁺ katión priťahovaný k svojmu negatívnemu náboju a naopak. Takže atrakcie medzi nimi a odrazy medzi rovnakými nábojmi nakoniec vytvárajú štruktúrne vzorce, ktoré definujú kryštál, ktorého minimálna expresia je jednotková bunka.

Uvedená jednotková bunka, rovnako ako kryštál ako celok, sa líši v závislosti od usporiadania iónov v priestore; nie je to vždy to isté, dokonca ani pre ten istý kryštalický systém. Napríklad bezvodý octan sodný môže tvoriť dva ortorombické polymorfy, z ktorých jeden je znázornený nižšie:

Jednotková bunka ortorombických kryštálov octanu sodného. Zdroj: Benjah-bmm27

Poznámka usporiadanie iónov: štyri CH ₃ COO ^- ióny ohraničiť Na ⁺ takým spôsobom, že "kresliť" skreslený štvorcový báze pyramídy a. Každý z týchto CH ₃ COO ^- zase interaguje s inou susednou Na ⁺ .

Hydratované kryštály

Octan sodný má vysokú afinitu k vode; v skutočnosti je to zvlhčujúce, to znamená, že si zachováva vlhkosť, až kým sa v nej nerozpustí. Čím vyššia je vlhkosť, tým skôr sa „topí“. To je preto, že obaja CH ₃ COO ^- a Na ⁺ môže hydratovať sa obklopujú molekuly vody, ktoré riadia ich dipóly k výšky poplatkov (Na ⁺ OH ₂ , CH ₃ COO ^- HOH).

Ak sa táto soľ pripravuje v laboratóriu alebo doma, jej afinita k vode je taká, že sa už aj pri normálnych teplotách získa ako hydrát; CH ₃ Coon · 3H ₂ O. ich kryštály prestať byť kosoštvorcové a stať sa jednoklonové, pretože teraz obsahujú tri molekuly vody pre každý CH ₃ COO ^- a Na ⁺ pár .

vlastnosti

mená

-Octan sodný.

- etanoát sodný (IUPAC).

Molárna hmota

- bezvodá: 82,03 g / mol.

-Hydrát: 136,03 g / mol.

vzhľad

Deliquescent biely prášok.

vône

Ocot po zahriatí na rozklad.

Hustota

-Anhydrous: 1,528 g / cm ³ pri 20 ° C

-Trihydrate: 1,45 g / cm ³ pri 20 ° C

Bod topenia

- bezvodá: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

Teplota topenia: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Bod varu

- bezvodá: 881,4 ° C (1 618,5 ° F, 1 154,5 K).

-Trihydrát: 122 ° C (252 ° F, 395 K). Rozkladá sa.

rozpustnosť

Vo vode

- bezvodý: 123,3 g / 100 ml pri 20 ° C.

-Trihydrát: 46,4 g / 100 ml pri 20 ° C.

V metanole

16 g / 100 g pri 15 ° C

V etanole

5,3 g / 100 ml (trihydrát).

V acetóne

0,5 g / kg pri 15 ° C

kyslosť

pKa: 24 (20 ° C).

zásaditosť

pKb: 9,25. Tu je zrejmé, že octan sodný je zásaditá soľ, pretože má pKb menej ako jeho pKa.

Index lomu (ηD)

1464

Kalorická kapacita

-100,83 J / mol · K (bezvodý).

-229,9 J / mol · K (trihydrát).

bod zapálenia

Viac ako 250 ° C.

Teplota samovznietenia

600 ° C

pH

8,9 (0,1 M roztok pri 25 ° C).

stabilita

Stabilný. Nekompatibilné so silnými oxidačnými činidlami a halogénmi. Citlivé na vlhkosť.

reakcie

Octan sodný môže tvoriť ester reakciou s alkylhalogenidom; napríklad brómetán:

CH ₃ Coon + BrCH ₂ CH ₃ => CH ₃ Cooch ₂ CH ₃ + NaBr

Dekarboxyláty octanu sodného na metán (pyrolýza) v prítomnosti NaOH:

CH ₃ Coon + NaOH => CH ₄ + Na ₂ CO ₃

Reakcia je katalyzovaná céznymi soľami.

syntéza

Octan sodný sa môže v laboratóriu lacno vyrábať reakciou hydrogenuhličitanu sodného s kyselinou octovou:

NaHCO ₃ + CH ₃ COOH => CH ₃ Coon + H ₂ CO ₃

Táto reakcia je sprevádzaná prítomnosťou intenzívneho prebublávania v roztoku v dôsledku rozkladu kyseliny uhličitej na vodu a oxid uhličitý.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

Acetát sodný sa priemyselne vyrába reakciou kyseliny octovej s hydroxidom sodným.

CH ₃ COOH + NaOH => CH ₃ Coon + H ₂ O

aplikácia

Termálne vaky

Acetát sodný sa používa na výrobu tepelných vakov.

Spočiatku sa kryštály soli rozpustia v objeme vody, aby sa pripravil roztok, ktorý sa presýti.

Potom sa roztok zahreje na teplotu vyššiu ako 58 ° C, čo je jeho teplota topenia. Presýtený roztok sa nechá ochladiť na teplotu miestnosti a nepozoruje sa žiadna tvorba kryštálov; roztok je podchladený.

Neprítomnosť kryštálov sa vysvetľuje skutočnosťou, že molekuly kvapaliny sú príliš dezorganizované a nemajú správnu orientáciu na dosiahnutie kryštalizačnej teploty. Kvapalina je v metastabilnom stave, v stave nerovnováhy.

Vzhľadom na nestabilitu podchladenej kvapaliny je akékoľvek narušenie dostatočné na začatie kryštalizácie. V prípade tepelných vakov sa stlačí mechanické pripojenie, aby sa pretrepávala kvapalina a iniciovala sa tvorba kryštálov a tuhnutie roztoku trihydrátu octanu sodného.

Pri kryštalizácii teplota stúpa. Kryštály trihydrátu octanu sodného majú vzhľad ľadu, ale sú horúce, preto sa nazývajú „horúci ľad“.

Priemyselný

- octan sodný sa v textilnom priemysle používa ako moridlo pri farbení tkanín

-Neutralizuje odpad kyseliny sírovej

- Má využitie pri spracovaní bavlny na výrobu vatových vložiek, použiteľných na osobné čistenie a na lekárske účely

- Používa sa pri morení kovov pred chrómovaním

- Spolupracujte tak, aby pri procese výroby syntetického kaučuku nedošlo k vulkanizácii chlórprénu

- Zúčastňuje sa na čistení glukózy

-Používa sa na činenie kože.

Lekárske použitie

Octan sodný je jednou zo zlúčenín používaných na dodávanie elektrolytov intravenózne pacientom.

Používa sa na úpravu hladiny sodíka u pacientov s hyponatrémiou, tiež pri korekcii metabolickej acidózy a alkalizácii moču.

PH tlmivého roztoku

Používa sa ako regulátor pH pri mnohých enzymatických reakciách, ktoré sa vyskytujú medzi pH 3 a pH 6.

Rôzne pH acetátového tlmivého roztoku sa dosahuje zmenou koncentrácie kyseliny octovej a octanu sodného.

Napríklad na dosiahnutie pH 4,5 má tlmivý roztok koncentráciu kyseliny octovej 3,8 g / l a koncentráciu bezvodého octanu sodného 3,0 g / l.

Koncentrácia acetátového tlmivého roztoku sa môže zvýšiť zvýšením zložiek roztoku potrebných na dosiahnutie požadovaného pH v rovnakom pomere.

Acetát / acetonitril pufor sa používa pri kapilárnej elektroforéze pri separácii fotoberberínov.

Výskumné laboratóriá

- octan sodný je slabé nukleofilné činidlo, ktoré sa používa pri aniónovej polymerizácii p-laktónu.

- Používa sa ako činidlo pri nukleárnej magnetickej rezonancii biologických makromolekúl.

-Používa sa pri extrakcii DNA z buniek. Sodík je katión, ktorý interaguje s negatívnymi nábojmi fosfátov prítomných v DNA, čo pomáha pri ich kondenzácii. V prítomnosti etanolu DNA tvorí zrazeninu, ktorá sa potom môže rozdeliť na vodnú vrstvu.

Konzervovanie potravín

- Pomáhajú zabrániť bakteriálnemu rastu, okrem toho, že bránia vytváraniu nadmernej kyslosti spôsobujúcej kazenie potravín, a tým udržiavajú špecifické pH.

- Sodík prítomný v acetáte zvyšuje chuť potravín.

- octan sodný sa používa na prípravu nakladanej zeleniny: uhorka, mrkva, cibuľa atď. Okrem toho sa používa pri konzervovaní mäsa.

Konzervácia betónu

Betón je poškodený pôsobením vody, čo skracuje jeho trvanie. Acetát sodný pôsobí ako betónový tesniaci prostriedok, vďaka ktorému je vodotesný a predlžuje jeho počiatočné vlastnosti.

Experimenty s mládežou

Pokus 1

Jednoduchým experimentom je syntéza octanu sodného reakciou hydrogenuhličitanu sodného s octom (5% kyselina octová).

30 ml octu sa umiestni do kadičky a pridá sa približne 3,5 g hydrogenuhličitanu.

Pri reakcii sa tvorí octan sodný a kyselina uhličitá. Kyselina sa rozkladá na oxid uhličitý a vodu. Tvorba oxidu uhličitého spôsobí v roztoku intenzívne prebublávanie.

Na zachytenie octanu sodného sa voda odparí a roztok sa zahrieva.

Pokus 2

Ďalším jednoduchým experimentom je tvorba kryštálov trihydrátu octanu sodného.

Za týmto účelom sa odváži asi 20 g trihydrátu octanu sodného a vloží sa do kadičky, potom sa pridá 10 ml vody. Roztok sa zahreje na teplotu vyššiu ako 58 ° C.

Acetát sodný sa úplne rozpustí, aby sa zabezpečilo presýtenie roztoku. Predtým sa misa Pietri umiestnila na studený povrch.

Obsah kadičky s octanom trihydrátom sa pomaly naleje do Pietriho misky. Teplota kvapaliny v kapsule začína klesať, dokonca pod teplotou topenia, bez pozorovania kryštalizácie alebo stuhnutia trihydrátu octanu sodného.

Na vytvorenie kryštalizácie trihydrátu octanu sodného sa zvyčajne pridá malé množstvo soli, ktorá slúži ako kryštalizačné jadro. Inokedy dôjde k malému narušeniu roztoku, aby sa iniciovala kryštalizácia octanu sodného.

Kryštály trihydrátu octanu sodného majú vzhľad ľadu, ale jeho dotykom sa ukáže, že sú pomerne horúce. Z tohto dôvodu sa soľ nazýva „horúci ľad“.

toxicita

Acetát sodný je veľmi nízko toxická zlúčenina. Nie je klasifikovaný ani ako senzibilizátor pokožky a dýchacích ciest.

Okrem toho octan sodný nie je klasifikovaný ako mutagénne, karcinogénne alebo reprodukčné toxické činidlo pre zárodočné bunky.

Stručne povedané, mierne dráždi oči. Po vdýchnutí môžu byť dýchacie cesty podráždené. Častý a stály kontakt s pokožkou môže spôsobiť podráždenie.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. WorldOfChemicals. (16. januára 2017). Ako pripraviť octan sodný doma? Obnovené z: medium.com
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Octan sodný. PubChem Database. CID = 517045. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Cameron, KM Mannan a MO Rahman. (1976). Kryštalická štruktúra trihydrátu octanu sodného. Acta Cryst. B32, 87.
5. Wikipedia. (2019). Octan sodný. Obnovené z: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24. januára 2019). Vyrobte horúci ľad z octu a jedlej sódy. Získané z: thinkco.com
7. Chemická kniha. (2017). Octan sodný. Obnovené z: chemicalbook.com
8. Wasserman Robin. (2019). Použitie octanu sodného. Obnovené z: livestrong.com
9. Drugbank. (2019). Octan sodný. Získané z: drugbank.ca